Contenuto
- Imitando il corpo
- Componenti della reazione PCR
- Il ruolo del cloruro di magnesio
- Effetti dell'abbondante magnesio
- Effetti dello scarso magnesio
Quando un investigatore o un medico della scena del crimine ottiene un campione di DNA, spesso non c'è abbastanza materiale per una corretta analisi. Per simulare le condizioni del processo di replicazione del DNA nel corpo, gli scienziati hanno sviluppato un processo chiamato PCR che funziona come una macchina xerox e crea copie di un campione di DNA. Ci sono molti componenti in una reazione PCR e il cloruro di magnesio è uno dei più vitali.
Imitando il corpo
La reazione a catena della polimerasi (PCR) è stata sviluppata per imitare il modo naturale di replicare il DNA. Questa è una sequenza di nucleotidi e ogni nucleotide ha tre parti. Lo scheletro della molecola di DNA è un'unità ripetuta di zucchero e fosfato e ogni zucchero è collegato a una base azotata. Ci sono quattro basi: guanina, citosina, adenina e timina. Il DNA è formato da due filamenti di zucchero fosfato paralleli a due basi azotate che si legano tra due zuccheri. Quando il DNA si replica nel corpo, un enzima chiamato elicasi rompe i legami tra le basi azotate. Un secondo enzima, la DNA polimerasi, lega nuovi nucleotidi al posto di quelli vecchi. Infine, un terzo enzima, chiamato ligasi, si unisce alle nuove molecole.
Componenti della reazione PCR
Sono necessari pochi cambiamenti per replicare il DNA in una reazione di laboratorio. Al posto dell'elicasi, una reazione PCR utilizza semplicemente il calore per rompere i legami tra le basi azotate. La DNA polimerasi umana non è abbastanza stabile per resistere a quella temperatura. Una molecola simile chiamata Taq polimerasi, o polimerasi termostabile, viene utilizzata al posto degli umani, poiché può superare la temperatura utilizzata nella PCR. Inoltre, una reazione 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 come cofattore durante il processo di reazione. Il suo ruolo è simile a quello di un catalizzatore, in cui il magnesio non viene esattamente consumato nella reazione, ma non può continuare senza di esso.
Effetti dell'abbondante magnesio
Più magnesio viene aggiunto alla reazione PCR, più velocemente progredisce. Tuttavia, non è necessariamente una buona cosa. Se è presente troppo magnesio, la DNA polimerasi funzionerà molto rapidamente e spesso commetterà molti errori nel processo di copia. Ciò porterà alla produzione di molti diversi filamenti di DNA che non rappresentano necessariamente il campione originale fornito.
Effetti dello scarso magnesio
Se il magnesio è a un livello limitato nella reazione, non accadrà così velocemente come dovrebbe, se funziona. Puoi provare a eseguire 40 cicli di PCR, ma non ottenere il numero di copie desiderato. Ogni ciclo di PCR raddoppia esponenzialmente la quantità di DNA nella provetta. Quindi, anche se inizi con un piccolo campione, finisci con un campione molto più grande. Se non c'è abbastanza magnesio, una parte della DNA polimerasi non verrà attivata e non funzionerà. Tuttavia, il calore avrà separato il DNA che si trova nel campione e non verrà recuperato. Pertanto, l'esperimento nel suo insieme può essere rovinato se non c'è abbastanza magnesio.