เนื้อหา
ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสหรือ PCR เป็นเทคนิคที่ถ่ายสำเนาส่วนหนึ่งของดีเอ็นเอเป็นชิ้นส่วนจำนวนมาก - จำนวนมากแทน ขั้นตอนแรกคือ PCR คือให้ความร้อนแก่ DNA เพื่อให้ denatures หรือละลายเป็นเส้นเดี่ยว โครงสร้างของ DNA เป็นเหมือนบันไดเชือกที่ขั้นบันไดเป็นเชือกที่มีปลายแม่เหล็ก แม่เหล็กเชื่อมต่อกับแบบฟอร์ม rungs เรียกว่าคู่เบสและต่อต้านถูกดึงออกจากกัน แต่ละชิ้นส่วนของดีเอ็นเอละลายเป็นเส้นเดี่ยวที่อุณหภูมิแตกต่างกัน การทำความเข้าใจว่าโครงสร้างของ DNA นั้นถูกจัดรวมเข้าด้วยกันอย่างไรในแต่ละส่วนของ DNA จะให้ข้อมูลเชิงลึกว่าทำไมชิ้นส่วนของ DNA ที่แตกต่างกันจึงละลายในอุณหภูมิที่แตกต่างกัน
จุดหลอมเหลว! จุดหลอมเหลว!
ขั้นตอนแรกของ PCR คือการละลาย DNA เพื่อให้ DNA ที่มีการควั่นคู่แยกออกเป็น DNA ที่มีเกลียวเดี่ยว สำหรับ DNA ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขั้นตอนแรกนี้มักจะเกี่ยวข้องกับความร้อนประมาณ 95 องศาเซลเซียส (ประมาณ 200 ฟาเรนไฮต์) ที่อุณหภูมินี้พันธะไฮโดรเจนระหว่างคู่ A-T และ G-C หรือ rungs ในบันไดดีเอ็นเอแยกออกจากกันคลายซิปดีเอ็นเอที่มีเกลียวคู่ อย่างไรก็ตามอุณหภูมิไม่ร้อนพอที่จะทำให้กระดูกหักฟอสเฟต - น้ำตาลที่ก่อตัวเป็นเส้นเดี่ยวหรือเป็นเสาของบันได การแยกอย่างสมบูรณ์ของเส้นเดี่ยวเตรียมไว้สำหรับขั้นตอนที่สองของ PCR ซึ่งเป็นการระบายความร้อนเพื่อให้ชิ้นส่วนดีเอ็นเอสั้น ๆ ที่เรียกว่าไพรเมอร์เพื่อผูกสายเดี่ยว
รูดซิปแม่เหล็ก
เหตุผลหนึ่งที่ทำให้ DNA ถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิสูงถึง 95 องศาเซลเซียสก็คือยิ่งเส้นเกลียวคู่ยาวขึ้นเท่าไหร่ดีเอ็นเอก็ยิ่งต้องการอยู่ร่วมกันมากเท่านั้น ความยาวของดีเอ็นเอเป็นปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อจุดหลอมเหลวที่เลือกสำหรับ PCR บนชิ้นส่วนของ DNA นั้น คู่ฐาน A-T และ G-C ในพันธะคู่ดีเอ็นเอเกลียวคู่ซึ่งกันและกันเพื่อยึดโครงสร้างเกลียวคู่ไว้ด้วยกัน ยิ่งฐานคู่ที่ต่อเนื่องกันระหว่างสองเส้นมีความผูกพันมากเท่าไหร่เพื่อนบ้านของพวกเขาก็ต้องการที่จะผูกพันและยิ่งแรงดึงดูดระหว่างเส้นทั้งสองก็ยิ่งมากขึ้น มันเหมือนซิปที่ทำจากแม่เหล็กขนาดเล็ก ในขณะที่คุณปิดซิปแม่เหล็กจะต้องการให้ซิปเป็นปกติ
แม่เหล็กที่แข็งแกร่งกว่าติดแน่นมากขึ้น
อีกปัจจัยที่ส่งผลต่ออุณหภูมิหลอมละลายที่จะเลือกสำหรับชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่คุณสนใจคือปริมาณของคู่ฐาน G-C ที่มีอยู่ในส่วนนั้น คู่เบสแต่ละคู่นั้นมีแม่เหล็กขนาดเล็กสองตัวที่ดึงดูด คู่ที่ทำจาก G และ C นั้นจะดึงดูดความสนใจได้มากกว่าคู่ A และ T ดังนั้นชิ้นส่วนของดีเอ็นเอที่มีคู่ G-C มากกว่าชิ้นส่วนอื่นจะต้องใช้อุณหภูมิที่สูงขึ้นก่อนที่จะหลอมละลายเป็นเส้นเดี่ยว DNA ดูดซับแสงอุลตร้าไวโอเล็ตตามธรรมชาติที่ความยาวคลื่น 260 นาโนเมตรซึ่งแน่นอนและ DNA ที่อยู่ในแนวเดียวจะดูดซับแสงได้มากกว่า DNA คู่ที่มีเกลียวคู่ ดังนั้นการวัดปริมาณแสงที่ดูดกลืนได้นั้นเป็นวิธีการวัดปริมาณดีเอ็นเอที่ถูกควั่นคู่ของคุณหลอมละลายเป็นเส้นเดี่ยว เอฟเฟ็กต์ "ซิปแม่เหล็ก" ของคู่ฐาน G-C และ A-T คือสิ่งที่ทำให้กราฟของการดูดกลืนแสงของดีเอ็นเอสองเส้นที่ถูกพล็อตเมื่อเทียบกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิให้เป็น sigmoidal รูปร่างคล้าย S และไม่ใช่เส้นตรง เส้นโค้งของ S แสดงถึงการต่อต้านการทำงานเป็นทีมที่คู่ฐานออกแรงต้านความร้อนเพราะพวกเขาไม่ต้องการแยกจากกัน
จุดกึ่งกลาง
อุณหภูมิที่ความยาวของดีเอ็นเอละลายลงในเส้นเดี่ยวเรียกว่าอุณหภูมิหลอมละลายของมันซึ่งถูกเขียนโดยตัวย่อ“ Tm” ซึ่งบ่งบอกอุณหภูมิที่ครึ่งหนึ่งของดีเอ็นเอในสารละลายละลายลงในเส้นเดี่ยวและอีกครึ่งหนึ่งคือ ยังอยู่ในรูปแบบเกลียวคู่ อุณหภูมิการหลอมแตกต่างกันไปสำหรับแต่ละส่วนของดีเอ็นเอ Mammalian DNA มีเนื้อหา G-C 40% ซึ่งหมายความว่า 60% ที่เหลือของคู่เบสคือ As และ Ts ปริมาณ G-C 40% ทำให้ DNA ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมละลายที่ 87 องศาเซลเซียส (ประมาณ 189 ฟาเรนไฮต์) นี่คือเหตุผลที่ขั้นตอนแรกของ PCR สำหรับ DNA ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมคือการให้ความร้อนถึง 94 องศาเซลเซียส (201 ฟาเรนไฮต์) เพียงเจ็ดองศาร้อนกว่าอุณหภูมิหลอมละลายและเส้นสองเส้นทั้งหมดจะละลายเป็นเส้นเดี่ยวอย่างสมบูรณ์