in ,

Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PZR) Nedir?

Polimeraz Zincir Reaksiyonu PCR

DNA ’nın hedeflenen bir bölgesini çoğaltmak veya belirli bölgelerin kopyasını oluşturmaktır. Polimeraz zincir reaksiyonu ya da PZR, belirli bir DNA bölgesinin organizma yerine bir test tüpü içerisinde kopyalayarak çoğaltma tekniğidir. PZR, ısıya duyarlı DNA polimerazlarına ve Taq polimerazlarına bağlıdır. PZR DNA üzerinde ilgilenilen bölgeler için tasarlanmış DNA primerlerine ihtiyaç duyar. PZR’de reaksiyon,hedef bölgenin birçok kopyasını üretmesine izin veren, bir dizi sıcaklık değişimleriyle aralıksız devam eder. PZR birçok araştırmaya ve uygulamaya sahip. Düzenli olarak DNA klonlamasında, tıbbi teşhislerde ve DNA’nın adli analizinde kullanılır.

PZR Nedir?

Polimeraz zincir reaksiyonu (PZR), laboratuvar ortamında yaygın bir şekilde kullanılan belirli bir DNA’yı belki milyarlarca kez kopyalama tekniğidir. Bu DNA bölgesi, araştırma yapan kimsenin istediği herhangi bir bölge olabilir. Mesela araştırmacının işlevini anlamak istediği bir gen olabilir veya adli tıpçıların şüpheliler ile suç bölgesindeki DNA’ları eşleştirmek için gen belirleyici olarak kullanılabilir.

Genellikle PZR ’nin amacı hedef DNA bölgesinin farklı yerlerdeki analizleri için yeteri kadar oluşturmaktır. Mesela PZR tarafından çoğaltılan DNA; sıralama için gönderilebilir, jel elektroforezi ile görselleştirilebilir veya başka deneyler için bir plazmid içinde klonlanabilir.

PZR, biyoloji ve tıpta birçok alanda kullanılır. Örneğin moleküler biyoloji araştırmalarında, tıbbi teşhislerde ve hatta bazı ekolojinin dallarında.

Taq Polimeraz

Bir organizmadaki DNA replikasyonu gibi PZR de DNA’nın yeni iplikçiklerini oluşturan mevcut iplikçiklerin örneklerini kullanan DNA polimeraz enzimine ihtiyaç duyar. Bu DNA polimerazı ısıya dayanıklı bakterilerden (Thermus aquaticus) izole edildikten sonra PZR’de Taq polimerazı olarak adlandırılır.

Thermus aquaticus sıcak su kaynaklarında ve hidrotermal bacalarda yaşar. Bu DNA polimerazı ısıya dayanıklıdır ve en aktif olduğu derece yaklaşık 70 santigrat derecedir. Isıya karşı dayanıklığı PZR için ideal polimeraz yapar. Göreceğimiz gibi yüksek ısı DNA örneğinin yapısını bozmak için veya iplikçikleri ayırmak için kullanılır.

PZR Primerleri

Diğer DNA polimerazları gibi Taq polimerazlarına da bir primer verildiğinde DNA sentezi için bir başlangıç noktası sağlayan kısa bir nükleotid dizilimi olan DNA oluşturulabilir. PZR reaksiyonunda araştırmacının kararlaştırdığı DNA bölgesi primerler sayesinde çoğaltılır.

PZR primerleri tek iplikçikli DNA’nın genelde 20 nükleotidden oluşan küçük bir parçasıdır. Her PZR reaksiyonu için hedef bölgeyi çevreleyen iki primer kullanılır. Yani onlara DNA örneklerinin karşıt ipliklerini bağlayacak iplikler verilir. DNA sadece kopyalanacak bölgenin yanındadır. Primerler tamamlayıcı baz eşleştirilmesiyle örneğe bağlanır.

Polimeraz Zincir Reaksiyonu Primerleri

Primerler örneğe bağlandıklarında, polimerazlar sayesinde genişleyebilirler ve aralarında kalan bölge kopyalanır.

Polimeraz Zincir Reaksiyonu Primerleri

polim

Bir PZR reaksiyonunun temel bileşenleri Taq polimerazı, primerler, örnek DNA ve nükleotidlerdir. Bileşenler bir tüp içine enzimin ihtiyacı olan kofaktörler ile beraber konur ve DNA’nın sentezlenmesini sağlayan yinelenen ısıtmalar ve soğutmalar gerçekleştirilir.

