Когда следователь на месте преступления или врач получает образец ДНК, часто не хватает ДНК, чтобы должным образом проанализировать его. Чтобы смоделировать собственный процесс репликации ДНК в организме, ученые разработали процесс, называемый ПЦР, который может действовать как аппарат Xerox и делать копию за копией образца ДНК. ПЦР состоит из множества компонентов, и хлорид магния является одним из самых важных.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Магний действует как катализатор в реакции ПЦР - ферменту, необходимому для репликации ДНК, для функционирования необходим магний, а реакция ПЦР не будет работать без магния в смеси.
Имитация тела
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) была разработана для имитации естественного способа репликации ДНК. ДНК представляет собой повторяющуюся последовательность нуклеотидов, и каждый нуклеотид состоит из трех частей. Основа ДНК - это повторяющаяся сахарно-фосфатная единица, и к каждому сахару присоединено азотистое основание. Есть четыре азотистых основания; гуанин, цитозин, аденин и тимин. ДНК состоит из двух нитей фосфата сахара, идущих параллельно друг другу, с двумя азотистыми основаниями, соединенными между каждыми двумя сахарами. Когда ДНК реплицируется в организме, фермент, называемый геликазой, разрывает связи между азотистыми основаниями. Второй фермент, ДНК-полимераза, присоединяет новые нуклеотиды вместо старых. Наконец, третий фермент, называемый ДНК-лигазой, снова объединяет новые молекулы.
Компоненты реакции ПЦР
Чтобы воспроизвести ДНК в лабораторных условиях, необходимо внести несколько изменений. Вместо геликазы в реакции ПЦР просто используется тепло для разрыва связей между азотистыми основаниями. ДНК-полимераза человека недостаточно стабильна, чтобы выдерживать эти температуры. Вместо нее используется аналогичная молекула, называемая Taq-полимеразой, или термостабильной полимеразой, поскольку она может выдерживать тепловые требования ПЦР. Кроме того, для реакции ПЦР требуются свободные нуклеотиды, буфер и магний.
Роль хлорида магния
Хлорид магния является предпочтительным методом добавления магния в эксперименте ПЦР. Термостабильная полимераза требует присутствия магния, чтобы действовать как кофактор во время процесса реакции. Его роль аналогична роли катализатора: магний фактически не расходуется в реакции, но реакция не может протекать без присутствия магния.
Эффекты изобилия магния
Чем больше магния добавлено в реакцию ПЦР, тем быстрее будет протекать реакция. Однако это не обязательно хорошо. Если присутствует слишком много магния, ДНК-полимераза будет работать слишком быстро и часто будет делать ошибки в процессе копирования. Это приведет к созданию множества различных цепей ДНК, которые не обязательно представляют исходный образец, который был предоставлен.
Влияние дефицита магния
Если магний в реакции находится в ограниченном количестве, он не пойдет так быстро, как должен, если вообще. Вы можете попытаться провести 40 циклов ПЦР, но не получите желаемое количество копий. Каждый цикл ПЦР экспоненциально удваивает количество ДНК в пробирке. Таким образом, если вы начинаете с небольшой суммы, в конечном итоге вы получаете во много раз больше первоначальной суммы. Если магния недостаточно, часть ДНК-полимеразы не активируется, и она не будет работать. Однако тепло разделит уже существующую ДНК, и она не будет воссоединена. Следовательно, весь эксперимент может быть провален, если присутствует недостаточно магния.