هل جهاز التدوير الحراري هو نفس جهاز PCR

غالبًا ما يُعتقد أن جهاز التدوير الحراري وجهاز تفاعل البوليميراز المتسلسل هما نفس الشيء، حيث أن كلاهما ضروري لإجراء تجارب تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR). ومع ذلك، في حين أنها تشترك في وظائف مماثلة في التحكم في درجة الحرارة أثناء تضخيم الحمض النووي، فإن الاختلافات الدقيقة في المصطلحات والتطبيق يمكن أن يكون لها تأثير كبير على نوع التجارب التي يتم إجراؤها. يستكشف هذا المقال أوجه التشابه والاختلاف بين جهاز التدوير الحراري وجهاز تفاعل البوليميراز المتسلسل، مما يساعد على توضيح أدوارهما في البيولوجيا الجزيئية.

ما هو التدوير الحراري PCR؟

جهاز التدوير الحراري هو جهاز يستخدم لتضخيم تسلسل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي (RNA) المستهدف عن طريق التحكم في التغيرات في درجات الحرارة أثناء تفاعلات PCR. يمكنه رفع وخفض درجات الحرارة بسرعة ودقة، مما يدعم الخطوات الأساسية الثلاث لتضخيم الحمض النووي: تمسخ الحمض النووي، والتليين، والتمديد. الدورات الحرارية هي المعدات الأساسية لتجارب PCR وQPCR؛ وبدونها، لا يمكن إجراء تضخيم الحمض النووي.

ما هو جهاز PCR؟

أداة PCR هي جهاز يستخدم لتفاعل البوليميراز المتسلسل الروتيني وهو نوع من التدوير الحراري. فهو يتحكم في درجة حرارة التفاعل لتسهيل عملية تضخيم PCR. تُستخدم أدوات PCR بشكل أساسي لتضخيم PCR القياسي وهي مناسبة للكشف النوعي (على سبيل المثال، تحديد ما إذا كان الجين المستهدف موجودًا). عادةً ما تفتقر أدوات PCR إلى القدرة على مراقبة تضخيم الحمض النووي في الوقت الفعلي، لذلك يلزم إجراء تحليل ما بعد التضخيم (على سبيل المثال، الرحلان الكهربائي للهلام) لتفسير النتائج.

الفرق بين الدورات الحرارية qPCR و PCR؟

يرمز qPCR إلى PCR في الوقت الحقيقي (PCR الكمي)، والذي يجمع بين الدورات الحرارية وتقنية الكشف عن التألق لمراقبة كمية المنتجات المضخمة خلال كل دورة PCR. لا يقوم qPCR بتضخيم الحمض النووي فحسب، بل يتيح أيضًا التحليل الكمي من خلال المراقبة في الوقت الحقيقي لإشارات التألق، مما يسمح بالقياس الكمي للتعبير الجيني والحمل الفيروسي والمزيد. لذلك، يمكن لأنظمة PCR في الوقت الحقيقي إجراء التحليل النوعي والكمي للعينات، في حين أن أنظمة PCR القياسية توفر فقط التحليل النوعي للعينات.

قبل تحميل العينات في الدورة الحرارية، يجب أن يتضمن تفاعل PCR كواشف مختلفة (أو خلطات مسبقة) لضمان التضخيم الناجح للتسلسل المستهدف. بالنسبة لتفاعلات PCR القياسية، يجب أن تحتوي العينة على الحمض النووي المستهدف، والماء الخالي من النيوكلياز (درجة PCR)، وdNTPs (ثلاثي فوسفات الديوكسيريبونوكليوتيد)، وبوليميراز الحمض النووي، وأليغنوكليوتيدات مخصصة مصممة للربط بمناطق المنبع والمصب لتسلسل الجينات المستهدف. بالنسبة لتفاعلات PCR في الوقت الحقيقي، يجب أن تحتوي العينة على كل من الكواشف المذكورة أعلاه، بالإضافة إلى مسبار فلورسنت أو جزيء مراسل مصمم للتصلب بالتسلسل المستهدف.

إجراء PCR القياسي

يتضمن بروتوكول PCR القياسي خطوات أولية وتسلسلًا دقيقًا لدرجة الحرارة من خطوتين، يتكرر لمدة 40 دورة.

الخطوة 1: تمسخ الطبيعة - قم بتسخين العينة إلى 95 درجة مئوية لمدة 3 دقائق لفصل (أو تمسخ) الحمض النووي المستهدف المزدوج إلى خيوط مفردة.

الخطوة 2: التلدين - قم بتبريد العينة إلى 60 درجة مئوية، وهي درجة الحرارة المثالية للبادئات وبوليميراز الحمض النووي لربط (أو التلدين) بالتسلسل المستهدف.

الخطوة 3: التمديد - يتضمن ذلك تسخين العينة إلى 72 درجة مئوية للسماح لبوليميراز الحمض النووي باستخدام dNTPs (أو ثلاثي فوسفات الديوكسيريبونوكليوتيد) لتشكيل خيوط DNA التكميلية الجديدة. يتم تكرار خطوات التلدين والتمديد 39 مرة لإنتاج ملايين النسخ من تسلسل الحمض النووي المستهدف.

إجراء PCR في الوقت الحقيقي

يشبه بروتوكول PCR التجريبي في الوقت الحقيقي بروتوكول PCR التجريبي القياسي، ولكن مع اختلاف واحد: تتضمن خطوة التلدين أيضًا ربط مسبار الفلورسنت (أو جزيء المراسل) بحبل DNA المستهدف. أثناء خطوة التمديد، عندما يشكل بوليميراز الحمض النووي شريطًا مكملاً جديدًا، يصدر المسبار ضوءًا بطول موجة محدد. وفي بروتوكول تجريبي مكون من 40 دورة، يقيس الكاشف الضوء الناتج أثناء التفاعل، مما يمكّن الباحثين من تحليل معدل التضخيم لكل عينة حسب الحاجة. بسبب الاختلافات في البروتوكولات التجريبية، قد تختلف أوقات تفاعل PCR، ولكن وقت التشغيل النموذجي لتفاعل PCR القياسي هو 90 إلى 100 دقيقة.

خاتمة

في الختام، في حين أن جهاز التدوير الحراري وجهاز تفاعل البوليميراز المتسلسل يخدمان الوظيفة الحاسمة للتحكم في درجة الحرارة لتضخيم الحمض النووي، فإن مصطلح 'جهاز تفاعل البوليميراز المتسلسل' يشير عادةً إلى تطبيق محدد لجهاز التدوير الحراري في تجارب تفاعل البوليميراز المتسلسل. في الأساس، جهاز PCR هو نوع من أجهزة التدوير الحراري، ولكن ليست كل أجهزة التدوير الحرارية مصممة حصريًا لـ PCR. يساعد فهم هذه الفروق الدقيقة على ضمان استخدام المعدات المناسبة لاحتياجاتك البحثية المحددة.