Innhold
- Imitere kroppen
- Komponenter i PCR-reaksjonen
- Rollen til magnesiumklorid
- Effekter av rikelig med magnesium
- Effekter av knappe magnesium
Når en åstedsetterforsker eller lege får en DNA-prøve, er det ofte ikke nok materiale til riktig analyse. For å simulere forholdene til DNA-replikasjonsprosessen i kroppen, utviklet forskere en prosess kalt PCR som fungerer som en xerox-maskin og lager kopier av en DNA-prøve. Det er mange komponenter i en PCR-reaksjon, og magnesiumklorid er en av de viktigste.
Imitere kroppen
Polymerasekjedereaksjonen (PCR) ble utviklet for å etterligne den naturlige måten å replikere DNA på. Dette er en sekvens av nukleotider, og hvert nukleotid har tre deler. Skjelettet til DNA-molekylet er en gjentatt enhet av sukker og fosfat, og hvert sukker er knyttet til en nitrogenholdig base. Det er fire baser: guanin, cytosin, adenin og tymin. DNA dannes av to fosfat sukkerstrenger parallelt med to nitrogenholdige baser som binder seg mellom to sukkerarter. Når DNA replikerer i kroppen, bryter et enzym kalt helicase bindingen mellom nitrogenholdige baser. Et andre enzym, DNA-polymerase, binder nye nukleotider i stedet for de gamle. Endelig, et tredje enzym, kalt ligase, blir med på de nye molekylene.
Komponenter i PCR-reaksjonen
Få endringer må gjøres for å replikere DNA i en laboratoriereaksjon. I stedet for helicase bruker en PCR-reaksjon ganske enkelt varme for å bryte bindingen mellom de nitrogenholdige basene. Human DNA-polymerase er ikke stabil nok til å motstå den temperaturen. Et lignende molekyl kalt Taq polymerase, eller termostabil polymerase, brukes i stedet for mennesker, da det kan overstige temperaturen som brukes i PCR. I tillegg krever en PCR-reaksjon frie nukleotider, en buffer og magnesium.
Rollen til magnesiumklorid
Magnesiumklorid er den foretrukne metoden for tilsetning av magnesium til et PCR-eksperiment. Termostabil polymerase krever tilstedeværelse av magnesium for å fungere som en kofaktor under reaksjonsprosessen. Dens rolle er lik rollen som en katalysator, der magnesium ikke akkurat forbrukes i reaksjonen, men det kan ikke fortsette uten den.
Effekter av rikelig med magnesium
Jo mer magnesium tilsettes PCR-reaksjonen, jo raskere utvikler den seg. Det er imidlertid ikke nødvendigvis en god ting. Hvis det er for mye magnesium, vil DNA-polymerase virke veldig raskt og vil ofte gjøre mange feil i kopieringsprosessen. Dette vil føre til produksjon av mange forskjellige DNA-tråder som ikke nødvendigvis representerer den opprinnelige prøven som ble gitt.
Effekter av knappe magnesium
Hvis magnesium er på et begrenset nivå i reaksjonen, vil det ikke skje så raskt som det burde, hvis det fungerer. Du kan prøve å gjøre 40 PCR-sykluser, men ikke få ønsket antall eksemplarer. Hver PCR-syklus dobler mengden DNA i prøverøret eksponentielt. Så selv om du begynner med et lite utvalg, ender du opp med et mye større utvalg. Hvis det ikke er nok magnesium, vil en del av DNA-polymerasen ikke aktiveres og vil ikke fungere. Imidlertid vil varmen ha skilt DNA som er i prøven, og den vil ikke bli gjenvunnet. Derfor kan eksperimentet som helhet ødelegges hvis det ikke er nok magnesium.