Když vyšetřovatel místa činu nebo lékař získá vzorek DNA, často není k dispozici dostatek DNA, aby jej bylo možné správně analyzovat. Aby vědci simulovali vlastní proces replikace DNA, vyvinuli vědci proces zvaný PCR, který může fungovat jako stroj Xerox a pořizovat kopie vzorku DNA. Existuje mnoho složek PCR reakce a chlorid hořečnatý je jednou z nejdůležitějších.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Hořčík působí v PCR reakci jako katalyzátor - enzym potřebný k replikaci DNA potřebuje ke své funkci hořčík a bez reakce hořčíku ve směsi nebude reakce PCR fungovat.
Napodobování těla
Polymerázová řetězová reakce (PCR) byla vyvinuta za účelem napodobení vlastního způsobu replikace DNA. DNA je opakující se sekvence nukleotidů a každý nukleotid obsahuje tři části. Páteří DNA je opakující se cukrová a fosfátová jednotka a ke každému cukru je připojena dusíkatá báze. Existují čtyři dusíkaté báze; guanin, cytosin, adenin a thymin. DNA se skládá ze dvou navzájem paralelně probíhajících řetězců fosforečnanu cukru, přičemž mezi každé dva cukry se připojují dvě dusíkaté báze. Když se DNA replikuje v těle, enzym zvaný helikáza rozbíjí vazby mezi dusíkatými bázemi. Druhý enzym, DNA polymeráza, připojuje nové nukleotidy místo těch starých. Nakonec třetí enzym zvaný DNA ligáza spojuje nové molekuly dohromady.
Složky PCR reakce
Aby bylo možné replikovat DNA v laboratorní reakci, je třeba provést několik změn. Místo helikázy používá reakce PCR jednoduše teplo k rozbití vazeb mezi dusíkatými bázemi. Lidská DNA polymeráza není dostatečně stabilní, aby odolala těmto teplotám. Podobná molekula zvaná Taq polymeráza nebo termostabilní polymeráza se používá místo toho, protože vydrží tepelné požadavky PCR. Kromě toho vyžaduje PCR reakce volné nukleotidy, pufr a hořčík.
Úloha chloridu hořečnatého
Chlorid hořečnatý je preferovanou metodou přidávání hořčíku do experimentu PCR. Termostabilní polymeráza vyžaduje přítomnost hořčíku, aby působil jako kofaktor během reakčního procesu. Jeho role je obdobná jako u katalyzátoru: hořčík se ve skutečnosti ve skutečnosti nespotřebovává, ale reakce nemůže probíhat bez přítomnosti hořčíku.
Účinky hojného hořčíku
Čím více hořčíku se přidá do PCR reakce, tím rychleji bude reakce pokračovat. To však nemusí být nutně dobrá věc. Pokud je přítomno příliš mnoho hořčíku, bude DNA polymeráza pracovat příliš rychle a často způsobí chyby v procesu kopírování. To povede k produkci mnoha různých řetězců DNA, které nemusí nutně představovat původní vzorek, který byl poskytnut.
Účinky vzácného hořčíku
Pokud je hořčík v reakci na omezený přísun, nepůjde tak rychle, jak by měl, pokud vůbec. Můžete se pokusit spustit PCR o 40 cyklech, ale nezískáte požadované množství kopií. Každý cyklus PCR exponenciálně zdvojnásobuje množství DNA ve zkumavce. Takže když začínáte s malou částkou, nakonec získáte mnohonásobek původní částky. Pokud není dostatek hořčíku, část DNA polymerázy nebude aktivována a nebude fungovat. Teplo však rozbije DNA, která je již přítomna, a nebude znovu připojena. Proto může být celý experiment zničen, pokud není přítomno dostatek hořčíku.