لماذا يستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل
لماذا يتم استخدام تفاعل البلمرة المتسلسل؟ PCR (تفاعل البلمرة المتسلسل) هو أحد أنواع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في المختبرات الكيميائية بهدف إنتاج ملايين النسخ من جزء معين من الحمض النووي. تم اكتشاف تفاعل البوليميراز المتسلسل لأول مرة في عام 1980 من قبل عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي كاري بوليس، الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1983 بعد اكتشافه الذي أحدث ثورة في العلوم.
ما هو تفاعل البلمرة المتسلسل؟
تسمى أحيانًا تفاعل النسخ الضوئي الجزيئي، وهي تقنية حديثة وغير مكلفة مستخدمة في مختبرات الطب الحيوي والبيولوجيا الجزيئية، والتي تُستخدم في المراحل المتقدمة من معالجة الحمض النووي بهدف إنتاج قطع معزولة من الحمض النووي لا يمكن الحصول عليها بدون تحليل البوليميراز. حيث أن هذا التفاعل يعمل على عمل نسخ عديدة من أقسام معينة من الحمض النووي بكمية صغيرة جدًا وميكروسكوبية، بهدف الكشف عن وجود أو عدم وجود جين معين، من أجل معرفة أسباب الأمراض التي يكون فيها DNA خاصًا. يتم تشكيل الملامح من عينات الحمض النووي الصغيرة.
لماذا يتم استخدام تفاعل البلمرة المتسلسل؟
يمكن استخدام الحمض النووي المُضخَّم 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.
- أخذ بصمات الحمض النووي والكشف عن البكتيريا والفيروسات مثل فيروس نقص المناعة البشرية وفيروس كورونا.
- تشخيص الأمراض الوراثية.
كيف يعمل تفاعل البلمرة المتسلسل؟
أولاً، يتعرض الحمض النووي لبعض الحرارة لتحطيمه وتدميره، حيث ينفصل إلى قطعتين مفردة الجديلة من الحمض النووي، ثم يضاعف إنزيم يسمى بوليميراز الحمض النووي وينتج شريطين جديدين من الحمض النووي باستخدام خيوط القاعدة، وتؤدي هذه العملية إلى الإنتاج المتكرر لخيوط DNA الجديدة، حيث ينتج كل خيط قديم خيطًا جديدًا، ثم تتكرر العملية، وباستخدام هذه الخيوط الجديدة، يتم إنشاء نسختين جديدتين من الحمض النووي، وتتكرر هذه العملية حوالي 30 -40 مرة، لإنتاج مليار نسخة دقيقة من الحمض النووي الأصلي، تنقسم خطوات تفاعل البوليميراز المتسلسل إلى ثلاث خطوات رئيسية:
- يغير المرح الطبيعة الكيميائية للحمض النووي وانفصاله إلى جزأين بفعل الحرارة.
- خطوة التلدين التي يتم فيها تقليل الحرارة بحيث ترتبط بادئات الحمض النووي بقوالب الحمض النووي.
- مرحلة ارتفاع الحرارة التي يتشكل فيها خيط DNA جديد بفعل Taq polymerase.
تمت أتمتة خطوات تفاعل البلمرة بواسطة التقنيات الحديثة، حيث يمكن إنجاز التفاعل في غضون ساعات قليلة، ويتم تنفيذه من خلال آلة تسمى جهاز التدوير الحراري، والتي تمت برمجتها لتغيير درجة حرارة التفاعل كل بضع دقائق، مما يسمح للطبيعة وهيكل الحمض النووي المراد تعديله.
ما هي التقنيات التي تستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل
اتضح أن تفاعل البلمرة هو أداة حديثة لا غنى عنها، وقد أحدث تحولًا رهيبًا في علوم التشخيص الطبي وأيضًا في البحث العلمي، وله تطبيقات خاصة يستخدمها العلماء في العديد من المجالات مثل:
- علم الأحياء الدقيقة البيئي: يساهم في فهم العديد من القضايا البيئية، حيث يمكن اكتشاف الكائنات الدقيقة من خلاله والكشف عن الفيروسات ومسببات الأمراض حتى لو كان عددها محدودًا للغاية.
- علم الطب الشرعي: يستخدم تحليل البوليميراز لجمع الأدلة من مسرح الجريمة، مثل الدم والشعر والجلد والسائل المنوي، ويمكن استخدامه للعثور على العلاقات الأسرية وبصمات الأصابع وعزل الحمض النووي الوراثي والتشخيص الجزيئي والتحليل الكيميائي.
- العلوم الطبية لاكتشاف الأمراض المعدية.
- يستخدم العلماء علم الوراثة لفهم العلاقات التطورية التي تربط الكائنات الحية معًا.
- العلوم الحيوية الزراعية لتحسين جينات المحاصيل والغذاء عن طريق تغيير شفرتها الوراثية.
- مجالات البحث الجيني مثل الهندسة الوراثية وعلوم التهجين والاستنساخ.
في الختام تم الاجابة عن السؤال عن سبب استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل وقد تبين ان تفاعل البوليميراز المتسلسل يستخدم في العديد من الاختبارات الحيوية والاجراءات المختبرية والسريرية ولاكتشاف اصابة الاشخاص بأمراض قابلة للانتقال مثل فيروس كورونا وذكر أهم تطبيقاته.
