Rozdíl mezi replikací PCR a DNA

Klíčový rozdíl - PCR vs DNA Replikace
 

Replikace DNA je přirozený proces, ke kterému dochází v živých organismech. Zahrnuje výrobu dvou identických kopií jedné molekuly DNA. Replikace DNA je nesmírně důležitý proces biologické dědičnosti. Genetické informace se předávají z rodiče na potomstvo hlavně kvůli schopnosti replikace DNA. Jedná se tedy o zásadní proces, který se vyskytuje téměř ve všech živých organismech. K tomuto procesu dochází in vivo. Replikaci DNA však lze provést prostřednictvím in vitro metody také. Polymerázová řetězová reakce (PCR) je taková in vitro metoda replikace DNA. PCR je metoda amplifikace DNA prováděná v laboratořích. Vytváří tisíce až miliony kopií DNA ze zainteresovaného fragmentu DNA nebo genu. Mezi nimi jsou rozdíly in vivo Replikace DNA a PCR. klíčový rozdíl mezi těmito dvěma je to PCR se provádí v PCR stroji při udržovaných teplotách, aby se vytvořilo velké množství kopií DNA, zatímco k replikaci DNA dochází uvnitř těla při tělesné teplotě za vzniku dvou identických kopií jediné molekuly DNA.

OBSAH

1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je to PCR
3. Co je Replikace DNA
4. Podobnosti mezi replikací PCR a DNA
5. Porovnání vedle sebe - PCR vs. replikace DNA v tabulkové formě
6. Shrnutí

Co je to PCR?

Polymerázová řetězová reakce (PCR) je in vitro DNA amplifikační technika, která je běžně prováděna v Molecular Biological laboratořích. Tato metoda umožnila produkci tisíců až miliónů kopií fragmentu DNA, který má zvláštní zájem. PCR byla zavedena Kary Mullisem v roce 1980. V této technice je fragmentem DNA, který má zájem, sloužit jako šablona pro kopírování. Enzym nazývaný Taq polymeráza se používá jako enzym DNA polymerázy a katalyzuje syntézu nových řetězců DNA fragmentu. Primery, které jsou ve směsi PCR, budou fungovat jako výchozí body pro rozšíření fragmentů. Na konci reakce PCR lze získat mnoho kopií DNA vzorku.

Všechny složky, které jsou nezbytné pro vytvoření kopií DNA, jsou zahrnuty do směsi PCR. Jsou to vzorek DNA, DNA polymeráza (Taq polymeráza), primery (forward a reverzní primery), nukleotidy (stavební bloky DNA) a pufr. Reakce PCR probíhá v zařízení PCR a měla by být napájena správnou směsí PCR a správným programem PCR. Pokud je reakční směs a program správný, vytvoří požadované množství kopií určité části DNA z velmi malého množství DNA.

Do PCR reakce jsou zapojeny tři hlavní kroky, a to denaturace, hybridizace primerů a prodloužení řetězce. Tyto tři kroky se vyskytují při třech různých teplotách. DNA existuje jako dvouvláknová spirála. Dva řetězce jsou spojeny vodíkovými vazbami. Před amplifikací je dvouvláknová DNA oddělena vysokou teplotou. Při vysoké teplotě denaturovala dvouřetězcová DNA na jednotlivé řetězce. Potom primery nasedají s lemujícími konci zainteresovaného fragmentu nebo genu DNA. Primer je krátký kus jednovláknové DNA, která je komplementární ke koncům cílové sekvence. Přední a zpětné primery nasedají s komplementárními bázemi na lemujících koncích denaturované DNA DNA při teplotě nasedání.

