المحتوى
عندما يحصل محقق أو طبيب في مسرح الجريمة على عينة من الحمض النووي ، غالبًا ما لا توجد مادة كافية للتحليل المناسب. لمحاكاة ظروف عملية تكرار الحمض النووي في الجسم ، طور العلماء عملية تسمى PCR تعمل مثل آلة زيروكس وتنتج نسخًا من عينة الحمض النووي. هناك العديد من المكونات في تفاعل PCR ، وكلوريد المغنيسيوم هو واحد من أكثر المكونات حيوية.
تقليد الجسد
تم تطوير تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) لتقليد الطريقة الطبيعية لتكرار الحمض النووي. هذه سلسلة من النيوكليوتيدات ، ولكل نيوكليوتيد ثلاثة أجزاء. الهيكل العظمي لجزيء الحمض النووي هو وحدة متكررة من السكر والفوسفات ، ويرتبط كل سكر بقاعدة نيتروجينية. هناك أربع قواعد: الجوانين والسيتوزين والأدينين والثيمين. يتكون الحمض النووي من خيطين من سكر الفوسفات بالتوازي مع قاعدتين نيتروجينيتين مترابطتين بين سكرين. عندما يتكاثر الحمض النووي في الجسم ، فإن إنزيم يسمى هيليكاز يكسر الروابط بين القواعد النيتروجينية. يقوم إنزيم ثان ، وهو بوليميراز DNA ، بربط النيوكليوتيدات الجديدة بدلاً من القديمة. أخيرًا ، ينضم إنزيم ثالث ، يسمى ligase ، إلى الجزيئات الجديدة.
مكونات تفاعل PCR
يجب إجراء تغييرات قليلة لتكرار الحمض النووي في تفاعل معمل. بدلاً من الهليكاز ، يستخدم تفاعل PCR ببساطة الحرارة لكسر الروابط بين القواعد النيتروجينية. إن بوليميراز الحمض النووي البشري غير مستقر بدرجة كافية لتحمل درجة الحرارة هذه. يتم استخدام جزيء مماثل يسمى Taq polymerase ، أو polymerase thermostable ، بدلاً من البشر ، حيث يمكن أن يتجاوز درجة الحرارة المستخدمة في PCR. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تفاعل تفاعل البوليميراز المتسلسل يتطلب نيوكليوتيدات حرة ومخزن ومغنيسيوم.
دور كلوريد المغنيسيوم
كلوريد المغنيسيوم هو الطريقة المفضلة لإضافة المغنيسيوم إلى تجربة تفاعل البوليميراز المتسلسل. يتطلب البوليميراز القابل للحرارة وجود المغنيسيوم ليكون بمثابة عامل مساعد أثناء عملية التفاعل. يشبه دوره دور المحفز ، حيث لا يتم استهلاك المغنيسيوم بالضبط في التفاعل ، لكنه لا يمكن أن يستمر بدونه.
آثار المغنيسيوم الوفير
كلما تمت إضافة المزيد من المغنيسيوم إلى تفاعل PCR ، زادت سرعة تقدمه. ومع ذلك ، فهو ليس بالضرورة أمرًا جيدًا. في حالة وجود الكثير من المغنيسيوم ، سيعمل بوليميريز الحمض النووي بسرعة كبيرة وغالبًا ما يرتكب العديد من الأخطاء في عملية النسخ. سيؤدي هذا إلى إنتاج العديد من خيوط الحمض النووي المختلفة التي لا تمثل بالضرورة العينة الأصلية التي تم تقديمها.
آثار ندرة المغنيسيوم
إذا كان المغنيسيوم عند مستوى محدود في التفاعل ، فلن يحدث بالسرعة المطلوبة ، إذا نجح. يمكنك محاولة القيام بـ 40 دورة PCR ، ولكن لا يمكنك الحصول على العدد المطلوب من النسخ. تضاعف كل دورة PCR كمية الحمض النووي في أنبوب الاختبار أضعافا مضاعفة. لذلك على الرغم من أنك تبدأ بعينة صغيرة ، ينتهي بك الأمر بعينة أكبر بكثير. إذا لم يكن هناك ما يكفي من المغنيسيوم ، فلن يتم تنشيط جزء من بوليميريز الحمض النووي ولن يعمل. ومع ذلك ، ستفصل الحرارة الحمض النووي الموجود في العينة ولن يتم استعادته. لذلك ، يمكن تدمير التجربة ككل إذا لم يكن هناك ما يكفي من المغنيسيوم.