Разлика между PCR и ДНК репликация

Ключова разлика - PCR срещу ДНК копиране
 

Репликацията на ДНК е естествен процес, който протича в живите организми. Тя включва производството на две еднакви копия на една молекула ДНК. Репликацията на ДНК е изключително важен процес на биологично наследяване. Генетичната информация се предава от родител на потомство главно поради способността на репликация на ДНК. Следователно, това е съществен процес, който протича в почти всички живи организми. Този процес се случва in vivo. Въпреки това, репликацията на ДНК може да се извърши чрез инвитро методи също. Полимеразната верижна реакция (PCR) е една такава инвитро метод на 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 Репликация на ДНК и PCR. Най- ключова разлика между тези две е това PCR се извършва в PCR машина при поддържани температури за получаване на голям брой копия на ДНК, докато репликацията на ДНК се извършва вътре в тялото при телесна температура, за да се получат две еднакви копия на една молекула ДНК.

СЪДЪРЖАНИЕ

1. Преглед и ключова разлика
2. Какво е PCR
3. Какво е репликация на ДНК
4. Прилики между PCR и ДНК репликация
5. Паралелно сравнение - PCR срещу ДНК репликация в таблична форма
6. Резюме

Какво е PCR?

Полимеразната верижна реакция (PCR) е ан инвитро Техника за амплификация на ДНК, която се провежда рутинно в молекулярни биологични лаборатории. Този метод даде възможност за производството на хиляди до милиони копия на особено заинтересован фрагмент от ДНК. PCR е въведен от Кари Мълис през 1980 г. В тази техника заинтересованият фрагмент от ДНК се служи като шаблон за изработка на копия. Ензимът, наречен Taq полимераза, се използва като ензим на ДНК полимераза и той ще катализира синтеза на нови нишки от фрагмента на ДНК. Праймерите, които са в PCR сместа, ще работят като изходни точки за фрагментните разширения. В края на PCR реакцията могат да бъдат получени много копия от пробата ДНК.

Всички съставки, необходими за направата на копия на ДНК, са включени в PCR сместа. Те са проба ДНК, ДНК полимераза (Taq полимераза), праймери (предни и обратни праймери), нуклеотиди (градивни части на ДНК) и буфер. PCR реакцията се провежда в PCR машина и тя трябва да се захранва с правилна PCR смес и правилната PCR програма. Ако реакционната смес и програмата са правилни, тя ще произведе необходимото количество копия на определен участък от ДНК от много малко количество ДНК.

Има три основни етапа, участващи в PCR реакция, а именно денатурация, отваряне на грунд и удължаване на нишката. 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 получаване на висока температура. При висока температура двуверижна ДНК се денатурира в единични нишки. Тогава праймерите се отгряват с фланциращите краища на заинтересования фрагмент или гена на ДНК. Праймерът е късо парче от едноверижна ДНК, което е комплементарно към краищата на целевата последователност. Предни и обратни праймери се отгряват с допълващи се основи в страничните краища на денатурираната ДНК проба при температура на отгряване.

Когато праймерите се отгряват с ДНК, ензим Taq полимераза инициира синтеза на новите нишки чрез добавяне на нуклеотиди, които се допълват в ДНК-матрицата. Taq полимераза е ензим, устойчив на топлина, който е изолиран от термофилна бактерия, наречена Thermus aquaticus. PCR буфер поддържа оптималните условия за действието 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 копието на ДНК се удвоява. Следователно, може да се наблюдава експоненциално усилване при PCR. 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 допълнителни 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 амплифицира ДНК за изследвания от малките проби на престъпниците и да направи криминалистични ДНК профили. PCR е широко използван в много области на молекулярната биология, включително, генотипиране, клониране на гени, откриване на мутации, ДНК секвениране, ДНК микрочипове и тестване на бащинство и т.н..

Какво е репликация на ДНК?

