중합 효소 연쇄 반응 (PCR)은 분자 생물학에 널리 사용되는 기술이다. 1980 년대에 창립 된 이래 PCR 기술은 유전자 클로닝, 질병 진단 및 법의학 식별 분야에서 중요한 도구가되었습니다.
1 원리 PCR의 원리는 DNA의 반 저장된 복제, 즉 DNA 복제 과정에서 새로 합성 된 각 가닥이 원시 가닥의 일부를 유지합니다. PCR 기술을 통해, 관심 유전자는 대장균 또는 효모와 같은 유기체에 의존하지 않고 짧은 시간 내에 증폭 될 수있다.
2. 공정 PCR 공정은 주로 세 가지 기본 반응 단계로 구성됩니다. 변성, 어닐링 및 확장은 열 사이클러의 정확한 온도 제어를 통해 달성됩니다. 1. 변성 : PCR의 첫 번째 단계에서, 주형 DNA가 일정 시간 동안 약 93 ℃로 가열 된 후, 이중 가닥 DNA의 수소 결합이 파손되고 이중 가닥은 단일 가닥으로 분리된다. 이 과정을 DNA 변성이라고합니다. 변성 된 단일 가닥 DNA는 다음 반응을 준비하여 프라이머 결합을위한 주형이된다. 2. 어닐링 : 온도가 약 55 ° C로 떨어지면 프라이머는 주형 DNA 단일 가닥의 상보 적 서열에 결합합니다. 프라이머는 표적 DNA의 특정 부위로 서로를 보완하도록 설계된 짧은 DNA 단편 (올리고 뉴클레오티드)이다. 어닐링 과정 동안, 프라이머의 템플릿 DNA의 결합은 특이 적이며, 이는 PCR 증폭의 정확도와 특이성을 보장한다. 3. 연장 : DNA 폴리머 라제의 작용 하에서, DNTP (Deoxynucleoside Triphosphate)는 반응 원료로서 사용되며 표적 서열은 주형으로서, 주형 DNA 가닥에 보완 된 새로운 반 재생 복제 가닥이 기본 쌍 및 반정형 복제의 원리에 따라 합성된다. 이 과정에서, DNA 폴리머 라제는 주형 가닥을 따라 연장되며, 프라이머의 3 '말단은 점차 새로운 DNA 가닥을 합성한다. 연장 온도는 일반적으로 약 72 ° C로 설정되며, 이는 대부분의 DNA 폴리머 라제에서 최적의 활성 온도입니다. 순환 변성, 어닐링 및 확장의 세 가지 프로세스를 반복함으로써, 더 많은 "반 저장된 복제 체인"을 얻을 수 있으며,이 새로운 체인은 다음주기의 템플릿이 될 수 있습니다. 각주기는 24 분이 걸리고 23 시간은 유전자를 증폭시켜 수백만 번 증폭시킬 수 있습니다.
3. 주요 인자 1. 고온에서 활성을 유지하고 주형 가닥을 따라 새로운 DNA 가닥을 합성 할 수있는 TAQ DNA 폴리머 라제와 같은 고효율 DNA 폴리머 라제 : 고도로 효율적인 DNA 폴리머 라제. 2. 특정 프라이머 설계 : 프라이머의 길이, GC 함량 및 서열 특이성은 반응의 특이성 및 효율에 중요한 영향을 미칩니다. 3. 정확한 온도 제어 : PCR 반응의 성공적인 진행을 보장하기 위해 변성, 어닐링 및 확장의 세 단계의 온도와 시간을 정확하게 제어해야합니다. 4. 적절한 반응 조건 : 완충액의 조성, mg²⁺ 농도 등을 포함하여, 최상의 증폭 효과를 얻기 위해 최적화되어야한다.
4. PCR 기술은 유전자 클로닝, 유전자 발현 분석, 돌연변이 검출, 유전자형, 병원체 검출 등의 분야에서 널리 사용됩니다. 높은 감도와 특이성은 분자 생물학 연구 및 임상 진단에서 중요한 도구가됩니다.
중합 효소 연쇄 반응은 특정 DNA 단편을 증폭시키는 간단하고 구체적이며 민감하며 빠른 방법입니다. 반응 조건을 정확하게 제어하고 실험 설계를 최적화함으로써, 효율적이고 특정한 DNA 증폭을 달성하여 분자 생물학 연구 및 적용을위한 강력한 도구를 제공 할 수있다.
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