Klíčový rozdíl - PCR vs DNA replikace
Replikace DNA je přirozený proces, který se vyskytuje v živých organismech. Zahrnuje produkci dvou identických kopií jedné molekuly DNA. Replikace DNA je nesmírně důležitý proces biologické dědičnosti. Genetická informace se předává z rodiče na potomka hlavně díky schopnosti replikace DNA. Jedná se tedy o základní proces, který probíhá téměř ve všech živých organismech. K tomuto procesu dochází in vivo. Replikaci DNA však lze provést také metodami in vitro. Jednou z takových metod replikace DNA in vitro je polymerázová řetězová reakce (PCR). PCR je metoda amplifikace DNA prováděná v laboratořích. Produkuje tisíce až miliony kopií DNA ze zajímavého fragmentu DNA nebo genu. Mezi replikací DNA in vivo a PCR existují rozdíly. Klíčovým rozdílem mezi těmito dvěma je to, že PCR se provádí v přístroji PCR při udržovaných teplotách za vzniku velkého počtu kopií DNA, zatímco replikace DNA probíhá uvnitř těla při tělesné teplotě za vzniku dvou identických kopií jedné molekuly DNA.
OBSAH
1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je PCR
3. Co je replikace DNA
4. Podobnosti mezi PCR a replikací DNA
5. Porovnání vedle sebe - PCR vs. replikace DNA v tabulkové formě
6. Shrnutí
Co je to PCR?
Polymerázová řetězová reakce (PCR) je technika amplifikace DNA in vitro, která se běžně provádí v laboratořích molekulární biologie. Tato metoda umožnila produkci tisíců až milionů kopií zvláště zajímavého fragmentu DNA. PCR zavedla Kary Mullis v roce 1980. V této technice slouží fragment DNA, který má zájem, jako šablonu pro vytváření kopií. Enzym nazývaný Taq polymeráza se používá jako enzym DNA polymerázy a bude katalyzovat syntézu nových řetězců fragmentu DNA. Primery, které jsou ve směsi PCR, budou fungovat jako výchozí body pro rozšíření fragmentů. Na konci PCR reakce lze získat mnoho kopií vzorku DNA.
Všechny přísady, které jsou nezbytné k vytvoření kopií DNA, jsou obsaženy ve směsi PCR. Jsou to vzorek DNA, DNA polymeráza (Taq polymeráza), primery (přímé a reverzní primery), nukleotidy (stavební bloky DNA) a pufr. PCR reakce probíhá v přístroji PCR a měla by být krmena správnou směsí PCR a správným programem PCR. Pokud jsou reakční směs a program správné, vyprodukuje požadované množství kopií určité části DNA z velmi malého množství DNA.
Do reakce PCR jsou zahrnuty tři hlavní kroky, jmenovitě denaturace, žíhání primeru a prodloužení řetězce. Tyto tři kroky probíhají při třech různých teplotách. DNA existuje jako dvouvláknová spirála. Dva prameny jsou spojeny vodíkovými vazbami. Před amplifikací se dvouvláknová DNA oddělí vysokou teplotou. Při vysoké teplotě byla dvouvláknová DNA denaturována do jednotlivých řetězců. Potom primery hybridizují s ohraničujícími konci zainteresovaného fragmentu nebo genu DNA. Primer je krátký kousek jednořetězcové DNA, který je komplementární ke koncům cílové sekvence. Forwardové a reverzní primery hybridizují s komplementárními bázemi na přilehlých koncích denaturované vzorky DNA při teplotě hybridizace.
Když jsou primery spojeny s DNA, zahájí enzym Taq polymeráza syntézu nových řetězců přidáním nukleotidů, které jsou komplementární k templátové DNA. Taq polymeráza je tepelně stabilní enzym, který se izoluje z termofilní bakterie zvané Thermus aquaticus. Pufr PCR udržuje optimální podmínky pro působení Taq polymerázy. Tyto tři fáze reakce PCR se opakují, aby se získalo požadované množství produktu PCR. Při každé reakci PCR se počet kopií DNA zdvojnásobuje. Proto lze v PCR pozorovat exponenciální zesílení. Produkt PCR lze pozorovat pomocí gelové elektroforézy, protože produkuje viditelné množství DNA na gelu a lze jej purifikovat pro další studie, jako je sekvenování atd.
