Kluczowa różnica - PCR a replikacja DNA
Replikacja DNA to naturalny proces zachodzący w żywych organizmach. Polega na produkcji dwóch identycznych kopii jednej cząsteczki DNA. Replikacja DNA jest niezwykle ważnym procesem dziedziczenia biologicznego. Informacja genetyczna przekazywana jest z rodzica na potomstwo głównie ze względu na zdolność do replikacji DNA. Dlatego jest to istotny proces, który zachodzi w prawie wszystkich żywych organizmach. Ten proces zachodzi in vivo. Jednak replikację DNA można również przeprowadzić metodami in vitro. Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) jest jedną z takich metod replikacji DNA in vitro. PCR to metoda amplifikacji DNA wykonywana w laboratoriach. Produkuje tysiące do milionów kopii DNA z interesującego fragmentu DNA lub genu. Istnieją różnice między replikacją DNA in vivo a PCR. Kluczowa różnica między tymi dwoma polega na tym, że PCR jest wykonywany na maszynie do PCR w utrzymywanych temperaturach w celu wytworzenia dużej liczby kopii DNA, podczas gdy replikacja DNA zachodzi w ciele w temperaturze ciała, tworząc dwie identyczne kopie jednej cząsteczki DNA.
ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowe różnice
2. Co to jest PCR
3. Co to jest replikacja DNA
4. Podobieństwa między PCR a replikacją DNA
5. Porównanie bezpośrednie - PCR a replikacja DNA w formie tabelarycznej
6. Podsumowanie
Co to jest PCR?
Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) to technika amplifikacji DNA in vitro, która jest rutynowo wykonywana w laboratoriach biologii molekularnej. Metoda ta umożliwiła wyprodukowanie od tysięcy do milionów kopii szczególnie interesującego fragmentu DNA. PCR wprowadził Kary Mullis w 1980 roku. W tej technice interesujący fragment DNA służy jako szablon do wykonywania kopii. Enzym zwany polimerazą Taq jest używany jako enzym polimerazy DNA i będzie katalizować syntezę nowych nici fragmentu DNA. Startery znajdujące się w mieszaninie PCR będą działać jako punkty początkowe dla wydłużeń fragmentów. Pod koniec reakcji PCR można uzyskać wiele kopii próbki DNA.
Wszystkie składniki niezbędne do wykonania kopii DNA są zawarte w mieszaninie PCR. Są to próbki DNA, polimeraza DNA (polimeraza Taq), startery (startery do przodu i do tyłu), nukleotydy (elementy składowe DNA) i bufor. Reakcja PCR jest prowadzona w maszynie do PCR i powinna być zasilana odpowiednią mieszaniną PCR i odpowiednim programem do PCR. Jeśli mieszanina reakcyjna i program są poprawne, wytworzy wymaganą ilość kopii określonej sekcji DNA z bardzo małej ilości DNA.
Istnieją trzy główne etapy reakcji PCR, a mianowicie denaturacja, łączenie starterów i wydłużanie nici. Te trzy etapy występują w trzech różnych temperaturach. DNA istnieje jako dwuniciowa helisa. Dwie nici są połączone wiązaniami wodorowymi. Przed amplifikacją dwuniciowy DNA jest oddzielany przez wprowadzenie wysokiej temperatury. W wysokiej temperaturze dwuniciowy DNA denaturuje w pojedyncze nici. Następnie startery łączą się z flankującymi końcami interesującego fragmentu lub genu DNA. Starter to krótki fragment jednoniciowego DNA, który jest komplementarny do końców sekwencji docelowej. Startery do przodu i do tyłu łączą się z komplementarnymi zasadami na flankujących końcach zdenaturowanego DNA próbki w temperaturze hybrydyzacji.
Kiedy startery są łączone z DNA, enzym polimerazy Taq inicjuje syntezę nowych nici przez dodanie nukleotydów, które są komplementarne do matrycowego DNA. Polimeraza Taq jest termostabilnym enzymem izolowanym z termofilnej bakterii o nazwie Thermus aquaticus. Bufor do PCR utrzymuje optymalne warunki dla działania polimerazy Taq. Te trzy etapy reakcji PCR są powtarzane w celu wytworzenia wymaganej ilości produktu PCR. Przy każdej reakcji PCR liczba kopii DNA podwaja się. W związku z tym w PCR można zaobserwować wykładniczą amplifikację. Produkt PCR można obserwować za pomocą elektroforezy żelowej, ponieważ wytwarza on widoczną ilość DNA na żelu i można go oczyścić do dalszych badań, takich jak sekwencjonowanie itp.
