Ключова разлика - PCR срещу ДНК секвениране
PCR и ДНК секвенирането са две важни техники в молекулярната биология. Полимеразна верижна реакция (PCR) е процес, който създава голям брой копия на ДНК фрагмент. ДНК секвенирането е техниката, която води до точния ред на нуклеотидите на даден ДНК фрагмент. Това е ключовата разлика между PCR и ДНК секвенирането. PCR е една от основните стъпки, участващи в секвенирането на ДНК.
СЪДЪРЖАНИЕ
1. Общ преглед и ключова разлика
2. Какво е PCR
3. Какво е ДНК секвениране
4. Успоредно сравнение - PCR срещу ДНК секвениране
5. Резюме
Какво е PCR?
Полимеразна верижна реакция (PCR) е техника за усилване на ДНК, използвана в молекулярната биология. Той произвежда хиляди до милиони копия на определен фрагмент от ДНК. Този метод е разработен от Kary Mullis през 1983 г. При тази техника фрагментът от ДНК, който трябва да бъде амплифициран, служи като матрица и ДНК полимеразният ензим добавя допълнителни нуклеотиди към праймера, който е наличен в PCR сместа. В края на PCR реакцията се синтезират много копия на пробата ДНК.
Има различни компоненти на PCR сместа, включително ДНК, ДНК полимераза (Taq полимераза), праймери (правни и обратни праймери), нуклеотиди (градивни елементи на ДНК) и буфер. PCR се случва вътре в PCR машина и правилната PCR смес трябва да бъде заредена в машината и да се управлява правилната програма. Тази техника позволява производството на хиляди до милиони копия на определен участък от ДНК от много малко количество ДНК.
PCR реакциите протичат циклично, за да се получи видимото количество PCR продукти върху гел. Има три основни стъпки, участващи в PCR реакция, а именно денатурация, отгряване на праймера и удължаване на веригата, както е показано на Фигура 01. Тези три стъпки се извършват при три различни температури. ДНК съществуват в двуверижна форма чрез водородни връзки между комплементарните основи. Преди импликацията, двуверижната ДНК трябва да бъде отделена една от друга. Извършва се чрез даване на висока температура. При висока температура, двуверижна ДНК денатурация в единични вериги. Тогава праймерите трябва да се доближат до страничните краища на специфичния фрагмент или гена на ДНК. Праймерът е късо парче едноверижна ДНК, което допълва целевата последователност. Преден и обратен праймери се отгряват с комплементарните основи в страничните краища на денатурираната ДНК проба при температура на отгряване. Грундовете трябва да са топлоустойчиви. След като грундира отглеждане с ДНК на пробата, ензимът taq полимераза инициира синтеза на новите вериги чрез добавяне на нуклеотиди, които допълват целевата ДНК. Taq полимеразата е термостабилен ензим, изолиран от термофилна бактерия, наречена Thermus aquaticus. PCR буферът поддържа оптималните условия за действие на taq полимераза. Тези три етапа на PCR реакции се повтарят, за да се получи необходимото количество PCR продукт. След всяка PCR реакция броят на ДНК копието се удвоява. Следователно при PCR може да се наблюдава експоненциално усилване. PCR продуктите могат да бъдат наблюдавани с помощта на гел електрофореза и могат да бъдат пречистени за по-нататъшни изследвания.
Фигура 01: Основни стъпки на PCR реакция
PCR е ценен инструмент в медицинските и биологични изследвания. PCR има специална стойност в криминалистиката, тъй като може да усили ДНК за изследвания от малки проби от 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 тестване на бащинството и др.
Фигура 02: Полимеразна верижна реакция
Какво е ДНК секвениране?
ДНК секвенирането е определяне на точен ред на нуклеотидите - аденин, гуанин, цитозин и тимин в даден ДНК фрагмент. Генетичната информация се съхранява в ДНК последователностите, използвайки правилния ред на нуклеотидите. Следователно, намирането на точния ред на нуклеотидите в ДНК фрагмент е много важно да се знае за структурата и функцията на гените.
Протоколът за секвениране на ДНК включва различни процеси. Първата стъпка е изолирането на заинтересована ДНК или геномна ДНК на организма. Използвайки PCR (както е описано по-горе), желаният участък от ДНК трябва да бъде усилен. Амплифицираният PCR продукт трябва да бъде отделен чрез гел електрофореза и пречистен. Амплифицираните фрагменти се сервират като шаблони за последователност. Последователността може да се извърши или следвайки последователността на Sanger или метода на последователност с висока производителност. Последователността на Sanger изисква капилярна електрофореза на получените ДНК фрагменти. Определянето на правилния нуклеотиден ред може да се извърши чрез ръчно четене на авторадиографи или с помощта на автоматизирани ДНК секвенсери.
Генното секвениране допринесе за проекта за човешкия геном и улесни картографирането на човешкия геном през 2003 г. В криминалистиката ДНК секвенирането позволи идентифициране на лица, които показват уникални ДНК последователности и идентифицират престъпниците. В медицината ДНК секвенирането може да се използва за откриване на гените, отговорни за генетични и други заболявания, намиране на дефектни гени и замяната им с правилни гени. В селското стопанство информацията за секвениране на ДНК на някои микроорганизми се използва за производство на трансгенни култури с икономически желани характеристики.
Фигура 03: ДНК секвениране
Каква е разликата между PCR и ДНК секвениране?
Различна статия Средна преди таблица
PCR срещу ДНК секвениране |
|
| PCR процесът създава хиляди до милиони копия на заинтересования фрагмент от ДНК. | ДНК секвенирането е процес на определяне на точния ред на нуклеотидите в даден ДНК фрагмент. |
| Резултат | |
| PCR създава хиляди до милиони копия на определен ДНК фрагмент | Това води до правилния ред на основите в определен ДНК фрагмент. |
| Участие на ddNTPs | |
| PCR не изисква ddNTP. Той използва dNTP. | ДНК секвенирането изисква ddNTPs да прекратят образуването на веригата. |
Резюме - PCR срещу ДНК секвениране
PCR и ДНК секвенирането са много важни инструменти в много области на молекулярната биология. Амплификацията на ДНК фрагментите се извършва чрез PCR техника, докато правилният ред на нуклеотидите на ДНК фрагмент се определя от ДНК секвенирането. Това е разликата между PCR и ДНК секвениране.
