Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Casa » Reazione a catena della polimerasi (PCR)

Reazione a catena della polimerasi (PCR)

1983
  • Kary Mullis
Termociclatore che amplifica il DNA in un laboratorio di biologia molecolare.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La reazione a catena della polimerasi (PCR) è una tecnica di laboratorio utilizzata per amplificare uno specifico segmento di DNA, generando da milioni a miliardi di copie da un piccolo campione iniziale. metodo Si basa sul ciclo termico, che consiste in cicli ripetuti di riscaldamento e raffreddamento per la denaturazione del DNA, l'ibridazione dei primer e la replicazione enzimatica del DNA utilizzando una DNA polimerasi termostabile, con conseguente amplificazione esponenziale.

The Polymerase Chain Reaction (PCR) is a revolutionary in vitro method for exponentially amplifying a specific target DNA sequence. Its power lies in its ability to generate billions of copies from a minute starting quantity of DNA, making it possible to analyze DNA from samples as small as a single cell. The process is driven by a series of temperature changes, or thermal cycles, managed by a machine called a thermal cycler. Each cycle consists of three core steps. First, Denaturation: the reaction mixture is heated to 94–98 °C for a short period, causing the double-stranded DNA template to separate into single strands. Second, Annealing: the temperature is lowered to 50–65 °C, allowing short, single-stranded DNA primers to bind (anneal) to their complementary sequences on the now single-stranded template DNA. These primers flank the target region to be amplified. Third, Extension: the temperature is raised to 72 °C, the optimal temperature for the key enzyme, a thermostable DNA polymerase, to work. The most commonly used is Taq polymerase, isolated from the thermophilic bacterium *Thermus aquaticus*. The polymerase binds to the primer-template complex and begins synthesizing a new complementary DNA strand, extending from the primer. This three-step cycle is repeated 20-40 times. With each cycle, the number of copies of the target DNA sequence doubles, leading to an exponential amplification, mathematically described as [latex]2^n[/latex], where n is the number of cycles. The result is a solution containing a vast quantity of the specific DNA fragment, which can then be easily visualized by gel electrophoresis or used in subsequent biologia molecolare applicazioni come il sequenziamento o la clonazione.

UNESCO Nomenclature: 2406
- Biologia molecolare

Tipo

Processo chimico

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • scoperta della struttura del DNA
  • comprensione dei principi di replicazione del DNA
  • isolamento degli enzimi della DNA polimerasi
  • scoperta di organismi termostabili e dei loro enzimi (ad esempio, Taq polimerasi)
  • sviluppo della sintesi di oligonucleotidi per primer

Applicazioni

  • Impronta digitale del DNA per la medicina legale
  • diagnostica medica per le malattie infettive (ad es, COVID 19)
  • test genetici per malattie ereditarie
  • clonazione dei geni
  • sequenziamento dei genomi
  • analisi filogenetica

Brevetti:

  • US4683195
  • US4683202
  • US4965188

Idee e potenziali innovazioni

  • dispositivi PCR portatili in tempo reale per la diagnosi delle malattie nel punto di cura
  • PCR digitale (dPCR) per la quantificazione assoluta degli acidi nucleici
  • PCR multiplex per il rilevamento simultaneo di più agenti patogeni
  • PCR a trascrizione inversa (RT-PCR) per analisi dell'RNA e studi sull'espressione genica
  • PCR in situ per la localizzazione del DNA/RNA all'interno delle cellule o dei tessuti
  • enzimi PCR ad alta fedeltà per ridurre gli errori di amplificazione nel sequenziamento
  • protocolli PCR rapidi che completano l'amplificazione in pochi minuti
  • integration of PCR with microfluidico ‘lab-on-a-chip’ systems
  • using PCR for environmental DNA (eDNA) monitoring of biodiversità
  • Analisi basate sulla PCR per l'autenticità degli alimenti e il rilevamento degli OGM
Correlato a: PCR, reazione a catena della polimerasi, amplificazione del DNA, kary mullis, taq polimerasi, cicli termici, medicina legale, diagnostica, clonazione molecolare, test genetici.

Contesto storico

Reazione a catena della polimerasi (PCR)

1973
1975
1979
1983
1988
1990
1990
1970
1975
1977
1983
1987
1990
1990
1990

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

Le immagini a grandezza naturale e i download sono disponibili, gratuitamente al 100%, solo per gli utenti registrati.

> Login <