Forskel mellem PCR og DNA-replikation
Share
Nøgleforskel - PCR vs DNA Replikation
DNA-replikation er en naturlig proces, der forekommer i levende organismer. Det involverer produktion af to identiske kopier af et DNA-molekyle. DNA-replikation er en ekstremt vigtig proces med biologisk arv. Genetisk information overføres fra forælder til afkom hovedsageligt på grund af evnen til DNA-replikation. Derfor er det en vigtig proces, der forekommer i næsten alle levende organismer. Denne proces opstår in vivo. Imidlertid kan DNA-replikation udføres via in vitro metoder også. Polymerasekædereaktion (PCR) er en sådan in vitro metode til DNA-replikation. PCR er en DNA-amplificeringsmetode udført i laboratorier. Det producerer tusinder til millioner af kopier af DNA fra et interesseret DNA-fragment eller et gen. Der er forskelle mellem in vivo DNA-replikation og PCR. Det vigtigste forskel mellem disse to er det PCR udføres i en PCR-maskine ved opretholdede temperaturer til frembringelse af et stort antal kopier af DNA, mens DNA-replikation forekommer inde i kroppen ved kropstemperatur til frembringelse af to identiske kopier af et enkelt DNA-molekyle.
INDHOLD
1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er PCR
3. Hvad er DNA-replikation
4. Ligheder mellem PCR og DNA-replikation
5. Sammenligning side ved side - PCR vs DNA-replikation i tabelform
6. Resume
Hvad er PCR?
Polymerase Chain Reaction (PCR) er en in vitro DNA-amplifikationsteknik, der rutinemæssigt udføres i molekylærbiologiske laboratorier. Denne metode muliggjorde produktion af tusinder til millioner af kopier af et særligt interesseret DNA-fragment. PCR blev introduceret af Kary Mullis i 1980. I denne teknik tjener det interesserede fragment af DNA som skabelonen til at fremstille kopier. Enzymet kaldet Taq-polymerase bruges som DNA-polymeraseenzym, og det vil katalysere syntesen af nye strenge af DNA-fragmentet. Primere, der er i PCR-blandingen, fungerer som udgangspunkt for fragmentforlængelserne. Ved afslutningen af PCR-reaktionen kan mange kopier af prøve-DNA fås.
Alle ingredienser, der er nødvendige for at fremstille kopier af DNA, er inkluderet i PCR-blandingen. De er prøve-DNA, DNA-polymerase (Taq-polymerase), primere (fremadgående og bagudgående primere), nukleotider (byggesten af DNA) og en puffer. PCR-reaktion køres i en PCR-maskine, og den skal fodres med den korrekte PCR-blanding og det korrekte PCR-program. Hvis reaktionsblandingen og programmet er korrekte, producerer den den krævede mængde kopier af en bestemt sektion af DNA fra en meget lille mængde DNA.
Der er tre hovedtrin involveret i en PCR-reaktion, nemlig denaturering, primerglødning og strengforlængelse. Disse tre trin forekommer ved tre forskellige temperaturer. DNA findes som en dobbeltstrenget helix. To strenge er bundet af brintbindinger. Før amplificering adskilles dobbeltstrenget DNA ved at give en høj temperatur. Ved høj temperatur denatureret dobbeltstrenget DNA i enkeltstrenge. Derefter annealiserer primerne med de flankerende ender af det interesserede fragment eller DNA'ets gen. Primer er et kort stykke enkeltstrenget DNA, der er komplementært til enderne af målsekvensen. Fremadgående og bagudgående primere anneales med de komplementære baser i de flankerede ender af den denatureret prøve-DNA ved udglødningstemperaturen.
Når primere anneales med DNA, initierer Taq-polymeraseenzym syntesen af de nye strenge ved at tilføje nukleotider, der er komplementære til skabelon-DNA. Taq-polymerase er et varmestabilt enzym, der er isoleret fra en kaldet termofil bakterie Thermus aquaticus. PCR-buffer opretholder de optimale betingelser for Taq-polymeraseaktionen. Disse tre trin i PCR-reaktion gentages for at fremstille den krævede mængde af PCR-produktet. Ved hver PCR-reaktion er antallet af DNA-kopier fordoblet. Derfor kan en eksponentiel amplifikation observeres i PCR. PCR-produkt kan observeres ved anvendelse af gelelektroforese, da det producerer den synlige mængde DNA på en gel, og det kan renses til yderligere undersøgelser, såsom sekventering osv..
