لماذا يستخدم كلوريد المغنيسيوم في تفاعل البوليميراز المتسلسل؟

عندما يحصل محقق في مسرح الجريمة أو طبيب على عينة من الحمض النووي ، غالبًا لا يتوفر ما يكفي من الحمض النووي لتحليلها بشكل صحيح. من أجل محاكاة عملية استنساخ الحمض النووي الخاصة بالجسم ، طور العلماء عملية تسمى PCR يمكن أن تعمل مثل آلة Xerox وتنسخ نسخة بعد نسخة من عينة الحمض النووي. هناك العديد من مكونات تفاعل تفاعل البوليميراز المتسلسل ، وكلوريد المغنيسيوم هو واحد من أكثر المكونات حيوية.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يعمل المغنيسيوم كعامل مساعد في تفاعل PCR - يحتاج الإنزيم المطلوب لتكرار الحمض النووي إلى المغنيسيوم ليعمل ، ولن يعمل تفاعل PCR بدون المغنيسيوم في المزيج.

تم تطوير تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) لتقليد طريقة الطبيعة الخاصة لتكرار الحمض النووي. الحمض النووي هو تسلسل متكرر من النيوكليوتيدات ، ويحتوي كل نوكليوتيد على ثلاثة أجزاء. العمود الفقري للحمض النووي هو وحدة متكررة من السكر والفوسفات ، ولكل سكر قاعدة نيتروجينية مرتبطة به. هناك أربع قواعد نيتروجينية ؛ الجوانين والسيتوزين والأدينين والثايمين. يتكون الحمض النووي من شريطين من فوسفات السكر يعملان بالتوازي مع بعضهما البعض مع قاعدتين نيتروجينيتين تلتقيان بين كل سكريين. عندما يتكاثر الحمض النووي في الجسم ، فإن إنزيم يسمى هيليكاز يكسر الروابط بين القواعد النيتروجينية. يقوم إنزيم ثان ، وهو بوليميراز الحمض النووي ، بإرفاق نيوكليوتيدات جديدة بدلاً من القديمة. أخيرًا ، ينضم إنزيم ثالث يسمى DNA ligase إلى الجزيئات الجديدة معًا مرة أخرى.

يجب إجراء بعض التغييرات من أجل تكرار الحمض النووي في تفاعل معمل. بدلاً من الهليكاز ، يستخدم تفاعل PCR ببساطة الحرارة لكسر الروابط بين القواعد النيتروجينية. إن بوليميراز الحمض النووي البشري غير مستقر بدرجة كافية لتحمل درجات الحرارة هذه. يتم استخدام جزيء مشابه يسمى Taq polymerase ، أو polymerase thermostable ، بدلاً منه ، لأنه يمكنه تحمل متطلبات الحرارة لـ PCR. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب تفاعل تفاعل البوليميراز المتسلسل نيوكليوتيدات حرة ومخزنًا ومغنيسيومًا.

كلوريد المغنيسيوم هو الطريقة المفضلة لإضافة المغنيسيوم إلى تجربة تفاعل البوليميراز المتسلسل. يتطلب البوليميراز القابل للحرارة وجود المغنيسيوم ليكون بمثابة عامل مساعد أثناء عملية التفاعل. دوره مشابه لدور المحفز: لا يتم استهلاك المغنيسيوم في الواقع في التفاعل ، لكن التفاعل لا يمكن أن يستمر بدون وجود المغنيسيوم.

كلما زاد المغنيسيوم الذي يضاف إلى تفاعل تفاعل البوليميراز المتسلسل ، كلما كان التفاعل أسرع. ومع ذلك ، هذا ليس بالضرورة أمرًا جيدًا. في حالة وجود الكثير من المغنيسيوم ، سيعمل بوليميريز الحمض النووي بسرعة كبيرة وغالبًا ما يرتكب أخطاء في عملية النسخ. سيؤدي هذا إلى إنتاج العديد من خيوط الحمض النووي المختلفة التي لا تمثل بالضرورة العينة الأصلية التي تم توفيرها.

إذا كان المغنيسيوم محدود العرض في تفاعل ، فلن يذهب بالسرعة التي ينبغي أن يحدث على الإطلاق. يمكنك محاولة تشغيل 40 دورة PCR ولكن لا تحصل على عدد النسخ التي تريدها. كل دورة من PCR تضاعف كمية الحمض النووي في أنبوب الاختبار أضعافا مضاعفة. لذا ، بينما تبدأ بمبلغ صغير ، ينتهي بك الأمر بعدة أضعاف هذا المبلغ الأولي في النهاية. إذا لم يكن هناك ما يكفي من المغنيسيوم ، فلن يتم تنشيط بعض بوليميريز الحمض النووي ولن يعمل. ومع ذلك ، فإن الحرارة ستفكك الحمض النووي الموجود بالفعل ولن يتم ضمه مرة أخرى. لذلك ، يمكن تدمير التجربة بأكملها إذا لم يكن هناك ما يكفي من المغنيسيوم.