Pcr là gì ? Nguyên tắc – Quá trình và ứng dụng của pcr máy chu kì nhiệt

Chu Văn An

“PCR LÀ GÌ” Có lẽ khái niệm này thực sự khá xa lạ hoặc nếu bạn đã từng gặp nó thì không biết chính xác nó là gì? Thuật ngữ “PCR” thực chất có nghĩa là phản ứng chuỗi polymerase, nhưng quan trọng hơn là tạo ra PCR như thế nào hay nguyên lý hoạt động của chu trình PCR này là gì, quy trình PCR được thực hiện qua bao nhiêu bước và ứng dụng của nó quan trọng như thế nào?

Hôm nay Trường Cao Bá Quát sẽ cùng các bạn khám phá những điều bí ẩn đằng sau từ “PCR” và đặc biệt công ty sẽ hướng dẫn các bạn cách thực hiện các bước trong chu trình kỹ thuật PCR một cách nhanh chóng và thuận tiện nhất thông qua MÁY CHU KỲ NHIỆT.

Mời bạn đọc bài viết dưới đây.

PCR là gì?

PCR là gì?

Cụm từ PCR được viết tắt từ Phản ứng chuỗi polymerase có nghĩa Phản ứng chuỗi polymerase Tốt phản ứng khuếch đại gen

ADN là gì? là một phân tử mang thông tin di truyền dưới dạng bộ ba mã di truyền quy định mọi hoạt động sống (sinh trưởng, sinh sản, phát triển, v.v.) của sinh vật và hầu hết các loại virus. Đây là tên viết tắt của thuật ngữ tiếng Anh axit deoxyribonucleic.

PCR là kỹ thuật dùng để khuếch đại một đoạn DNA hoặc tạo ra và nhân đôi nhiều mẫu DNA giống hệt nhau với tốc độ cấp số nhân, tạo ra hàng nghìn đến hàng triệu bản sao của một chuỗi DNA nhất định từ một mẫu ban đầu nhỏ hoặc một bản sao duy nhất.

Nó được sử dụng trong giai đoạn đầu của quá trình xử lý DNA để giải trình tự. PCR giúp phát hiện sự hiện diện hay vắng mặt của gen để xác định mầm bệnh trong quá trình lây nhiễm và khi tạo hồ sơ DNA pháp y từ các mẫu DNA nhỏ.

phương pháp PCR Điều này được Kary Mullis và cộng sự (Mỹ) phát minh vào năm 1985 và kể từ đó đã có tác động rất lớn đến nghiên cứu sinh học trên toàn thế giới.

BỘ PHẬN CỐT LÕI TẠO RA PCR LÀ GÌ?

Cần có năm thành phần cốt lõi để thiết lập PCR:

• Mẫu DNA cần được sao chép.
• Đoạn DNA ngắn bắt đầu phản ứng PCR được thiết kế để liên kết với hai bên của đoạn DNA bạn muốn sao chép.
• 4 loại nucleotide DNA (còn gọi là dNTP) là đơn vị có thể tổng hợp các bản sao của DNA mục tiêu. DNTP bao gồm một loại đường deoxyribose có gắn một bazơ, có thể là adenine (dATP) hoặc thymine (dTTP) hoặc Cytosine (dCTP) hoặc guanine (dGTP), ở số carbone 1 (C1).
• Enzym DNA polymerase chịu nhiệt: phải là enzyme polymerase chịu nhiệt. Loại được sử dụng phổ biến nhất trong phòng thí nghiệm là Taq polymerase. Đây là enzyme polymerase được chiết xuất từ ​​vi khuẩn Thermus Aquas.
• Muối cần thiết để tạo môi trường thích hợp cho enzym hoạt động. thường chứa muối đệm Tris HCL 10 mM, KCL 50Mm và MgCl2 2 1,5mM.

Tham khảo bài viết: Tiệt trùng là gì và những vấn đề cơ bản liên quan đến khử trùng

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG PCR

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG PCR

Phương pháp PCR dựa trên chu trình nhiệt, tức là các chu kỳ tăng và giảm nhiệt độ trong các phản ứng biến tính DNA và sao chép DNA. Các đoạn mồi (đoạn DNA ngắn) mang các trình tự bổ sung cho trình tự DNA mẫu và DNA polymerase là những thành phần quan trọng cho phép khuếch đại chọn lọc và lặp lại. Khi quá trình PCR diễn ra, DNA mới được tạo ra từ DNA mẫu ban đầu sẽ tiếp tục được sử dụng làm khuôn mẫu để tổng hợp phân tử DNA tiếp theo, tạo thành phản ứng khuếch đại chuỗi theo cấp số nhân.

QUY TRÌNH PCR

Một quá trình PCR được thực hiện qua 3 bước chính: biến tính, ủ và kéo dài. Ba giai đoạn này được lặp lại 20-40 lần, mỗi lần nhân đôi số lượng bản sao DNA.

QUY TRÌNH PCR

Ở bước đầu tiên, hai chuỗi xoắn kép của DNA bị biến tính tách ra ở nhiệt độ cao. Ở bước thứ hai, nhiệt độ được hạ xuống và hai chuỗi DNA trở thành khuôn mẫu cho DNA polymerase tổng hợp đoạn DNA mục tiêu. Khả năng khuếch đại chọn lọc là do sử dụng các đoạn mồi mang trình tự bổ sung cho đoạn DNA mục tiêu được khuếch đại trong các chu kỳ nhiệt cụ thể. Và quá trình đó được mô phỏng chi tiết dưới đây

Giai đoạn biến tính

• • Trong giai đoạn này, dung dịch chứa DNA mẫu và tất cả các thành phần cốt lõi khác được đun nóng đến 94-95⁰C.
  • Đối với enzyme DNA polymerase, cần phải kích hoạt bằng nhiệt độ
  • Nhiệt độ cao làm cho liên kết hydro giữa các bazơ trong hai chuỗi DNA mẫu bị đứt và hai chuỗi tách ra. Điều này dẫn đến hai chuỗi DNA đơn, sẽ đóng vai trò là khuôn mẫu để tạo ra các chuỗi DNA mới.
  • Điều quan trọng là nhiệt độ được duy trì ở giai đoạn này đủ lâu để đảm bảo các sợi DNA đã tách ra hoàn toàn.
  • Quá trình này thường mất 15-30 giây.

Giai đoạn ủ bệnh

• • Nhiệt độ phản ứng được giảm xuống 50-65°C trong 20-40 giây để mồi bám vào sợi DNA đơn. Nhiệt độ này cần phải đủ thấp để cho phép mồi gắn vào sợi DNA, nhưng cũng đủ cao để ủ cụ thể, nghĩa là mồi chỉ nên liên kết hoàn toàn với trình tự bổ sung trên sợi khuôn. Nếu nhiệt độ quá thấp, lớp sơn lót sẽ liên kết không đặc hiệu. Nếu cao quá, mồi có thể không bám được. Thông thường, nhiệt độ ủ mồi thấp hơn nhiệt độ Tm của mồi được sử dụng trong phản ứng từ 3-5 °C. Polymerase liên kết với các phân tử lai DNA mẫu mồi và bắt đầu tổng hợp DNA.
  • Các đoạn mồi được thiết kế để bổ sung tuần tự các đoạn DNA ngắn ở mỗi đầu của chuỗi cần sao chép.
  • Mồi được coi là yếu tố đầu tiên trong quá trình tổng hợp DNA. Enzyme polymerase chỉ có thể thêm các base DNA vào chuỗi kép DNA. Chỉ khi mồi được kết nối thì enzyme polymerase mới có thể gắn vào và bắt đầu tạo ra chuỗi DNA bổ sung mới từ các base DNA liên kết lỏng lẻo ban đầu.
  • Hai chuỗi DNA riêng biệt bổ sung cho nhau và chạy theo hướng ngược nhau.
  • Bước này thường mất khoảng 10-30 giây.

Giai đoạn mở rộng

• • Ở bước cuối cùng này, nhiệt độ được tăng lên 72⁰C để cho phép DNA mới được tạo ra bởi enzyme Taq DNA polymerase đặc biệt bổ sung thêm các base DNA bổ sung.
  • Các chuỗi DNA mới được tạo ra bằng cách sử dụng các chuỗi DNA ban đầu làm mẫu. Enzim DNA polymerase kết hợp các nucleotide DNA tự do lại với nhau. Enzyme này thường là Taq polymerase, một loại enzyme ban đầu được phân lập từ một loại vi khuẩn ưa nhiệt có tên là Thermus Aquas.
  • Thứ tự các nucleotide tự do được thêm vào được xác định bởi trình tự nucleotide trong chuỗi DNA ban đầu (mẫu).
  • Kết quả của chu trình PCR là hai chuỗi DNA mục tiêu, mỗi chuỗi chứa một chuỗi mới được tạo ra và một chuỗi ban đầu.

Xem thêm: Phương pháp hiệu chuẩn máy đo pH đúng

ỨNG DỤNG PCR

Chỉ cần nhìn vào bức ảnh, bạn cũng có thể hình dung được một số ứng dụng của phương pháp PCR này. Bây giờ chúng ta sẽ đi chi tiết hơn về từng ứng dụng để thấy được tầm quan trọng của phương pháp này.

ỨNG DỤNG PCR

Kiểm tra huyết thống

Một biến thể của kỹ thuật này cũng có thể được sử dụng để xác định mối quan hệ tiến hóa giữa các sinh vật.

