Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Μίση του σώματος
- Συστατικά αντίδρασης PCR
- Ο ρόλος του χλωριούχου μαγνησίου
- Επιδράσεις του άφθονου μαγνησίου
- Επιδράσεις του σπάνιου μαγνησίου
Όταν ένας ερευνητής σκηνής εγκλήματος ή ένας γιατρός αποκτά ένα δείγμα DNA, συχνά δεν υπάρχει αρκετό DNA για να το αναλύσει σωστά. Προκειμένου να προσομοιωθεί η διαδικασία αναπαραγωγής του ίδιου του DNA, οι επιστήμονες ανέπτυξαν μια διαδικασία που ονομάζεται PCR και μπορεί να λειτουργήσει σαν μηχανή Xerox και να αντιγράψει μετά από αντίγραφο δείγματος DNA. Υπάρχουν πολλά συστατικά μιας αντίδρασης PCR, και το χλωριούχο μαγνήσιο είναι ένα από τα πιο ζωτικά.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Το μαγνήσιο δρα σαν καταλύτης στην αντίδραση PCR - το ένζυμο που απαιτείται για την αντιγραφή του DNA χρειάζεται να λειτουργήσει μαγνήσιο και η αντίδραση PCR δεν θα λειτουργήσει χωρίς μαγνήσιο στο μείγμα.
Μίση του σώματος
Η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) αναπτύχθηκε προκειμένου να μιμηθεί το δικό της τρόπο αντιγραφής του DNA. Το DNA είναι μια επαναλαμβανόμενη αλληλουχία νουκλεοτιδίων και κάθε νουκλεοτίδιο περιέχει τρία μέρη. Ο σκελετός του DNA είναι μια επαναλαμβανόμενη μονάδα ζάχαρης και φωσφορικού άλατος και κάθε ζάχαρη έχει μια αζωτούχο βάση συνδεδεμένη με αυτήν. Υπάρχουν τέσσερις βάσεις αζώτου. η γουανίνη, η κυτοσίνη, η αδενίνη και η θυμίνη. Το DNA αποτελείται από δύο δέσμες φωσφορικών σακχάρων που εκτελούν παράλληλα το ένα με το άλλο με δύο αζωτούχες βάσεις που συνδέονται μεταξύ των δύο σακχάρων. Όταν το DNA αναπαράγεται στο σώμα, ένα ένζυμο που ονομάζεται ελικάση διασπά τους δεσμούς μεταξύ των αζωτούχων βάσεων. Ένα δεύτερο ένζυμο, ϋΝΑ πολυμεράση, προσδίδει νέα νουκλεοτίδια στη θέση των παλαιών. Τέλος, ένα τρίτο ένζυμο που ονομάζεται DNA λιγάση ενώνει τα νέα μόρια.
Συστατικά αντίδρασης PCR
Πρέπει να γίνουν μερικές αλλαγές προκειμένου να αναπαραχθεί το DNA σε εργαστηριακή αντίδραση. Στη θέση της ελικάσης, μια αντίδραση PCR απλώς χρησιμοποιεί θερμότητα για να διασπάσει τους δεσμούς μεταξύ των αζωτούχων βάσεων. Η ανθρώπινη ϋΝΑ πολυμεράση δεν είναι αρκετά σταθερή ώστε να αντέχει αυτές τις θερμοκρασίες. Ένα παρόμοιο μόριο που ονομάζεται πολυμεράση Taq ή θερμοσταθερή πολυμεράση χρησιμοποιείται στη θέση του, επειδή μπορεί να αντέξει τις θερμικές απαιτήσεις της PCR. Επιπλέον, μια αντίδραση PCR απαιτεί ελεύθερα νουκλεοτίδια, ένα ρυθμιστικό διάλυμα και μαγνήσιο.
Ο ρόλος του χλωριούχου μαγνησίου
Το χλωριούχο μαγνήσιο είναι η προτιμώμενη μέθοδος προσθήκης μαγνησίου σε ένα πείραμα PCR. Η θερμοσταθερή πολυμεράση απαιτεί την παρουσία μαγνησίου για να δρα ως συμπαράγοντας κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αντίδρασης. Ο ρόλος του είναι παρόμοιος με αυτόν ενός καταλύτη: το μαγνήσιο δεν καταναλώνεται πραγματικά στην αντίδραση, αλλά η αντίδραση δεν μπορεί να προχωρήσει χωρίς την παρουσία μαγνησίου.
Επιδράσεις του άφθονου μαγνησίου
Όσο περισσότερο μαγνήσιο προστίθεται σε αντίδραση PCR, τόσο πιο γρήγορα θα προχωρήσει η αντίδραση. Ωστόσο, αυτό δεν είναι απαραίτητα καλό πράγμα. Εάν υπάρχει πολύ μαγνήσιο, η ϋΝΑ πολυμεράση θα λειτουργήσει πολύ γρήγορα και συχνά θα κάνει λάθη στη διαδικασία αντιγραφής. Αυτό θα οδηγήσει στην παραγωγή πολλών διαφορετικών κλώνων DNA που δεν αντιπροσωπεύουν απαραιτήτως το αρχικό δείγμα που παρασχέθηκε.
Επιδράσεις του σπάνιου μαγνησίου
Εάν το μαγνήσιο είναι σε περιορισμένη προσφορά σε μια αντίδραση, δεν θα πάει τόσο γρήγορα όσο θα έπρεπε, αν σε όλα. Μπορεί να επιχειρήσετε να εκτελέσετε PCR 40 κύκλων, αλλά να μην πάρετε το ποσό των αντιγράφων που σκοπεύατε. Κάθε κύκλος PCR διπλασιάζει την ποσότητα του DNA στο δοκιμαστικό σωλήνα εκθετικά. Έτσι, ενώ ξεκινάτε με ένα μικρό ποσό, καταλήγετε με πολλές φορές αυτό το αρχικό ποσό στο τέλος. Αν δεν υπάρχει αρκετό μαγνήσιο, κάποια από την ϋΝΑ πολυμεράση δεν θα ενεργοποιηθεί και δεν θα λειτουργήσει. Ωστόσο, η θερμότητα θα έχει αποκλείσει το DNA που είναι ήδη παρόν και δεν θα επανασυνδεθεί. Επομένως, ολόκληρο το πείραμα μπορεί να καταστραφεί αν δεν υπάρχει αρκετό μαγνήσιο.