Ključna razlika - PCR proti replikaciji DNA
Replikacija DNK je naravni proces, ki se zgodi v živih organizmih. Vključuje izdelavo dveh enakih kopij ene molekule DNA. Replikacija DNK je izjemno pomemben proces biološkega dedovanja. Genetske informacije se od staršev prenašajo na potomce predvsem zaradi sposobnosti replikacije DNA. Zato je to bistven proces, ki se zgodi v skoraj vseh živih organizmih. Ta postopek se dogaja in vivo. Replikacijo DNA pa je mogoče opraviti tudi z in vitro metodami. Verižna reakcija s polimerazo (PCR) je ena takih metod replikacije DNA in vitro. PCR je metoda pomnoževanja DNA, ki se izvaja v laboratorijih. Iz zainteresiranega fragmenta DNA ali gena ustvari na tisoče do milijone kopij DNK. Obstajajo razlike med in vivo replikacijo DNA in PCR. Ključna razlika med tema dvema je, da se PCR izvaja v PCR aparatu pri vzdrževanih temperaturah, da se ustvari veliko število kopij DNK, medtem ko se replikacija DNK pojavi v telesu pri telesni temperaturi, da dobimo dve enaki kopiji ene same molekule DNA.
VSEBINA
1. Pregled in ključna razlika
2. Kaj je PCR
3. Kaj je replikacija DNA
4. Podobnosti med PCR in replikacijo DNA
5. Vzporedna primerjava - PCR in replikacija DNA v tabelarni obliki
6. Povzetek
Kaj je PCR?
Verižna reakcija s polimerazo (PCR) je in vitro tehnika pomnoževanja DNA, ki se redno izvaja v laboratorijih molekularne biologije. Ta metoda je omogočila izdelavo tisoč do milijonov kopij posebej zainteresiranega fragmenta DNA. PCR je predstavil Kary Mullis leta 1980. Pri tej tehniki je zainteresirani fragment DNA služil kot predloga za izdelavo kopij. Encim, imenovan Taq polimeraza, se uporablja kot encim DNA polimeraze in bo kataliziral sintezo novih verig fragmenta DNA. Primerji, ki so v mešanici PCR, bodo delovali kot izhodišča za razširitve fragmentov. Na koncu reakcije PCR je mogoče dobiti veliko kopij vzorčne DNA.
Vse sestavine, ki so potrebne za izdelavo kopij DNA, so vključene v mešanico PCR. So vzorčna DNA, DNA polimeraza (Taq polimeraza), začetniki (naprej in nazaj), nukleotidi (gradniki DNA) in pufer. PCR reakcija poteka v PCR aparatu, napajati pa jo je treba s pravilno mešanico PCR in pravilnim programom PCR. Če sta reakcijska zmes in program pravilna, bo iz zelo majhne količine DNA ustvarila potrebno količino kopij določenega odseka DNA.
V reakciji PCR sodelujejo trije glavni koraki, in sicer denaturacija, žarjenje temeljnega premaza in podaljšanje pramenov. Ti trije koraki potekajo pri treh različnih temperaturah. DNA obstaja kot dvoverižna vijačnica. Dve verigi sta povezani z vodikovimi vezmi. Pred amplifikacijo se dvoverižna DNA loči z visoko temperaturo. Pri visoki temperaturi je dvoverižna DNA denaturirana v enojne verige. Nato se primerki žarijo s bočnimi konci zadevnega fragmenta ali gena DNA. Primer je kratek kos enoverižne DNA, ki dopolnjuje konce ciljne sekvence. Prednji in vzvratni temeljni premaz žarimo s komplementarnimi bazami na bočnih koncih denaturirane vzorčne DNA pri temperaturi žarjenja.
Ko primerje žarimo z DNA, encim Taq polimeraza sproži sintezo novih verig z dodajanjem nukleotidov, ki dopolnjujejo matrično DNA. Taq polimeraza je toplotno stabilen encim, ki je izoliran iz termofilne bakterije, imenovane Thermus aquaticus. PCR pufer ohranja optimalne pogoje za delovanje Taq polimeraze. Te tri faze reakcije PCR se ponovijo, da nastane zahtevana količina produkta PCR. Pri vsaki reakciji PCR se število kopij DNA podvoji. Zato lahko pri PCR opazimo eksponentno ojačanje. Produkt PCR lahko opazujemo z gelsko elektroforezo, saj ustvarja vidno količino DNA na gelu in ga lahko očistimo za nadaljnje študije, kot je sekvenciranje itd.