Dấu vân tay di truyền

Dấu vân tay di truyền là một kỹ thuật pháp y được sử dụng để xác định một người bằng cách so sánh DNA của người đó với mẫu hiện có. Về lý thuyết, chỉ cần một chuỗi DNA là đủ.

Chẩn đoán bệnh di truyền

Việc phát hiện các bệnh di truyền ở một gen nhất định là một quá trình lâu dài và khó khăn, có thể rút ngắn đáng kể bằng phương pháp PCR. Mỗi gen được đề cập có thể dễ dàng được khuếch đại thông qua PCR bằng cách sử dụng các đoạn mồi thích hợp và sau đó giải trình tự để phát hiện đột biến.

Các bệnh do virus cũng có thể được phát hiện bằng phương pháp PCR thông qua việc khuếch đại DNA của virus. Phân tích này có thể được thực hiện ngay sau khi nhiễm bệnh, có thể từ vài ngày đến vài tháng trước khi các triệu chứng thực sự xảy ra.

Tách dòng gen

Không nên nhầm lẫn nhân bản một gen với nhân bản toàn bộ sinh vật – mô tả quá trình phân lập gen từ một sinh vật và sau đó chèn nó vào một sinh vật khác. PCR thường được sử dụng để khuếch đại gen, sau đó gen này có thể được chèn vào một vector (vector là phương tiện đưa gen vào cơ thể) chẳng hạn như plasmid (phân tử DNA dạng vòng). Việc biểu hiện một gen nhân bản cũng có thể là một cách để sản xuất hàng loạt các protein hữu ích, ví dụ như thuốc, dược phẩm.

Phân tích mẫu DNA cổ

Sử dụng PCR có thể phân tích DNA hàng nghìn năm tuổi. Kỹ thuật PCR đã được sử dụng thành công trên động vật, chẳng hạn như voi ma mút 40.000 năm tuổi.

MÁY CHU KỲ NHIỆT

Trước đây, khi chưa có máy chu trình nhiệt, xét nghiệm PCR được thực hiện bằng cách chuyển liên tục các ống nghiệm phản ứng PCR vào các bể chứa nước có nhiệt độ khác nhau để tạo ra các chu trình nhiệt cho phản ứng. Ngày nay, xét nghiệm PCR được thực hiện trong buồng ủ PCR của máy chu trình nhiệt, còn được gọi là máy chu trình nhiệt. Nhìn chung, một máy luân nhiệt bao gồm các bộ phận chính sau:

• Một bàn phím đơn giản để lập trình các chu trình nhiệt và ra lệnh cho máy thực hiện.
• Bộ vi xử lý ghi nhớ các chương trình được nạp vào máy, thực hiện các lệnh đến buồng ủ PCR, cũng như ghi lại cách thay đổi nhiệt độ của buồng ủ PCR trong các chu kỳ nhiệt để điều chỉnh phù hợp với chương trình đang được thực hiện.
• Buồng ủ PCR là nơi thực hiện các chu trình nhiệt thông qua bộ vi xử lý điều khiển. Trong chu trình nhiệt, nhiệt độ trong buồng ủ PCR có thể tăng hoặc giảm trong thời gian rất ngắn. Để thay đổi nhiệt độ trong buồng ủ PCR.

Với bài viết này, Trường Cao Bá Quát Chúng tôi đã giúp bạn hiểu rõ PCR là gì cũng như các bộ phận cốt lõi tạo nên PCR và các giai đoạn trong chu trình để có thể tiến hành PCR. Ngoài ra, chúng tôi còn đề cập đến các bạn những ứng dụng nổi bật của nó trong đời sống con người cũng như đưa ra giải pháp tiến hành PCR thuận tiện hơn. Công ty hy vọng các bạn có thể tìm được những thông tin hữu ích cho mình và phục vụ nhu cầu của mình. Hiện nay Công ty chúng tôi là nhà phân phối chính thức máy luân nhiệt và các thiết bị thí nghiệm mà bạn quan tâm. Chúng tôi luôn nỗ lực hết mình để mang đến cho bạn những thông tin hữu ích nhất và hơn hết là những sản phẩm chất lượng hàng đầu, uy tín nhất và quan trọng nhất là giá cả cực kỳ cạnh tranh.

Hãy đến với Trường Cao Bá Quát nếu bạn có nhu cầu. Chúng tôi rất hân hạnh được phục vụ bạn.

Tìm hiểu thêm: Máy nghiền trong phòng thí nghiệm và các vấn đề cơ bản liên quan

Đầu vào .wpcf7-form-control-wrap{border-radius:5px;box-shadow:none} .wpcf7-form-control{border-radius:5px;box-shadow:none} đầu vào[type=”submit”]đầu vào[type=”submit”].button, đầu vào[type=”submit”].chính {bán kính đường viền: 5px} .wpcf7-spinner{display:none}