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पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन, या पीसीआर, एक ऐसी तकनीक है जो डीएनए के एक टुकड़े को कई टुकड़ों में फोटोकॉपी करती है - घातीय कई। पीसीआर में पहला कदम डीएनए को गर्म करना है ताकि यह निरूपित हो, या एकल स्ट्रैंड में पिघल जाए। डीएनए की संरचना रस्सी की सीढ़ी की तरह होती है जिसमें चुंबकीय छोरों के साथ रस्सियां होती हैं। चुम्बकों को आधार जोड़े कहे जाने वाले रुंग्स बनाने के लिए जोड़ते हैं, और इस तरह अलग खींचे जाने का विरोध करते हैं। डीएनए का प्रत्येक टुकड़ा अलग-अलग तापमान पर एकल स्ट्रैंड में पिघलता है। यह समझना कि डीएनए के संरचना को डीएनए के अलग-अलग हिस्सों द्वारा एक साथ कैसे रखा जाता है, इससे यह पता चल सकेगा कि अलग-अलग डीएनए के टुकड़े अलग-अलग तापमान पर पिघलते हैं और पहले स्थान पर इस तरह के उच्च तापमान की आवश्यकता क्यों होती है।
पिघलती! पिघलती!
पीसीआर का पहला कदम डीएनए को पिघलाना है ताकि डबल-असहाय डीएनए एकल-फंसे डीएनए में अलग हो जाए। स्तनधारी डीएनए के लिए, इस पहले चरण में आमतौर पर लगभग 95 डिग्री सेल्यियस (लगभग 200 फ़ारेनहाइट) की गर्मी शामिल होती है। इस तापमान पर ए-टी और जी-सी बेस जोड़े के बीच हाइड्रोजन बॉन्ड, या डीएनए की सीढ़ी में सवार हो जाता है, डबल-फंसे डीएनए को खोलकर अलग हो जाता है। हालांकि, फॉस्फेट-चीनी रीढ़ को तोड़ने के लिए तापमान पर्याप्त गर्म नहीं है जो एकल किस्में, या सीढ़ी के डंडे बनाता है। एकल स्ट्रैंड्स का पूर्ण पृथक्करण उन्हें पीसीआर के दूसरे चरण के लिए तैयार करता है, जो एकल स्ट्रैंड्स को बांधने के लिए प्राइमरों नामक छोटे डीएनए अंशों को अनुमति देने के लिए ठंडा होता है।
चुंबकीय Zippers
एक कारण है कि डीएनए को 95 डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, जितना अधिक समय तक डीएनए डबल स्ट्रैंड होता है, उतना ही यह एक साथ रहना चाहता है। डीएनए की लंबाई एक कारक है जो डीएनए के उस टुकड़े पर पीसीआर के लिए चुने गए गलनांक को प्रभावित करता है। ए-टी और जी-सी बेस जोड़े डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए बॉन्ड में एक-दूसरे के साथ डबल स्ट्रैंड संरचना को पकड़ते हैं। दो एकल-स्ट्रैंड्स के बीच अधिक लगातार आधार जोड़े बंध गए हैं, उतना ही उनके पड़ोसी भी बंधन चाहते हैं, और दो स्ट्रैंड्स के बीच आकर्षण अधिक मजबूत हो जाता है। यह छोटे मैग्नेट से बने ज़िप की तरह है। जैसे ही आप ज़िप बंद करते हैं, मैग्नेट स्वाभाविक रूप से ज़िप करना और ज़िपित रहना चाहेंगे।
मजबूत मैग्नेट अधिक कसकर छड़ी
एक और कारक जो प्रभावित करता है कि आपके डीएनए के हित के लिए चुनने के लिए पिघलने का तापमान उस टुकड़े में मौजूद जी-सी बेस जोड़े की मात्रा है। प्रत्येक बेस जोड़ी दो मिनी-मैग्नेट की तरह है जो आकर्षित करते हैं। जी और सी से बनी एक जोड़ी ए और टी जोड़ी की तुलना में अधिक मजबूती से आकर्षित होती है। इस प्रकार डीएनए के एक टुकड़े में एक और टुकड़े की तुलना में अधिक G-C जोड़े होते हैं, जिन्हें एकल स्ट्रैंड में पिघलने से पहले उच्च तापमान की आवश्यकता होगी। डीएनए स्वाभाविक रूप से पराबैंगनी प्रकाश को अवशोषित करता है - 260 नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य पर, सटीक होने के लिए - और एकल-फंसे डीएनए डबल-फंसे डीएनए की तुलना में अधिक प्रकाश को अवशोषित करता है। तो अवशोषित प्रकाश की मात्रा को मापने का एक तरीका यह है कि आपका डबल-असहाय डीएनए एकल किस्में में पिघल गया है। जी-सी और ए-टी बेस जोड़े का "चुंबकीय ज़िप" प्रभाव वह है जो तापमान में वृद्धि के खिलाफ साजिश रचने वाले डबल-फंसे डीएनए के प्रकाश के अवशोषण का एक ग्राफ बनता है, जो कि सिग्माइडल के आकार का होता है, एक एस के आकार का, और एक सीधी रेखा नहीं। S की वक्र टीम वर्क प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करती है जो बेस जोड़े गर्मी के खिलाफ प्रदर्शन करते हैं क्योंकि वे अलग नहीं करना चाहते हैं।
द हाफवे पॉइंट
जिस तापमान पर डीएनए की लंबाई एक स्ट्रैंड में पिघलती है, उसे पिघलाने वाला तापमान कहा जाता है, जिसे "Tm" नाम से दर्शाया जाता है। यह उस तापमान को इंगित करता है, जिसके समाधान में आधा डीएनए सिंगल स्ट्रैंड में और दूसरा आधा पिघल गया है। अभी भी डबल-स्ट्रैंड रूप में। डीएनए के प्रत्येक टुकड़े के लिए पिघलने का तापमान अलग होता है। स्तनधारी डीएनए में 40% की जी-सी सामग्री होती है, जिसका अर्थ है कि शेष 60% जोड़े बेस और अस हैं। इसकी 40% जी-सी सामग्री स्तनधारी डीएनए का 87 डिग्री सेल्यियस (लगभग 189 फ़ारेनहाइट) पर पिघलने का कारण बनती है। यही कारण है कि स्तनधारी डीएनए पर पीसीआर का पहला चरण इसे 94 डिग्री सेल्यियस (201 फ़ारेनहाइट) तक गर्म करना है। पिघलने के तापमान की तुलना में सिर्फ सात डिग्री अधिक गर्म और सभी डबल किस्में पूरी तरह से एकल किस्में पिघल जाएंगी।