Гель умеет разделять, но что делать, если нужного фрагмента слишком мало, чтобы его увидеть? Полимеразная цепная реакция копирует выбранный кусок ДНК до миллиардов копий за пару часов. Без неё немыслимы диагностика, судебная экспертиза и клонирование.
Иногда исходный материал — это капля из волоса или мазка, и нужного гена там ничтожно мало. Разглядеть один такой фрагмент невозможно, он теряется среди всей остальной ДНК. ПЦР «увеличивает» именно этот участок, размножая его до количества, которое уже можно загнать в гель или встроить в плазмиду.
Всё идёт в одной пробирке. Туда заранее кладут образец ДНК, много праймеров, Taq-полимеразу и запас нуклеотидов. Дальше прибор гоняет температуру по трём точкам.
Праймеры заказывают заранее под конкретную последовательность и кладут с большим избытком. Поэтому при охлаждении они садятся на цель раньше, чем разошедшиеся цепи успевают слипнуться обратно. Именно праймеры задают, где начинается и кончается копируемый кусок.
За один цикл каждая молекула-мишень удваивается. Прогони цикл снова — копий вчетверо, ещё раз — в восемь. Рост экспоненциальный.
Ещё тонкость: границы фрагмента заданы праймерами, поэтому уже после нескольких циклов почти все продукты — ровно нужный участок с чистыми концами.
В цикле есть шаг на 96 °C — это почти кипяток. Обычная полимераза при таком нагреве свернётся и погибнет. Поэтому берут Taq-полимеразу из термофильной бактерии Thermus aquaticus, которая живёт в горячих источниках и спокойно переносит жар.
В клетке цепи расплетает хеликаза. В пробирке фермента для этого нет, поэтому две цепи разводят нагревом. Отсюда и требование к термостойкому ферменту.
Прочитай вопрос и подумай сам. Потом открывай по шагу, будто рядом преподаватель и спрашивает «а почему?».
У пациента подозрение на вирусную инфекцию, но возбудителя в крови очень мало — обычные тесты молчат. Лаборатория ставит ПЦР.
Карточки подстраиваются под тебя: «легко» отодвигает повтор дальше, «снова» возвращает скоро. Прогресс хранится в браузере.