DNA 열 순환기에서 중합 효소 연쇄 반응을 사용하여 DNA 가닥을 복사하는 방법에 대해 알아보십시오. DNA의 특정 부분은 중합 효소 연쇄 반응 (PCR) 기술을 사용하여 실험실에서 증폭 (복사)됩니다. Encyclopædia Britannica, Inc. 이 기사에 대한 모든 비디오보기
중합 효소 연쇄 반응 (PCR) , 특정 DNA 부분의 수많은 사본을 빠르고 정확하게 만드는 데 사용되는 기술입니다. 중합 효소 연쇄 반응을 통해 연구자는 분자 생물학, 법의학 분석, 진화 생물학 및 의료 진단의 다양한 실험 및 절차에 필요한 다량의 DNA를 얻을 수 있습니다.
중합 효소 연쇄 반응 중합 효소 연쇄 반응의 3 단계 과정입니다. Encyclopædia Britannica, Inc.
PCR은 1983 년 미국인 인 Kary B. Mullis에 의해 개발되었습니다. 생화학 자 그의 발명으로 1993 년 노벨 화학상을 수상했습니다. PCR을 개발하기 전에, 재조합 DNA 조각은 시간과 노동 집약적이었습니다. 대조적으로, PCR 반응을 수행하도록 설계된 기계는 단 몇 시간 만에 수십억 개의 DNA 단편 사본을 생성하여 여러 라운드의 복제를 완료 할 수 있습니다.
PCR 기술은 세포가 새로운 DNA 가닥을 복제하는 데 사용하는 자연 과정을 기반으로합니다. PCR에는 몇 가지 생물학적 성분 만 필요합니다. 그만큼 완전한 구성 요소는 주형 DNA입니다. 즉, 유전자와 같이 복사 할 영역을 포함하는 DNA입니다. 하나의 DNA 분자 만 주형으로 사용할 수 있습니다. 이 단편이 복제되는 데 필요한 유일한 정보는 관심 영역의 양쪽 끝에있는 두 개의 짧은 뉴클레오타이드 영역 (DNA의 서브 유닛)의 서열입니다. 이 두 개의 짧은 주형 서열은 두 개의 프라이머 (주형 서열에 해당하는 뉴클레오티드의 짧은 스트레치)가 합성 될 수 있도록 알려야합니다. 프라이머는 상보 적 위치에서 주형에 결합 또는 어닐링되며 복사의 시작점 역할을합니다. 한 프라이머에서 DNA 합성은 다른 프라이머로 향하여 원하는 중간 서열의 복제를 초래합니다. 또한 새로운 DNA 가닥을 만드는 데 사용되는 자유 뉴클레오티드와 템플릿의 지침에 따라 자유 뉴클레오티드를 순차적으로 추가하여 구축하는 효소 인 DNA 중합 효소가 필요합니다.
PCR은 반복되는 주기로 수행되는 3 단계 프로세스입니다. 초기 단계는 DNA 분자의 두 가닥의 변성 또는 분리입니다. 이는 출발 물질을 약 95 ° C (203 ° F)의 온도로 가열하여 수행됩니다. 각 가닥은 새로운 가닥이 만들어지는 템플릿입니다. 두 번째 단계에서는 온도가 약 55 ° C (131 ° F)로 낮아져 프라이머가 템플릿에 어닐링 될 수 있습니다. 세 번째 단계에서 온도를 약 72 ° C (162 ° F)로 높이고 DNA 중합 효소가 어닐링 된 프라이머의 끝에 뉴클레오티드를 추가하기 시작합니다. 약 5 분 동안 지속되는 사이클이 끝나면 온도가 올라가고 프로세스가 다시 시작됩니다. 매 사이클마다 복사 매수가 두 배가됩니다. 일반적으로 25 ~ 30주기는 충분한 양의 DNA를 생성합니다.
원래의 PCR 절차에서 한 가지 문제는 DNA 중합 효소가 변성에 필요한 고온에서 안정적이지 않기 때문에 매주기마다 보충해야한다는 것입니다. 이 문제는 1987 년에 열 안정성 DNA 중합 효소의 발견으로 해결되었습니다. Taq, 호 열성 박테리아에서 분리 된 효소 Thermus aquaticus , 서식하는 온천 . Taq 중합 효소는 또한 PCR 기계의 발명으로 이어졌습니다.
다양한 소스의 DNA를 증폭 할 수 있기 때문에이 기술은 많은 분야에 적용되었습니다. PCR은 유전 질환을 진단하고 낮은 수준의 바이러스 감염을 감지하는 데 사용됩니다. 법의학에서 혈액 및 기타 미세한 흔적을 분석하는 데 사용됩니다. 조직 유전 지문으로 기증자를 식별하기 위해 이 기술은 또한 보존 된 조직에서 발견되는 DNA 조각 (예 : 40,000 년된 냉동 털북숭이 매머드 또는 지구에서 발견 된 7,500 년된 인간)을 증폭하는 데 사용되었습니다. 이탄 도서.
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