Nøkkelforskjell - PCR vs DNA-replikering
DNA-replikasjon er en naturlig prosess som forekommer i levende organismer. Det innebærer produksjon av to identiske kopier av ett DNA-molekyl. DNA-replikasjon er en ekstremt viktig prosess med biologisk arv. Genetisk informasjon overføres fra foreldre til avkom hovedsakelig på grunn av evnen til DNA-replikasjon. Derfor er det en viktig prosess som forekommer i nesten alle levende organismer. Denne prosessen skjer in vivo. Imidlertid kan DNA-replikasjon også gjøres via in vitro-metoder. Polymerase Chain Reaction (PCR) er en slik in vitro-metode for DNA-replikasjon. PCR er en DNA-amplifikasjonsmetode utført i laboratorier. Den produserer tusenvis til millioner av kopier av DNA fra et interessert DNA-fragment eller et gen. Det er forskjeller mellom in vivo DNA-replikasjon og PCR. Hovedforskjellen mellom disse to er at PCR utføres i en PCR-maskin ved opprettholdede temperaturer for å produsere et stort antall kopier av DNA mens DNA-replikasjon skjer inne i kroppen ved kroppstemperatur for å produsere to identiske kopier av et enkelt DNA-molekyl.
INNHOLD
1. Oversikt og nøkkelforskjell
2. Hva er PCR
3. Hva er DNA-replikering
4. Likheter mellom PCR og DNA-replikering
5. Sammenligning side om side - PCR vs DNA-replikering i tabellform
6. Sammendrag
Hva er PCR?
Polymerase Chain Reaction (PCR) er en in vitro DNA-amplifikasjonsteknikk som rutinemessig utføres i Molecular Biological laboratories. Denne metoden muliggjorde produksjon av tusenvis til millioner eksemplarer av et spesielt interessert DNA-fragment. PCR ble introdusert av Kary Mullis i 1980. I denne teknikken blir det interesserte DNA-fragmentet servert som mal for kopiering. Enzymet kalt Taq polymerase brukes som DNA-polymeraseenzym, og det vil katalysere syntesen av nye tråder av DNA-fragmentet. Primere som er i PCR-blandingen vil fungere som utgangspunkt for fragmentforlengelsene. På slutten av PCR-reaksjonen kan mange kopier av prøve-DNA fås.
Alle ingrediensene som er nødvendige for å lage kopier av DNA er inkludert i PCR-blandingen. De er prøve-DNA, DNA-polymerase (Taq-polymerase), primere (primere forover og bakover), nukleotider (byggesteiner for DNA) og en buffer. PCR-reaksjon kjøres i en PCR-maskin, og den bør mates med riktig PCR-blanding og riktig PCR-program. Hvis reaksjonsblandingen og programmet stemmer, vil den produsere den nødvendige mengden kopier av en bestemt del av DNA fra en veldig liten mengde DNA.
Det er tre hovedtrinn involvert i en PCR-reaksjon, nemlig denaturering, primer annealing og strengforlengelse. Disse tre trinnene forekommer ved tre forskjellige temperaturer. DNA eksisterer som en dobbeltstrenget helix. To tråder er bundet av hydrogenbindinger. Før amplifisering skilles dobbeltstrenget DNA ved å gi høy temperatur. Ved høy temperatur denaturert dobbeltstrenget DNA til enkeltstrenger. Deretter glødes primerne med de flankerende ender av det interesserte fragmentet eller genet til DNA. Primer er et kort stykke enkeltstrenget DNA som er komplementært til endene av målsekvensen. Primere forover og bakover glødes med de komplementære basene ved de flankerende ender av det denaturerte prøve-DNA ved glødetemperaturen.
Når primere blir glødet med DNA, initierer Taq-polymeraseenzym syntesen av de nye strengene ved å tilsette nukleotider som er komplementære til mal-DNA. Taq-polymerase er et varmestabilt enzym som isoleres fra en termofil bakterie kalt Thermus aquaticus. PCR-buffer opprettholder de optimale forholdene for Taq-polymerase-handlingen. Disse tre stadiene av PCR-reaksjon gjentas for å produsere den nødvendige mengden av PCR-produktet. Ved hver PCR-reaksjon dobles antallet DNA-kopier. Derfor kan en eksponensiell forsterkning observeres i PCR. PCR-produkt kan observeres ved bruk av gelelektroforese, siden det produserer den synlige mengden DNA på en gel, og det kan renses for videre studier som sekvensering etc.
