Quando um investigador da cena do crime ou um médico obtém uma amostra de DNA, geralmente não há DNA suficiente disponível para analisá-lo adequadamente. Para simular o próprio processo de replicação do DNA do corpo, os cientistas desenvolveram um processo chamado PCR, que pode atuar como uma máquina Xerox e fazer cópia após cópia de uma amostra de DNA. Existem muitos componentes de uma reação de PCR, e o cloreto de magnésio é um dos mais vitais.
TL; DR (muito longo; Não li)
O magnésio atua como um catalisador na reação de PCR - a enzima necessária para replicar o DNA precisa de magnésio para funcionar, e a reação de PCR não funcionará sem magnésio na mistura.
Imitando o corpo
A reação em cadeia da polimerase (PCR) foi desenvolvida para simular a maneira da própria natureza de replicar o DNA. O DNA é uma sequência repetitiva de nucleotídeos, e cada nucleotídeo contém três partes. A espinha dorsal do DNA é uma unidade repetitiva de açúcar e fosfato, e cada açúcar tem uma base nitrogenada ligada a ele. Existem quatro bases nitrogenadas; guanina, citosina, adenina e timina. O DNA consiste em duas fitas de fosfato de açúcar correndo paralelas uma à outra com duas bases nitrogenadas se juntando entre cada dois açúcares. Quando o DNA se replica no corpo, uma enzima chamada helicase quebra as ligações entre as bases nitrogenadas. Uma segunda enzima, a DNA polimerase, anexa novos nucleotídeos no lugar dos antigos. Finalmente, uma terceira enzima chamada DNA ligase reúne as novas moléculas novamente.
Componentes da reação de PCR
Algumas mudanças precisam ser feitas para replicar o DNA em uma reação de laboratório. No lugar da helicase, uma reação de PCR simplesmente usa calor para quebrar as ligações entre as bases nitrogenadas. A DNA polimerase humana não é estável o suficiente para suportar essas temperaturas. Uma molécula semelhante chamada Taq polimerase, ou polimerase termoestável, é usada em seu lugar, porque pode suportar os requisitos de calor do PCR. Além disso, uma reação de PCR requer nucleotídeos livres, um tampão e magnésio.
O papel do cloreto de magnésio
O cloreto de magnésio é o método preferido de adição de magnésio a uma experiência de PCR. A polimerase termoestável requer a presença de magnésio para atuar como um co-fator durante o processo de reação. Seu papel é semelhante ao de um catalisador: o magnésio não é realmente consumido na reação, mas a reação não pode prosseguir sem a presença do magnésio.
Efeitos do magnésio abundante
Quanto mais magnésio for adicionado a uma reação de PCR, mais rápida será a reação. No entanto, isso não é necessariamente bom. Se houver muito magnésio presente, a DNA polimerase funcionará muito rapidamente e com frequência cometerá erros no processo de cópia. Isso levará à produção de muitas fitas diferentes de DNA que não representam necessariamente a amostra original fornecida.
Efeitos da escassez de magnésio
Se o suprimento de magnésio for limitado em uma reação, ele não será tão rápido quanto deveria. Você pode tentar executar um PCR de 40 ciclos, mas não obter a quantidade de cópias desejada. Cada ciclo de PCR dobra a quantidade de DNA no tubo de ensaio exponencialmente. Portanto, embora você comece com uma pequena quantidade, no final acabará com muitas vezes essa quantidade inicial. Se não houver magnésio suficiente, parte da DNA polimerase não será ativada e não funcionará. No entanto, o calor terá desmontado o DNA que já está presente e não será reunido. Portanto, todo o experimento pode ser arruinado se não houver magnésio suficiente presente.