Když jsou primery nasedány DNA, enzym Taq polymerázy zahajuje syntézu nových řetězců přidáním nukleotidů, které jsou komplementární k templátové DNA. Taq polymeráza je tepelně stabilní enzym, který je izolován z termofilní bakterie zvané Thermus aquaticus. PCR pufr udržuje optimální podmínky pro působení Taq polymerázy. Tyto tři fáze PCR reakce se opakují, aby se vytvořilo požadované množství produktu PCR. Při každé reakci PCR se počet kopií DNA zdvojnásobí. Proto lze v PCR pozorovat exponenciální amplifikaci. Produkt PCR lze pozorovat pomocí gelové elektroforézy, protože produkuje viditelné množství DNA na gelu a lze jej vyčistit 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 obrovskou hodnotu, protože může amplifikovat DNA pro studie z malých 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 je proces, který vytváří dvě identické kopie DNA z jedné molekuly DNA. Je to důležitý proces biologické dědičnosti. Replikace DNA probíhá ve všech živých organismech. Genom rodičovské buňky by se měl replikovat, aby se genom předal do dceřiné buňky. Proces replikace DNA má tři hlavní kroky nazývané 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 se pomocí helikázy DNA závislé na ATP. Odvíjení DNA je hlavní událostí, ke které dochází v iniciačním kroku. Použitím oddělených řetězců DNA jako templátů DNA polymeráza syntetizuje nové komplementární řetězce templátových vláken do směru 5 'až 3'. Toto je krok zvaný protažení. Ukončení nastane, když se dvě replikační vidlice setkají spolu na opačném konci rodičovského chromozomu.

Obrázek 02: Replikace DNA

Kromě DNA polymerázy se na replikaci DNA podílí i několik enzymů, jako je DNA primáza, DNA helikáza, DNA ligáza a topoisomeráza. Zvláštní vlastností replikace DNA in vivo je, že produkuje fragmenty Okazaki. Jeden pramen je průběžně tvořen, zatímco druhý tvoří malé kousky.

Jaké jsou podobnosti mezi PCR a replikací DNA?

• Při PCR i DNA replikaci je dvouvláknová DNA od sebe oddělena.
• V procesu replikace PCR i DNA je DNA zkopírována.
• Procesy replikace PCR i DNA jsou opravdu důležité.
• V procesu replikace PCR i DNA je zapojen enzym DNA polymerázy.

Jaký je rozdíl mezi PCR a replikací DNA?

PCR vs. replikace DNA
PCR je in vitro metoda amplifikace DNA, při které se produkují tisíce až miliony kopií DNA.	Replikace DNA je přirozený proces, který vytváří dvě identické kopie DNA z jedné molekuly DNA.
Kroky
PCR má tři kroky; denaturace, žíhání primerů a prodloužení pramenů.	Replikace DNA má tři kroky; iniciace, prodloužení a ukončení.
Zapojení primerů
PCR potřebuje umělé primery.	Replikace DNA nepotřebuje umělé primery. Na replikaci DNA se podílí krátký fragment RNA.
Denaturace Double-Strands
Dvojitá vlákna jsou oddělena použitím vysoké teploty v PCR.	Dvojitá vlákna jsou od sebe oddělena enzymovou DNA helikázou v replikaci DNA.
Zapojený enzym
PCR používá Taq polymerázu.	Replikace DNA používá DNA polymerázu.
Teplota
PCR probíhá při třech různých teplotách uvnitř stroje.	Replikace DNA probíhá při tělesné teplotě v těle živého organismu.
In vivo nebo In vitro
PCR je in vitro metoda.	Replikace DNA je in vivo metoda.

souhrn - PCR vs DNA Replikace

Replikace DNA je proces výroby dvou identických kopií DNA z jediné molekuly DNA. Vyskytuje se ve všech živých organismech, protože nabízí metodu poskytování genetických informací od rodičů k potomkům. Skládá se ze tří enzymaticky katalyzovaných kroků, jmenovitě iniciace, prodloužení a ukončení. Replikaci DNA lze provést uměle v laboratoři. PCR je jedním ze způsobů, jak produkovat velké množství kopií DNA ze zainteresované DNA. PCR se běžně provádí v molekulárně biologických laboratořích, protože jde o snadnou metodu produkce kopií DNA. To je rozdíl mezi replikací PCR a DNA.

Odkaz:

1. „Replikace DNA.“ Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11. března 2018. K dispozici zde
2. „Polymerázová řetězová reakce (PCR).“ Národní centrum pro biotechnologické informace, Národní lékařská knihovna USA. K dispozici zde  
3. „Molekulární mechanismus replikace DNA.“ Khan Academy. K dispozici zde  

Obrázek se svolením:

1.'Polymerázová řetězová reakce'By Enzoklop - vlastní práce, (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia  
2. 'Replikace DNA se rozdělila' Já, Madprime, (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia