PCR

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
מכשיר PCR

PCR (ראשי תיבות באנגלית של Polymerase Chain Reaction, "תגובת שרשרת של פולימראז") היא שיטה מעבדתית המשמשת לשכפול מזורז ("הגברה", או "אמפליפיקציה", בעגה המדעית) של מקטעי DNA.

נהוג להשתמש ב-PCR לסריקה אחר מחלות גנטיות ולביצוע ניתוח השוואתי של DNA מאוכלוסיות שונות, כולל DNA ממינים נכחדים. השיטה חיונית לפענוח פשעים ולקביעת אבהות (ראו גם: זיהוי פלילי). מאז שפותחה על ידי קארי מוליס (שאף זכה בפרס נובל על המצאתה) בראשית שנות ה-80, דחפה את הביולוגיה מולקולרית בצעדי ענק לעבר מעמדה הנוכחי, זאת בעיקר בזכות הקלות והפשטות שבה ניתן להגביר כמויות זעירות של גן נתון פי מיליארדים ובזמן של מספר שעות.

עקרונות הפעולה של ה-PCR[עריכת קוד מקור | עריכה]

תיאור תהליך הPCR

עקרון הפעולה של המכשיר כולל 3 שלבים בכל מחזור: פרימה (Denaturation; דנטורציה בחום), איחוי (Annealing) של תְּ‏חָ‏לִים (פּ‏ריימרים) מתאימים לקצוות המקטע שאותו רוצים לשכפל והארכה (Elongation) באמצעות אנזים DNA פולימראז העמיד לחום, המכונה Taq DNA פולימראז. המכשיר חוזר על שלבים אלו, של מחזור ההכפלה, כמה עשרות פעמים (בדרך כלל 25-30), עד להגברה המבוקשת של המקטע.

יעילותו הרבה של המכשיר טמונה ביכולתו לשנות את הטמפרטורה במבחנות במהירות רבה, בזמנים קצובים, ברציפות ולאורך זמן. הפרימה נעשית בדרך-כלל בחום של כ-95 מעלות צלזיוס, האיחוי נעשה בטמפרטורה של כ-50 מעלות (בהתאם לאורך ולהרכב התחלים) וההתארכות בטמפרטורה של כ-75 מעלות (שהיא טמפרטורה אופטימלית עבור האנזים Taq דנ"א פולימראז), וחוזר חלילה.

האנזים Taq פולימראז בודד לראשונה מהחיידק העמיד לחום Thermus aquaticus, ומכאן שמו. לפני מציאת האנזים שכפול דנ"א במעבדה לא היה ניתן לביצוע בשל הפרשי הטמפרטורות הנדרשות לפתיחת הגדילים ולחיבורם לרצף החדש. מאחר שלכל אורך התהליך מתבצע בו זמנית פתיחה וסגירה של גדילים (השכפול מתבצע במשך דורות רבים וללא הפסקה ולכן לאורך כולו יש תהליכים חופפים). גארי מוליס הוא שמצא את האנזים, לאחר שנמצאו אורגניזמים שחיים במעיינות חמים מסוימים, והוא הבין שה-DNA של אורגניזמים אלה משוכפל למרות הטמפרטורה הגבוהה.

כמות התוצרים[עריכת קוד מקור | עריכה]

בהנחה של יעילות מקסימלית, בכל מחזור מוכפל מספר העותקים במבחנה פי 2. לכן, אם עותק אחד, ייתן בסוף המחזור הראשון שני העתקים, בסוף המחזור השני ארבעה העתקים, בסוף המחזור השלישי יהיו שמונה, וכך הלאה. הגברה כזאת מכונה הגברה מעריכית. אם מספר הסיבובים הוא n, מספר העותקים יהיה ב- 2^n. זה גידול מהיר מאד; לדוגמה, לאחר 30 סיבובים, מספר הגנים במבחנה מוגבר פי יותר ממיליארד.

עם זאת, ההגברה אינה מושלמת שכן ישנם גורמים המגבילים את התהליך, כמו יכולת האנזים לבצע את השכפול שפוחתת עם הזמן ומספר הנוקלאוטידים, שכשייגמרו במבחנה הגידול יתמתן ויעצר.

תוצרים[עריכת קוד מקור | עריכה]

התוצר של ה-PCR שמכונה אמפליקון הוא גן מוגבר פי מיליארדים, שיכול לשמש לליגציה (החדרת המקטע לפלסמיד כדי לעשות לו טרנספורמציה לחיידקים) או לקביעת רצף של גן.

גרסאות נוספות של המכשיר[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • RT-PCR: שיטה זו משמשת להגברת רנ"א באמצעות הפיכתו ל-cDNA עם האנזים רברס טרנסקריפטאז (Reverse Transcriptase). קיימות גרסאות מתקדמות של המכשיר המשמשות לקביעה כמותית של מקטעי RNA בכמויות זעירות ביותר, כמו בהורמונים.
  • Real Time PCR: ‏PCR המאפשר לעקוב אחרי כמות מקטעי ה-DNA ששוכפלו בזמן ההרצה במכשיר.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]