Kad istražitelj mjesta zločina ili liječnik dobiju uzorak DNK, često nema dovoljno DNA na raspolaganju za njegovu ispravnu analizu. Kako bi simulirali tjelesni proces replikacije DNA vlastitog tijela, znanstvenici su razvili postupak nazvan PCR koji može djelovati poput Xerox stroja i stvarati kopiju nakon kopije uzorka DNA. Postoje mnoge komponente PCR reakcije, a magnezijev klorid je jedan od najvažnijih.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Magnezij djeluje poput katalizatora u PCR reakciji - enzim potreban za replikaciju DNK treba magnezij da bi funkcionirao, a PCR reakcija neće raditi bez magnezija u smjesi.
Oponašajući tijelo
Lančana reakcija polimeraze (PCR) razvijena je kako bi oponašala prirodni način repliciranja DNA. DNA je ponavljajući slijed nukleotida, a svaki nukleotid sadrži tri dijela. Okosnica DNA je ponavljajuća jedinica šećera i fosfata, a svaki šećer ima dušikovu bazu koja je vezana uz nju. Postoje četiri dušične baze; gvanin, citozin, adenin i timin. DNA se sastoji od dva lanca šećernog fosfata koji idu paralelno jedan s drugim, a dvije dušične baze spajaju se između svaka dva šećera. Kada se DNA replicira u tijelu, enzim zvan helikaza razdvaja veze između dušičnih baza. Drugi enzim, DNA polimeraza, veže nove nukleotide umjesto starih. Konačno, treći enzim nazvan DNA ligaza ponovno se pridružuje novim molekulama.
Komponente PCR reakcije
Treba napraviti nekoliko promjena kako bi se replicirala DNA u laboratorijskoj reakciji. Umjesto helikaze, PCR reakcija jednostavno koristi toplinu za razbijanje veza između dušičnih baza. Ljudska DNA polimeraza nije dovoljno stabilna da podnese ove temperature. Umjesto nje koristi se slična molekula koja se naziva Taq polimeraza ili termostabilna polimeraza, jer može podnijeti zahtjeve PCR-a za toplinom. Uz to, PCR reakcija zahtijeva slobodne nukleotide, pufer i magnezij.
Uloga magnezijevog klorida
Magnezijev klorid je preferirana metoda dodavanja magnezija u PCR eksperiment. Termostabilna polimeraza zahtijeva prisutnost magnezija da bi djelovao kao kofaktor tijekom reakcijskog procesa. Njegova je uloga slična ulozi katalizatora: magnezij se zapravo ne troši u reakciji, ali reakcija se ne može odvijati bez prisutnosti magnezija.
Učinci obilnog magnezija
Što se više magnezija doda u PCR reakciju, reakcija će se brže odvijati. Međutim, to nije nužno dobro. Ako je prisutno previše magnezija, DNA polimeraza će djelovati prebrzo i često griješi u procesu kopiranja. To će dovesti do stvaranja mnogih različitih lanaca DNA koji ne predstavljaju nužno izvorni uzorak koji je dostavljen.
Učinci oskudnog magnezija
Ako je magnezij u reakciji ograničen, neće ići tako brzo kao što bi trebao, ako uopće. Možete pokušati pokrenuti PCR od 40 ciklusa, ali nećete dobiti željenu količinu kopija. Svaki ciklus PCR-a eksponencijalno udvostručuje količinu DNA u epruveti. Dakle, dok krenete s malim iznosom, na kraju završite s mnogo puta većim od početnog iznosa. Ako nema dovoljno magnezija, dio DNA polimeraze neće se aktivirati i neće raditi. Međutim, vrućina će odnijeti DNA koja je već prisutna i neće joj se ponovno pridružiti. Stoga se cijeli pokus može pokvariti ako nema dovoljno magnezija.