Tartalom
- A test utánzása
- A PCR reakció komponensei
- A magnézium-klorid szerepe
- A bőséges magnézium hatása
- A szűkös magnézium hatásai
Amikor egy bűnügyi helyszínelő vagy orvos DNS-mintát szerez, gyakran nincs elegendő anyag a megfelelő elemzéshez. A test DNS-replikációs folyamatának szimulálására a tudósok kifejlesztettek egy PCR nevű folyamatot, amely úgy működik, mint egy xerox gép, és másolatokat készít egy DNS-mintából. A PCR reakcióban sok komponens van, és a magnézium-klorid az egyik legfontosabb.
A test utánzása
A polimeráz láncreakciót (PCR) azért fejlesztették ki, hogy utánozza a DNS replikációjának természetes módját. Ez egy nukleotid szekvencia, és mindegyik nukleotid három részből áll. A DNS-molekula váza megismételt cukor- és foszfátegység, és mindegyik cukor nitrogén-bázishoz kapcsolódik. Négy bázis létezik: guanin, citozin, adenin és timin. A DNS-t két foszfát-cukorszál képezi, párhuzamosan két nitrogén-bázissal, amelyek két cukor között kötődnek. Amikor a DNS megismétlődik a testben, a helikáz nevű enzim megszakítja a nitrogén bázisok közötti kötéseket. Egy második enzim, a DNS-polimeráz, új nukleotidokat köt meg a régiek helyett. Végül egy harmadik enzim, az úgynevezett ligáz csatlakozik az új molekulákhoz.
A PCR reakció komponensei
Kevés változtatást kell végrehajtani a DNS laboratóriumi reakcióban történő replikálásához. A helikáz helyett egy PCR-reakció egyszerűen hőt használ fel a nitrogén bázisok közötti kötések megszakítására. Az emberi DNS-polimeráz nem elég stabil ahhoz, hogy ellenálljon ennek a hőmérsékletnek. Az Taq-polimeráznak vagy termostabil polimeráznak nevezett hasonló molekulát használják az emberek helyett, mivel ez meghaladhatja a PCR-ben alkalmazott hőmérsékletet. Ezenkívül egy PCR-reakcióhoz szabad nukleotidokra, pufferre és magnéziumra van szükség.
A magnézium-klorid szerepe
A magnézium-klorid az előnyös módszer a magnézium hozzáadásához egy PCR-kísérlethez. A hőstabil polimerázhoz magnézium szükséges, hogy kofaktorként működjön a reakció során. Szerepe hasonló ahhoz a katalizátorhoz, amelyben a magnézium nem éppen fogyasztódik a reakcióban, de nélküle sem folytatható.
A bőséges magnézium hatása
Minél több magnéziumot adunk a PCR reakcióhoz, annál gyorsabban halad. Ez azonban nem feltétlenül jó dolog. Ha túl sok magnézium van jelen, a DNS-polimeráz nagyon gyorsan fog működni, és gyakran sok hibát követ el a másolási folyamatban. Ez sok különböző DNS-szál előállításához vezet, amelyek nem feltétlenül jelentik a kapott eredeti mintát.
A szűkös magnézium hatásai
Ha a magnézium korlátozott szinten van a reakcióban, akkor ez nem fog olyan gyorsan bekövetkezni, mint kellene, ha működik. Megpróbálhat 40 PCR-ciklust végrehajtani, de nem tudja elérni a kívánt példányszámot. Minden PCR-ciklus exponenciálisan megduplázza a kémcsőben lévő DNS mennyiségét. Tehát annak ellenére, hogy egy kis mintával indul, sokkal nagyobb mintával készül. Ha nincs elég magnézium, a DNS-polimeráz egy része nem aktiválódik és nem fog működni. A hő azonban elválasztotta a mintában lévő DNS-t, és nem fog visszanyerni. Ezért a kísérlet egésze tönkremehet, ha nincs elegendő magnézium.