Temel aşamaları;

  1. Doğal Yapıyı Bozma (96 °C):DNA iplikçiklerini ayırma ve doğal yapısını bozmak için reaksiyonu ısıtın. Bu bir sonraki adım için tek iplikli örnek sağlar.
  2. Yeniden Birleşme(55-65 °C): Reaksiyonu soğutun böylece primerler tek iplikçikli örnek DNA üzerinde tamamlayıcı dizinlere bağlanabilir.
  3. Genişleme (72 °C): Reaksiyonun sıcaklığını arttır bu sayede Taq polimerazları primerleri genişleterek DNA’nın yeni iplikçiklerini sentezler.

Genelde 2-4 saat alan bu döngünün 25-35 kez tekrar etmesi kopyalanacak olan DNA bölgesinin uzunluğuna bağlıdır. Reaksiyon iyi gittiği takdirde hedef bölge bir veya birkaçtan milyarlara ulaşabilir. Çünkü her defasında örnek olarak kullanılan orijinal DNA değildir. Bunun yerine bir seferde çıkmış DNA örneği diğer DNA sentezinde de kullanılabilir. Primerlerin birçok kopyası ve reaksiyonda yüzen birçok Taq polimeraz molekülü bulunmaktadır. Bu sebeple her döngü de DNA molekülü sayısı kabaca iki katına çıkabilir.

PZR’nin Sonuçlarını Görselleştirmek İçin Jel Elektroforezin Kullanımı

PZR’nin sonuçları genelde jel elektroforezin kullanımı ile görselleştirilir. Jel elektroforezi, DNA parçalarının bir jel kalıbından elektrik akımı ile çekilme ve DNA parçalarını büyüklüklerine göre ayırma tekniğidir. Genelde bir DNA merdiveni dahil edilerek PZR örneğindeki parçaların büyüklüğü tespit edilebilir. Aynı uzunluktaki jel üzerinde bir şerit oluşturan DNA bölümleri eğer DNA bağlayıcı boya ile kaplanırsa gözle görülebilir. Örneğin bir PZR reaksiyonunda üretilen 400 temel çift bölüm şu şekilde görülür:

PZR ’nin Sonuçlarını Görselleştirmek İçin Jel Elektroforezin Kullanımı

Bir DNA şeridi hedef DNA bölgesinin birçok kopyasını oluşturur. Çünkü DNA mikroskobik olduğu için gözle göremeyiz. Görebileceğimiz kadar DNA kopyasını oluşturması veya DNA’nın bölgesini değiştirmek PZR’nin önemli bir araç olduğunu gösteren büyük bir bölüm.

PZR’nin Uygulamaları

PZR kullanımıyla DNA analizlerinde kullanılacak DNA dizisi milyarlarca kez çoğaltılarak kullanılabilir. Örneğin dizilim için gönderilmiş DNA, jel elektroforezi sayesinde görüntülenebilir ya da restriksiyon enzimi ile sindirilir ve bir plazmid içerisinde klonlanabilir.

PZR birçok araştırma laboratuvarında kullanılır. PZR genetik testlerde, adli tıpta ve teşhislerde kullanılan tatbiki uygulamalara da sahiptir. Mesela PZR bir hastanın DNA’sındaki genetik bozukluğu olan genleri görüntüleyebilmek için büyütmekte kullanılır. Ayrıca PZR hasta bedendeki bakterinin veya DNA virüsünün testleri için kullanılır. Eğer patojen mikrop bulunuyorsa bir kan veya bir doku örneğinden alınan DNA bölgesi genişletilebilir.

Örnek Problem: Adli Tıpta PZR

Bir adli tıp laboratuvarında çalıştığınızı düşünün ve 3 potansiyel şüpheliden birine ait suç bölgesinden alınmış bir saç teli var. Senin görevin belirli bir genetik belirleyiciyi incelemek ve bunun üç şüpheliden hangisinin saç DNA’sına uygun olduğunu görmek.

