Kľúčový rozdiel - PCR vs replikácia DNA
Replikácia DNA je prirodzený proces, ktorý sa vyskytuje v živých organizmoch. Zahŕňa produkciu dvoch identických kópií jednej molekuly DNA. Replikácia DNA je mimoriadne dôležitý proces biologického dedičstva. Genetická informácia sa prenáša z rodiča na potomka hlavne kvôli schopnosti replikácie DNA. Je to teda nevyhnutný proces, ktorý sa vyskytuje takmer vo všetkých živých organizmoch. Tento proces prebieha in vivo. Replikáciu DNA je však možné uskutočniť tiež metódami in vitro. Jednou z takýchto metód replikácie DNA in vitro je polymerázová reťazová reakcia (PCR). PCR je metóda amplifikácie DNA vykonávaná v laboratóriách. Produkuje tisíce až milióny kópií DNA zo zaujímavého fragmentu DNA alebo génu. Existujú rozdiely medzi replikáciou DNA in vivo a PCR. Kľúčovým rozdielom medzi týmito dvoma je to, že PCR sa uskutočňuje v PCR prístroji pri udržiavaných teplotách za vzniku veľkého počtu kópií DNA, zatiaľ čo replikácia DNA prebieha v tele pri telesnej teplote za vzniku dvoch identických kópií jednej molekuly DNA.
OBSAH
1. Prehľad a hlavný rozdiel
2. Čo je to PCR
3. Čo je to replikácia DNA
4. Podobnosti medzi PCR a replikáciou DNA
5. Porovnanie vedľa seba - PCR vs DNA replikácia v tabuľkovej forme
6. Zhrnutie
Čo je to PCR?
Polymerázová reťazová reakcia (PCR) je technika amplifikácie DNA in vitro, ktorá sa bežne vykonáva v molekulárnych biologických laboratóriách. Táto metóda umožnila produkciu tisícov až miliónov kópií zvlášť zaujímavého fragmentu DNA. PCR zaviedol Kary Mullis v roku 1980. V tejto technike sa záujemný fragment DNA slúži ako šablóna na vytváranie kópií. Ako enzým DNA polymeráza sa používa enzým nazývaný Taq polymeráza, ktorý bude katalyzovať syntézu nových vlákien fragmentu DNA. Priméry, ktoré sú v zmesi PCR, budú slúžiť ako východiskové body pre rozšírenie fragmentov. Na konci PCR reakcie je možné získať veľa kópií vzorky DNA.
Všetky zložky, ktoré sú potrebné na vytvorenie kópií DNA, sú obsiahnuté v zmesi PCR. Sú to vzorka DNA, DNA polymeráza (Taq polymeráza), priméry (priame a reverzné priméry), nukleotidy (stavebné bloky DNA) a pufor. PCR reakcia prebieha v prístroji PCR a mala by byť kŕmená správnou zmesou PCR a správnym programom PCR. Ak sú reakčná zmes a program správne, vyprodukuje potrebné množstvo kópií konkrétnej časti DNA z veľmi malého množstva DNA.
Existujú tri hlavné kroky zapojené do PCR reakcie, a to denaturácia, anelácia primerom a predĺženie vlákna. Tieto tri kroky prebiehajú pri troch rôznych teplotách. DNA existuje ako dvojvláknová špirála. Dva reťazce sú spojené vodíkovými väzbami. Pred amplifikáciou sa dvojvláknová DNA oddelí pomocou vysokej teploty. Pri vysokej teplote bola dvojvláknová DNA denaturovaná do jednoreťazcových. Potom primery hybridizujú s priľahlými koncami záujmového fragmentu alebo génu DNA. Primer je krátky kúsok jednovláknovej DNA, ktorý je komplementárny ku koncom cieľovej sekvencie. Forwardové a reverzné priméry hybridizujú s komplementárnymi bázami na hraničných koncoch denaturovanej vzorky DNA pri teplote hybridizácie.
Keď sú priméry hybridizované s DNA, enzým Taq polymeráza iniciuje syntézu nových vlákien pridaním nukleotidov, ktoré sú komplementárne k templátovej DNA. Taq polymeráza je tepelne stabilný enzým, ktorý sa izoluje z termofilnej baktérie zvanej Thermus aquaticus. Pufr PCR udržuje optimálne podmienky pre pôsobenie Taq polymerázy. Tieto tri stupne PCR reakcie sa opakujú, aby sa získalo požadované množstvo produktu PCR. Pri každej reakcii PCR sa počet kópií DNA zdvojnásobuje. Preto je možné pri PCR pozorovať exponenciálnu amplifikáciu. Produkt PCR je možné pozorovať pomocou gélovej elektroforézy, pretože produkuje viditeľné množstvo DNA na géli a je možné ho purifikovať pre ďalšie štúdie, ako je sekvenovanie atď.
