تاریخچه PCR سالها پیش در سال ۱۹۷۱ ، Khorana و همکارانش روشی را برای همانند سازی از یک ناحیه از DNA دو رشته ای را با استفاده از دو پرایمر ساخت DNA گزارش کردند که انتهای ’۳[SUP] [/SUP]پرایمر به سمت یکدیگر طراحی شده بود . ولی ایده استفاده از این خاصیت به صورت چرخه های تکراری در یک واکنش تکثیر تا ۱۲ سال بعد ارائه نشد. ” گاهی یک ایده خوب زمانی به ذهن شما میرسد که انتظارش را نداریم ” این جمله آغازین گزارش karry Mullis ، مخترع PCR در مجله Scientific American است. در مورد اینکه چگونه در هنگام رانندگی درشب در کوههای کارولینای شمالی در بهار ۱۹۸۳ ایده راه اندازی PCR به ذهن وی الهام شد.
polymerase chain reaction یا PCR دستگاه فتوکپی DNA نامیده شده است. اگرچه PCR به نظر ساده می آید ، ولی در واقع یک فرایند پیچیده است که مواد مختلفی در آن نقش دارند. بعضی از مواد در ابتدای واکنش غلظت بسیار کمی دارند (DNA الگو) ولی با پیشرفت واکنش غلظت آنها افزایش می یابد، ولی غلظت برخی از آنها در طول واکنش به میزان بسیار جزئی تغییر می کند (پرایمر و dNTP ) .تغییرات دما و pH زیاد است ،به همین دلیل نوسانات زیادی در واکنشهای دینامیک مولکولی وجود دارد.بنابراین PCR یک فرایند بسیار پیچیده است . ولی کارایی و انعطاف پذیری آن برای کار بر روی DNA بسیار زیاد است.در زمان کوتاهی پس از اختراع آن توسط Kary Mumis ، PCR شناخت ما از زیست شناسی مولکولی را متحول کرده است.ورود PCR در تحقیقات زیست شناسی و پزشکی مثابه یک تقویت کننده در موتور عمل کرده و سرعت پیشرفت تحقیقات بر روی ژنها و ژنومها را افزایش داده است . اکنون ما قادریم که تقریباً هر ژنی را از هر موجودی با PCR جدا کنیم و این روش سنگ بنای تمامی پروژه های تعیین توالی ژنوم می باشد . پس از جدا نمودن یک ژن می توانیم آن را به منظور کلون کردن و یا جهش زائی تغییر دهیم و یا اینکه روشهای تشخیصی برای شناسایی جهشهای آن ژن طراحی کنیم.
POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR) PROCESS
PCR یک فرایند آنزیمی در ناحیه مشخصی ار DNA می باشد که بارها و بارها تکرار شده و مقدار بسیار زیادی کپی (محصول) از آن ناحیه مشخص را تولید میکند.
PCR با استفاده از اجزای همانند سازی طبیعی DNA ، در داخل لوله آزمایش DNA را تکثیر می کند. در داخل یک سلول زنده فرایند همانند سازی ژنوم در یک فرایند بسیار پیچیده با دخالت چندین پروتئین مختلف صورت می گیرد. در ساده ترین تعریف برای مراحل همانند سازی ، DNA دو رشته ای از هم باز شده و هر رشته از مولکول اولیه برای ساخت یک رشته مکمل جدید استفاده می شود این مراحل تکثیر بر توانایی نوکلئوتیدها برای جفت شدن با باز مقابل خود بر اساس قوانین معروف واتسون و کریک استوار است ( Aبا T و C با G ) بنابراین رشته الگو همیشه توالی بازی رشته مقابل را تعیین میکند.PCR فقط اجزاء اولیه این سیستم پیچیده همانند سازی را جهت تکثیر قطعات کو چک DNA در یک لوله آزمایش به کار می برد.در یک سیستم بافری ساده ناحیه خاصی از مولکول DNA الگو بوسیله یک DNA پلیمراز تکثیر می شود و دی اکسی نوکلئوتیدها بعنوان بلوکهای ساختمانی جهت تولید رشته جدید مورد استفاده قرار می گیرند.پرایمرهای اولیگونوکلئوتیدی اختصاصی که بر اساس قوانین کلی جفت شدن بازها به DNA الگو متصل می شوند ناحیه مورد نظر از DNA الگو را جهت تکثیر مشخص می کنند.رشته DNA الگو با استفده از حرارت از هم جدا میشوند ، حرارت باعث میشود که پیوندهای هیدروژنی بین بازهای رشته های DNA شکسته شود ، که این فرایند تقلیب (Denaturation) نامیده می شود.پرایمر های اولیگونوکلئوتیدی توالیهای مکمل خود را بر روی DNA الگو پیدا خواهند کرد (اتصال annealing) و نهایتاً DNA پلیمراز اضافه کردن دی اکسی نوکلئوتیدها را بر روی عامل ‘OH-3[SUP] [/SUP]پرایمرها آغاز مینماید و مولکولهای جدید از روی هر دو رشته تشکیل میشوند.در مرحله حرارت دهی بعدی این رشته های تازه ساز مجدداً از هم جدا شده و تمامی رشته های جدا شده (هم رشته های اولیه و هم رشته های تازه ساز) جایگاههای اتصال برای پرایمرها فراهم می آورند و بهنوان الگو برای ساخت رشته های DNA بعدی عمل می کنند. و این افزایش مقدار محصول به صورت تصاعدی صورت می گیرد در واقع تعداد رشته های توالی هدف در هر چرخه PCR دو برابر خواهد شد .
