Pcr là phương pháp nhân bản một mẫu ADN ban đầu thành hàng nghìn, hàng triệu bản khác nhau. Trong bài viết này mình sẽ giới thiệu pcr là gì và các bước phân tích và thực hiên việc nhân bản ADN này nha.
Pcr là gì?
Pcr là một kỹ thuật được sử dụng để khuếch đại một đoạn DNA hoặc tạo ra rất nhiều bản sao từ một mẫu nhỏ. Nói cách khác, PCR cho phép bạn tạo ra hàng triệu bản sao của chuỗi DNA cụ thể từ một mẫu nhỏ ban đầu. Đây là phương pháp quan trọng giúp phát triển các công nghệ di truyền học và sinh học hiện đại.
Phản ứng chuỗi polymerase (PCR) ban đầu được phát triển vào năm 1983 bởi nhà hóa sinh người Mỹ Kary Mullis. Ông đã được trao giải thưởng Nobel về hóa học năm 1993 cho công trình tiên phong của mình.
PCR là một công cụ phổ biến được sử dụng trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu y học và sinh học. Nó được sử dụng trong giai đoạn đầu xử lý DNA, để phát hiện sự hiện diện hay vắng mặt của gen giúp xác định mầm bệnh trong quá trình lây nhiễm và khi tạo hồ sơ DNA pháp y từ các mẫu DNA nhỏ.
PCR hoạt động như thế nào?
PCR sẽ sao chép toàn bộ thuộc tính trong đoạn AND mẫu trước khi phân chia tế bào, nhưng nó được thực hiện trong điều kiện chuẩn và tuân theo các tiêu chuẩn phòng thí nghiệm cao nhất. Máy được sử dụng cho việc trên là máy PCR hoặc máy điều nhiệt. Các ống nghiệm chứa hỗn hợp DNA ban đầu được đưa vào máy và máy thay đổi nhiệt độ cho phù hợp với từng bước của quy trình.
Cần có 5 yếu tố để xét nghiệm PCR có thể diễn ra gồm:
- Mẫu DNA được sao chép.
- Các đoạn mồi, đoạn DNA ngắn bắt đầu phản ứng PCR, được thiết kế để liên kết với một trong hai phần của đoạn DNA bạn muốn sao chép.
- DNA nucleotide cơ sở (còn được gọi là dNTP). Các cơ sở DNA (A, C, G và T) là các thành phần của DNA để xây dựng chuỗi DNA mới.
- Enzyme Taq polymerase để thêm vào các cơ sở DNA mới.
- Đệm để đảm bảo điều kiện thích hợp cho phản ứng.
Các bước trong phương pháp pcr
Để nhân bản DNA bằng phương pháp PCR ta cần thực hiên theo quy trình sau:
Bước 1: Tách biến tính DNA mục tiêu
Ống nghiệm chứa mẫu DNA được làm nóng đến hơn 90 độ C (194 độ F), tách DNA sợi kép thành hai chuỗi riêng biệt. Nhiệt độ cao phá vỡ các liên kết tương đối yếu giữa các nucleotide tạo thành mã DNA. Quá trình này thường mất từ 15-30 giây.
Bước 2: Giai đoạn ủ
PCR không sao chép tất cả các DNA trong mẫu. Nó chỉ sao chép một chuỗi mã di truyền cụ thể, được nhắm mục tiêu bởi các đoạn mồi PCR. Ví dụ, Chlamydia có một kiểu nucleotide độc nhất dành riêng cho vi khuẩn.
PCR chỉ sao chép các chuỗi DNA cụ thể có trong Chlamydia và không quan tâm các loài vi khuẩn khác. Để làm điều này, PCR sử dụng các đoạn mồi, oligonucleotide nhân tạo (đoạn DNA ngắn tổng hợp) liên kết hoặc ủ, chỉ để tạo chuỗi ở hai bên của vùng DNA đích.
