Galvenā atšķirība - PCR pret DNS replikāciju
DNS replikācija ir dabisks process, kas notiek dzīvos organismos. Tas ietver vienas DNS molekulas divu identisku kopiju ražošanu. DNS replikācija ir ārkārtīgi svarīgs bioloģiskās mantošanas process. Ģenētiskā informācija tiek nodota no vecākiem uz pēcnācējiem galvenokārt DNS replikācijas spējas dēļ. Tādējādi tas ir būtisks process, kas notiek gandrīz visos dzīvajos organismos. Šis process notiek in vivo. Tomēr DNS replikāciju var veikt arī ar in vitro metodēm. Polimerāzes ķēdes reakcija (PCR) ir viena no šādām DNS replikācijas metodēm in vitro. PCR ir DNS amplifikācijas metode, ko veic laboratorijās. Tas ražo tūkstošiem līdz miljoniem DNS kopiju no ieinteresēta DNS fragmenta vai gēna. Pastāv atšķirības starp in vivo DNS replikāciju un PCR. Galvenā atšķirība starp šiem diviem ir tas, ka PCR tiek veikta PCR iekārtā uzturētā temperatūrā, lai iegūtu lielu skaitu DNS kopiju, savukārt DNS replikācija notiek ķermeņa iekšienē ķermeņa temperatūrā, lai iegūtu divas identiskas vienas DNS molekulas kopijas.
Kas ir PCR?
Polimerāzes ķēdes reakcija (PCR) ir in vitro DNS amplifikācijas paņēmiens, ko regulāri veic molekulārās bioloģiskās laboratorijās. Šī metode ļāva izgatavot no tūkstošiem līdz miljoniem īpaši ieinteresēta DNS fragmenta kopiju. PCR ieviesa Kary Mullis 1980. gadā. Šajā tehnikā ieinteresētais DNS fragments tiek izmantots kā veidne kopiju izgatavošanai. Enzīmu, ko sauc par Taq polimerāzi, izmanto kā DNS polimerāzes enzīmu, un tas katalizēs jaunu DNS fragmenta virkņu sintēzi. Primeri, kas atrodas PCR maisījumā, darbosies kā fragmentu paplašinājumu sākumpunkti. PCR reakcijas beigās var iegūt daudzas DNS parauga kopijas.
PCR maisījumā ir iekļautas visas sastāvdaļas, kas nepieciešamas DNS kopiju izgatavošanai. Tie ir parauga DNS, DNS polimerāze (Taq polimerāze), primeri (forward un reverse praimeri), nukleotīdi (DNS veidojošie bloki) un buferis. PCR reakcija tiek veikta PCR iekārtā, un tā jābaro ar pareizu PCR maisījumu un pareizo PCR programmu. Ja reakcijas maisījums un programma ir pareiza, tas no ļoti neliela DNS daudzuma izveidos nepieciešamo konkrētas DNS sadaļas kopiju daudzumu.
PCR reakcijā ir iesaistīti trīs galvenie posmi, proti, denaturācija, praimera atkausēšana un virknes pagarināšana. Šīs trīs darbības notiek trīs dažādās temperatūrās. DNS pastāv kā divpavedienu spirāle. Divas dzīslas ir saistītas ar ūdeņraža saitēm. Pirms amplifikācijas divpavedienu DNS atdala, nodrošinot augstu temperatūru. Augstā temperatūrā divpavedienu DNS denaturējās atsevišķās virknēs. Pēc tam praimeri tiek savienoti ar ieinteresētā fragmenta vai DNS gēna blakus esošajiem galiem. Primer ir īss vienpavedienu DNS gabals, kas ir komplementārs mērķa sekvences galiem. Priekšējie un reversie praimeri tiek savienoti ar komplementārajām bāzēm denaturētā parauga DNS malējos galos atkausēšanas temperatūrā.
Kad praimeri tiek savienoti ar DNS, Taq polimerāzes enzīms ierosina jauno pavedienu sintēzi, pievienojot nukleotīdus, kas ir komplementāri DNS šablonam. Taq polimerāze ir karstumizturīgs enzīms, kas ir izolēts no termofīlās baktērijas Thermus aquaticus. PCR buferis uztur optimālos apstākļus Taq polimerāzes darbībai. Šīs trīs PCR reakcijas stadijas tiek atkārtotas, lai iegūtu nepieciešamo PCR produkta daudzumu. Katrā PCR reakcijā DNS kopijas skaits dubultojas. Tādējādi PCR var novērot eksponenciālu amplifikāciju. PCR produktu var novērot, izmantojot gēla elektroforēzi, jo tas rada redzamu DNS daudzumu uz gēla un to var attīrīt turpmākiem pētījumiem, piemēram, sekvencēšanai utt.