Obrázek 01: PCR
PCR je cenným nástrojem v lékařském a biologickém výzkumu. Zejména ve forenzních studiích má PCR nesmírnou hodnotu, protože může amplifikovat DNA pro studie z drobných vzorků zločinců a vytvářet forenzní profily DNA. PCR je široce používána v mnoha oblastech molekulární biologie, včetně genotypizace, klonování genů, detekce mutací, sekvenování DNA, DNA čipů a testování otcovství atd.
Co je replikace DNA?
Replikace DNA se označuje jako proces, který produkuje dvě identické kopie DNA z jedné molekuly DNA. Je to důležitý proces biologického dědictví. K replikaci DNA dochází ve všech živých organismech. Genom rodičovské buňky by měl být replikován, aby se genom předal do dceřiné buňky. Proces replikace DNA má tři hlavní kroky, které se nazývají iniciace, prodloužení a ukončení. Tyto kroky jsou katalyzovány různými enzymy. Replikace DNA začíná od místa zvaného počátek replikace v genomu buněk. V genomu existuje DNA ve dvouřetězcové formě. Tyto dva řetězce jsou odděleny na začátku replikace DNA a provádí je to ATP závislá DNA helikáza. Odvíjení DNA je hlavní událostí, která nastává v iniciačním kroku. Použitím oddělených řetězců DNA jako šablon,DNA polymeráza syntetizuje nová komplementární vlákna templátových vláken do směru 5 'až 3'. Toto je krok zvaný prodloužení. K ukončení dochází, když se dvě replikační vidličky setkají navzájem na opačném konci rodičovského chromozomu.
Obrázek 02: Replikace DNA
Kromě DNA polymerázy je do replikace DNA zapojeno několik enzymů, jako je DNA primáza, DNA helikáza, DNA ligáza a topoizomeráza. Zvláštností replikace DNA in vivo je, že produkuje fragmenty Okazaki. Jeden pramen se kontinuálně formuje, zatímco druhý se formuje na malé kousky.
Jaké jsou podobnosti mezi PCR a replikací DNA?
- Při PCR i replikaci DNA je dvouvláknová DNA od sebe oddělena.
- V procesu PCR i replikace DNA je DNA kopírována.
- Procesy PCR i replikace DNA jsou opravdu důležité.
- Do procesu PCR i replikace DNA je zapojen enzym DNA polymeráza.
Jaký je rozdíl mezi PCR a DNA replikací?
Rozdílný článek uprostřed před tabulkou
PCR vs DNA replikace |
|
| PCR je metoda in vitro amplifikace DNA, při které se produkují tisíce až miliony kopií DNA. | Replikace DNA je přirozený proces, který produkuje dvě identické kopie DNA z jedné molekuly DNA. |
| Kroky | |
| PCR má tři kroky; denaturace, žíhání primeru a prodloužení vlákna. | Replikace DNA má tři kroky; zahájení, prodloužení a ukončení. |
| Zapojení primerů | |
| PCR potřebuje umělé primery. | Replikace DNA nepotřebuje umělé primery. Krátký fragment RNA je zapojen do replikace DNA. |
| Denaturace dvojitých pramenů | |
| Dvojité řetězce se oddělí aplikací vysoké teploty v PCR. | Dvouvlákna jsou od sebe oddělena enzymem DNA helikáza v DNA Replication. |
| Enzym zapojen | |
| PCR používá Taq polymerázu. | Replikace DNA využívá DNA polymerázu. |
| Teplota | |
| PCR probíhá uvnitř stroje při třech různých teplotách. | K replikaci DNA dochází při tělesné teplotě v těle živého organismu. |
| In vivo nebo in vitro | |
| PCR je metoda in vitro. | Replikace DNA je metoda in vivo. |
Shrnutí - PCR vs DNA replikace
Replikace DNA je proces produkce dvou identických kopií DNA z jedné molekuly DNA. Vyskytuje se ve všech živých organismech, protože nabízí způsob předávání genetické informace z rodiče na potomka. Skládá se ze tří enzymaticky katalyzovaných kroků, jmenovitě zahájení, prodloužení a ukončení. Replikace DNA může být prováděna uměle v laboratoři. PCR je jedním ze způsobů výroby velkého počtu kopií DNA ze zainteresované DNA. PCR se běžně provádí v molekulárně biologických laboratořích, protože se jedná o snadný způsob produkce kopií DNA. To je rozdíl mezi PCR a replikací DNA.