Hai đoạn mồi được sử dụng trong bước hai một cho mỗi các chuỗi DNA đơn mới được tách ra. Các đoạn mồi liên kết với phần đầu của chuỗi sẽ được sao chép, đánh dấu trình tự cho bước ba. Trong bước hai, ống được làm mát và liên kết mồi xảy ra trong khoảng từ 40 đến 60 độ C (104 – 140 độ F).
Bước hai tạo ra hai chuỗi DNA riêng biệt, với các chuỗi được đánh dấu bằng các đoạn mồi. Hai sợi đã sẵn sàng để được sao chép. Bước này thường mất khoảng 10-30 giây.
Bước 3: Tạo bản sao DNA
Trong giai đoạn thứ ba của phản ứng, được gọi là mở rộng, nhiệt độ được tăng lên khoảng 72 độ C (161,5 độ F). Bắt đầu tại các khu vực được đánh dấu bằng các loại sơn chuyên dụng, nucleotide được bổ sung vào mồi ủ bởi DNA polymerase để tạo ra một mạch mới của ADN bổ sung cho nhau của mẫu sợi đơn. Sau khi hoàn thành phần mở rộng, hai bản sao DNA gốc giống hệt nhau đã được tạo ra.
Sau khi tạo hai bản sao DNA thông qua PCR, chu kỳ bắt đầu lại, lần này sử dụng DNA sao chép mới. Mỗi bản sao tạo ra hai bản sao mới và sau khoảng 30 hoặc 40 chu kỳ PCR, hơn một tỷ bản sao của đoạn DNA gốc đã được tạo ra. Bởi vì quá trình PCR là tự động, nó có thể được hoàn thành chỉ trong vài giờ.
Tầm quan trong của phương pháp PCR
- Ngoài việc phát hiện các bệnh trong một mẫu, PCR cho phép theo dõi lượng virus hiện có hoặc tải lượng virus trong cơ thể người. Trong các bệnh như viêm gan C hoặc nhiễm virut gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV), tải lượng vi rút là một dấu hiệu tốt về việc một người có thể bị bệnh như thế nào hoặc thuốc và cách điều trị của một người hoạt động tốt như thế nào. Được trang bị thông tin này, các bác sĩ có thể xác định khi nào bắt đầu điều trị và phản ứng của người đó với điều trị, làm cho việc điều trị được cá nhân hóa cho mỗi cá nhân.
- Pcr còn giúp các nhà khoa học phát triển những bộ gen mới có sức đề kháng cao hơn, vượt trội hơn để áp dụng cho ngành công nghệ di truyền học.
- Prc giúp kiểm tra và xác định quan hệ huyết thống giữa người với người với tỉ lệ chính xác là 99,99%.
- Đây là phương pháp xác định dấu vân tay vô cùng hiệu quả giúp các nhà điều tra và cảnh xác tìm ra những tội phạm nguy hiểm.
Ưu và nhược điểm phương pháp pcr
Ưu điểm:
- Dễ hàng tạo ra hàng triệu bản sao nhân bản ADN trong thời gian ngắn với độ chính xác cao.
- Là cơ sở để nguyên cứu và điều trị nhiều loại bệnh nan y. Điều chế nhiều loại thuốc kháng sinh và thuốc đặc trị.
Nhược điểm:
- Người sử dụng phải có chuyên môn cao, nắm vững các quy trình thực hiện nhằm xác định các mẫu DNA cần sử dụng.
- Không thể thực hiện trong thời gian dài vì độ chính xác sẽ giảm.
- Giống như các loại enzim, các mẫu DNA cũng dễ bị nhân bản lỗi, và các mẫu DNA mới sẽ xuất hiện tình trạng đột biến không mong muốn.
Tóm lại pcr là phương pháp hiệu quả nhất giúp bạn nhân bản ADN với độ chính xác cao nhất, thời gian nhanh nhất và quy trình đơn giản nhất. Với những thông tin trên mong rằng mọi người sẽ hiểu hơn phương pháp pcr là gì? và những ứng dụng quan trọng của kỹ thuật nhân bản này.
