Ko preiskovalec na kraju zločina ali zdravnik pridobi vzorec DNK, pogosto ni na voljo dovolj DNA, da bi ga pravilno analizirali. Za simulacijo lastnega procesa replikacije DNK v telesu so znanstveniki razvili postopek, imenovan PCR, ki lahko deluje kot Xeroxov stroj in dela kopijo po kopiji vzorca DNA. Komponent PCR reakcije je veliko, magnezijev klorid pa je eden najpomembnejših.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Magnezij deluje kot katalizator v reakciji PCR - encim, potreben za replikacijo DNK, potrebuje magnezij za delovanje, in reakcija PCR ne bo delovala brez magnezija v mešanici.
Posnemanje telesa
Verižna reakcija s polimerazo (PCR) je bila razvita z namenom posnemati naravni način replikacije DNK. DNA je ponavljajoče se zaporedje nukleotidov in vsak nukleotid vsebuje tri dele. Hrbtenica DNA je ponavljajoča se enota sladkorja in fosfata, vsak sladkor pa ima na sebi dušikovo bazo. Obstajajo štiri dušikove baze; gvanin, citozin, adenin in timin. DNA je sestavljena iz dveh verig sladkornega fosfata, ki potekajo vzporedno druga z dvema dušikovima bazama, ki se povezujeta med vsakim dvema sladkorjema. Ko se DNA razmnoži v telesu, encim, imenovan helikaza, razbije vezi med dušikovimi bazami. Drugi encim, DNA polimeraza, veže nove nukleotide namesto starih. Na koncu se tretji encim, imenovan DNA ligaza, ponovno pridruži novim molekulam.
Komponente reakcije PCR
Nekaj sprememb je treba narediti, da se replicira DNA v laboratorijski reakciji. Namesto helikaze reakcija PCR preprosto uporablja toploto, da pretrga vezi med dušikovimi bazami. Človeška DNA polimeraza ni dovolj stabilna, da bi zdržala te temperature. Namesto tega se uporablja podobna molekula, imenovana Taq polimeraza ali termostabilna polimeraza, saj lahko prenese toplotno zahteve PCR. Poleg tega PCR reakcija zahteva proste nukleotide, pufer in magnezij.
Vloga magnezijevega klorida
Magnezijev klorid je najprimernejša metoda dodajanja magnezija v PCR eksperiment. Termostabilna polimeraza zahteva prisotnost magnezija, da deluje kot kofaktor med reakcijskim postopkom. Njegova vloga je podobna vlogi katalizatorja: magnezij se v reakciji dejansko ne porabi, vendar reakcija ne more potekati brez prisotnosti magnezija.
Učinki obilnega magnezija
Čim več magnezija dodamo reakciji PCR, hitreje bo reakcija potekala. Vendar to ni nujno dobro. Če je prisotnega preveč magnezija, bo DNA polimeraza delovala prehitro in pogosto naredila napake v postopku kopiranja. To bo povzročilo nastanek številnih različnih verig DNA, ki ne predstavljajo nujno prvotnega vzorca, ki smo ga dobili.
Učinki redkega magnezija
Če je magnezij v reakciji omejen, ne bo šel tako hitro, kot bi moral, če sploh. Lahko poskusite izvesti 40-ciklični PCR, vendar ne dobite želene količine kopij. Vsak cikel PCR eksponentno podvoji količino DNA v epruveti. Torej, medtem ko začnete z majhnim zneskom, na koncu dobite večkrat toliko začetnega zneska. Če je magnezija premalo, se del DNA polimeraze ne bo aktiviral in ne bo deloval. Vendar pa bo toplota odstranila že prisotno DNA in se ji ne bo ponovno pridružila. Zato lahko celoten poskus pokvari, če ni dovolj magnezija.