Figur 01: PCR
PCR er et verdifullt verktøy i medisinsk og biologisk forskning. Spesielt i rettsmedisinske studier har PCR en enorm verdi siden den kan forsterke DNA for studier fra de små prøvene til kriminelle og lage rettsmedisinske DNA-profiler. PCR er mye brukt i mange områder av molekylærbiologien, inkludert genotyping, genkloning, mutasjonsdeteksjon, DNA-sekvensering, DNA-mikroarrays og farskapstesting etc.
Hva er DNA-replikering?
DNA-replikasjon er referert til prosessen som produserer to identiske kopier av DNA fra ett DNA-molekyl. Det er en viktig prosess med biologisk arv. DNA-replikasjon forekommer i alle levende organismer. Modercellens genom bør replikeres for å overlevere genomet til dattercellen. DNA-replikasjonsprosessen har tre hovedtrinn som kalles initiering, forlengelse og avslutning. Disse trinnene katalyseres av forskjellige enzymer. DNA-replikasjon starter fra stedet som kalles replikasjonsopprinnelse i cellers genom. I genomet eksisterer DNA i dobbeltstrenget form. Disse to strengene skilles fra hverandre ved begynnelsen av DNA-replikasjonen, og det gjøres av ATP-avhengig DNA-helikase. Avviklingen av DNA er den viktigste hendelsen som skjer i initieringstrinnet. Ved å bruke adskilte DNA-tråder som maler,DNA-polymerase syntetiserer de nye komplementære strengene i malstrengene i 5 'til 3' retning. Dette er trinnet som kalles forlengelse. Oppsigelse skjer når de to replikasjonsgaflene møtes med hverandre i motsatt ende av foreldrekromosomet.
Figur 02: DNA-replikering
Annet enn DNA-polymerase er flere enzymer som DNA-primase, DNA-helikase, DNA-ligase og Topoisomerase involvert i DNA-replikasjonen. Et spesielt trekk ved in vivo DNA-replikering er at den produserer Okazaki-fragmenter. En streng blir kontinuerlig dannet mens den andre dannes i små biter.
Hva er likhetene mellom PCR og DNA-replikering?
- I både PCR og DNA-replikasjon er dobbeltstrenget DNA skilt fra hverandre.
- I både PCR- og DNA-replikasjonsprosesser kopieres DNA.
- Både PCR- og DNA-replikasjonsprosesser er veldig viktige.
- I både PCR- og DNA-replikasjonsprosesser er DNA-polymeraseenzym involvert.
Hva er forskjellen mellom PCR og DNA-replikering?
Diff Article Midt før tabell
PCR vs DNA-replikering |
|
| PCR er en in vitro-metode for DNA-amplifisering der tusenvis til millioner kopier av DNA produseres. | DNA-replikering er en naturlig prosess som produserer to identiske kopier av DNA fra ett DNA-molekyl. |
| Fremgangsmåte | |
| PCR har tre trinn; denaturering, primer annealing og strengforlengelse. | DNA-replikering har tre trinn; innvielse, forlengelse og avslutning. |
| Involvering av grunning | |
| PCR trenger kunstige primere. | DNA-replikering trenger ikke kunstige primere. Et kort fragment av RNA er involvert i DNA-replikasjon. |
| Denaturering av Double-Strands | |
| Doble tråder skilles fra hverandre ved å bruke en høy temperatur i PCR. | Doble tråder skilles fra hverandre ved hjelp av enzymet DNA-helikase i DNA-replikering. |
| Enzym involvert | |
| PCR bruker Taq-polymerase. | DNA-replikering bruker DNA-polymerase. |
| Temperatur | |
| PCR oppstår ved tre forskjellige temperaturer inne i en maskin. | DNA-replikering skjer ved kroppstemperatur i kroppen til den levende organismen. |
| In vivo eller In vitro | |
| PCR er en in vitro-metode. | DNA-replikering er en in vivo-metode. |
Sammendrag - PCR vs DNA-replikering
DNA-replikasjon er en prosess for å produsere to identiske kopier av DNA fra et enkelt DNA-molekyl. Det forekommer i alle levende organismer siden det tilbyr en metode for å gi genetisk informasjon fra foreldre til avkom. Den består av tre enzymatisk katalyserte trinn, nemlig initiering, forlengelse og avslutning. DNA-replikasjon kan gjøres kunstig i laboratoriet. PCR er en måte å produsere et stort antall kopier av DNA fra det interesserte DNAet. PCR utføres rutinemessig i molekylærbiologiske laboratorier, siden det er en enkel metode for å produsere kopier av DNA. Dette er forskjellen mellom PCR og DNA-replikasjon.
