PCR dalam kedokteran forensik
Wartawan: Profesor Pear, kesaksian Anda, yang membantu membuktikan bahwa Kolonel Custard bukanlah Pembunuh Tangga Spiral, sangat menarik, tetapi tampaknya pembela mengabaikan sains. Bisakah Anda menjelaskan bagaimana hasil Anda membantu membebaskan terdakwa?
Profesor Pear: Saya selalu senang berbicara tentang sains. Lab saya dapat membuktikan bahwa DNA Tn. Teal ada di TKP. Pengacara pembela menggunakan bukti itu untuk membebaskan kliennya, Kolonel Custard, dari kejahatan tersebut dan untuk melibatkan Tuan Teal dalam persidangan. Sekarang jaksa wilayah dapat menuntut Tn. Teal karena membunuh Tn. Bones dengan pipa timah di tangga spiral. Terlepas dari kenyataan bahwa tidak ada saksi atau sidik jari yang menghubungkan Tuan Teal dengan TKP, bukti DNA tidak dapat dihindari.
Wartawan: Dan mengapa bukti DNA begitu kuat?
Profesor Pear: Bukti DNA sangat kuat karena jumlah DNA yang sangat kecil pun dapat dianalisis; dan hampir setiap orang di dunia memiliki tanda DNA yang unik. PCR adalah prosedur laboratorium utama yang bertanggung jawab untuk memungkinkan analisis DNA dalam jumlah kecil sekalipun, sedangkan pengurutan DNA adalah cara untuk membedakan antara orang yang berbeda. Meskipun hanya ada jejak DNA Mr. Teal di TKP, PCR memungkinkan penyelidik TKP untuk menghasilkan DNA yang cukup untuk menjalankan tes dan menangkapnya.
Wartawan: Wow, luar biasa! Tapi apa itu PCR dan bagaimana cara kerjanya?
Reaksi berantai polimerase
Profesor Mutiara: PCR adalah singkatan dari reaksi berantai polimerase . Ini adalah prosedur laboratorium yang dapat digunakan untuk membuat salinan DNA. Ini pada dasarnya adalah versi tiruan dari replikasi DNA. Replikasi adalah proses dimana sel membuat salinan DNA.
Pertama, enzim yang disebut helikase melepaskan heliks ganda DNA. Enzim yang disebut RNA primase kemudian menambahkan primer ke DNA beruntai tunggal. Akhirnya, enzim yang disebut DNA polimerase menambahkan nukleotida yang melengkapi DNA beruntai tunggal untuk membuat molekul DNA beruntai ganda baru. Dengan PCR, para ilmuwan pada dasarnya melakukan replikasi DNA dalam tabung reaksi.
Wartawan: Tampaknya sangat rumit.
Profesor Pear: Sungguh, tidak. Mari saya jelaskan.
Templat DNA dan primer
Profesor Pear: Pada dasarnya, para ilmuwan telah menemukan cara untuk meniru setiap reagen dan langkah yang dirancang alam untuk replikasi DNA dalam sel. Ini memungkinkan mereka untuk memperkuat segmen DNA untuk dianalisis. Ada lima reagen atau bahan dasar yang digunakan dalam PCR: templat DNA , primer PCR , nukleotida , buffer PCR, dan Taq polimerase .
Ingat bagaimana saya memberi tahu Anda bahwa PCR dapat membuat lebih banyak salinan DNA TKP? DNA awal itu dikenal sebagai DNA “templat” . DNA template adalah DNA yang diamplifikasi selama reaksi PCR. Hebatnya, para ilmuwan dapat menggunakan apa saja mulai dari air liur hingga darah sebagai sumber DNA templat dalam studi forensik. Dan, karena PCR, hanya sedikit DNA yang diperlukan untuk analisis.
Seperti replikasi DNA seluler, PCR membutuhkan primer untuk memulai. Primer PCR adalah potongan pendek DNA yang mengidentifikasi wilayah DNA yang akan diamplifikasi selama PCR. Seperti primer dalam sel, primer PCR dapat berikatan dengan sekuens DNA komplementer spesifik. Primer biasanya digunakan berpasangan dan DNA antara dua primer diamplifikasi selama reaksi PCR.
nukleotida
Profesor Pear: Molekul DNA terdiri dari subunit monomer yang disebut nukleotida. Artinya, nukleotida adalah subunit dari rantai DNA. Jadi nukleotida jelas merupakan bagian penting dari setiap reaksi PCR.
