पॉलीमरेज़ श्रृंखला अभिक्रिया (पी.सी.आर.) के सिद्धांत तथा चरणों की व्याख्या कीजिए । उसके क्लीनिकल उपयोगों के विषय में लिखिए ।

पॉलीमरेज़ श्रृंखला अभिक्रिया (पी.सी.आर.) का सिद्धांत

पी.सी.आर. डीएनए की प्रतिकृति बनाने के प्राकृतिक प्रक्रिया का अनुकरण करता है। यह डीएनए के एक विशिष्ट खंड को लक्षित करता है और इसे बार-बार दोहराता है, जिससे डीएनए की लाखों प्रतियां बन जाती हैं। इस प्रक्रिया में निम्नलिखित घटक शामिल होते हैं:

• डीएनए टेम्पलेट: डीएनए का वह खंड जिसकी प्रतियां बनानी हैं।
• प्राइमर: छोटे डीएनए खंड जो टेम्पलेट डीएनए के विशिष्ट अनुक्रमों से जुड़ते हैं और डीएनए संश्लेषण शुरू करते हैं।
• डीएनए पॉलीमरेज़: एक एंजाइम जो डीएनए के नए स्ट्रैंड बनाता है।
• न्यूक्लियोटाइड्स: डीएनए के बिल्डिंग ब्लॉक्स (ए, टी, सी, जी)।
• बफर: एक घोल जो उचित पीएच और आयनिक शक्ति प्रदान करता है।

पी.सी.आर. के चरण

पी.सी.आर. तीन मुख्य चरणों का एक चक्र है, जो बार-बार दोहराया जाता है:

1. डिनेचुरेशन (Denaturation)

इस चरण में, डीएनए टेम्पलेट को लगभग 94-98°C के उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है। यह डीएनए के डबल हेलिक्स को अलग कर देता है, जिससे दो सिंगल-स्ट्रैंड डीएनए अणु बनते हैं।

2. एनिलिंग (Annealing)

इस चरण में, तापमान को लगभग 50-65°C तक कम किया जाता है। यह प्राइमर को सिंगल-स्ट्रैंड डीएनए टेम्पलेट से जुड़ने की अनुमति देता है। प्राइमर डीएनए के विशिष्ट अनुक्रमों से जुड़ते हैं, जो डीएनए संश्लेषण के लिए शुरुआती बिंदु प्रदान करते हैं।

3. एक्सटेंशन (Extension)

इस चरण में, तापमान को लगभग 72°C तक बढ़ाया जाता है। यह डीएनए पॉलीमरेज़ को प्राइमर से शुरू होकर डीएनए के नए स्ट्रैंड बनाने की अनुमति देता है। डीएनए पॉलीमरेज़ न्यूक्लियोटाइड्स को जोड़कर डीएनए के नए स्ट्रैंड का निर्माण करता है, जो टेम्पलेट डीएनए के पूरक होते हैं।

इन तीन चरणों का चक्र आमतौर पर 25-35 बार दोहराया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप डीएनए के लक्षित खंड की लाखों प्रतियां बन जाती हैं।

पी.सी.आर. के क्लीनिकल उपयोग

पी.सी.आर. का उपयोग विभिन्न क्लीनिकल क्षेत्रों में किया जाता है:

• संक्रामक रोगों का निदान: पी.सी.आर. का उपयोग बैक्टीरिया, वायरस और अन्य रोगजनकों के डीएनए का पता लगाने के लिए किया जा सकता है, जिससे संक्रामक रोगों का तेजी से और सटीक निदान संभव होता है। उदाहरण के लिए, कोविड-19 महामारी के दौरान, पी.सी.आर. परीक्षण का उपयोग वायरस की उपस्थिति का पता लगाने के लिए व्यापक रूप से किया गया था।
• आनुवंशिक परीक्षण: पी.सी.आर. का उपयोग आनुवंशिक रोगों के लिए जीन में उत्परिवर्तन का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। यह जन्मजात बीमारियों के निदान और आनुवंशिक परामर्श में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
• कैंसर का निदान और निगरानी: पी.सी.आर. का उपयोग कैंसर कोशिकाओं में विशिष्ट जीन उत्परिवर्तन का पता लगाने के लिए किया जा सकता है, जिससे कैंसर का प्रारंभिक निदान और उपचार की निगरानी संभव होती है।
• फोरेंसिक विज्ञान: पी.सी.आर. का उपयोग अपराध स्थलों से एकत्र किए गए डीएनए नमूनों का विश्लेषण करने के लिए किया जा सकता है, जिससे अपराधियों की पहचान करने और न्याय दिलाने में मदद मिलती है।
• पितृत्व परीक्षण: पी.सी.आर. का उपयोग पितृत्व स्थापित करने के लिए किया जा सकता है।

उपयोग	विवरण
संक्रामक रोग निदान	वायरस, बैक्टीरिया, फंगस आदि की पहचान
आनुवंशिक परीक्षण	उत्परिवर्तन (mutation) की पहचान, वंशानुगत रोगों का पता लगाना
फोरेंसिक विज्ञान	अपराध स्थल से डीएनए की पहचान