La reazione a catena della polimerasi (PCR) è un metodo di biologia molecolare che consente di rilevare piccole quantità di acido desossiribonucleico (DNA) nel materiale biologico, più precisamente, alcuni frammenti di esso, e moltiplicarle molte volte. Vengono quindi identificati visivamente mediante elettroforesi su gel. La reazione è stata sviluppata nel 1983 da K. Mullis ed è inclusa nell'elenco delle scoperte eccezionali degli ultimi anni.
Quali sono i meccanismi della PCR
L'intera tecnica si basa sulla capacità degli acidi nucleici di auto-replicarsi, che in questo caso viene effettuata artificialmente in laboratorio. La riproduzione del DNA potrebbe non iniziare in nessuna regione della molecola, ma solo in regioni con una determinata sequenza nucleotidica - frammenti di partenza. Affinché la reazione a catena della polimerasi abbia inizio, sono necessari primer (o sonde di DNA). Questi sono brevi frammenti di una catena di DNA con una data sequenza nucleotidica. Sono complementari (cioè corrispondenti) alle regioni iniziali del DNA del campione.
Ovviamente, per creare primer, gli scienziati devono studiare la sequenza nucleotidica dell'acido nucleico coinvolto nella tecnica. Sono queste sonde del DNA che forniscono la specificità della reazione e la sua iniziazione. La reazione a catena della polimerasi non andrà se nel campione non si trova almeno una molecola del DNA desiderato. In generale, perché la reazione abbia luogo, sono necessari i primer di cui sopra, un insieme di nucleotidi, una DNA polimerasi resistente al calore. Quest'ultimo è un enzima, un catalizzatore per la sintesi di nuove molecole di acido nucleico basate sul campione. Tutte queste sostanze, compreso il materiale biologico in cui è necessario rilevare il DNA, sono combinate in una miscela di reazione (soluzione). È inserito in uno speciale termostato che esegue il riscaldamento e il raffreddamento molto rapidi per un determinato tempo: un ciclo. Di solito sono 30-50.
Come funziona questa reazione
La sua essenza sta nel fatto che durante un ciclo i primer vengono attaccati alle sezioni desiderate di DNA, dopodiché viene raddoppiato sotto l'azione dell'enzima. Sulla base dei filamenti di DNA risultanti, nuovi e nuovi frammenti identici della molecola vengono sintetizzati nei cicli successivi.
La reazione a catena della polimerasi procede in sequenza, si distinguono le sue fasi successive. La prima è caratterizzata da un raddoppio della quantità di prodotto durante ogni ciclo di riscaldamento e raffreddamento. Nella seconda fase, la reazione rallenta, poiché l'enzima è danneggiato e perde anche attività. Inoltre, le riserve di nucleotidi e primer sono esaurite. Nell'ultima fase - un plateau - i prodotti non si accumulano più,perché i reagenti sono esauriti.
Dove viene utilizzato
Indubbiamente, la reazione a catena della polimerasi trova la più ampia applicazione in medicina e scienza. È usato in biologia generale e privata, veterinaria, farmacia e persino ecologia. Inoltre, in quest'ultimo lo fanno per monitorare la qualità dei prodotti alimentari e degli oggetti ambientali. La reazione a catena della polimerasi viene utilizzata attivamente nella pratica forense per confermare la paternità e identificare una persona. In medicina legale, così come in paleontologia, questa tecnica è spesso l'unica via d'uscita, poiché di solito è disponibile pochissimo DNA per la ricerca. Naturalmente, il metodo ha trovato un'applicazione molto ampia nella medicina pratica. È necessario in settori quali la genetica, le malattie infettive e le malattie oncologiche.