Obrázok 01: PCR
PCR je cenným nástrojom v lekárskom a biologickom výskume. Najmä vo forenzných štúdiách má PCR nesmiernu hodnotu, pretože dokáže amplifikovať DNA pre štúdie z malých vzoriek zločincov a vytvárať profily forenznej DNA. PCR sa široko používa v mnohých oblastiach molekulárnej biológie vrátane genotypizácie, klonovania génov, detekcie mutácií, sekvenovania DNA, mikročipov DNA, testovania otcovstva atď.
Čo je to replikácia DNA?
Replikácia DNA sa označuje ako proces, ktorý produkuje dve identické kópie DNA z jednej molekuly DNA. Je to dôležitý proces biologického dedičstva. K replikácii DNA dochádza vo všetkých živých organizmoch. Genóm rodičovskej bunky by sa mal replikovať, aby sa genóm preniesol do dcérskej bunky. Proces replikácie DNA má tri hlavné kroky, ktoré sa nazývajú iniciácia, predĺženie a ukončenie. Tieto kroky sú katalyzované rôznymi enzýmami. Replikácia DNA začína od miesta nazývaného počiatok replikácie v genóme buniek. V genóme existuje DNA v dvojvláknovej forme. Tieto dva reťazce sú oddelené na začiatku replikácie DNA a je to uskutočňované pomocou ATP závislej DNA helikázy. Odvíjanie DNA je hlavnou udalosťou, ktorá sa vyskytuje v iniciačnom kroku. Použitím oddelených reťazcov DNA ako šablón,DNA polymeráza syntetizuje nové komplementárne vlákna templátových vlákien do smeru 5 'až 3'. Toto je krok nazývaný predĺženie. Ukončenie nastane, keď sa dve replikačné vidličky stretnú navzájom na opačnom konci rodičovského chromozómu.
Obrázok 02: Replikácia DNA
Na replikácii DNA sa podieľa okrem DNA polymerázy aj niekoľko enzýmov, ako je DNA primáza, DNA helikáza, DNA ligáza a topoizomeráza. Špeciálnou vlastnosťou replikácie DNA in vivo je, že produkuje fragmenty Okazaki. Jeden prameň sa kontinuálne formuje, zatiaľ čo druhý sa formuje na malé kúsky.
Aké sú podobnosti medzi PCR a replikáciou DNA?
- Pri PCR aj replikácii DNA je dvojvláknová DNA od seba oddelená.
- Pri PCR aj pri replikácii DNA sa DNA kopíruje.
- Proces PCR aj replikácia DNA sú skutočne dôležité.
- Do procesov PCR aj replikácie DNA je zapojený enzým DNA polymeráza.
Aký je rozdiel medzi PCR a DNA replikáciou?
Rozdielny článok v strede pred tabuľkou
PCR vs DNA replikácia |
|
| PCR je metóda in vitro amplifikácie DNA, pri ktorej sa vytvárajú tisíce až milióny kópií DNA. | Replikácia DNA je prirodzený proces, ktorý produkuje dve identické kópie DNA z jednej molekuly DNA. |
| Kroky | |
| PCR má tri kroky; denaturácia, žíhanie primeru a predĺženie vlákna. | Replikácia DNA má tri kroky; iniciácia, predĺženie a ukončenie. |
| Zapojenie primerov | |
| PCR potrebuje umelé priméry. | Replikácia DNA nepotrebuje umelé priméry. Na replikácii DNA sa podieľa krátky fragment RNA. |
| Denaturácia dvojitých vlákien | |
| Dvojvlákny sa oddelia použitím vysokej teploty v PCR. | Dvojvlákny sú od seba oddelené enzýmom DNA helikáza v DNA replikácii. |
| Zúčastňuje sa enzýmu | |
| PCR používa Taq polymerázu. | Replikácia DNA využíva DNA polymerázu. |
| Teplota | |
| PCR prebieha vo vnútri stroja pri troch rôznych teplotách. | K replikácii DNA dochádza pri telesnej teplote v tele živého organizmu. |
| In vivo alebo in vitro | |
| PCR je metóda in vitro. | Replikácia DNA je metóda in vivo. |
Zhrnutie - PCR vs DNA replikácia
Replikácia DNA je proces výroby dvoch identických kópií DNA z jednej molekuly DNA. Vyskytuje sa vo všetkých živých organizmoch, pretože ponúka metódu poskytovania genetickej informácie z rodiča na potomka. Skladá sa z troch enzymaticky katalyzovaných krokov, a to zahájenia, predĺženia a ukončenia. Replikáciu DNA je možné vykonať umelo v laboratóriu. PCR je jedným zo spôsobov výroby veľkého množstva kópií DNA zo zainteresovanej DNA. PCR sa bežne vykonáva v molekulárno-biologických laboratóriách, pretože je to ľahký spôsob výroby kópií DNA. To je rozdiel medzi PCR a replikáciou DNA.