Rysunek 01: PCR
PCR jest cennym narzędziem w badaniach medycznych i biologicznych. Zwłaszcza w badaniach kryminalistycznych, PCR ma ogromną wartość, ponieważ może amplifikować DNA do badań z małych próbek przestępców i tworzyć kryminalistyczne profile DNA. PCR jest szeroko stosowany w wielu obszarach biologii molekularnej, w tym w genotypowaniu, klonowaniu genów, wykrywaniu mutacji, sekwencjonowaniu DNA, mikromacierzach DNA i testowaniu ojcostwa itp.
Co to jest replikacja DNA?
Replikacja DNA odnosi się do procesu, w wyniku którego powstają dwie identyczne kopie DNA z jednej cząsteczki DNA. Jest to ważny proces biologicznego dziedziczenia. Replikacja DNA zachodzi we wszystkich żywych organizmach. Genom komórki rodzicielskiej należy replikować w celu przekazania genomu do komórki potomnej. Proces replikacji DNA składa się z trzech głównych etapów zwanych inicjacją, wydłużeniem i terminacją. Te etapy są katalizowane przez różne enzymy. Replikacja DNA rozpoczyna się w miejscu zwanym początkiem replikacji w genomie komórki. W genomie DNA występuje w postaci dwuniciowej. Te dwie nici są oddzielane na początku replikacji DNA i odbywa się to przez zależną od ATP helikazę DNA. Odwijanie DNA jest głównym wydarzeniem, które ma miejsce na etapie inicjacji. Używając oddzielnych nici DNA jako szablonów,Polimeraza DNA syntetyzuje nowe komplementarne nici nici matrycowych w kierunku od 5 'do 3'. To jest krok zwany wydłużeniem. Terminacja ma miejsce, gdy dwa widełki replikacyjne spotykają się ze sobą na przeciwległym końcu chromosomu rodzicielskiego.
Rysunek 02: Replikacja DNA
Poza polimerazą DNA, w replikację DNA zaangażowanych jest kilka enzymów, takich jak prymaza DNA, helikaza DNA, ligaza DNA i topoizomeraza. Szczególną cechą replikacji DNA in vivo jest wytwarzanie fragmentów Okazaki. Jedna nić jest formowana w sposób ciągły, podczas gdy druga formuje się w małe kawałki.
Jakie są podobieństwa między PCR a replikacją DNA?
- Zarówno w przypadku PCR, jak i replikacji DNA, dwuniciowy DNA jest oddzielony od siebie.
- DNA jest kopiowane zarówno w procesie replikacji PCR, jak i DNA.
- Zarówno procesy replikacji PCR, jak i DNA są naprawdę ważne.
- W procesach replikacji PCR i DNA bierze udział enzym polimeraza DNA.
Jaka jest różnica między PCR a replikacją DNA?
Porównaj środek artykułu przed tabelą
PCR vs replikacja DNA |
|
| PCR to metoda amplifikacji DNA in vitro, w której wytwarzane są tysiące do milionów kopii DNA. | Replikacja DNA to naturalny proces, w wyniku którego powstają dwie identyczne kopie DNA z jednej cząsteczki DNA. |
| Kroki | |
| PCR ma trzy etapy; denaturacja, przyłączanie startera i wydłużanie nici. | Replikacja DNA ma trzy etapy; inicjacja, wydłużenie i zakończenie. |
| Zaangażowanie podkładów | |
| PCR wymaga sztucznych starterów. | Replikacja DNA nie wymaga sztucznych starterów. Krótki fragment RNA bierze udział w replikacji DNA. |
| Denaturacja podwójnych nici | |
| Podwójne nici rozdziela się przez zastosowanie wysokiej temperatury w reakcji PCR. | Podwójne nici są oddzielone od siebie przez enzym helikazę DNA w replikacji DNA. |
| Zaangażowany enzym | |
| PCR wykorzystuje polimerazę Taq. | Replikacja DNA wykorzystuje polimerazę DNA. |
| Temperatura | |
| PCR zachodzi w trzech różnych temperaturach wewnątrz maszyny. | Replikacja DNA zachodzi w temperaturze ciała w ciele żywego organizmu. |
| In vivo lub In vitro | |
| PCR jest metodą in vitro. | Replikacja DNA jest metodą in vivo. |
Podsumowanie - PCR a replikacja DNA
Replikacja DNA to proces tworzenia dwóch identycznych kopii DNA z jednej cząsteczki DNA. Występuje we wszystkich żywych organizmach, ponieważ oferuje metodę przekazywania informacji genetycznej od rodzica do potomstwa. Składa się z trzech katalizowanych enzymatycznie etapów, a mianowicie inicjacji, wydłużenia i zakończenia. Replikację DNA można przeprowadzić sztucznie w laboratorium. PCR jest jednym ze sposobów wytwarzania dużej liczby kopii DNA z zainteresowanego DNA. PCR jest rutynowo przeprowadzane w laboratoriach biologii molekularnej, ponieważ jest to łatwa metoda tworzenia kopii DNA. Na tym polega różnica między PCR a replikacją DNA.