Nukleotida DNA datang dalam empat rasa: guanin, adenin, timin, dan sitosin. G membentuk ikatan hidrogen dengan basa komplementernya C. Dan, A membentuk ikatan hidrogen dengan basa komplementernya T. Taq polimerase menggunakan nukleotida yang mengambang bebas ini untuk menyusun salinan baru segmen DNA yang diamplifikasi.
Empat nukleotida DNA |
Wartawan: Tunggu, apa itu Taq polimerase? Anda baru saja memberi tahu saya bahwa sel menggunakan DNA polimerase.
Taq polimerase dan penyangga PCR
Profesor Pear: Oh, maaf. Taq polimerase adalah DNA polimerase. Itu hanya DNA polimerase dari bakteri bernama Thermus aquaticus. Soalnya, Thermus aquaticus DNA polimerase hanya disingkat Taq polimerase. Taq polimerase memiliki fungsi yang sama dengan polimerase DNA manusia. Anda dapat membuat salinan DNA sebelum pembelahan sel.
Seperti enzim lainnya, DNA polimerase akan bekerja paling baik dalam kondisi tertentu. Buffer PCR adalah solusi yang mengoptimalkan kondisi seperti konsentrasi garam dan pH untuk memungkinkan Taq polimerase berfungsi secara efisien.
Wartawan: Tunggu. Jika ilmuwan forensik memperkuat DNA manusia dari TKP, bukankah seharusnya mereka menggunakan polimerase manusia?
Profesor Pear: Oh, itu pertanyaan yang bagus! Salah satu hal menakjubkan tentang kode DNA adalah sifatnya yang universal. Hampir setiap organisme di planet ini menggunakan empat nukleotida yang sama: G, A, T, dan C. Artinya, DNA polimerase dari organisme lain, seperti Thermus aquaticus, dapat digunakan untuk memperkuat DNA manusia. Selama proses PCR, kita perlu memanaskan sampel hingga hampir mencapai titik didih.
Wartawan: Jadi? Mengapa itu penting?
Profesor Pear: Nah, protein manusia tidak dirancang untuk berfungsi pada suhu setinggi itu. Pada suhu setinggi itu, protein kita mengalami denaturasi atau hancur berantakan. Jika kita mencoba menggunakan polimerase manusia dalam PCR, itu akan dihilangkan selama tahap perebusan.
Sebagai gantinya, kita dapat menggunakan polimerase DNA Thermus aquaticus karena merupakan bakteri termofilik. Thermo- berarti “kehangatan” dan -phil berarti “mencintai”. Jadi secara harfiah termofilik berarti ‘suka panas’. Thermus aquaticus hidup di mata air panas, jadi proteinnya dirancang untuk berfungsi pada suhu mendidih. Oke, izinkan saya memberi tahu Anda bagaimana semua reagen ini cocok satu sama lain.
Wartawan: Tunggu, tunggu. Sebelum saya melanjutkan, izinkan saya melihat apakah saya memahami semua yang telah Anda katakan sejauh ini.
Ringkasan Pelajaran
Reporter: PCR adalah singkatan dari polymerase chain reaction , yang merupakan prosedur laboratorium yang dapat digunakan untuk membuat salinan DNA. DNA template adalah DNA yang diamplifikasi selama reaksi PCR. Primer PCR adalah potongan pendek DNA yang mengidentifikasi wilayah DNA yang akan diamplifikasi selama PCR. Nukleotida adalah subunit monomer DNA. Taq polimerase adalah DNA polimerase termostabil yang digunakan dalam reaksi PCR. Buffer PCR adalah solusi yang mengoptimalkan kondisi, seperti konsentrasi garam dan pH, untuk memungkinkan Taq polimerase berfungsi secara efisien.
Hasil belajar
Setelah menonton video ini, Anda akan dapat membuat daftar dan menjelaskan fungsi kelima reagen yang digunakan dalam reaksi berantai polimerase (PCR).