Ключова разлика - PCR срещу репликация на ДНК
Репликацията на ДНК е естествен процес, който се случва в живите организми. Включва производството на две еднакви копия на една ДНК молекула. Репликацията на ДНК е изключително важен процес на биологично наследяване. Генетичната информация се предава от родител на потомство главно поради способността на ДНК репликация. Следователно това е съществен процес, който се случва в почти всички живи организми. Този процес протича in vivo. Репликацията на ДНК обаче може да се извърши и чрез in vitro методи. Полимеразна верижна реакция (PCR) е един такъв in vitro метод за репликация на ДНК. PCR е метод за амплификация на ДНК, провеждан в лаборатории. Той произвежда хиляди до милиони копия на ДНК от заинтересован ДНК фрагмент или ген. Има разлики между in vivo репликацията на ДНК и PCR. Ключовата разлика между тези две е, че PCR се извършва в PCR машина при поддържани температури, за да се получат голям брой копия на ДНК, докато ДНК репликацията се случва в тялото при телесна температура, за да се получат две еднакви копия на една ДНК молекула.
СЪДЪРЖАНИЕ
1. Общ преглед и ключова разлика
2. Какво е PCR
3. Какво е репликация на ДНК
4. Прилики между PCR и репликация на ДНК
5. Сравнение едно до друго - PCR срещу репликация на ДНК в таблична форма
6. Резюме
Какво е PCR?
Полимеразна верижна реакция (PCR) е in vitro техника за амплификация на ДНК, която рутинно се извършва в лаборатории за молекулярна биология. Този метод позволи производството на хиляди до милиони копия на особено заинтересован ДНК фрагмент. PCR е въведен от Kary Mullis през 1980 г. При тази техника заинтересованият фрагмент от ДНК служи като шаблон за правене на копия. Ензимът, наречен Taq полимераза, се използва като ДНК полимеразен ензим и ще катализира синтеза на нови вериги на ДНК фрагмента. Грундовете, които са в PCR сместа, ще работят като изходни точки за разширенията на фрагментите. В края на PCR реакцията могат да бъдат получени много копия на пробата ДНК.
Всички съставки, необходими за копиране на ДНК, са включени в сместа за PCR. Те представляват пробна ДНК, ДНК полимераза (Taq полимераза), праймери (правни и обратни праймери), нуклеотиди (градивни елементи на ДНК) и буфер. PCR реакцията се провежда в PCR машина и тя трябва да бъде захранена с правилна PCR смес и правилната PCR програма. Ако реакционната смес и програмата са правилни, тя ще създаде необходимото количество копия на определен участък от ДНК от много малко количество ДНК.
В PCR реакцията участват три основни стъпки, а именно денатурация, отгряване на праймера и удължаване на нишките. Тези три стъпки се извършват при три различни температури. ДНК съществува като двуверижна спирала. Две нишки са свързани с водородни връзки. Преди амплификацията двуверижната ДНК се отделя чрез даване на висока температура. При висока температура двуверижната ДНК се денатурира в единични вериги. След това праймерите се отгряват с фланкиращите краища на заинтересувания фрагмент или гена на ДНК. Праймерът е късо парче едноверижна ДНК, което допълва краищата на целевата последователност. Преден и обратен праймери се отгряват с комплементарните основи в страничните краища на денатурираната ДНК проба при температура на отгряване.
Когато праймерите се отгряват с ДНК, ензимът Taq полимераза инициира синтеза на новите вериги чрез добавяне на нуклеотиди, които допълват матрицата ДНК. Taq полимеразата е термостабилен ензим, който се изолира от термофилна бактерия, наречена Thermus aquaticus. PCR буферът поддържа оптималните условия за действие на Taq полимераза. Тези три етапа на PCR реакция се повтарят, за да се получи необходимото количество от PCR продукта. При всяка PCR реакция броят на ДНК копието се удвоява. Следователно при PCR може да се наблюдава експоненциално усилване. PCR продукт може да се наблюдава с помощта на гел електрофореза, тъй като той произвежда видимото количество ДНК върху гел и може да бъде пречистен за по-нататъшни изследвания като секвениране и т.н.
