Inhoud
Polymerasekettingreactie (PCR) en zijn wetenschappelijk familielid, het klonen van tot expressie gebrachte genen, zijn twee biotechnologische doorbraken van de jaren zeventig en tachtig die een belangrijke rol blijven spelen in de poging om ziekte te begrijpen. Beide moleculaire technologieën geven wetenschappers de middelen om op verschillende manieren meer DNA te maken.
Geschiedenis
Moleculair bioloog Kary Mullis bracht een revolutie teweeg in de genwetenschap toen hij in het voorjaar van 1983 de polymerasekettingreactie (PCR) bedacht, die hem in 1993 de Nobelprijs voor de chemie opleverde. Deze doorbraak kwam op het klonen van onderzoek dat dateert uit 1902. Geen belangrijke vooruitgang in het klonen gebeurde tot november 1951, toen een team van wetenschappers in Philadelphia een kikkerembryo kloneerde. De grote doorbraak vond plaats op 5 juli 1996, toen wetenschappers "Dolly" het lam uit een bevroren borstcel klonen.
PCR en klonen
Klonen is eenvoudigweg het ene levende organisme van het andere maken en twee organismen met exact dezelfde genen creëren. Met PCR kunnen wetenschappers binnen enkele uren miljarden kopieën van een stuk DNA produceren. Hoewel PCR invloed heeft op de kloneringstechnologie door grote hoeveelheden DNA te produceren die kunnen worden gekloond, ondervindt PCR de moeilijkheid van besmetting, waarbij een monster met ongewenst genetisch materiaal ook kan worden gerepliceerd en het verkeerde DNA kan produceren.
Hoe PCR werkt
Bij het PCR-proces wordt DNA afgebroken door het te verwarmen, waardoor de dubbele DNA-helix in afzonderlijke afzonderlijke strengen wordt afgewikkeld. Zodra deze strengen zijn gescheiden, leest een enzym genaamd DNA-polymerase de nucleïnezuursequentie en produceert een dubbele DNA-streng. Dit proces wordt steeds opnieuw herhaald, waarbij de hoeveelheid DNA elke cyclus wordt verdubbeld en het DNA exponentieel toeneemt totdat miljoenen kopieën van het oorspronkelijke DNA zijn gemaakt.
Hoe klonen werkt
Bij DNA-klonering wordt eerst het bron- en vector-DNA geïsoleerd en vervolgens enzymen gebruikt om deze twee DNA te knippen.Vervolgens binden wetenschappers het bron-DNA aan de vector met een DNA-ligase-enzym dat de las repareert en een enkele DNA-streng creëert. Dat DNA wordt vervolgens geïntroduceerd in een cel van een gastheerorganisme, waar het met het organisme groeit.
toepassingen
PCR is een standaardinstrument in de forensische wetenschap geworden omdat het zeer kleine DNA-monsters kan vermenigvuldigen voor meerdere crime lab-testen. PCR is ook nuttig geworden voor archeologen om de evolutiebiologie van verschillende diersoorten te bestuderen, inclusief monsters van duizenden jaren oud. Kloneringstechnologie heeft het relatief eenvoudig gemaakt om DNA-fragmenten die genen bevatten te isoleren om de genfunctie te bestuderen. Wetenschappers geloven dat betrouwbaar klonen kan worden gebruikt om de landbouw productiever te maken door de beste dieren en gewassen te repliceren en ook om medische tests nauwkeuriger te maken door proefdieren te leveren die allemaal op dezelfde manier reageren op hetzelfde medicijn.