Pcr
(PolymeraseKettenReaktion)
Hintergrund
Nun
da Sie erfahren haben, daß DNA das genetische
Material des Lebens
ist, lassen Sie uns etwas Technologien überprüfen,
die auf dem
Gebiet von Genetik überwiegend sind.
Eine
dieser Techniken ist Polymerasekettenreaktion oder
PCR. PCR ist eine scharfsinnige Technik, die Wissenschaftlern
erlaubt,
Millionen einer Besondere-DNA-Reihenfolge Zeiten in
den geraden
Stunden zu verstärken. Mit dieser Technik kann
eine sehr kleine Probe von DNA genug
multipliziert werden, damit genug von ihm f&uu
DNA-Fingerabdruck verwendet werden können. Die
Technik, die vom prize Sieger Dr Kary Mullis Nobel
1983 erfunden
wurde, hat viele Bereiche der genetischen Forschung
revolutioniert. PCR kann verwendet werden, um mit
einer Hochwahrscheinlichkeit sehr zu
kennzeichnen und Viren und/oder Bakterium, eine gestorbene
Person oder
einen kriminellen Verdächtigen Krankheit-verursachen.
zwecks PCR zu verwenden, muß man die genauen
Reihenfolgen bereits
kennen, die (Lüge auf beiden Seiten von) beide
Enden einer gegebenen
Region des Interesses an der DNA angrenzen (kann ein
Gen oder jede
mögliche Reihenfolge sein). Ein braucht, nicht
die DNA-Reihenfolge in-between zu kennen. Gebäude-blocken
Sie Reihenfolgen (Nukleotidreihenfolgen) von vielen
der Gene und angrenzende Regionen der Gene vieler
unterschiedlicher organismen bekannt. Wir wissen auch,
daß die DNA der unterschiedlichen organismen
unterschiedlich ist (während einige Gene dieselben
sein können oder sehr ähnlich unter organismen,
dort ist immer Gene deren DNA-Reihenfolgen unter unterschiedlichen
organismen sich unterscheiden
- anders seien Sie der gleiche Organismus (e.g.das
gleiche Virus, das gleiche Bakterium, ein eineiiger
Zwilling; folglich indem es die Gene kennzeichnet,
die unterschiedlich sind, und folglich eindeutig,
kann man diese Informationen verwenden, um einen Organismus
zu kennzeichnen).
Rufen
Sie wieder auf, daß eines Gens Reihenfolge ist
die exakte
Ordnung von Aussehen, eins nach dem anderen, von 4
unterschiedlichen
Bestandteilen (deoxyribonucleotides) innerhalb einer
Ausdehnung von
DNA Gebäude-blocken (Desoxyribonukleinsäure).
Die 4 Bestandteile sind: Adenin, Thymidin, Cytosin
und Guanin, wie abgekürzt: A, T, C und G, beziehungsweise
(ein Alphabet 4-letter). Die Anordnung für die
Zeichen (eins nach dem anderen) dieses Alphabetes
4-letter legt einen " Programmsatz " fest
(eine Genreihenfolge). Die Zahl Zeichen im Programmsatz
kann verhältnismäßig wenig oder verhältnismäßig
viele, abhängig von dem Gen sein. Wenn der Programmsatz
1000 Zeichen-lang ist, würde die Reihenfolge
gesagt, um 1 kilobase (1000 Unterseiten) zu sein.
Als
Beispiel: ATATCGGGTTAACCCCGGTATGTACGCTA würde
Teil von einem Gen darstellen. DNA ist (ausgenommen
in einige Viren) double-stranded, und die zwei
Fasern passen miteinander in einer sehr exakten Weise
zusammen. JEDES Zeichen in einer Faser paßt
mit nur einer Art Zeichen herüber
von ihm in der entgegensetzenden Faser zusammen: Paßt
IMMER mit T
zusammen; und, C paßt IMMER mit G über
den zwei Fasern zusammen.
So:
TTAACGGGGCCCTTTAAA........TTTAAACCCGGGTTT Würde
mit zusammenpassen: AATTGCCCCGGGAAATTT........AAATTTGGGCCCAAA
Jetzt lassen Sie uns sagen, daß die oben genannten
Reihenfolgen "
angrenzen " (seien Sie an jedem Ende von..das
Gen, das eine lange Ausdehnung der Zeichen umfaßt,
die als
gekennzeichnet werden:............. Diese bekannt,
absolut gekennzeichnet, um zu sein, die Reihenfolge
der Zeichen, die NUR eine bestimmte Region der DNA
eines bestimmten Organismus angrenzen, und DNA KEINES
ANDEREN ORGANISMUS. Diese Region würde eine Zielreihenfolge
für PCR sein.
**time-out**
d erst Jobstep für PCR werden sein zu synthetisieren
"
Zündkapsel " von ungefähr 20 Zeichen-lang,
verwenden jed von d 4
Zeichen, und ein Maschine welch können binden
d Zeichen zusammen in d
Ordnung wünschen - dies Jobstep sein einfach
tun, durch hinzufügen
ein Zeichen-an-ein-Zeit zu d Maschine (DNA synthesizer).
