Die Rolle der Taq-Polymerase in der PCR

Das Herstellen von Kopien von DNA erfordert Enzyme, die DNA-Polymerasen genannt werden. Diese Enzyme bewahren ein Genom w√§hrend der Replikation. Vor den 1960er Jahren hatten Wissenschaftler keine hitzestabile DNA-Polymerase, um mehr DNA-Kopien herzustellen. 1966 entdeckte Thomas D. Brock in den sprudelnden hei√üen Quellen des Yellowstone-Nationalparks in den USA ein Bakterium namens Thermophile, das bei extrem hohen Temperaturen √ľberleben konnte, und nannte es Thermus aquaticus. Die isolierte Polymerase aus diesem Organismus wurde benannt Taq Polymerase.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Taq-Polymerase, die erste hitzestabile DNA-Polymerase f√ľr die PCR, wurde 1966 entdeckt. PCR-transformierte DNA-Amplifikation, die den Prozess schnell und effizient macht. Dies w√ľrde das Klonen, DNA-Tests, Forensik und Medizindesign revolutionieren.

Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) wurde von dem Chemiker Kary Mullis in den 1980er Jahren entwickelt, um viele Kopien von DNA-Fragmenten herzustellen. Die Wissenschaftler erkannten, dass thermostabile (hitzestabile) DNA-Polymerasen f√ľr eine effiziente PCR erforderlich w√§ren. Taq Die Polymerase, die thermostabil ist, erwies sich als ideal f√ľr die PCR.

Bei der PCR wird eine DNA-Probe mit Primern kombiniert, bei denen es sich um Nukleins√§uresequenzen handelt, die die DNA-Synthese starten; Taq Polymerase; und Nukleotidtriphosphate (dNTPs). Diese Mischung wird in R√∂hrchen in einer automatischen PCR-Maschine gegeben. Die Kombination wird auf 94 Grad Celsius erhitzt, was bewirkt, dass die DNA denaturiert oder sich abl√∂st, und wird zu zwei einzelstr√§ngigen DNA-Str√§ngen (ssDNA). Die Mischung wird dann auf 55 ¬į C abgek√ľhlt, zu welchem ‚Äč‚ÄčZeitpunkt sich die Primer an den Teil der DNA anlagern, der repliziert werden soll. Die Kombination wird wieder erhitzt, aber auf 72 Grad C, was die ideale Temperatur f√ľr Taq Polymerase die Primer verwenden, um neue DNA-Str√§nge zu machen, und die Helix-Reformen. Dieser Vorgang, der in Minuten stattfindet, wird viele Male wiederholt, um Millionen von Kopien von DNA-St√ľcken zu erzeugen. Die Cetus Corporation entwickelte eine Thermocycling-Maschine (Thermocycler), die den Prozess des Erhitzens und Abk√ľhlens der Proben beschleunigte.

Schlie√ülich, anstatt zu isolieren Taq Polymerase aus Thermus aquaticus Zellen, die pol Gen von diesem Bakterium wurde isoliert und kloniert, um sein Genom zu produzieren Escherichia coli (E. coli) Zellen. W√§hrend neuere thermostabile DNA-Polymerasen entdeckt wurden, Taq Polymerase bleibt der Standard f√ľr die PCR.

Eine Molekularbiologie-Revolution

Die F√§higkeit, ein winziges St√ľck DNA zu verwenden und es millionenfach per PCR zu kopieren, hat die Molekularbiologie ver√§ndert. Das Testen genetischer Hintergr√ľnde und genetischer Defekte erfordert nur eine kleine Stichprobe, liefert jedoch gro√üe Mengen wichtiger Informationen, die der Medizin und der Abstammungsforschung dienen. PCR wurde auch verwendet, um HIV in menschlichen Zellen nachzuweisen, wodurch das Feld der Epidemiologie f√ľr die Vorteile der schnellen DNA-Amplifikation ge√∂ffnet wurde. Forensische Wissenschaftler verwenden regelm√§√üig PCR, isolieren DNA-Beweise von Haarstr√§hnen oder kleinen Blutproben und helfen damit bei der Verbrechensbek√§mpfung. Selbst Fossilien k√∂nnen Fragmente von DNA liefern, die sich viele Male replizieren lassen und Informationen √ľber die Evolution liefern. Die Kraft von hitzestabil Taq Polymerase hat zu einem gro√üen und unbezahlbaren Fortschritt in der Wissenschaft gef√ľhrt.

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