Quando un investigatore della scena del crimine o un medico ottiene un campione di DNA, spesso non c'è abbastanza DNA disponibile per analizzarlo correttamente. Per simulare il processo di replicazione del DNA del corpo, gli scienziati hanno sviluppato un processo chiamato PCR che può agire come una macchina Xerox e fare una copia dopo l'altra di un campione di DNA. Ci sono molti componenti di una reazione PCR e il cloruro di magnesio è uno dei più vitali.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

Il magnesio agisce come un catalizzatore nel Reazione PCR: l'enzima necessario per replicare il DNA ha bisogno del magnesio per funzionare e la reazione PCR non funzionerà senza il magnesio nella miscela.

Imitazione del corpo

La reazione a catena della polimerasi ( PCR) è stato sviluppato al fine di imitare il modo in cui la natura replica il DNA. Il DNA è una sequenza ripetitiva di nucleotidi e ogni nucleotide contiene tre parti. La spina dorsale del DNA è un'unità ripetitiva di zucchero e fosfato, e ogni zucchero ha una base azotata collegata ad esso. Ci sono quattro basi azotate; guanina, citosina, adenina e timina. Il DNA consiste di due fili di fosfato di zucchero che corrono paralleli l'uno all'altro con due basi azotate che si uniscono tra ogni due zuccheri. Quando il DNA si replica nel corpo, un enzima chiamato elicasi rompe i legami tra le basi azotate. Un secondo enzima, DNA polimerasi, collega nuovi nucleotidi al posto di quelli vecchi. Infine, un terzo enzima chiamato DNA ligasi unisce le nuove molecole di nuovo insieme.

Componenti di reazione PCR

Alcuni cambiamenti devono essere fatti per replicare il DNA in una reazione di laboratorio. Al posto dell'elicase, una reazione di PCR utilizza semplicemente il calore per rompere i legami tra le basi azotate. La DNA polimerasi umana non è abbastanza stabile per resistere a queste temperature. Una molecola simile chiamata Taq polimerasi, o polimerasi termostabile, è utilizzata al suo posto, perché può sopportare il fabbisogno di calore della PCR. Inoltre, una reazione di PCR richiede nucleotidi liberi, un tampone e magnesio.

Il ruolo del cloruro di magnesio

Il cloruro di magnesio è il metodo preferito per aggiungere magnesio a un esperimento di PCR. La polimerasi termostabile richiede la presenza di magnesio per agire da cofattore durante il processo di reazione. Il suo ruolo è simile a quello di un catalizzatore: il magnesio non viene effettivamente consumato nella reazione, ma la reazione non può procedere senza la presenza del magnesio.

Effetti del magnesio abbondante

Il più magnesio che viene aggiunto a una reazione di PCR, più veloce sarà la reazione. Tuttavia, non è necessariamente una buona cosa. Se è presente troppo magnesio, la DNA polimerasi funzionerà troppo rapidamente e spesso commette errori nel processo di copia. Ciò porterà a molti diversi filamenti di DNA che non rappresentano necessariamente il campione originale che è stato fornito.

Effetti del magnesio scarso

Se il magnesio è a disponibilità limitata in una reazione, non andrà più veloce che dovrebbe se non del tutto. Si può tentare di eseguire una PCR a 40 cicli ma non si ottiene la quantità di copie che si desiderava. Ogni ciclo di PCR raddoppia la quantità di DNA nella provetta in modo esponenziale. Quindi, mentre inizi con una piccola quantità, alla fine ottieni molte volte quell'importo iniziale. Se non c'è abbastanza magnesio, parte della DNA polimerasi non verrà attivata e non funzionerà. Tuttavia, il calore avrà smantellato il DNA che è già presente e non sarà ricongiunto. Pertanto, l'intero esperimento può essere rovinato se non c'è abbastanza magnesio presente.