polymerase chain reaction یا PCR دستگاه فتوکپی DNA نامیده شده است. اگرچه PCR به نظر ساده می آید ، ولی در واقع یک فرایند پیچیده است که مواد مختلفی در آن نقش دارند. بعضی از مواد در ابتدای واکنش غلظت بسیار کمی دارند (DNA الگو) ولی با پیشرفت واکنش غلظت آنها افزایش می یابد، ولی غلظت برخی از آنها در طول واکنش به میزان بسیار جزئی تغییر می کند (پرایمر و dNTP ) .تغییرات دما و pH زیاد است ،به همین دلیل نوسانات زیادی در واکنشهای دینامیک مولکولی وجود دارد.بنابراین PCR یک فرایند بسیار پیچیده است . ولی کارایی و انعطاف پذیری آن برای کار بر روی DNA بسیار زیاد است.در زمان کوتاهی پس از اختراع آن توسط Kary Mumis ، PCR شناخت ما از زیست شناسی مولکولی را متحول کرده است.ورود PCR در تحقیقات زیست شناسی و پزشکی مثابه یک تقویت کننده در موتور عمل کرده و سرعت پیشرفت تحقیقات بر روی ژنها و ژنومها را افزایش داده است . اکنون ما قادریم که تقریباً هر ژنی را از هر موجودی با PCR جدا کنیم و این روش سنگ بنای تمامی پروژه های تعیین توالی ژنوم می باشد . پس از جدا نمودن یک ژن می توانیم آن را به منظور کلون کردن و یا جهش زائی تغییر دهیم و یا اینکه روشهای تشخیصی برای شناسایی جهشهای آن ژن طراحی کنیم.
POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR) PROCESS
PCR یک فرایند آنزیمی در ناحیه مشخصی ار DNA می باشد که بارها و بارها تکرار شده و مقدار بسیار زیادی کپی (محصول) از آن ناحیه مشخص را تولید میکند.
PCR با استفاده از اجزای همانند سازی طبیعی DNA ، در داخل لوله آزمایش DNA را تکثیر می کند. در داخل یک سلول زنده فرایند همانند سازی ژنوم در یک فرایند بسیار پیچیده با دخالت چندین پروتئین مختلف صورت می گیرد. در ساده ترین تعریف برای مراحل همانند سازی ، DNA دو رشته ای از هم باز شده و هر رشته از مولکول اولیه برای ساخت یک رشته مکمل جدید استفاده می شود این مراحل تکثیر بر توانایی نوکلئوتیدها برای جفت شدن با باز مقابل خود بر اساس قوانین معروف واتسون و کریک استوار است ( Aبا T و C با G ) بنابراین رشته الگو همیشه توالی بازی رشته مقابل را تعیین میکند.PCR فقط اجزاء اولیه این سیستم پیچیده همانند سازی را جهت تکثیر قطعات کو چک DNA در یک لوله آزمایش به کار می برد.در یک سیستم بافری ساده ناحیه خاصی از مولکول DNA الگو بوسیله یک DNA پلیمراز تکثیر می شود و دی اکسی نوکلئوتیدها بعنوان بلوکهای ساختمانی جهت تولید رشته جدید مورد استفاده قرار می گیرند.پرایمرهای اولیگونوکلئوتیدی اختصاصی که بر اساس قوانین کلی جفت شدن بازها به DNA الگو متصل می شوند ناحیه مورد نظر از DNA الگو را جهت تکثیر مشخص می کنند.رشته DNA الگو با استفده از حرارت از هم جدا میشوند ، حرارت باعث میشود که پیوندهای هیدروژنی بین بازهای رشته های DNA شکسته شود ، که این فرایند تقلیب (Denaturation) نامیده می شود.پرایمر های اولیگونوکلئوتیدی توالیهای مکمل خود را بر روی DNA الگو پیدا خواهند کرد (اتصال annealing) و نهایتاً DNA پلیمراز اضافه کردن دی اکسی نوکلئوتیدها را بر روی عامل ‘OH-3[SUP] [/SUP]پرایمرها آغاز مینماید و مولکولهای جدید از روی هر دو رشته تشکیل میشوند.در مرحله حرارت دهی بعدی این رشته های تازه ساز مجدداً از هم جدا شده و تمامی رشته های جدا شده (هم رشته های اولیه و هم رشته های تازه ساز) جایگاههای اتصال برای پرایمرها فراهم می آورند و بهنوان الگو برای ساخت رشته های DNA بعدی عمل می کنند. و این افزایش مقدار محصول به صورت تصاعدی صورت می گیرد در واقع تعداد رشته های توالی هدف در هر چرخه PCR دو برابر خواهد شد .
یعنی در صورت کارایی ۱۰۰% از هر نسخه DNA موجود درابتدای واکنش ، تنها پس از ۲۰ چرخه از PCR تعداد ۱۰[SUP]۶ [/SUP]نسخه محصول ساخته خواهد شد . البته کارایی واکنش هیچگاه ۱۰۰% نخواهد بود و اغلب به تعداد چرخه های بیشتر بین ۴۰-۲۵ چرخه نیاز می باشد که به مقدار DNA الگوی اولیه و هدف واکنش بستگی دارد . معنی این تکثیر تصادعی این است که اگر واکنش شما بطور اتفاقی با مقادیر بسیار کم از DNA الگو آلوده شود ، ممکن است جوابهای اشتباه بدست آورید.