In diesem Beispiel sind die Zündkapseln, die
wir bilden möchten,
genau dieselben wie die angrenzenden Reihenfolgen,
die oben gezeigt
werden. Wir lassen EINE Zündkapsel genau wie
die niedrigere linke Reihenfolge
und EINE Zündkapsel genau wie die obere rechte
Reihenfolge,
festlegen:
TTAACGGGGCCCTTTAAA........TTTAAACCCGGGTTT
AATTGCCCCGGGAAATTT.......................> und:
<.....................................................TTTAAACCCGGGTTT
AATTGCCCCGGGAAATTT........AAATTTGGGCCCAAA
**time-out**
wenn Sie betrachten dies Anordnung, Sie können
sehen
daß wenn d niedrig link Zündkapsel Reihenfolge
(italics)
zusammenpassen zu d ober Faser können sein ausdehnen
rechts d right
in d Richtung von d Pfeil, und d ober recht Reihenfolge
zusammenpassen
zu d niedrig Faser können sein ausdehnen zu d
Linke in d Richtung von
d Pfeil (erinnern d.<End of Translation>
........ also represent letters, and opposite pairing
will ALWAYS be A to T and C to G), one could successfully
exactly duplicate the original gene's entire sequence.
Now there would be four strands, where originally
there were only two. If one leaves everything in there,
and repeats the procedure, now there will be eight
strands, do again - now 16, etc.. therefore, about
20 cycles will theoretically produce approximately
one-million copies of the original sequences (2 raised
to the 20th power).
Thus,
with this amplification potential, there is enough
DNA in one-tenth of one-millionth of a liter (0.1
microliter) of human saliva (contains a small number
of shed epithelial cells), to use the PCR system to
identify a genetic sequence as having come from a
human being! Consequently, only a very tiny amount
of an organism's DNA need be available originally.
Enough DNA is present in an insect trapped within
80 million year-old amber (fossilized pine resin)
to amplify by this technique! Scientists have used
primers which represent present-day insect's DNA,
to do these amplifications.]
Pcr-Jobsteps
Ist
hier, wie PCR durchgeführt wird:
Erster
Jobstep: unbekannte DNA wird erhitzt, die die
zusammengepaßten Fasern veranläßt
sich zu trennen (die einzelnen
Fasern jetzt zugänglich zu den Zündkapseln).
Abbildung
reproduzierte mit Erlaubnis von
http://allserv.rug.ac.be/~avierstr/principles/pcr.html
Zweiter
Jobstep: fügen Sie großen Überfluß
der Zündkapseln im
Verhältnis zu der Menge der DNA hinzu, die, verstärkt
wird und
kühlen Sie das Reaktionsgemisch, um Doppeltfasern
sich wieder bilden
zu lassen ab (wegen des großen Überflußes
der Zündkapseln, binden
die zwei Fasern immer an die Zündkapseln, anstelle
von mit
einander)
Stellen
Sie reproduziert mit Erlaubnis von dar
http://allserv.rug.ac.be/~avierstr/principles/pcr.html
Dritter
Jobstep: einer Mischung aller 4 einzelnen Zeichen
(deoxyribonucleotides), fügen Sie ein Enzym hinzu,
das " gelesen "
dem entgegensetzenden " Programmsatz " der
Faser und den "
Programmsatz " der Zündkapsel auszudehnen
kann, indem es " zusammen
sind " die Zeichen in der Ordnung, in der sie
herüber von einer
andere zusammenpassen - A:t und C:g anspannt. Dieses
bestimmte Enzym wird eine DNA-Polymerase genannt (weil
Marken-DNA-Polymer-Plastiken). Ein solches Enzym,
das in PCR benutzt wird, wird die Taqpolymerase genannt
(ursprünglich lokalisiert von einem Bakterium,
das in den heißen Frühlingen leben kann
- folglich, der Hochtemperatur widerstehen kann, die
für DNA-Fasertrennung notwendig ist und in der
Reaktion verlassen werden kann). Jetzt haben wir das
Enzym neue DNA synthetisierend in den entgegengesetzten
Richtungen - ABER NUR in DIESER BESTIMMTEN REGION
VON DNA
Abbildung
reproduzierte mit Erlaubnis von
http://allserv.rug.ac.be/~avierstr/principles/pcr.html
Nach
einer Schleife fügen Sie mehr Zündkapseln
hinzu, fügen Sie
Mischung 4-letter hinzu und wiederholen Sie die Schleife.
Die Zündkapseln binden an die " alten "
Reihenfolgen sowie an die
neu-synthetisierten Reihenfolgen. Das Enzym dehnt
wieder besser gekleidetere Programmsätze aus...
Schließlich gibt es VIEL von DNA - und DIE GANZE
ER sind Exemplare gerade dieser bestimmten Region.
Folglich indem es unterschiedliche Zündkapseln
verwendet, die
angrenzende Regionen der unterschiedlichen Gene der
verschiedenen
organismen in den UNTERSCHIEDLICHEN Experimenten darstellen,
kann man feststellen, wenn tatsächlich, irgendeine
DNA verstärkt worden ist. Wenn es nicht hat,
dann banden die Zündkapseln nicht an die DNA
der
Probe, und es ist folglich in hohem Grade unwahrscheinlich,
daß die
DNA eines Organismus, den ein gegebenes Set Zündkapseln
darstellt,
anwesend ist. Andererseits erlaubt Aussehen von DNA
durch PCR exaktes Kennzeichender Quelle des verstärkten
Materials.
Klicken
Sie hier, um eine vereinfachte interaktive erläuterte
Reihenfolge von PCR zu sehen
Kapitel
des Materials zwischen den eckigen Klammern [ ] reproduzierte
mit Erlaubnis von John (Jack) C. Braun, Professor,
Abteilung der molekularen Biosciences, Universität
von Kansas, Lawrence, Kansas.
