Obsah
- TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
- Napodobňovanie tela
- Reakčné komponenty PCR
- Úloha chloridu horečnatého
- Účinky hojného horčíka
- Účinky vzácneho horčíka
Keď vyšetrovateľ scény alebo lekár získa vzorku DNA, často nie je k dispozícii dostatok DNA na jej náležitú analýzu. S cieľom simulovať vlastný DNA proces replikácie tela vedci vyvinuli proces nazývaný PCR, ktorý môže fungovať ako stroj Xerox a vytvárať kópie po skopírovaní vzorky DNA. Reakcia PCR má mnoho zložiek a chlorid horečnatý je jednou z najdôležitejších.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Horčík sa správa ako katalyzátor pri PCR reakcii - enzým potrebný na replikáciu DNA potrebuje na fungovanie horčík a reakcia PCR nebude fungovať bez horčíka v zmesi.
Napodobňovanie tela
Polymerázová reťazová reakcia (PCR) bola vyvinutá tak, aby napodobňovala prirodzený spôsob replikácie DNA. DNA je opakujúca sa sekvencia nukleotidov a každý nukleotid obsahuje tri časti. Základný reťazec DNA je opakujúca sa jednotka cukru a fosfátu a každý cukor má k sebe pripojenú dusíkatú bázu. Existujú štyri dusíkaté bázy; guanín, cytozín, adenín a tymín. DNA pozostáva z dvoch prameňov fosfátu cukru, ktoré prebiehajú navzájom paralelne, pričom medzi každé dva cukry sa spájajú dve dusíkaté bázy. Keď sa DNA replikuje v tele, enzým nazývaný helikáza rozdeľuje väzby medzi dusíkatými bázami. Druhý enzým, DNA polymeráza, viaže nové nukleotidy namiesto starých. Nakoniec, tretí enzým nazývaný DNA ligáza spája nové molekuly späť k sebe.
Reakčné komponenty PCR
Aby sa replikovala DNA v laboratórnej reakcii, musí sa urobiť niekoľko zmien. Namiesto helikázy PCR reakcia jednoducho využíva teplo na prerušenie väzieb medzi dusíkatými bázami. Ľudská DNA polymeráza nie je dostatočne stabilná, aby vydržala tieto teploty. Namiesto toho sa používa podobná molekula nazývaná Taq polymeráza alebo termostabilná polymeráza, pretože vydrží teplotné požiadavky PCR. Okrem toho PCR reakcia vyžaduje voľné nukleotidy, tlmivý roztok a horčík.
Úloha chloridu horečnatého
Chlorid horečnatý je výhodný spôsob pridávania horčíka do experimentu PCR. Termostabilná polymeráza vyžaduje prítomnosť horčíka, aby počas reakčného procesu pôsobila ako kofaktor. Jeho úloha je podobná úlohe katalyzátora: horčík sa pri reakcii v skutočnosti nekonzumuje, ale reakcia nemôže prebiehať bez prítomnosti horčíka.
Účinky hojného horčíka
Čím viac horčíka sa pridá do reakcie PCR, tým rýchlejšie bude reakcia prebiehať. To však nemusí byť nevyhnutne dobrá vec. Ak je prítomné priveľa horčíka, DNA polymeráza bude pracovať príliš rýchlo a často bude v procese kopírovania robiť chyby. To povedie k vzniku mnohých rôznych reťazcov DNA, ktoré nemusia nevyhnutne predstavovať pôvodnú poskytnutú vzorku.
Účinky vzácneho horčíka
Ak je horčík v reakcii obmedzený, nepôjde tak rýchlo, ako by mal, ak vôbec. Môžete sa pokúsiť spustiť 40-cyklovú PCR, ale nezískať množstvo kópií, ktoré ste zamýšľali. Každý cyklus PCR zdvojnásobuje množstvo DNA v testovacej skúmavke exponenciálne. Takže keď začnete s malým množstvom, nakoniec skončíte s mnohonásobkom pôvodného množstva. Ak nie je dostatok horčíka, časť DNA polymerázy nebude aktivovaná a nebude fungovať. Teplo však rozloží DNA, ktorá je už prítomná, a nebude sa znova spájať. Celý experiment sa preto môže zničiť, ak nie je dostatok horčíka.