Indhold
- Efterligne kroppen
- Komponenter i PCR-reaktionen
- Rollen af magnesiumchlorid
- Virkninger af rigeligt magnesium
- Virkninger af knappe magnesium
Når en efterforskningsenhed eller en læge får en DNA-prøve, er der ofte ikke nok materiale til korrekt analyse. For at simulere forholdene i DNA-replikationsprocessen i kroppen udviklede forskere en proces kaldet PCR, der fungerer som en xerox-maskine og fremstiller kopier af en DNA-prøve. Der er mange komponenter i en PCR-reaktion, og magnesiumchlorid er en af de mest vitale.
Efterligne kroppen
Polymerasekædereaktionen (PCR) blev udviklet til at efterligne den naturlige måde at replikere DNA på. Dette er en sekvens af nukleotider, og hvert nukleotid har tre dele. Skelet af DNA-molekylet er en gentagen enhed af sukker og fosfat, og hvert sukker er bundet til en nitrogenholdig base. Der er fire baser: guanin, cytosin, adenin og thymin. DNA dannes af to phosphatsukkerstrenge parallelt med to nitrogenholdige baser, der binder mellem to sukkerarter. Når DNA replikerer i kroppen, bryder et enzym kaldet helicase bindingerne mellem nitrogenholdige baser. Et andet enzym, DNA-polymerase, binder nye nukleotider i stedet for de gamle. Endelig slutter et tredje enzym, kaldet ligase, sig til de nye molekyler.
Komponenter i PCR-reaktionen
Få ændringer skal foretages for at replikere DNA i en laboratoriereaktion. I stedet for helicase bruger en PCR-reaktion simpelthen varme til at bryde bindingerne mellem de nitrogenholdige baser. Human DNA-polymerase er ikke stabil nok til at modstå denne temperatur. Et lignende molekyle kaldet Taq-polymerase eller termostabil polymerase anvendes i stedet for mennesker, da det kan overstige temperaturen, der anvendes i PCR. Derudover kræver en PCR-reaktion frie nukleotider, en buffer og magnesium.
Rollen af magnesiumchlorid
Magnesiumchlorid er den foretrukne metode til tilsætning af magnesium til et PCR-eksperiment. Termostabil polymerase kræver tilstedeværelse af magnesium for at fungere som en kofaktor under reaktionsprocessen. Dens rolle svarer til en katalysators rolle, hvor magnesium ikke nøjagtigt indtages i reaktionen, men det kan ikke fortsætte uden det.
Virkninger af rigeligt magnesium
Jo mere magnesium tilsættes til PCR-reaktionen, jo hurtigere skrider den frem. Det er dog ikke nødvendigvis en god ting. Hvis der er for meget magnesium, vil DNA-polymerase arbejde meget hurtigt og ofte lave mange fejl i kopieringsprocessen. Dette vil føre til produktion af mange forskellige DNA-tråde, der ikke nødvendigvis repræsenterer den originale prøve, der blev givet.
Virkninger af knappe magnesium
Hvis magnesium er på et begrænset niveau i reaktionen, sker det ikke så hurtigt som det burde, hvis det virker. Du kan prøve at udføre 40 PCR-cyklusser, men ikke få det ønskede antal kopier. Hver PCR-cyklus fordobler mængden af DNA i reagensglas eksponentielt. Så selvom du starter med en lille prøve, ender du med en meget større prøve. Hvis der ikke er nok magnesium, aktiveres en del af DNA-polymerasen ikke og fungerer ikke. Varmen vil dog have adskilt DNA'et, der er i prøven, og det vil ikke blive genvundet. Derfor kan eksperimentet som helhed ødelægges, hvis der ikke er nok magnesium.