Atunci când un investigator de la locul crimei sau un medic obține o probă de ADN, deseori nu există suficient ADN pentru a-l analiza în mod corespunzător. Pentru a simula propriul proces de replicare a ADN-ului organismului, oamenii de știință au dezvoltat un proces numit PCR care poate acționa ca o mașină Xerox și poate copia după copia unei probe de ADN. Există multe componente ale unei reacții PCR, iar clorura de magneziu este una dintre cele mai vitale.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Magneziul acționează ca un catalizator în reacția PCR - enzima necesară pentru a reproduce ADN-ul are nevoie de magneziu pentru a funcționa, iar reacția PCR nu va funcționa fără magneziu în amestec.
Imitând trupul
Reacția în lanț a polimerazei (PCR) a fost dezvoltată pentru a imita modul propriu al naturii de a reproduce ADN-ul. ADN-ul este o secvență repetată de nucleotide și fiecare nucleotidă conține trei părți. Coloana vertebrală a ADN-ului este o unitate repetată de zahăr și fosfat și fiecare zahăr are o bază azotată atașată la acesta. Există patru baze azotate; guanină, citozină, adenină și timină. ADN-ul constă din două fire de fosfat de zahăr care se desfășoară paralel una cu alta, cu două baze azotate care se unesc între fiecare două zaharuri. Când ADN-ul se replică în organism, o enzimă numită helicază rupe legăturile dintre bazele azotate. O a doua enzimă, ADN polimeraza, atașează noi nucleotide în locul celor vechi. În cele din urmă, o a treia enzimă numită ADN ligază se alătură noilor molecule.
Componente de reacție PCR
Trebuie făcute câteva modificări pentru a reproduce ADN-ul într-o reacție de laborator. În locul helicazei, o reacție PCR folosește pur și simplu căldura pentru a rupe legăturile dintre bazele azotate. ADN polimeraza umană nu este suficient de stabilă pentru a rezista la aceste temperaturi. O moleculă similară numită Taq polimerază, sau polimerază termostabilă, este utilizată în locul ei, deoarece poate rezista cerințelor de căldură ale PCR. În plus, o reacție PCR necesită nucleotide libere, un tampon și magneziu.
Rolul clorurii de magneziu
Clorura de magneziu este metoda preferată de a adăuga magneziu la un experiment PCR. Polimeraza termostabilă necesită prezența magneziului pentru a acționa ca un cofactor în timpul procesului de reacție. Rolul său este similar cu cel al unui catalizator: magneziul nu se consumă efectiv în reacție, dar reacția nu poate continua fără prezența magneziului.
Efectele magneziului abundent
Cu cât se adaugă mai mult magneziu la o reacție PCR, cu atât reacția va evolua mai repede. Cu toate acestea, nu este neapărat un lucru bun. Dacă este prezent prea mult magneziu, ADN polimeraza va funcționa prea repede și va face adesea erori în procesul de copiere. Acest lucru va duce la producerea multor fire diferite de ADN care nu reprezintă neapărat proba originală care a fost furnizată.
Efectele magneziului rar
Dacă magneziul este în cantitate limitată într-o reacție, acesta nu va merge atât de repede pe cât ar trebui, dacă ar fi deloc. Puteți încerca să rulați un PCR cu 40 de cicluri, dar să nu obțineți cantitatea de copii pe care ați intenționat-o. Fiecare ciclu de PCR dublează cantitatea de ADN din eprubetă exponențial. Deci, în timp ce începeți cu o cantitate mică, veți ajunge de multe ori la suma inițială în cele din urmă. Dacă nu există suficient magneziu, o parte din ADN polimeraza nu va fi activată și nu va funcționa. Cu toate acestea, căldura va fi distrus ADN-ul care este deja prezent și nu va fi reîntregit. Prin urmare, întregul experiment poate fi distrus dacă nu există suficient magneziu prezent.