Belirleyici iki gen geliyor. Bir tanesi bir tane tekrar içerirken diğeri ise tekrarın iki kopyasını içeriyor. Tekrarlanan bölgeye bitişik primerlerle yapılan bir PZR reaksiyonunda ilk gen 200 bp DNA parçası üretirken ikincisi 300 bp DNA parçası üretiyor.

Örnek Problem: Adli Tıpta PZR

Sen jel elektroforezi sayesinde dört DNA örneğinin görüntüleme sonuçlarını aşağıdaki gibi görüyorsun.

Buna göre hangi şüphelinin DNA ’sı suç bölgesinde bulunun DNA ile eşleşiyor?

Buna göre hangi şüphelinin DNA ’sı suç bölgesinde bulunun DNA ile eşleşiyor?

Cevap: 3

PZR ve Adli Tıp Hakkında Daha Fazlası

Gerçek testlerde teknisyenler yukarıdaki örneğe benzer bir teknik kullanıyorlar. Bununla birlikte şüphelilerin DNA’sı ve olay yerinde bulunan DNA arasındaki birkaç farklı belirleyici karşılaştırılabilirdi (örnekteki gibi tek belirleyici değil).

Ayrıca bir adli analizde kullanılan belirleyiciler sadece iki farklı biçimde gelmiyor. Bunun yerine polimorfik (poly = çok, morph = biçim) şeklinde geliyor. Yani uzunluğun küçük artışlarıyla değişen birçok gen bulunuyor.

Adli tıpta genellikle kullanılan belirleme şekli birçok kez tekrar eden benzer küçük nükleotidlerin dizisi olan “kısa dizilim tekrarlarıdır” (STRs). Diğerleri sadece 10 tekrar bulundururken bir STR’nin geni 20 tane tekrar bulundurabilir.

Birçok gen biçimlerinden gelen birçok incelenen belirleyiciler sayesinde adli tıp üzerinde çalışan araştırmacılar benzersiz parmak izini oluşturabiliyorlar. Sıradan bir STR analizinde 13 belirleyici kullanılır buna rağmen yanlış olma olasılığı bir milyarda birdir.

Bunun sayesinde suçluların mahkûm edilmesi için DNA ’ların kullanılmasıyla beraber suçsuz kimselerin suçlanmamasında da büyük bir rol oynadı. Adli tıp analizleri ayrıca babalık davasında ve doğal afetlerden kalma insan kalıntılarının kimliklerini bulmak için de kullanıldı.

Bunları da okuyabilirsiniz:

Tripofobi Nedir? Tripofobi’nin Nedenleri ve Belirtileri

Şeker hastalığı belirtisi ve Şeker Hastalığı Türleri Hakkında Genel Bilgiler

Diyabet listesi, Diyabet İçin Uygun ve Uygun Olmayan Yiyecekler

Çeviri: Hüseyin Sinan Keleştemur

Kaynak: https://www.khanacademy.org/science/biology/biotech-dna-technology/dna-sequencing-pcr-electrophoresis/a/polymerase-chain-reaction-pcr

Hüseyin Sinan KELEŞTEMUR

Yazar Hüseyin Sinan KELEŞTEMUR

Ben Hüseyin Sinan Keleştemur. 2004 yılında Elazığ’da doğdum. İlkokulu Kayseri’de,ortaokulu Kütahya’da tamamladım. Şu an Kartal Anadolu İmam Hatip Lisesinde 9. Sınıf öğrencisiyim. Birçok ilgi alanım olduğundan dolayı henüz üniversitede hangi bölümü okuyacağıma karar veremedim. Basketbol oynamayı ve koleksiyon yapmayı seviyorum. İlgilendiğim konular: Astrobiyoloji, Astrofizik, Astrojeoloji, Teorik Fizik, CRISPR Teknolojisi, Mikrobiyom, Küresel Geometri, Topoloji, Yapay Zekâ, Fizikokimya, Robotik, Anatomi, Filoloji, Lengüistik, Görüntü İşleme, Makine Öğrenimi, Derin Öğrenme, Deepfake, Siber Güvenliği, Kriptoloji, Blok Zinciri…

Yorumlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Yükleniyor...…

0

Yorumlar

0 yorumlar

Yeni yapılan araştırmalarla gelişim geriliğini önlemenin yolları bulundu

Bulaşıcı Hastalıklar Yayılmadan 11 Milyar İnsanı Besleyebilir Miyiz?