Slika 01: PCR
PCR je dragoceno orodje v medicinskih in bioloških raziskavah. Predvsem v forenzičnih študijah ima PCR izjemno vrednost, saj lahko ojača DNK za študije na majhnih vzorcih zločincev in izdela forenzične profile DNK. PCR se pogosto uporablja na številnih področjih molekularne biologije, vključno z genotipizacijo, kloniranjem genov, odkrivanjem mutacij, sekvenciranjem DNA, mikromrežami DNA in testiranjem očetovstva itd.
Kaj je replikacija DNA?
Replikacija DNA se nanaša na postopek, ki ustvari dve enaki kopiji DNA iz ene molekule DNA. Je pomemben postopek biološkega dedovanja. Replikacija DNK se pojavlja v vseh živih organizmih. Genom nadrejene celice je treba ponoviti, da se genom prenese v hčerinsko celico. Postopek replikacije DNK ima tri glavne korake, imenovane iniciacija, raztezanje in zaključek. Te korake katalizirajo različni encimi. Replikacija DNA se začne z mesta, ki se imenuje izvor replikacije v genomu celic. V genomu DNA obstaja v dvoverižni obliki. Ti dve verigi sta ločeni na začetku replikacije DNA, to pa naredi z ATP odvisna DNA helikaza. Odvijanje DNA je glavni dogodek, ki se zgodi v koraku iniciacije. Z uporabo ločenih verig DNA kot predlog,DNA polimeraza sintetizira nove komplementarne verige šablon v smeri 5 'do 3'. To je korak, imenovan raztezek. Prekinitev nastopi, ko se dve replikacijski vilici med seboj srečata na nasprotnem koncu starševskega kromosoma.
Slika 02: Replikacija DNA
Razen DNA polimeraze je z replikacijo DNA vključenih več encimov, kot so DNA primaza, DNA helikaza, DNA ligaza in Topoisomeraza. Posebnost replikacije DNA in vivo je, da tvori fragmente Okazaki. En pramen se neprekinjeno oblikuje, drugi pa na majhne koščke.
Kakšne so podobnosti med PCR in replikacijo DNA?
- Tako pri PCR kot pri replikaciji DNA je dvoverižna DNA ločena med seboj.
- Tako pri PCR kot pri replikaciji DNA se DNA kopira.
- Tako PCR kot proces replikacije DNA sta res pomembna.
- Tako pri PCR kot pri replikaciji DNA sodeluje encim DNA polimeraza.
Kakšna je razlika med PCR in replikacijo DNA?
Diff Article Sredina pred mizo
PCR proti replikaciji DNA |
|
| PCR je in vitro metoda pomnoževanja DNA, pri kateri nastane na tisoče do milijone kopij DNA. | Replikacija DNA je naravni postopek, ki iz ene molekule DNA ustvari dve enaki kopiji DNA. |
| Koraki | |
| PCR ima tri korake; denaturacija, žarjenje temeljnega premaza in podaljšanje pramenov. | Replikacija DNA ima tri korake; iniciacija, raztezek in zaključek. |
| Sodelovanje primerjev | |
| PCR potrebuje umetne primerje. | Replikacija DNA ne potrebuje umetnih primerjev. Kratek fragment RNA sodeluje pri replikaciji DNA. |
| Denaturacija dvojnih pramenov | |
| Dvojne pramene ločimo z uporabo visoke temperature v PCR. | Dvojne verige so med seboj ločene z encimom DNA helikaza pri replikaciji DNA. |
| Vključen encim | |
| PCR uporablja Taq polimerazo. | Replikacija DNA uporablja DNA polimerazo. |
| Temperatura | |
| PCR se pojavi pri treh različnih temperaturah znotraj stroja. | Replikacija DNA se pojavi pri telesni temperaturi v telesu živega organizma. |
| In vivo ali in vitro | |
| PCR je metoda in vitro. | Replikacija DNA je metoda in vivo. |
Povzetek - PCR vs replikacija DNA
Replikacija DNK je postopek izdelave dveh enakih kopij DNK iz ene same molekule DNA. Pojavlja se v vseh živih organizmih, saj ponuja način posredovanja genetskih informacij od staršev potomcem. Sestavljen je iz treh encimsko kataliziranih korakov, in sicer iniciacije, raztezanja in zaključka. Replikacijo DNA lahko v laboratoriju izvedemo umetno. PCR je eden od načinov za izdelavo velikega števila kopij DNA iz zainteresirane DNA. PCR se redno izvaja v molekularno bioloških laboratorijih, saj je enostavna metoda za izdelavo kopij DNK. To je razlika med PCR in replikacijo DNA.
