เหตุใดจึงใช้แมกนีเซียมคลอไรด์ใน PCR

เนื้อหา

• เลียนแบบร่างกาย
• ส่วนประกอบของปฏิกิริยา PCR
• บทบาทของแมกนีเซียมคลอไรด์
• ผลของแมกนีเซียมมากมาย
• ผลของแมกนีเซียมที่หายาก

เมื่อผู้ตรวจสอบสถานที่เกิดเหตุหรือแพทย์ได้รับตัวอย่างดีเอ็นเอมักไม่มีวัสดุเพียงพอสำหรับการวิเคราะห์ที่เหมาะสม เพื่อจำลองเงื่อนไขของกระบวนการจำลองแบบดีเอ็นเอในร่างกายนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนากระบวนการที่เรียกว่า PCR ซึ่งทำงานเหมือนเครื่องซีร็อกซ์และทำสำเนาตัวอย่างดีเอ็นเอ มีส่วนประกอบมากมายในปฏิกิริยา PCR และแมกนีเซียมคลอไรด์เป็นหนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุด

เลียนแบบร่างกาย

ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR) ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อเลียนแบบวิธีธรรมชาติในการจำลองดีเอ็นเอ นี่คือลำดับของนิวคลีโอไทด์และแต่ละนิวคลีโอไทด์มีสามส่วน โครงกระดูกของโมเลกุลดีเอ็นเอเป็นหน่วยน้ำตาลและฟอสเฟตซ้ำ ๆ กันและน้ำตาลแต่ละตัวจะเชื่อมโยงกับฐานไนโตรเจน มีสี่ฐาน: guanine, cytosine, adenine และ thymine DNA เกิดจากน้ำตาลฟอสเฟตสองเส้นขนานกับฐานไนโตรเจนสองฐานที่เชื่อมระหว่างน้ำตาลสองชนิด เมื่อ DNA จำลองในร่างกายเอนไซม์ที่เรียกว่าเฮลิเคสจะทำลายพันธะระหว่างฐานไนโตรเจน เอนไซม์ตัวที่สอง DNA polymerase ทำหน้าที่จับนิวคลีโอไทด์ใหม่แทนตัวเก่า ในที่สุดเอนไซม์ตัวที่สามเรียกว่า ligase เข้าร่วมกับโมเลกุลใหม่

ส่วนประกอบของปฏิกิริยา PCR

ต้องมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเพื่อจำลองดีเอ็นเอในปฏิกิริยาในห้องปฏิบัติการ แทนเฮลิเคสปฏิกิริยา PCR เพียงแค่ใช้ความร้อนเพื่อทำลายพันธะระหว่างฐานไนโตรเจน พอลิเมอเรสดีเอ็นเอของมนุษย์ไม่เสถียรพอที่จะทนต่ออุณหภูมินั้นได้ โมเลกุลที่คล้ายกันที่เรียกว่า Taq polymerase หรือโพลีเมอเรสที่ทนความร้อนได้ถูกนำมาใช้แทนมนุษย์เนื่องจากอาจเกินอุณหภูมิที่ใช้ใน PCR นอกจากนี้ปฏิกิริยา PCR ยังต้องการนิวคลีโอไทด์อิสระบัฟเฟอร์และแมกนีเซียม

บทบาทของแมกนีเซียมคลอไรด์

แมกนีเซียมคลอไรด์เป็นวิธีที่แนะนำสำหรับการเพิ่มแมกนีเซียมในการทดลอง PCR พอลิเมอเรสที่ทนความร้อนได้จำเป็นต้องมีแมกนีเซียมเพื่อทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วมในระหว่างกระบวนการเกิดปฏิกิริยา บทบาทของมันคล้ายกับตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งแมกนีเซียมไม่ได้ถูกใช้อย่างแน่นอนในปฏิกิริยา แต่จะไม่สามารถดำเนินต่อไปได้หากปราศจากมัน

ผลของแมกนีเซียมมากมาย

ยิ่งเพิ่มแมกนีเซียมลงในปฏิกิริยา PCR มากเท่าไหร่ก็ยิ่งดำเนินไปได้เร็วขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตามมันไม่จำเป็นต้องเป็นเรื่องดีเสมอไป หากมีแมกนีเซียมมากเกินไป DNA polymerase จะทำงานได้เร็วมากและมักจะเกิดความผิดพลาดมากมายในกระบวนการคัดลอก สิ่งนี้จะนำไปสู่การผลิตสายดีเอ็นเอที่แตกต่างกันจำนวนมากซึ่งไม่จำเป็นต้องแสดงถึงตัวอย่างดั้งเดิมที่ได้รับ

ผลของแมกนีเซียมที่หายาก

ถ้าแมกนีเซียมอยู่ในระดับที่ จำกัด ในปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นเร็วเท่าที่ควรหากได้ผล คุณสามารถลองทำ PCR ได้ 40 รอบ แต่ไม่ได้จำนวนสำเนาที่ต้องการ PCR แต่ละรอบจะเพิ่มจำนวน DNA ในหลอดทดลองเป็นสองเท่าแบบทวีคูณ ดังนั้นแม้ว่าคุณจะเริ่มต้นด้วยกลุ่มตัวอย่างเล็ก ๆ แต่คุณก็จบลงด้วยตัวอย่างที่ใหญ่กว่ามาก หากมีแมกนีเซียมไม่เพียงพอส่วนหนึ่งของ DNA polymerase จะไม่ถูกเปิดใช้งานและจะไม่ทำงาน อย่างไรก็ตามความร้อนจะแยกดีเอ็นเอที่อยู่ในตัวอย่างออกไปและจะไม่สามารถกู้คืนได้ ดังนั้นการทดลองโดยรวมอาจถูกทำลายได้หากมีแมกนีเซียมไม่เพียงพอ