Содержание
- Подражая телу
- Компоненты реакции ПЦР
- Роль хлорида магния
- Эффекты обилия магния
- Последствия дефицита магния
Когда следователь или врач на месте преступления получает образец ДНК, часто не хватает материала для надлежащего анализа. Чтобы смоделировать условия процесса репликации ДНК в организме, ученые разработали процесс, называемый ПЦР, который работает как ксерокопия и делает копии образца ДНК. В реакции ПЦР много компонентов, и хлорид магния является одним из самых важных.
Подражая телу
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) была разработана для имитации естественного способа репликации ДНК. Это последовательность нуклеотидов, и каждый нуклеотид состоит из трех частей. Скелет молекулы ДНК представляет собой повторяющуюся единицу сахара и фосфата, и каждый сахар связан с азотистым основанием. Есть четыре основания: гуанин, цитозин, аденин и тимин. ДНК образована двумя нитями фосфатного сахара, параллельными двумя азотистыми основаниями, связанными между двумя сахарами. Когда ДНК реплицируется в организме, фермент под названием геликаза разрывает связи между азотистыми основаниями. Второй фермент, ДНК-полимераза, связывает новые нуклеотиды вместо старых. Наконец, к новым молекулам присоединяется третий фермент, называемый лигазой.
Компоненты реакции ПЦР
Чтобы воспроизвести ДНК в лабораторных условиях, необходимо внести несколько изменений. Вместо геликазы в реакции ПЦР просто используется тепло для разрыва связей между азотистыми основаниями. ДНК-полимераза человека недостаточно стабильна, чтобы выдерживать такую температуру. Аналогичная молекула, называемая полимеразой Taq, или термостабильной полимеразой, используется вместо человека, так как она может превышать температуру, используемую в ПЦР. Кроме того, для реакции ПЦР требуются свободные нуклеотиды, буфер и магний.
Роль хлорида магния
Хлорид магния является предпочтительным методом добавления магния в эксперименте ПЦР. Термостабильная полимераза требует присутствия магния, чтобы действовать как кофактор во время процесса реакции. Его роль аналогична роли катализатора, в котором магний не совсем расходуется в реакции, но она не может продолжаться без него.
Эффекты обилия магния
Чем больше магния добавлено в реакцию ПЦР, тем быстрее она протекает. Однако это не обязательно хорошо. Если присутствует слишком много магния, ДНК-полимераза будет работать очень быстро и часто будет делать много ошибок в процессе копирования. Это приведет к образованию множества различных цепей ДНК, которые не обязательно представляют исходный образец, который был предоставлен.
Последствия дефицита магния
Если уровень магния в реакции ограничен, это не произойдет так быстро, как должно, если это сработает. Вы можете попробовать провести 40 циклов ПЦР, но не получить желаемое количество копий. Каждый цикл ПЦР экспоненциально удваивает количество ДНК в пробирке. Таким образом, даже если вы начнете с небольшой выборки, вы получите гораздо большую выборку. Если магния недостаточно, часть ДНК-полимеразы не активируется и работать не будет. Однако тепло отделит ДНК, которая находится в образце, и не будет восстановлена. Следовательно, эксперимент в целом можно сорвать, если не будет достаточно магния.