Innehåll
- Imiterar kroppen
- Komponenter i PCR-reaktionen
- Rollen av magnesiumklorid
- Effekter av rikligt med magnesium
- Effekter av knappt magnesium
När en brottsplatsutredare eller läkare får ett DNA-prov finns det ofta inte tillräckligt med material för korrekt analys. För att simulera förhållandena för DNA-replikationsprocessen i kroppen utvecklade forskare en process som kallas PCR som fungerar som en xerox-maskin och gör kopior av ett DNA-prov. Det finns många komponenter i en PCR-reaktion, och magnesiumklorid är en av de viktigaste.
Imiterar kroppen
Polymeraskedjereaktionen (PCR) utvecklades för att efterlikna det naturliga sättet att replikera DNA. Detta är en sekvens av nukleotider, och varje nukleotid har tre delar. Skelettet av DNA-molekylen är en upprepad enhet av socker och fosfat, och varje socker är kopplat till en kvävebas. Det finns fyra baser: guanin, cytosin, adenin och tymin. DNA bildas av två fosfatsockersträngar parallellt med två kvävehaltiga baser som binder mellan två sockerarter. När DNA replikerar i kroppen bryter ett enzym som kallas helicas bindningarna mellan kvävebaser. Ett andra enzym, DNA-polymeras, binder nya nukleotider i stället för de gamla. Slutligen förenas ett tredje enzym, kallat ligas, till de nya molekylerna.
Komponenter i PCR-reaktionen
Få förändringar behöver göras för att replikera DNA i en laboratoriereaktion. I stället för helikas använder en PCR-reaktion helt enkelt värme för att bryta bindningarna mellan kvävebaserna. Humant DNA-polymeras är inte tillräckligt stabilt för att klara den temperaturen. En liknande molekyl som kallas Taq-polymeras, eller termostabilt polymeras, används i stället för människor, eftersom det kan överstiga temperaturen som används i PCR. Dessutom kräver en PCR-reaktion fria nukleotider, en buffert och magnesium.
Rollen av magnesiumklorid
Magnesiumklorid är den föredragna metoden för att tillsätta magnesium till ett PCR-experiment. Termostabilt polymeras kräver närvaro av magnesium för att fungera som en kofaktor under reaktionsprocessen. Dess roll liknar den hos en katalysator, där magnesium inte exakt konsumeras i reaktionen, men det kan inte fortsätta utan den.
Effekter av rikligt med magnesium
Ju mer magnesium tillsätts till PCR-reaktionen, desto snabbare utvecklas den. Det är dock inte nödvändigtvis en bra sak. Om det finns för mycket magnesium kommer DNA-polymeras att fungera mycket snabbt och gör ofta många misstag i kopieringsprocessen. Detta kommer att leda till produktion av många olika DNA-strängar som inte nödvändigtvis representerar det ursprungliga provet som gavs.
Effekter av knappt magnesium
Om magnesium är på en begränsad nivå i reaktionen kommer det inte att hända så snabbt som det borde, om det fungerar. Du kan försöka göra 40 PCR-cykler, men inte få önskat antal kopior. Varje PCR-cykel fördubblar mängden DNA i provröret exponentiellt. Så även om du börjar med ett litet urval får du ett mycket större urval. Om det inte finns tillräckligt med magnesium aktiveras inte en del av DNA-polymeraset och fungerar inte. Värmen kommer emellertid att ha separerat DNA: t som finns i provet och det kommer inte att återvinnas. Därför kan experimentet som helhet förstöras om det inte finns tillräckligt med magnesium.