पीसीआर में मैग्नीशियम क्लोराइड का उपयोग क्यों किया जाता है?

जब कोई अपराध स्थल अन्वेषक या डॉक्टर डीएनए नमूना प्राप्त करता है, तो अक्सर इसका ठीक से विश्लेषण करने के लिए पर्याप्त डीएनए उपलब्ध नहीं होता है। शरीर की अपनी डीएनए प्रतिकृति प्रक्रिया का अनुकरण करने के लिए, वैज्ञानिकों ने पीसीआर नामक एक प्रक्रिया विकसित की जो जेरोक्स मशीन की तरह कार्य कर सकती है और डीएनए नमूने की प्रतिलिपि के बाद प्रतिलिपि बना सकती है। पीसीआर प्रतिक्रिया के कई घटक होते हैं, और मैग्नीशियम क्लोराइड सबसे महत्वपूर्ण में से एक है।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

पीसीआर प्रतिक्रिया में मैग्नीशियम उत्प्रेरक की तरह काम करता है - डीएनए को दोहराने के लिए आवश्यक एंजाइम को कार्य करने के लिए मैग्नीशियम की आवश्यकता होती है, और पीसीआर प्रतिक्रिया मिश्रण में मैग्नीशियम के बिना काम नहीं करेगी।

पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) को डीएनए की नकल करने के प्रकृति के अपने तरीके की नकल करने के लिए विकसित किया गया था। डीएनए न्यूक्लियोटाइड का एक दोहराव अनुक्रम है, और प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में तीन भाग होते हैं। डीएनए की रीढ़ एक दोहराई जाने वाली चीनी और फॉस्फेट इकाई है, और प्रत्येक चीनी में एक नाइट्रोजनयुक्त आधार जुड़ा होता है। चार नाइट्रोजनस आधार हैं; ग्वानिन, साइटोसिन, एडेनिन और थाइमिन। डीएनए में दो चीनी फॉस्फेट किस्में होती हैं जो एक दूसरे के समानांतर चलती हैं और हर दो शर्करा के बीच में दो नाइट्रोजनस बेस जुड़ते हैं। जब डीएनए शरीर में प्रतिकृति बनाता है, तो हेलीकेस नामक एक एंजाइम नाइट्रोजनस आधारों के बीच के बंधनों को तोड़ देता है। एक दूसरा एंजाइम, डीएनए पोलीमरेज़, पुराने के स्थान पर नए न्यूक्लियोटाइड को जोड़ता है। अंत में, डीएनए लिगेज नामक एक तीसरा एंजाइम नए अणुओं को एक साथ वापस जोड़ता है।

प्रयोगशाला प्रतिक्रिया में डीएनए को दोहराने के लिए कुछ बदलाव करने पड़ते हैं। हेलीकॉप्टर के स्थान पर, एक पीसीआर प्रतिक्रिया नाइट्रोजनस आधारों के बीच के बंधनों को तोड़ने के लिए गर्मी का उपयोग करती है। मानव डीएनए पोलीमरेज़ इन तापमानों को झेलने के लिए पर्याप्त स्थिर नहीं है। इसके स्थान पर टाक पोलीमरेज़ या थर्मोस्टेबल पोलीमरेज़ नामक एक समान अणु का उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह पीसीआर की गर्मी की आवश्यकताओं का सामना कर सकता है। इसके अतिरिक्त, एक पीसीआर प्रतिक्रिया के लिए मुक्त न्यूक्लियोटाइड, एक बफर और मैग्नीशियम की आवश्यकता होती है।

मैग्नीशियम क्लोराइड एक पीसीआर प्रयोग में मैग्नीशियम जोड़ने का पसंदीदा तरीका है। थर्मोस्टेबल पोलीमरेज़ को प्रतिक्रिया प्रक्रिया के दौरान कोफ़ेक्टर के रूप में कार्य करने के लिए मैग्नीशियम की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। इसकी भूमिका उत्प्रेरक के समान है: प्रतिक्रिया में मैग्नीशियम वास्तव में खपत नहीं होता है, लेकिन प्रतिक्रिया मैग्नीशियम की उपस्थिति के बिना आगे नहीं बढ़ सकती है।

एक पीसीआर प्रतिक्रिया में जितना अधिक मैग्नीशियम जोड़ा जाता है, उतनी ही तेजी से प्रतिक्रिया आगे बढ़ेगी। हालांकि, यह जरूरी नहीं कि अच्छी बात हो। यदि बहुत अधिक मैग्नीशियम मौजूद है, तो डीएनए पोलीमरेज़ बहुत तेज़ी से काम करेगा और अक्सर प्रतिलिपि बनाने की प्रक्रिया में त्रुटियाँ करता है। इससे डीएनए के कई अलग-अलग किस्में उत्पन्न होंगी जो आवश्यक रूप से प्रदान किए गए मूल नमूने का प्रतिनिधित्व नहीं करती हैं।

यदि प्रतिक्रिया में मैग्नीशियम सीमित आपूर्ति में है, तो यह उतनी तेज़ी से नहीं जाएगा जितना इसे होना चाहिए। आप ४० चक्र पीसीआर चलाने का प्रयास कर सकते हैं, लेकिन आपके इच्छित प्रतियों की मात्रा प्राप्त नहीं कर सकते। पीसीआर का प्रत्येक चक्र टेस्ट ट्यूब में डीएनए की मात्रा को तेजी से दोगुना कर देता है। इसलिए जब आप एक छोटी राशि से शुरुआत करते हैं, तो आप अंत में उस प्रारंभिक राशि से कई गुना अधिक प्राप्त करते हैं। यदि पर्याप्त मैग्नीशियम नहीं है, तो कुछ डीएनए पोलीमरेज़ सक्रिय नहीं होंगे और यह काम नहीं करेगा। हालाँकि, गर्मी ने पहले से मौजूद डीएनए को अलग कर दिया होगा और इसे फिर से नहीं जोड़ा जाएगा। इसलिए, पर्याप्त मैग्नीशियम मौजूद न होने पर पूरा प्रयोग बर्बाद हो सकता है।