Keď vyšetrovateľ miesta činu alebo lekár získa vzorku DNA, často nie je k dispozícii dostatok DNA na jej správnu analýzu. Aby vedci simulovali vlastný proces replikácie DNA, vyvinuli vedci proces nazývaný PCR, ktorý môže fungovať ako stroj Xerox a robiť kópiu za kópiou vzorky DNA. Existuje mnoho zložiek PCR reakcie a chlorid horečnatý je jednou z najdôležitejších.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Horčík pôsobí pri reakcii PCR ako katalyzátor - enzým potrebný na replikáciu DNA potrebuje na fungovanie horčík a reakcia PCR nebude fungovať bez horčíka v zmesi.
Napodobňovanie tela
Polymerázová reťazová reakcia (PCR) bola vyvinutá s cieľom napodobniť vlastný spôsob replikácie DNA. DNA je opakujúca sa sekvencia nukleotidov a každý nukleotid obsahuje tri časti. Kostrou DNA je opakujúca sa jednotka cukru a fosfátu a každý cukor má k sebe pripojenú dusíkatú bázu. Existujú štyri dusíkaté bázy; guanín, cytozín, adenín a tymín. DNA sa skladá z dvoch reťazcov fosforečnanu cukru, ktoré prebiehajú paralelne k sebe s dvoma dusíkatými bázami spájajúcimi sa medzi každé dva cukry. Keď sa DNA replikuje v tele, enzým nazývaný helikáza rozpadá väzby medzi dusíkatými bázami. Druhý enzým, DNA polymeráza, pripája nové nukleotidy namiesto starých. Nakoniec tretí enzým zvaný DNA ligáza spája nové molekuly späť k sebe.
Zložky PCR reakcie
Je potrebné vykonať niekoľko zmien, aby sa replikovala DNA v laboratórnej reakcii. Namiesto helikázy reakcia PCR jednoducho využíva teplo na prerušenie väzieb medzi dusíkatými bázami. Ľudská DNA polymeráza nie je dostatočne stabilná, aby odolala týmto teplotám. Namiesto toho sa používa podobná molekula nazývaná Taq polymeráza alebo termostabilná polymeráza, pretože odoláva tepelným požiadavkám PCR. Ďalej vyžaduje reakcia PCR voľné nukleotidy, pufor a horčík.
Úloha chloridu horečnatého
Chlorid horečnatý je preferovanou metódou pridávania horčíka do experimentu PCR. Termostabilná polymeráza vyžaduje prítomnosť horčíka, aby pôsobil ako kofaktor počas reakčného procesu. Jeho úloha je podobná ako v prípade katalyzátora: horčík sa v skutočnosti v reakcii nespotrebováva, ale reakcia nemôže prebiehať bez prítomnosti horčíka.
Účinky bohatého horčíka
Čím viac horčíka sa pridá do PCR reakcie, tým rýchlejšie bude reakcia prebiehať. To však nemusí byť nevyhnutne dobrá vec. Ak je prítomné príliš veľa horčíka, bude DNA polymeráza pracovať príliš rýchlo a často spôsobí chyby v procese kopírovania. To povedie k produkcii mnohých rôznych reťazcov DNA, ktoré nevyhnutne nepredstavujú pôvodnú vzorku, ktorá bola poskytnutá.
Účinky vzácneho horčíka
Ak je horčík pri reakcii obmedzený prísun, nepôjde to tak rýchlo, ako by mal, ak vôbec. Môžete sa pokúsiť spustiť 40-cyklovú PCR, ale nezískate požadované množstvo kópií. Každý cyklus PCR exponenciálne zdvojnásobuje množstvo DNA v skúmavke. Takže zatiaľ čo začínate s malou sumou, nakoniec získate násobok počiatočnej sumy. Ak nie je dostatok horčíka, časť DNA polymerázy sa neaktivuje a nebude fungovať. Teplo však rozoberie DNA, ktorá je už prítomná, a nebude späť. Preto môže byť celý experiment zničený, ak nie je prítomné dostatok horčíka.