ДНК репликацията се отнася до процеса, който произвежда две идентични копия на ДНК от една молекула ДНК. 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 се предаде генома в дъщерната клетка. Процесът на репликация на ДНК има три основни стъпки, наречени иницииране, удължаване и прекратяване. Тези етапи се катализират от различни ензими. ДНК репликацията започва от мястото, наречено произход на репликация в генома на клетките. В генома ДНК съществува в двуверижна форма. Тези две нишки са разделени в началото на репликацията на ДНК и това се осъществява чрез АТФ-зависима ДНК хеликаза. Развиването на ДНК е основното събитие, което се случва в етапа на започване. Използвайки отделени нишки на ДНК като шаблони, ДНК полимеразата синтезира новите допълващи се вериги от шаблона в посока 5 'до 3'. Това е стъпката, наречена удължаване. Прекратяването става, когато двете репликационни вилици се срещнат една с друга в противоположния край на родителската хромозома.

Фигура 02: ДНК репликация

Освен ДНК полимеразата, няколко ензими като ДНК примаза, ДНК хеликаза, ДНК лигаза и Топоизомераза участват в репликацията на ДНК. Особеност на in vivo репликацията на ДНК е, че тя произвежда фрагменти от Okazaki. Единият кичур се формира непрекъснато, докато другият се оформя на малки парчета.

Какви са приликите между PCR и ДНК репликация?

• Както в PCR, така и в ДНК репликацията, двуверижната ДНК е отделена една от друга.
• И в процесите на PCR и репликация на ДНК, ДНК се копира.
• Както PCR, така и процесите на репликация на ДНК са наистина важни.
• И в процесите на PCR и репликация на ДНК участва ензимът на ДНК полимераза.

Каква е разликата между PCR и ДНК репликация?

PCR срещу ДНК репликация
PCR е ан инвитро метод за амплификация на ДНК, при който се получават хиляди до милиони копия на ДНК.	ДНК репликацията е естествен процес, който произвежда две идентични копия на ДНК от една молекула ДНК.
стъпки
PCR има три стъпки; денатурация, грунд за отгряване и удължаване на нишките.	ДНК репликацията има три стъпки; иницииране, удължаване и прекратяване.
Включване на грундове
PCR се нуждае от изкуствени праймери.	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 нишки са разделени една от друга чрез ензима ДНК хеликаза при ДНК репликация.
Ензим включен
PCR използва Taq полимераза.	ДНК репликацията използва ДНК полимераза.
температура
PCR се случва при три различни температури вътре в машината.	Репликацията на ДНК става при телесна температура в тялото на живия организъм.
In vivo или Инвитро
PCR е ан инвитро метод.	ДНК репликацията е in vivo метод.

резюме - PCR срещу ДНК копиране

ДНК репликацията е процес на получаване на две еднакви копия на ДНК от една молекула ДНК. Той се среща във всички живи организми, тъй като предлага метод за предаване на генетичната информация от родител на потомство. Състои се от три ензимно катализирани стъпки, а именно иницииране, удължаване и прекратяване. Репликацията на ДНК може да се направи изкуствено в лабораторията. PCR е един от начините за получаване на голям брой копия на ДНК от заинтересованата ДНК. PCR се провежда рутинно в молекулярни биологични лаборатории, тъй като това е лесен метод за производство на копия на ДНК. Това е разликата между PCR и репликацията на ДНК.

справка:

1. "ДНК репликация." Уикипедия, Фондация Уикимедия, 11 март 2018 г. Достъпно тук
2. "Полимеразна верижна реакция (PCR)." Национален център за информация за биотехнологиите, Национална медицинска библиотека на САЩ. Налични тук  
3. "Молекулен механизъм на репликация на ДНК." Академия Хан. Налични тук  

С любезност на изображенията:

1. 'Верижна реакция на полимераза' от Enzoklop - Собствена работа, (CC BY-SA 3.0) през Wikimedia на Commons  
2. 'Разделяне на репликация на ДНК' чрез I, Madprime, (CC BY-SA 3.0) през Wikimedia на Commons