Фигура 01: PCR
PCR е ценен инструмент в медицинските и биологични изследвания. Особено при криминалистичните проучвания, PCR има огромна стойност, тъй като може да усили ДНК за изследвания от малките проби на престъпниците и да направи криминалистични ДНК профили. PCR се използва широко в много области на молекулярната биология, включително генотипиране, клониране на гени, откриване на мутации, ДНК секвениране, ДНК микрочипове и тестове за бащинство и т.н.
Какво е ДНК репликация?
Репликацията на ДНК се отнася до процеса, който произвежда две еднакви копия на ДНК от една ДНК молекула. Това е важен процес на биологично наследяване. Репликацията на ДНК се среща във всички живи организми. Геномът на родителската клетка трябва да бъде репликиран, за да бъде предаден геномът в дъщерната клетка. Процесът на репликация на ДНК има три основни стъпки, наречени иницииране, удължаване и прекратяване. Тези стъпки се катализират от различни ензими. Репликацията на ДНК започва от мястото, наречено произход на репликацията в генома на клетките. В генома ДНК съществува в двуверижна форма. Тези две вериги са разделени в началото на репликацията на ДНК и това се извършва от АТР зависима ДНК хеликаза. Развиването на ДНК е основното събитие, което се случва в стъпката на иницииране. Използвайки разделени ДНК вериги като шаблони,ДНК полимеразата синтезира новите допълващи нишки на матричните нишки в посока 5 'до 3'. Това е стъпката, наречена удължаване. Прекратяването настъпва, когато двете репликационни вили се срещнат помежду си на противоположния край на родителската хромозома.
Фигура 02: Репликация на ДНК
Освен ДНК полимеразата, няколко ензима като ДНК примаза, ДНК хеликаза, ДНК лигаза и Топоизомераза участват в репликацията на ДНК. Специална особеност на in vivo репликацията на ДНК е, че тя произвежда фрагменти на Okazaki. Едната нишка се формира непрекъснато, докато другата се образува на малки парчета.
Какви са приликите между PCR и репликацията на ДНК?
- Както при PCR, така и при репликация на ДНК, двуверижната ДНК се отделя една от друга.
- Както при PCR, така и при репликация на ДНК, ДНК се копира.
- Както PCR, така и процесите на репликация на ДНК са наистина важни.
- Както в PCR, така и в процесите на репликация на ДНК, участва ензимът ДНК полимераза.
Каква е разликата между PCR и репликацията на ДНК?
Различна статия Средна преди таблица
PCR срещу репликация на ДНК |
|
| PCR е in vitro метод за амплификация на ДНК, при който се произвеждат хиляди до милиони копия на ДНК. | Репликацията на ДНК е естествен процес, който произвежда две еднакви копия на ДНК от една ДНК молекула. |
| Стъпки | |
| PCR има три стъпки; денатурация, отгряване на грунд и удължаване на нишки. | Репликацията на ДНК има три стъпки; иницииране, удължаване и прекратяване. |
| Участие на праймерите | |
| PCR се нуждае от изкуствени грундове. | ДНК репликацията не се нуждае от изкуствени праймери. Кратък фрагмент от РНК участва в репликацията на ДНК. |
| Денатуриране на двойните нишки | |
| Двойните нишки се разделят чрез прилагане на висока температура в PCR. | Двойните вериги са разделени една от друга чрез ензима ДНК хеликаза в ДНК репликацията. |
| Включен ензим | |
| PCR използва Taq полимераза. | Репликацията на ДНК използва ДНК полимераза. |
| Температура | |
| PCR се извършва при три различни температури в машината. | Репликацията на ДНК се случва при телесна температура в тялото на живия организъм. |
| In vivo или in vitro | |
| PCR е in vitro метод. | Репликацията на ДНК е in vivo метод. |
Резюме - PCR срещу репликация на ДНК
Репликацията на ДНК е процес на получаване на две еднакви копия на ДНК от една ДНК молекула. Среща се във всички живи организми, тъй като предлага метод за предаване на генетичната информация от родител на потомство. Състои се от три ензимно катализирани етапа, а именно иницииране, удължаване и прекратяване. Репликацията на ДНК може да се извърши изкуствено в лабораторията. PCR е един от начините за получаване на голям брой копия на ДНК от заинтересованата ДНК. PCR се извършва рутинно в молекулярно-биологични лаборатории, тъй като е лесен метод за получаване на копия на ДНК. Това е разликата между PCR и репликацията на ДНК.
