Коли слідчий місця злочину або лікар отримують зразок ДНК, часто недостатньо ДНК для належного аналізу. З метою імітації власного процесу реплікації ДНК в організмі вчені розробили процес, який називається ПЛР, який може діяти як машина Xerox і робити копії за копією зразка ДНК. Є багато компонентів реакції ПЛР, і хлорид магнію є одним з найбільш важливих.
TL; DR (занадто довгий; Не читав)
Магній діє як каталізатор в реакції ПЛР - ферменту, необхідному для реплікації ДНК, потрібен магній для функціонування, і реакція ПЛР не буде працювати без магнію в суміші.
Імітація тіла
Ланцюгова реакція полімерази (ПЛР) була розроблена для того, щоб імітувати власний спосіб реплікації ДНК. ДНК - це повторювана послідовність нуклеотидів, і кожен нуклеотид містить три частини. Хребтом ДНК є повторювана цукрово-фосфатна одиниця, і кожен цукор має приєднану до нього азотисту основу. Є чотири азотисті основи; гуанін, цитозин, аденин та тимін. ДНК складається з двох цукрових фосфатних ланцюгів, що йдуть паралельно одна одній, з двома азотистими основами, що з’єднуються між кожними двома цукрами. Коли ДНК реплікується в організмі, фермент, який називається геліказа, розриває зв'язки між азотистими основами. Другий фермент, ДНК-полімераза, приєднує нові нуклеотиди замість старих. Нарешті, третій фермент, який називається ДНК-лігаза, знову приєднується до нових молекул.
Компоненти реакції ПЛР
Потрібно внести кілька змін, щоб повторити ДНК в лабораторній реакції. Замість гелікази реакція ПЛР просто використовує тепло для розриву зв’язків між азотистими основами. ДНК-полімераза людини недостатньо стійка, щоб витримувати ці температури. Замість нього використовується подібна молекула, яка називається Taq-полімераза, або термостабільна полімераза, оскільки вона може протистояти тепловим потребам ПЛР. Крім того, для реакції ПЛР потрібні вільні нуклеотиди, буфер і магній.
Роль хлориду магнію
Хлорид магнію є найкращим методом додавання магнію до ПЛР-експерименту. Термостабільна полімераза вимагає присутності магнію, щоб діяти як кофактор в процесі реакції. Його роль подібна до ролі каталізатора: магній насправді не витрачається в реакції, але реакція не може протікати без присутності магнію.
Ефекти рясного магнію
Чим більше магнію додається до реакції ПЛР, тим швидше буде протікати реакція. Однак це не обов'язково добре. Якщо присутні занадто багато магнію, ДНК-полімераза буде працювати занадто швидко і часто призводить до помилок у процесі копіювання. Це призведе до утворення багатьох різних ланцюгів ДНК, які не обов’язково представляють оригінальний зразок, який був наданий.
Ефекти дефіцитного магнію
Якщо в результаті реакції магній обмежений, він не буде йти так швидко, як слід, якщо взагалі. Ви можете спробувати виконати ПЦР із 40 циклами, але не отримати потрібну кількість копій. Кожен цикл ПЛР вдвічі збільшує кількість ДНК у пробірці в геометричній прогресії. Отже, поки ви починаєте з невеликої суми, у підсумку ви отримуєте в рази більше, ніж початкова сума. Якщо магнію недостатньо, частина ДНК-полімерази не активується, і вона не буде працювати. Однак тепло призведе до того, що ДНК, яка вже присутня, розіб’ється, і їй не буде відновлено. Тому весь експеримент може бути зіпсований, якщо в ньому недостатньо магнію.