Figur 01: PCR
PCR er et værdifuldt værktøj inden for medicinsk og biologisk forskning. Især i retsmedicinske undersøgelser har PCR en enorm værdi, da den kan amplificere DNA til undersøgelser fra de små prøver af de kriminelle og fremstille retsmedicinske DNA-profiler. PCR er vidt brugt i mange områder af molekylærbiologien, herunder genotyping, genkloning, mutationsdetektion, DNA-sekventering, DNA-mikroarrays og faderskabstest osv..
Hvad er DNA-replikation?
DNA-replikation henvises til processen, der producerer to identiske kopier af DNA fra et DNA-molekyle. Det er en vigtig proces med biologisk arv. DNA-replikation forekommer i alle levende organismer. Ældrecellens genom skal replikeres for at overføre genomet i dattercellen. DNA-replikationsproces har tre hovedtrin kaldet initiering, forlængelse og afslutning. Disse trin katalyseres af forskellige enzymer. DNA-replikation starter fra det sted, der kaldes replikationsorigin i cellernes genom. I genomet findes DNA i dobbeltstrenget form. Disse to strenge adskilles i begyndelsen af DNA-replikationen, og det udføres af ATP-afhængig DNA-helikase. Afvikling af DNA er hovedbegivenheden, der finder sted i initieringstrinnet. Ved at bruge adskilte DNA-strenge som skabeloner syntetiserer DNA-polymerase de nye komplementære strenge af skabelonstrengene i 5 'til 3' retning. Dette er det trin, der kaldes forlængelse. Afslutning opstår, når de to replikationsgaffler mødes med hinanden i den modsatte ende af forældrekromosomet.
Figur 02: DNA-replikation
Bortset fra DNA-polymerase er flere enzymer såsom DNA-primase, DNA-helikase, DNA-ligase og Topoisomerase involveret i DNA-replikationen. Et specielt træk ved in vivo-DNA-replikation er, at det producerer Okazaki-fragmenter. Den ene streng dannes kontinuerligt, mens den anden dannes i små stykker.
Hvad er ligheden mellem PCR og DNA-replikation?
- I både PCR og DNA-replikation separeres dobbeltstrenget DNA fra hinanden.
- I både PCR- og DNA-replikationsprocesser kopieres DNA.
- Både PCR- og DNA-replikeringsprocesser er virkelig vigtige.
- I både PCR- og DNA-replikationsprocesser er DNA-polymeraseenzym involveret.
Hvad er forskellen mellem PCR og DNA-replikation?
PCR vs DNA-replikation | |
| PCR er en in vitro metode til DNA-amplifikation, hvor tusinder til millioner af kopier af DNA produceres. | DNA-replikation er en naturlig proces, der producerer to identiske kopier af DNA fra et DNA-molekyle. |
| Steps | |
| PCR har tre trin; denaturering, primerglødning og strengforlængelse. | DNA-replikation har tre trin; initiering, forlængelse og afslutning. |
| Involvering af primere | |
| PCR har brug for kunstige primere. | DNA-replikation har ikke brug for kunstige primere. Et kort fragment af RNA er involveret i DNA-replikation. |
| Denaturering af dobbeltstrenge | |
| Dobbeltstrenge adskilles ved at anvende en høj temperatur i PCR. | Dobbeltstrenge adskilles fra hinanden af enzymet DNA-helikase i DNA-replikation. |
| Involveret enzym | |
| PCR bruger Taq-polymerase. | DNA-replikation bruger DNA-polymerase. |
| Temperatur | |
| PCR forekommer ved tre forskellige temperaturer inde i en maskine. | DNA-replikation forekommer ved kropstemperatur i kroppen af den levende organisme. |
| In vivo eller In vitro | |
| PCR er en in vitro metode. | DNA-replikation er en in vivo metode. |
Resumé - PCR vs DNA Replikation
DNA-replikation er en proces til produktion af to identiske kopier af DNA fra et enkelt DNA-molekyle. Det forekommer i alle levende organismer, da det tilbyder en metode til at give den genetiske information fra forælder til afkom. Det består af tre enzymatisk katalyserede trin, nemlig initiering, forlængelse og afslutning. DNA-replikation kan udføres kunstigt i laboratoriet. PCR er en måde at fremstille et stort antal kopier af DNA fra det interesserede DNA på. PCR udføres rutinemæssigt i molekylære biologiske laboratorier, da det er en nem metode til fremstilling af kopier af DNA. Dette er forskellen mellem PCR og DNA-replikation.
Reference:
1. "DNA-replikation." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11. mar. 2018. Tilgængelig her
2. "Polymerase Chain Reaction (PCR)." National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine. Tilgængelig her
3. "Molekylær mekanisme til DNA-replikation." Khan Academy. Tilgængelig her
Billede høflighed:
1.'Polymerase kædereaktion'By Enzoklop - Eget arbejde, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2.'DNA-replikationssplitning'By I, Madprime, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