Attēls 01: PCR
PCR ir vērtīgs instruments medicīniskajā un bioloģiskajā pētniecībā. Īpaši kriminālistikas pētījumos PCR ir milzīga vērtība, jo tā var pastiprināt DNS pētījumiem no sīkajiem noziedznieku paraugiem un izveidot kriminālistikas DNS profilus. PCR tiek plaši izmantots daudzās molekulārās bioloģijas jomās, tostarp genotipa noteikšanā, gēnu klonēšanā, mutāciju noteikšanā, DNS sekvencēšanā, DNS mikromasuvēs un paternitātes testēšanā utt.
Kas ir DNS replikācija?
DNS replikācija attiecas uz procesu, kas rada divas identiskas DNS kopijas no vienas DNS molekulas. Tas ir svarīgs bioloģiskās mantošanas process. DNS replikācija notiek visos dzīvajos organismos. Mātes šūnas genoms ir jāreplicē, lai genomu nodotu meitas šūnai. DNS replikācijas procesam ir trīs galvenie posmi, ko sauc par iniciāciju, pagarināšanu un izbeigšanu. Šīs darbības katalizē dažādi fermenti. DNS replikācija sākas no vietas, ko sauc par replikācijas sākumu šūnu genomā. Genomā DNS pastāv divpavedienu formā. Šīs divas virknes tiek atdalītas DNS replikācijas sākumā, un to veic no ATP atkarīga DNS helikāze. DNS attīšana ir galvenais notikums, kas notiek iniciācijas posmā. Izmantojot atdalītas DNS virknes kā veidnes, DNS polimerāze sintezē jaunās komplementārās veidņu virkņu virknes 5’ līdz 3’ virzienā. Šis ir solis, ko sauc par pagarināšanu. Pārtraukšana notiek, kad abas replikācijas dakšas saskaras viena ar otru vecāku hromosomas pretējā galā.
Attēls 02: DNS replikācija
Izņemot DNS polimerāzi, DNS replikācijā ir iesaistīti vairāki enzīmi, piemēram, DNS primāze, DNS helikāze, DNS ligāze un topoizomerāze. In vivo DNS replikācijas īpatnība ir tāda, ka tā rada Okazaki fragmentus. Viena daļa tiek nepārtraukti veidota, bet otra veidojas mazos gabaliņos.
Kādas ir līdzības starp PCR un DNS replikāciju?
- Gan PCR, gan DNS replikācijā divpavedienu DNS tiek atdalīta viena no otras.
- Gan PCR, gan DNS replikācijas procesos DNS tiek kopēta.
- Gan PCR, gan DNS replikācijas procesi ir patiešām svarīgi.
- Gan PCR, gan DNS replikācijas procesos ir iesaistīts DNS polimerāzes enzīms.
Kāda ir atšķirība starp PCR un DNS replikāciju?
PCR pret DNS replikāciju |
|
| PCR ir in vitro DNS amplifikācijas metode, kurā tiek iegūtas tūkstošiem līdz miljoniem DNS kopiju. | DNS replikācija ir dabisks process, kas rada divas identiskas DNS kopijas no vienas DNS molekulas. |
| Soļi | |
| PCR ir trīs posmi; denaturācija, grunts atkausēšana un dzīslu pagarināšana. | DNS replikācijai ir trīs posmi; iniciācija, pagarināšana un izbeigšana. |
| Primeru iesaistīšana | |
| PCR nepieciešami mākslīgie praimeri. | DNS replikācijai nav nepieciešami mākslīgie primeri. Īss RNS fragments ir iesaistīts DNS replikācijā. |
| Divvirzienu denaturēšana | |
| Dubultās dzīslas tiek atdalītas, izmantojot augstu temperatūru PCR. | DNS replikācijas procesā dubultšķiedras tiek atdalītas vienu no otras ar enzīmu DNS helikāzi. |
| Iesaistīts enzīms | |
| PCR izmanto Taq polimerāzi. | DNS replikācija izmanto DNS polimerāzi. |
| Temperatūra | |
| PCR notiek trīs dažādās temperatūrās iekārtas iekšienē. | DNS replikācija notiek ķermeņa temperatūrā dzīvā organisma ķermenī. |
| In vivo vai In vitro | |
| PCR ir in vitro metode. | DNS replikācija ir in vivo metode. |
Kopsavilkums - PCR pret DNS replikāciju
DNS replikācija ir process, kurā no vienas DNS molekulas tiek iegūtas divas identiskas DNS kopijas. Tas sastopams visos dzīvajos organismos, jo tas piedāvā ģenētiskās informācijas nodošanas metodi no vecākiem uz pēcnācējiem. Tas sastāv no trim fermentatīvi katalizētiem posmiem, proti, iniciācijas, pagarināšanas un izbeigšanas. DNS replikāciju var veikt mākslīgi laboratorijā. PCR ir viens no veidiem, kā no ieinteresētās DNS iegūt lielu skaitu DNS kopiju. PCR parasti veic molekulāri bioloģiskajās laboratorijās, jo tā ir vienkārša metode DNS kopiju iegūšanai. Šī ir atšķirība starp PCR un DNS replikāciju.
