لماذا يستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل

لماذا يستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل ، تفاعل البلمرة المتسلسل PCR(polymerase chain reaction) هو أحد أنواع التفاعلات الكيماوية والتي تجرى في المخابر الكيميائية بغرض إنتاج ملايين من النسخ من جزء محدد من الحمض النووي، وقد تم اكتشاف تفاعل البلمرة المتسلسل لأول مرة في عام 1980 عن طريق عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي كاري بوليس والحاصل على جائزة نوبل للكيمياء عام 1983 نتيجة اكتشافه الذي أحدث ثورة علمية.

ما هو تفاعل البلمرة المتسلسل

ويسمى أحيانًا تفاعل النسخ الضوئي الجزيئي، هو عبارة عن تقنية حديثة غير مكلفة تستخدم في المخابر الحيوية الطبية والبيولوجية الجزيئية، يتم استخدامه في المراحل المتقدمة لمعالجة الحمض النووي بهدف إنتاج قطع معزولة من الحمض النووي يستحيل الحصول عليها بدون تحليل البلمرة، حيث يعمل هذا التفاعل على عمل العديد من النسخ لأقسام محددة من الحمض النووي DNA ومن كمية صغيرة جدًا ومجهرية، وذلك بهدف الكشف عن وجود جين معين أو عدم وجوده، وذلك لاكتشاف أسباب الأمراض حيث يتم تشكيل ملفات تعريف خاصة للحمض النووي من عينات صغيرة من الحمض النووي.[1]

شاهد أيضًا: تفاعلات كيميائية تحدث في كل خلية

لماذا يستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل

يمكن استخدام الحمض النووي المضخم الناتج عن تفاعل البلمرة المتسلسل في الكثير من الإجراءات المخبرية المختلفة، وبالتالي إن الإجابة على السؤال لماذا يستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل هو:[2]

• رسم خرائط الجينات البشرية HGP.
• إنتاج بصمات الحمض النووي واكتشاف البكتيريا والفيروسات مثل فيروس الإيدز وفيروس كورونا.
• تشخيص الاضطرابات الوراثية.

شاهد أيضًا: تنتج عن الخاصية الكيميائية حدوث تفاعل كيميائي بحيث …………………

كيف يعمل تحليل البلمرة المتسلسل

بداية يتم تعريض الحمض النووي إلى حرارة معينة بهدف تفككه عن بعضه وتخربه، حيث ينفصل إلى قطعتين من الحمض النووي أحادي الجديلة، بعد ذلك يقوم أنزيم يدعى بوليميراز بمضاعفة الحمض النووي وإنتاج شريطين جديدين من الحمض النووي باستخدام الشريطين الأساسيين، وتؤدي هذه العملية إلى تكرار إنتاج خيوط جديدة من الحمض النووي حيث أن كل خيط قديم ينتج عنه خيط جديد وهكذا تتكرر العملية، وباستخدام هذه الخيوط الجديدة يتم إنشاء نسختين جديدتين من الحمض النووي، ويتم تكرار هذه العملية بما يقارب من 30 إلى 40 مرة حيث تنتج مليار نسخة دقيقة من الحمض النووي الأصلي، وتقسم مراحل تفاعل البلمرة المتسلسل إلى ثلاث مراح رئيسية وهي:[1][2]

• مرحة تغير الطبيعة الكيميائية للحمض النووي DNA وانفصاله إلى جزئين بفعل الحرارة.
• مرحلة التلدين حيث يتم تخفيض الحرارة بحيث ترتبط بادئات الحمض النووي مع قوالب الحمض النووي.
• مرحلة رفع الحرارة حيث يتكون شريط جديد من الحمض النووي بفعل أنزيم بوليميراز Taq.

وقد تمت أتمتة مراحل تفاعل البلمرة بواسطة تقنيات حديثة حيث يمكن إنجاز التفاعل خلال ساعات، ويتم إنجازه من خلال آلة تدعى آلة التدوير الحراري، والتي تمت برمجتها بحيث تقوم بتغيير درجة حرارة التفاعل كل عدة دقائق، بحيث تسمح بتغيير طبيعة الحمض النووي وبنيته.

شاهد أيضًا: الكيمياء العضوية وكيمياء المبلمرات يشتركان في دراسة

ما هي التقنيات التي تستخدم تفاعل البملرة المتسلسل

تبين أن تفاعل البلمرة أداة حديثة لا يمكن الاستغناء عنها، وقد أحدثت تحولًا رهيبًا في العلوم الطبية التشخيصية وفي البحث العلمي أيضًا، وله تطبيقات خاصة يستخدمه العلماء في العديد من المجالات مثل:[3]

• علم الأحياء الدقيقة البيئية: يساهم بفهم العديد من قضايا البيئة، حيث بالإمكان اكتشاف الأحياء الدقيقة بواسطته، واكتشاف الفيروسات ومسببات الأمراض حتى لوكانت أعدادها قليلة جدًا.
• علم الطب الشرعي: حيث يستخدم تحليل البلمرة لجمع الأدلة من مسرح الجرائم،مثل الدم والشعر والجلد والسائل المنوي،حيث يمكن باستخدامه إيجاد العلاقات الأسرية وتحديد بصمات وعزل الحمض النووي الجيني والتشخيصات الحزيئية والتحليلات الكيميائية.
• العلوم الطبية لاكتشاف الأمراض السارية.
• علم الوراثة  يستخدمه العلماء لفهم العلاقات التطورية التي تربط الكائنات ببعضها.
• العلوم الزراعية الحيوية لتحسين جينات المحاصيل والأغذية عن طريق تغيير شيفرتها الجينية.
• مجالات البحث الجيني مثل الهندسة الوراثية وعلوم التهجين والاستنتساخ.

شاهد ايضًا: المسؤول عن حمل الصفات الوراثية

وفي الختام تمت الإجابة على السؤال لماذا يستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل ، وقد تبين أن تفاعل البلمرة المتسلسل يستخدم في العديد من الفحوصات الحيوية والإجراءات المخبرية والسريرية ولاكتشاف إصابة الأشخاص بالأمراض السارية مثل فيروس كورونا، كما تم تعريف مفهوم تفاعل البلمرة المتسلسل ، بالإضافة إلى شرح خطوات عمله ومراحلها، وذكر أهم تطبيقاته.