เหตุใดจึงใช้แมกนีเซียมคลอไรด์ใน PCR?

เมื่อผู้ตรวจสอบที่เกิดเหตุหรือแพทย์ได้รับตัวอย่าง DNA มักจะมี DNA ไม่เพียงพอที่จะวิเคราะห์ได้อย่างถูกต้อง เพื่อจำลองกระบวนการจำลอง DNA ของร่างกาย นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนากระบวนการที่เรียกว่า PCR ซึ่งสามารถทำหน้าที่เหมือนเครื่องซีร็อกซ์และทำสำเนาหลังจากคัดลอกตัวอย่าง DNA ปฏิกิริยา PCR มีองค์ประกอบหลายอย่าง และแมกนีเซียมคลอไรด์เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุด

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

แมกนีเซียมทำหน้าที่เหมือนตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยา PCR เอนไซม์ที่จำเป็นในการทำซ้ำ DNA ต้องการแมกนีเซียมในการทำงาน และปฏิกิริยา PCR จะไม่ทำงานหากไม่มีแมกนีเซียมในส่วนผสม

ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR) ได้รับการพัฒนาเพื่อเลียนแบบวิธีการจำลองดีเอ็นเอของธรรมชาติ DNA เป็นลำดับซ้ำของนิวคลีโอไทด์ และแต่ละนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยสามส่วน กระดูกสันหลังของ DNA คือหน่วยน้ำตาลและฟอสเฟตที่เกิดซ้ำ และน้ำตาลแต่ละชนิดมีฐานไนโตรเจนติดอยู่ มีสี่ฐานไนโตรเจน กัวนีน ไซโตซีน อะดีนีน และไทมีน ดีเอ็นเอประกอบด้วยสายน้ำตาลฟอสเฟตสองเส้นที่ขนานกันโดยมีฐานไนโตรเจนสองเบสเชื่อมต่อกันระหว่างน้ำตาลทุกๆ สองชนิด เมื่อ DNA ทำซ้ำในร่างกาย เอ็นไซม์ที่เรียกว่าเฮลิเคสจะแยกพันธะระหว่างเบสไนโตรเจน เอ็นไซม์ตัวที่สอง DNA polymerase ยึดนิวคลีโอไทด์ใหม่เข้าแทนที่ของเก่า ในที่สุด เอนไซม์ตัวที่สามที่เรียกว่า DNA ligase จะรวมโมเลกุลใหม่เข้าด้วยกัน

ต้องมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเพื่อทำซ้ำ DNA ในปฏิกิริยาในห้องปฏิบัติการ แทนที่เฮลิเคส ปฏิกิริยา PCR เพียงแค่ใช้ความร้อนเพื่อทำลายพันธะระหว่างเบสไนโตรเจน DNA polymerase ของมนุษย์ไม่เสถียรพอที่จะทนต่ออุณหภูมิเหล่านี้ได้ ใช้โมเลกุลที่คล้ายกันที่เรียกว่า Taq polymerase หรือ thermostable polymerase แทน เนื่องจากสามารถทนต่อความต้องการความร้อนของ PCR ได้ นอกจากนี้ ปฏิกิริยา PCR ต้องการนิวคลีโอไทด์อิสระ บัฟเฟอร์ และแมกนีเซียม

แมกนีเซียมคลอไรด์เป็นวิธีที่แนะนำในการเพิ่มแมกนีเซียมในการทดลอง PCR โพลีเมอเรสที่ทนความร้อนได้จำเป็นต้องมีแมกนีเซียมเพื่อทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วมระหว่างกระบวนการทำปฏิกิริยา บทบาทของมันคล้ายกับตัวเร่งปฏิกิริยา: จริง ๆ แล้วแมกนีเซียมไม่ได้ถูกใช้ในปฏิกิริยา แต่ปฏิกิริยาไม่สามารถดำเนินต่อไปได้หากไม่มีแมกนีเซียม

ยิ่งเติมแมกนีเซียมในปฏิกิริยา PCR มากเท่าไหร่ ปฏิกิริยาก็จะยิ่งดำเนินไปเร็วขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม นั่นไม่ใช่สิ่งที่ดีเสมอไป หากมีแมกนีเซียมมากเกินไป DNA polymerase จะทำงานเร็วเกินไปและมักทำให้เกิดข้อผิดพลาดในกระบวนการคัดลอก สิ่งนี้จะนำไปสู่การสร้าง DNA ที่แตกต่างกันจำนวนมากซึ่งไม่จำเป็นต้องเป็นตัวแทนของตัวอย่างดั้งเดิมที่จัดเตรียมไว้

หากแมกนีเซียมมีปริมาณจำกัดในปฏิกิริยา แมกนีเซียมจะไม่ไปอย่างรวดเร็วอย่างที่ควรจะเป็นเลย คุณอาจพยายามเรียกใช้ PCR 40 รอบ แต่ไม่ได้รับจำนวนสำเนาที่คุณต้องการ แต่ละรอบของ PCR จะเพิ่มปริมาณ DNA ในหลอดทดลองเป็นสองเท่าแบบทวีคูณ ดังนั้นในขณะที่คุณเริ่มต้นด้วยจำนวนเล็กน้อย คุณจะจบลงด้วยจำนวนเงินเริ่มต้นหลายครั้งในที่สุด หากมีแมกนีเซียมไม่เพียงพอ DNA polymerase บางส่วนจะไม่ทำงานและจะไม่ทำงาน อย่างไรก็ตาม ความร้อนจะทำลาย DNA ที่มีอยู่แล้วและจะไม่กลับมารวมกันอีก ดังนั้น การทดลองทั้งหมดอาจถูกทำลายได้หากมีแมกนีเซียมไม่เพียงพอ