بين 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 بغرض 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 نتيجة لاكتشافه الذي أحدث ثورة في العلوم.

بين لماذا يستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل

يُطلق عليها أحيانًا اسم تفاعل النسخ الضوئي الجزيئي، وهي تقنية حديثة وغير مكلفة تُستخدم في مختبرات الطب الحيوي والبيولوجيا الجزيئية، وتستخدم في المراحل المتقدمة من معالجة الحمض النووي بهدف إنتاج أجزاء معزولة من الحمض النووي لا يمكن الحصول عليها بدون تحليل. يعمل رد الفعل على أداء العديد من نسخ أقسام معينة من الحمض النووي من 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 الحمض النووي الصغير عينات.

كيف استخدام تفاعل البلمرة المتسلسل؟

يمكن استخدام الحمض النووي المضخم 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.

كيفية تفاعل البلمرة المتسلسل

أولاً، يتعرض الحمض النووي لحرارة معينة لكسرها وتدميرها، حيث ينفصل إلى قطعتين من الحمض النووي أحادي السلسلة، ثم يقوم إنزيم يسمى بوليميراز بتكرار الحمض النووي وينتج شريطين جديدين من الحمض النووي باستخدام الخيطين الأساسيين، وهذا تؤدي العملية إلى الإنتاج المتكرر لخيوط الحمض النووي الجديدة، حيث أن كل خيط قديم ينتج خيطًا جديدًا، وبالتالي تتكرر العملية، وباستخدام هذه الخيوط الجديدة، يتم إنشاء نسختين جديدتين من الحمض النووي، وتتكرر هذه العملية من 30 إلى 40 مرة تقريبًا، ينتج 1 مليار نسخة طبق الأصل من الحمض النووي الأصلي. تنقسم مراحل تفاعل البلمرة المتسلسل إلى ثلاث مراحل رئيسية:

  • يغير المرح الطبيعة الكيميائية للحمض النووي وانفصاله إلى جزأين بفعل الحرارة.
  • خطوة تهجين يتم فيها تقليل الحرارة لربط بادئات الحمض النووي بقوالب الحمض النووي.
  • مرحلة ارتفاع الحرارة التي يتشكل فيها خيط DNA جديد من خلال عمل بوليميريز Taq.

تمت أتمتة مراحل تفاعل البلمرة بواسطة التقنيات الحديثة، حيث يمكن تحقيق التفاعل في غضون ساعات، ويتم تحقيق ذلك من خلال آلة تسمى cycler الحراري، والتي تمت برمجتها لتغيير درجة حرارة التفاعل كل بضع دقائق، مما يسمح بالطبيعة و تغيير هيكل الحمض النووي.

عدد التقنيات التي تستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل

اتضح أن تفاعل البلمرة هو أداة حديثة لا غنى عنها، وقد كان له تحول رهيب في العلوم الطبية التشخيصية والبحث العلمي أيضًا، وله تطبيقات خاصة يستخدمها العلماء في العديد من المجالات مثل:

  • علم الأحياء الدقيقة البيئي: يساهم في فهم العديد من المشكلات البيئية، حيث يمكن اكتشاف الكائنات الدقيقة من خلاله، والكشف عن الفيروسات ومسببات الأمراض على الرغم من صغر عددها.
  • علم الطب الشرعي: يستخدم تحليل البوليميراز لجمع أدلة مسرح الجريمة، مثل الدم والشعر والجلد والسائل المنوي. يمكن 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.
  • العلوم الحيوية الزراعية لتحسين جينات المحاصيل والأغذية عن طريق تغيير شفرتها الوراثية.
  • مجالات البحث الجيني مثل الهندسة الوراثية وعلوم التهجين والاستنساخ.