Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- A test utánozása
- PCR reakciókomponensek
- A magnézium-klorid szerepe
- A bőséges magnézium hatásai
- A kevés magnézium hatásai
Amikor a bűncselekmény helyszíni nyomozó vagy az orvos megkap egy DNS-mintát, gyakran nem áll rendelkezésre elegendő DNS a megfelelő elemzéshez. A test saját DNS-replikációs folyamatának szimulálására a tudósok kifejlesztettek egy PCR-nek nevezett eljárást, amely úgy viselkedik, mint egy Xerox-gép, és másolatot készít egy DNS-mintából. A PCR-reakciónak sok összetevője van, és a magnézium-klorid az egyik legfontosabb.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
A magnézium mint a katalizátor működik a PCR reakcióban - a DNS replikációjához szükséges enzimnek magnézium szükséges a működéséhez, és a PCR reakció szokásosan nem működik magnézium nélkül a keverékben.
A test utánozása
A polimeráz láncreakciót (PCR) úgy fejlesztették ki, hogy a DNS replikációjának saját természetét utánozza. A DNS egy ismétlődő nukleotid szekvencia, és minden nukleotid három részből áll. A DNS gerincét egy ismétlődő cukor- és foszfát egység képezi, és minden egyes cukorhoz nitrogénatom kapcsolódik. Négy nitrogénbázis van; guanin, citozin, adenin és timin. A DNS két, egymással párhuzamosan futó cukor-foszfát szálból áll, két nitrogénbázissal, amelyek mindkét cukrok között összekapcsolódnak. Amikor a DNS replikálódik a testben, egy helikáznak nevezett enzim elválasztja a nitrogénbázisok közötti kötéseket. Egy második enzim, a DNS polimeráz, új nukleotidokat köt a régi régi helyett. Végül egy harmadik enzim, az úgynevezett DNS-ligáz, összekapcsolja az új molekulákat.
PCR reakciókomponensek
Néhány változtatást kell végrehajtani annak érdekében, hogy a DNS replikálódjon laboratóriumi reakcióban. A helikáz helyett a PCR reakció egyszerűen hőt vesz igénybe, hogy megszakítsa a kötés a nitrogénbázisok között. Az emberi DNS polimeráz nem elég stabil ahhoz, hogy ellenálljon ezeknek a hőmérsékleteknek. Egy hasonló, Taq-polimeráznak nevezett molekulát, vagy hőstabil polimerázt használnak helyett, mert ellenáll a PCR hőigényének. Ezenkívül a PCR reakcióhoz szabad nukleotidokra, pufferre és magnéziumra van szükség.
A magnézium-klorid szerepe
A magnézium-klorid az előnyös módszer a magnézium hozzáadására a PCR-kísérlethez. A hőstabil polimerázhoz magnézium jelenléte szükséges kofaktorként a reakció során. Szerepe hasonló a katalizátoréhoz: a magnéziumot ténylegesen nem fogyasztják el a reakcióban, de a reakció nem folytatódhat magnézium jelenléte nélkül.
A bőséges magnézium hatásai
Minél több magnéziumot adunk a PCR reakcióhoz, annál gyorsabban megy végbe a reakció. Ez azonban nem feltétlenül jó dolog. Ha túl sok magnézium van jelen, a DNS-polimeráz túl gyorsan fog működni, és gyakran hibákat okoz a másolási folyamatban. Ez sokféle DNS-szál előállításához vezet, amelyek nem feltétlenül képviselik a kapott eredeti mintát.
A kevés magnézium hatásai
Ha a magnézium korlátozott mennyiségben van jelen a reakcióban, akkor az nem megy annyira gyorsan, mint kellene, ha egyáltalán. Megpróbálhat 40 ciklusos PCR-t futtatni, de nem kapja meg a kívánt példányszámot. Minden PCR ciklus megkétszerezi a kémcsőben levő DNS mennyiségét. Tehát, amíg egy kis összeggel indul, végül sokszor annyit tesz a kezdeti összeggel. Ha nincs elegendő magnézium, a DNS-polimeráz egy része nem aktiválódik, és nem fog működni. A hő azonban elvonja a már létező DNS-t, és nem fog újra csatlakozni. Ezért az egész kísérlet tönkremehet, ha nincs elegendő magnézium.