Когато следовател на местопрестъпление или лекар вземат ДНК проба, често няма достатъчно ДНК, за да я анализира правилно. За да симулират собствения процес на репликация на ДНК на тялото, учените разработиха процес, наречен PCR, който може да действа като машина Xerox и да прави копие след копие на ДНК проба. Има много компоненти на PCR реакцията, а магнезиевият хлорид е един от най-важните.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Магнезият действа като катализатор в PCR реакцията - ензимът, необходим за репликация на ДНК, се нуждае от магнезий, за да функционира и PCR реакцията няма да работи без магнезий в сместа.
Имитиране на тялото
Полимеразната верижна реакция (PCR) е разработена, за да имитира собствения начин на природата да репликира ДНК. ДНК е повтаряща се последователност от нуклеотиди и всеки нуклеотид съдържа три части. Гръбнакът на ДНК е повтаряща се захарна и фосфатна единица и всяка захар е свързана с азотна основа. Има четири азотни основи; гуанин, цитозин, аденин и тимин. ДНК се състои от две нишки захарен фосфат, вървящи успоредно една на друга с две азотни основи, съединяващи се между всеки две захари. Когато ДНК се репликира в тялото, ензим, наречен хеликаза, разкъсва връзките между азотните основи. Втори ензим, ДНК полимераза, свързва нови нуклеотиди на мястото на старите. И накрая, трети ензим, наречен ДНК лигаза, отново се присъединява към новите молекули.
PCR реакционни компоненти
Трябва да се направят няколко промени, за да се възпроизведе ДНК в лабораторна реакция. Вместо хеликаза, PCR реакцията просто използва топлина, за да прекъсне връзките между азотните основи. Човешката ДНК полимераза не е достатъчно стабилна, за да издържи на тези температури. Вместо него се използва подобна молекула, наречена Taq полимераза, или термостабилна полимераза, тъй като тя може да издържи на топлинните изисквания на PCR. Освен това, PCR реакцията изисква свободни нуклеотиди, буфер и магнезий.
Ролята на магнезиевия хлорид
Магнезиевият хлорид е предпочитаният метод за добавяне на магнезий към PCR експеримент. Термостабилната полимераза изисква присъствието на магнезий, за да действа като кофактор по време на реакционния процес. Неговата роля е подобна на ролята на катализатор: магнезият всъщност не се консумира в реакцията, но реакцията не може да продължи без присъствието на магнезия.
Ефекти от обилния магнезий
Колкото повече магнезий се добавя към PCR реакция, толкова по-бързо ще протече реакцията. Това обаче не е непременно нещо добро. Ако има твърде много магнезий, ДНК полимеразата ще работи твърде бързо и често прави грешки в процеса на копиране. Това ще доведе до много различни нишки на ДНК, които не представляват непременно оригиналната проба, която е предоставена.
Ефекти от оскъден магнезий
Ако магнезият е ограничен в реакцията, той няма да отиде толкова бързо, колкото би трябвало, ако изобщо. Можете да се опитате да изпълните PCR от 40 цикъла, но да не получите желаното количество копия. Всеки цикъл на PCR удвоява количеството на ДНК в епруветката експоненциално. Така че, докато започвате с малка сума, в крайна сметка получавате многократно тази първоначална сума. Ако няма достатъчно магнезий, част от ДНК полимеразата няма да се активира и няма да работи. Топлината обаче ще е разглобила вече наличната ДНК и няма да се присъедини отново към нея. Следователно целият експеримент може да бъде съсипан, ако няма достатъчно магнезий.
