תוֹכֶן
כאשר חוקר זירת פשע או רופא משיג דגימת DNA, לרוב אין מספיק חומר לניתוח נכון. כדי לדמות את התנאים של תהליך שכפול ה- DNA בגוף, מדענים פיתחו תהליך שנקרא PCR שעובד כמו מכונת זירוקס ומייצר העתקים של דגימת DNA. ישנם מרכיבים רבים בתגובת PCR, ומגנזיום כלורי הוא אחד החיוניים ביותר.
חיקוי הגוף
תגובת שרשרת הפולימראז (PCR) פותחה כדי לחקות את הדרך הטבעית לשכפול DNA. זהו רצף של נוקלאוטידים, ולכל נוקלאוטיד שלושה חלקים. השלד של מולקולת ה- DNA הוא יחידה חוזרת ונשנית של סוכר ופוספט, וכל סוכר מקושר לבסיס חנקני. ישנם ארבעה בסיסים: גואנין, ציטוזין, אדנין ותימין. ה- DNA נוצר על ידי שני גדילי סוכר פוספטיים במקביל לשני בסיסים חנקניים המתקשרים בין שני סוכרים. כאשר DNA משכפל בגוף, אנזים הנקרא הליקאז שובר את הקשרים בין בסיסים חנקניים. אנזים שני, DNA פולימראז, קושר נוקלאוטידים חדשים במקום הישנים. לבסוף, אנזים שלישי, הנקרא ליגאז, מצטרף למולקולות החדשות.
רכיבי תגובת ה- PCR
יש לבצע מעט שינויים בכדי לשכפל DNA בתגובת מעבדה. במקום הליקאז, תגובת PCR פשוט משתמשת בחום כדי לשבור את הקשרים בין בסיסי החנקן. פולימראז ה- DNA האנושי אינו יציב מספיק בכדי לעמוד בטמפרטורה זו. מולקולה דומה הנקראת פולימראז טאק, או פולימראז תרמוסטבילי, משמשת במקום בני אדם, מכיוון שהיא יכולה לחרוג מהטמפרטורה המשמשת ב- PCR. בנוסף, תגובת PCR דורשת נוקלאוטידים חופשיים, חיץ ומגנזיום.
תפקיד המגנזיום כלורי
מגנזיום כלוריד הוא השיטה המועדפת להוספת מגנזיום לניסוי PCR. פולימראז הניתן לחימום דורש נוכחות של מגנזיום כדי לשמש כמקדם-גורם בתהליך התגובה. תפקידה דומה לזה של זרז, בו המגנזיום לא נצרך בדיוק בתגובה, אך הוא אינו יכול להמשיך בלעדיו.
השפעות של מגנזיום בשפע
ככל שמוסיפים יותר מגנזיום לתגובת ה- PCR, כך הוא מתקדם מהר יותר. עם זאת, זה לא בהכרח דבר טוב. אם קיים יותר מדי מגנזיום, פולימראז DNA יעבוד מהר מאוד ולעתים קרובות יעשה טעויות רבות בתהליך ההעתקה. זה יוביל לייצור גדילי DNA רבים ושונים שאינם בהכרח מייצגים את המדגם המקורי שניתן.
השפעות של מגנזיום נדיר
אם המגנזיום נמצא ברמה מוגבלת בתגובה, זה לא יקרה מהר כמו שצריך, אם זה עובד. אתה יכול לנסות לבצע 40 מחזורי PCR, אך לא לקבל את מספר העותקים הרצוי. כל מחזור PCR מכפיל את כמות ה- DNA במבחנה באופן אקספוננציאלי. אז למרות שאתה מתחיל עם מדגם קטן אתה בסופו של דבר עם מדגם גדול בהרבה. אם אין מספיק מגנזיום, חלק מפולימראז ה- DNA לא יופעל ולא יעבוד. עם זאת, החום יפריד בין ה- DNA שנמצא בדגימה והוא לא יוחזר. לכן, הניסוי בכללותו יכול להיהרס אם אין מספיק מגנזיום.