لماذا يتم استخدام PCR؟ PCR (تفاعل البلمرة المتسلسل) هو أحد أنواع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في المعامل الكيميائية بغرض إنتاج ملايين النسخ من جزء معين من الحمض النووي ، وقد تم اكتشاف تفاعل البوليميراز المتسلسل لأول مرة في عام 1980 من قبل عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي كاري بوليس. الذي حصل على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1983 نتيجة لاكتشافه الذي أحدث ثورة علمية.
ما هو تفاعل البلمرة المتسلسل
تسمى أحيانًا تفاعل النسخ الضوئي الجزيئي ، وهي تقنية حديثة غير مكلفة تُستخدم في مختبرات الطب الحيوي والبيولوجيا الجزيئية. يتم استخدامه في مراحل متقدمة من معالجة الحمض النووي بهدف إنتاج قطع معزولة من الحمض النووي التي يتعذر الحصول عليها بدون تحليل البلمرة. نسخ عديدة من أقسام معينة من الحمض النووي ومن كمية صغيرة جدًا وميكروسكوبية ، بهدف الكشف عن وجود أو عدم وجود جين معين ، من أجل اكتشاف أسباب الأمراض حيث تتشكل ملفات تعريف الحمض النووي الخاصة من عينات صغيرة من الحمض النووي.
لماذا يتم استخدام PCR؟
يمكن استخدام الحمض النووي المتضخم الذي ينتجه تفاعل البوليميراز المتسلسل في العديد من الإجراءات المختبرية المختلفة ، لذا فإن الإجابة على السؤال عن سبب استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل هي:
- رسم خرائط الجينات البشرية HGP.
- إنتاج بصمات الحمض النووي والكشف عن البكتيريا والفيروسات مثل فيروس نقص المناعة البشرية وفيروس كورونا.
- تشخيص الاضطرابات الوراثية.
كيف يعمل PCR؟
أولاً ، يتعرض الحمض النووي لدرجة حرارة معينة من أجل تفتيته وتدميره ، حيث ينفصل إلى قطعتين من الحمض النووي أحادي السلسلة ، وبعد ذلك يضاعف إنزيم يسمى بوليميراز الحمض النووي وينتج شريطين جديدين من الحمض النووي باستخدام ال شريطين أساسيين ، وتؤدي هذه العملية إلى إنتاج متكرر للخيوط خيوط جديدة من الحمض النووي ، حيث ينتج كل خيط قديم خيطًا جديدًا ، وبالتالي تتكرر العملية ، وباستخدام هذه الخيوط الجديدة ، يتم إنشاء نسختين جديدتين من الحمض النووي ، و تتكرر هذه العملية ما يقرب من 30 إلى 40 مرة ، وتنتج مليار نسخة طبق الأصل من الحمض النووي الأصلي ، وتنقسم مراحل تفاعل البوليميراز المتسلسل إلى ثلاث مراحل رئيسية:
- يغير المرح الطبيعة الكيميائية للحمض النووي وانفصاله إلى جزأين بالحرارة.
- مرحلة التلدين حيث يتم تقليل الحرارة بحيث ترتبط بادئات الحمض النووي بقوالب الحمض النووي.
- المرحلة شديدة الحرارة التي يتم فيها تشكيل خيط جديد من الحمض النووي بواسطة بوليميريز Taq.
تمت أتمتة مراحل تفاعل البلمرة بواسطة التقنيات الحديثة ، حيث يمكن إكمال التفاعل في غضون ساعات ، ويتم إنجازه من خلال آلة تسمى آلة cycler الحرارية ، والتي تمت برمجتها لتغيير درجة حرارة التفاعل كل بضع دقائق ، مما يسمح للطبيعة وهيكل الحمض النووي للتغيير.
ما التقنيات التي تستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل
تبين أن تفاعل البوليميراز أداة حديثة لا غنى عنها ، وقد أحدث تحولا هائلا في علوم التشخيص الطبي والبحث العلمي أيضا ، وله تطبيقات خاصة يستخدمها العلماء في العديد من المجالات مثل:
- علم الأحياء الدقيقة البيئي: يساهم في فهم العديد من القضايا البيئية ، حيث يمكن الكشف عن الكائنات الدقيقة من خلاله والفيروسات ومسببات الأمراض حتى لو كانت أعدادها قليلة جدًا.
- علم الطب الشرعييستخدم تحليل البوليميراز لجمع الأدلة من مسرح الجريمة ، مثل الدم والشعر والجلد والسائل المنوي. يمكن استخدامه للعثور على العلاقات الأسرية ، وتحديد بصمات الأصابع ، وعزل الحمض النووي الوراثي ، وإجراء التشخيصات الجزيئية ، والتحليلات الكيميائية.
- علوم طبية للكشف عن الأمراض المعدية.
- علم الوراثة يستخدمه العلماء لفهم العلاقات التطورية التي تربط الكائنات الحية معًا.
- العلوم الزراعية حيوي لتحسين جينات المحاصيل والأغذية عن طريق تغيير شفرتها الوراثية.
- مجالات البحث الجيني مثل علوم الهندسة الوراثية والتهجين والاستنساخ.
أنظر أيضا: مسؤول عن حمل الصفات الوراثية
في الختام تم الرد على السؤال لماذا يتم استخدام PCR؟ ثبت أن تفاعل البوليميراز المتسلسل يستخدم في العديد من الفحوصات الحيوية والمخبرية والإجراءات السريرية ، وللكشف عن إصابة الأشخاص بأمراض معدية مثل فيروس كورونا. كما تم تعريف مفهوم تفاعل البلمرة المتسلسل ، بالإضافة إلى شرح خطوات ومراحل عمله ، وبيان أهم تطبيقاته.