Nøgleforskel - PCR vs DNA-replikering
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 videregives fra forældre 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 sker in vivo. Imidlertid kan DNA-replikation også ske via in vitro-metoder. Polymerasekædereaktion (PCR) er en sådan in vitro-metode til DNA-replikation. PCR er en DNA-amplifikationsmetode, der udføres 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. Hovedforskellen mellem disse to er, at PCR udføres i en PCR-maskine ved opretholdte temperaturer for at producere et stort antal kopier af DNA, mens DNA-replikation forekommer inde i kroppen ved kropstemperatur for at producere to identiske kopier af et enkelt DNA-molekyle.
INDHOLD
1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er PCR
3. Hvad er DNA-replikering
4. Ligheder mellem PCR og DNA-replikation
5. Sammenligning side om side - PCR vs DNA-replikering i tabelform
6. Resumé
Hvad er PCR?
Polymerase Chain Reaction (PCR) er en in vitro DNA-amplifikationsteknik, der rutinemæssigt udføres i molekylærbiologiske laboratorier. Denne metode muliggjorde produktionen af tusinder til millioner af kopier af et særligt interesseret DNA-fragment. PCR blev introduceret af Kary Mullis i 1980. I denne teknik serveres det interesserede DNA-fragment som skabelon til kopiering. Enzymet kaldet Taq-polymerase bruges som DNA-polymeraseenzym, og det vil katalysere syntesen af nye tråde af DNA-fragmentet. Primere, der er i PCR-blandingen, fungerer som udgangspunkt for fragmentforlængelserne. I slutningen af PCR-reaktionen kan der opnås mange kopier af prøve-DNA'et.
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 (fremad- og omvendt primere), nukleotider (byggesten af DNA) og en buffer. PCR-reaktion køres i en PCR-maskine, og den skal fodres med den korrekte PCR-blanding og det rigtige PCR-program. Hvis reaktionsblandingen og programmet er korrekt, producerer den den krævede mængde kopier af en bestemt del af DNA fra en meget lille mængde DNA.
Der er tre hovedtrin involveret i en PCR-reaktion, nemlig denaturering, primerudglødning og strengforlængelse. Disse tre trin forekommer ved tre forskellige temperaturer. DNA eksisterer som en dobbeltstrenget helix. To tråde er bundet af hydrogenbindinger. Før amplifikation adskilles dobbeltstrenget DNA ved at give en høj temperatur. Ved høj temperatur denatureres dobbeltstrenget DNA til enkeltstrenge. Derefter annealer primerne med de flankerende ender af det interesserede fragment eller DNA'et. Primer er et kort stykke enkeltstrenget DNA, der er komplementært til enderne af målsekvensen. Primere fremad og bagud udglødes med de komplementære baser ved de flankerende ender af det denaturerede prøve-DNA ved annealingstemperaturen.
Når primere annealeres med DNA, initierer Taq-polymeraseenzym syntesen af de nye tråde ved at tilføje nukleotider, der er komplementære til skabelon-DNA'et. Taq-polymerase er et varmestabilt enzym, der isoleres fra en termofil bakterie kaldet Thermus aquaticus. PCR-buffer opretholder de optimale betingelser for Taq-polymerase-handlingen. Disse tre trin i PCR-reaktion gentages for at producere den krævede mængde af PCR-produktet. Ved hver PCR-reaktion fordobles antallet af DNA-kopier. Derfor kan en eksponentiel amplifikation observeres i PCR. PCR-produkt kan observeres ved hjælp af gelelektroforese, da det producerer den synlige mængde DNA på en gel, og det kan oprenses til yderligere undersøgelser såsom sekventering osv.
Figur 01: PCR
PCR er et værdifuldt værktøj inden for medicinsk og biologisk forskning. Især i retsmedicinske studier har PCR en enorm værdi, da den kan forstærke DNA til undersøgelser fra de små prøver af de kriminelle og lave retsmedicinske DNA-profiler. PCR anvendes i vid udstrækning i mange områder af den molekylære biologi, herunder genotypebestemmelse, genkloning, mutationsdetektion, DNA-sekventering, DNA-mikroarrays og faderskabstest osv.
Hvad er DNA-replikering?
DNA-replikation henvises til den proces, 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. Modercellens genom skal replikeres for at overføre genomet til 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 tråde er adskilt i begyndelsen af DNA-replikationen, og det udføres ved hjælp af ATP-afhængig DNA-helicase. