Razlika med PCR in replikacijo DNK

Ključna razlika - PCR vs DNA Podvajanje
 

Podvajanje DNK je naraven proces, ki se dogaja v živih organizmih. Vključuje izdelavo dveh enakih kopij ene molekule DNK. Podvajanje DNK je izredno pomemben proces biološkega dedovanja. Genetske informacije se prenašajo od staršev do potomcev predvsem zaradi sposobnosti podvajanja DNK. Torej gre za bistven proces, ki se pojavlja v skoraj vseh živih organizmih. Ta proces se zgodi in vivo. Vendar pa je možno kopiranje DNK storiti preko in vitro tudi metode. Polimerna verižna reakcija (PCR) je ena takih in vitro metoda podvajanja DNA. PCR je metoda amplifikacije DNA, ki se izvaja v laboratorijih. Iz zainteresiranega fragmenta DNK ali gena ustvari na tisoče do milijone kopij DNK. Razlike so med in vivo Podvajanje DNK in PCR. The ključna razlika med tema dvema je to PCR izvajamo v PCR napravi pri vzdrževanih temperaturah, da nastane veliko število kopij DNK, medtem ko se pri telesni temperaturi podvaja DNA v telesu, da nastanejo dve enaki kopiji ene same molekule DNA.

VSEBINA

1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je PCR
3. Kaj je podvajanje DNK
4. Podobnosti med PCR in replikacijo DNK
5. Primerjava ob strani - PCR vs DNK podvajanje v tabeli
6. Povzetek

Kaj je PCR?

Verižna reakcija polimeraze (PCR) je an in vitro Tehnika amplifikacije DNK, ki jo rutinsko izvajajo v molekularnih bioloških laboratorijih. Ta metoda je omogočila izdelavo tisočev do milijonov kopij posebej zanimivega fragmenta DNK. PCR je predstavil Kary Mullis leta 1980. Pri tej tehniki je zainteresiran fragment DNK služil kot predloga za izdelavo kopij. Encim, imenovan Taq polimeraza, se uporablja kot encim DNK polimeraza in bo kataliziral sintezo novih niti fragmenta DNK. Primeri, ki so v mešanici PCR, bodo delovali kot izhodišča za razširitve fragmentov. Na koncu reakcije PCR lahko dobimo veliko kopij vzorčne DNK.

Vse sestavine, ki so potrebne za izdelavo kopij DNK, so vključene v mešanico PCR. To so vzorčna DNK, DNK polimeraza (Taq polimeraza), prajmeri (naprej in povratni primeri), nukleotidi (gradniki DNK) in pufer. Reakcija PCR poteka v PCR napravi, napajati pa jo je treba s pravilno PCR mešanico in pravilnim programom PCR. Če sta reakcijska mešanica in program pravilna, bo iz zelo majhne količine DNK nastala potrebna količina kopij določenega odseka DNK..

V reakcijo PCR so vključeni trije pomembni koraki, in sicer denaturacija, žarjenje prajmov in podaljševanje pramenov. Ti trije koraki se zgodijo pri treh različnih temperaturah. DNK obstaja kot dvojna vijačnica. Dva pramena sta vezana z vodikovimi vezmi. Pred amplifikacijo se dvojna veriga DNK loči z visoko temperaturo. Pri visoki temperaturi je dvotirna DNA denaturirana v enojne niti. Nato se prajmerji odzračijo s stranskimi konci zainteresiranega fragmenta ali gena DNK. Primer je kratek del enoverižne DNA, ki se dopolnjuje na koncih ciljne sekvence. Sprednji in povratni prajmerji sežigajo s komplementarnimi osnovami na stranskih koncih denaturiranega vzorca DNK pri temperaturi žarjenja.

Ko se primarni vzorci senejo z DNK, encim polimeraza Taq sproži sintezo novih niti z dodajanjem nukleotidov, ki so komplementarni DNK predloge. Polimeraza Taq je toplotno stabilen encim, ki je izoliran iz termofilne bakterije, imenovane Thermus aquaticus. Pufer PCR ohranja optimalne pogoje za delovanje Taq polimeraze. Te tri stopnje reakcije PCR ponovimo, da dobimo potrebno količino PCR produkta. Pri vsaki reakciji PCR se število kopij DNK podvoji. Zato lahko v PCR opazimo eksponentno ojačanje. Izdelek PCR lahko opazimo z uporabo elektroforeze z geli, saj proizvaja vidno količino DNK v gelu in ga lahko očistimo za nadaljnje študije, kot so sekvenciranje itd..

Slika 01: PCR

PCR je dragoceno orodje v medicinskih in bioloških raziskavah. Še posebej v forenzičnih študijah ima PCR ogromno vrednost, saj lahko za drobne vzorce kriminalcev poveča DNK za študije in naredi forenzične DNK profile. PCR se pogosto uporablja na številnih področjih molekularne biologije, vključno z genotipizacijo, kloniranjem genov, odkrivanjem mutacij, zaporedjem DNK, mikroraščitvami DNK in testiranjem očetovstva itd..

Kaj je podvajanje DNK?

Podvajanje DNA se nanaša na postopek, ki iz ene molekule DNK ustvari dve enaki kopiji DNK. Gre za pomemben proces biološkega dedovanja. Podvajanje DNK se pojavlja v vseh živih organizmih. Genom matične celice je treba ponoviti, da bi genom prenesel v hčerinsko celico. Postopek podvajanja DNK ima tri glavne korake, imenovane iniciacija, raztezanje in prenehanje. Te korake katalizirajo različni encimi. Replikacija DNK se začne z mesta, ki se imenuje izvor replikacije v genomu celic. V genomu DNK obstaja v dvojni verigi. Ta dva sklopa sta na začetku podvajanja DNK ločena, to pa naredi ATP-odvisna helikaza DNA. Odvijanje DNK je glavni dogodek, ki se zgodi v koraku iniciacije. Z uporabo ločenih verig DNK kot šablon DNK polimeraza sintetizira nove komplementarne sklope nizov predloge v 5 'do 3' smeri. To je korak, ki se imenuje raztezek. Prenehanje se zgodi, ko se dve replikcijski vilici srečata med seboj na nasprotnem koncu starševskega kromosoma.

Slika 02: Replikacija DNK

Razen DNK polimeraze je z razmnoževanjem DNK vključenih več encimov, kot so DNA prima, DNA helikaza, ligaza DNA in topoizomeraza. Posebnost in vivo replikacije DNK je, da nastajajo fragmenti Okazaki. En pramen se nenehno oblikuje, drugi pa v majhnih kosih.

Kakšne so podobnosti med PCR in replikacijo DNK?

• Tako v PCR kot v podvajanju DNK je dvovetrana DNK ločena drug od drugega.
• Tako v postopku PCR kot v podvajanju DNK se kopira DNK.
• Resnično pomembni so tako postopki kopiranja PCR kot DNK.
• V procesih razmnoževanja PCR in DNK sodeluje encim DNA polimeraza.

Kakšna je razlika med PCR in replikacijo DNK?

PCR vs podvajanje DNK
PCR je an in vitro metoda amplifikacije DNK, pri kateri nastane na tisoče do milijone kopij DNK.	Replikacija DNK je naraven postopek, ki iz ene molekule DNK ustvari dve enaki kopiji DNK.
Koraki
PCR ima tri korake; denaturacijo, temeljno žarenje in podaljšanje pramenov.	Podvajanje DNK ima tri korake; iniciacija, raztezanje in prenehanje.
Vključenost primerjev
PCR potrebuje umetne prajmere.	Replikacija DNK ne potrebuje umetnih osnov. Kratek del RNA je vključen v podvajanje DNK.
Denaturiranje dvojnih pramenov
Dvojne pramene ločimo z uporabo visoke temperature v PCR.	Dvojni prameni so med seboj ločeni z encimom DNA helikazo v podvajanju DNK.
Encim vključen
PCR uporablja polimerazo Taq.	Za podvajanje DNK se uporablja DNK polimeraza.
Temperatura
PCR se zgodi pri treh različnih temperaturah znotraj stroja.	Razmnoževanje DNK se pojavi pri telesni temperaturi znotraj telesa živega organizma.
In vivo ali In vitro
PCR je an in vitro metoda.	Replikacija DNK je in vivo metoda.

Povzetek - PCR vs DNA Podvajanje

Podvajanje DNK je postopek proizvajanja dveh enakih kopij DNK iz ene same molekule DNK. Pojavlja se v vseh živih organizmih, saj ponuja način posredovanja genetskih informacij od staršev do potomcev. Sestavljen je iz treh encimsko kataliziranih korakov, in sicer iniciacija, raztezanje in prenehanje. Razmnoževanje DNK lahko izvajamo umetno v laboratoriju. PCR je eden od načinov pridobivanja velikega števila kopij DNK iz zainteresirane DNK. PCR rutinsko izvajamo v molekularno-bioloških laboratorijih, saj gre za enostavno metodo izdelave kopij DNK. To je razlika med razmnoževanjem PCR in DNK.

Referenca:

1. "Podvajanje DNK." Wikipedia, fundacija Wikimedia, 11. marec 2018. Dostopno tukaj
2. "Verižna reakcija polimeraze (PCR)." Nacionalni center za informacije o biotehnologiji, ZDA National Library of Medicine. Na voljo tukaj  
3. "Molekularni mehanizem podvajanja DNA." Akademija Khan. Na voljo tukaj  

Vljudnost slik:

1. "Verižna reakcija na polimerazo" od Enzoklopa - lastno delo (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia  
2. "Razmnoževanje razmnoževanja DNK" Jaz, Madprime, (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia