מדוע משתמשים במגנזיום כלוריד ב- PCR?

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• מחקה את הגוף
• רכיבי תגובת PCR
• תפקיד המגנזיום כלוריד
• השפעות של מגנזיום שופע
• השפעות של מגנזיום נדיר

כאשר חוקר זירת פשע או רופא משיג דגימת DNA, לעיתים קרובות אין מספיק DNA זמין בכדי לנתח אותה כראוי. על מנת לדמות את תהליך שכפול ה- DNA של הגוף עצמו, מדענים פיתחו תהליך שנקרא PCR שיכול לפעול כמו מכונת זירוקס ולעשות העתקה לאחר העתק של דגימת DNA. ישנם מרכיבים רבים של תגובה PCR, ומגנזיום כלוריד הוא אחד החיוניים ביותר.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

המגנזיום פועל כזרז בתגובת ה- PCR - האנזים הנדרש לשכפול ה- DNA זקוק למגנזיום כדי לתפקד, ותגובת ה- PCR לא תעבוד ללא מגנזיום בתערובת.

מחקה את הגוף

תגובת שרשרת הפולימראז (PCR) פותחה על מנת לחקות את הטבע דרך לשכפל DNA. ה- DNA הוא רצף חוזר של נוקליאוטידים, וכל נוקלאוטיד מכיל שלושה חלקים. עמוד השדרה של ה- DNA הוא יחידה חוזרת של סוכר ופוספט, ולכל סוכר יש בסיס חנקני. ישנם ארבעה בסיסים חנקניים; גואנין, ציטוזין, אדנין ותימין. ה- DNA מורכב משני גדילי פוספט סוכר הפועלים במקביל זה לזה עם שני בסיסים חנקניים המצטרפים בין כל שני סוכרים. כאשר DNA משוכפל בגוף, אנזים המכונה הליקזה מפרק את הקשרים בין הבסיסים החנקניים. אנזים שני, DNA פולימראז, מחבר נוקליאוטידים חדשים במקום הישנים. לבסוף, אנזים שלישי המכונה DNA ligase מצטרף למולקולות החדשות יחד.

רכיבי תגובת PCR

יש לבצע מספר שינויים בכדי לשכפל DNA בתגובת מעבדה. במקום מסוק, תגובת PCR פשוט משתמשת בחום כדי לשבור את הקשרים בין הבסיסים החנקניים. פולימראז ה- DNA האנושי אינו יציב מספיק בכדי לעמוד בטמפרטורות אלה. מולקולה דומה בשם Taq polymerase, או פולימראז תרמוסטטי, משמשת במקומה, מכיוון שהיא יכולה לעמוד בדרישות החום של PCR. בנוסף, תגובה PCR דורשת נוקלאוטידים בחינם, חוצץ ומגנזיום.

תפקיד המגנזיום כלוריד

מגנזיום כלוריד הוא השיטה המועדפת להוסיף מגנזיום לניסוי PCR. פולימראז תרמוסטטי דורש נוכחות של מגנזיום כדי לשמש כקופקטור במהלך תהליך התגובה. תפקידו דומה לתפקיד של זרז: המגנזיום אינו נצרך בפועל בתגובה, אך התגובה לא יכולה להתקיים ללא נוכחות המגנזיום.

השפעות של מגנזיום שופע

ככל שמוסיפים יותר מגנזיום לתגובת PCR, התגובה תהיה מהירה יותר. עם זאת, זה לא בהכרח דבר טוב. אם קיים יותר מדי מגנזיום, פולימראז ה- DNA יעבוד מהר מדי ולעתים קרובות יטעה בתהליך ההעתקה. זה יביא לייצור גדילי DNA רבים ושונים שלא בהכרח מייצגים את הדגימה המקורית שסופקה.

השפעות של מגנזיום נדיר

אם המגנזיום נמצא באספקה ​​מוגבלת בתגובה, הוא לא ילך מהר ככל שהיה צריך אם בכלל. ייתכן שתנסה להריץ PCR של 40 מחזורים אך לא תקבל את כמות העותקים שהתכוונת. כל מחזור של PCR מכפיל את כמות ה- DNA בצינור המבחן באופן אקספוננציאלי. אז בזמן שאתה מתחיל עם כמות קטנה, בסופו של דבר אתה מקבל פעמים רבות את הסכום ההתחלתי בסופו של דבר. אם אין מספיק מגנזיום, חלק מפולימרז ה- DNA לא יופעל והוא לא יעבוד. עם זאת, החום יפרק את ה- DNA שכבר קיים ולא יצטרף אליו. לכן ניתן להרוס את כל הניסוי אם אין מספיק מגנזיום.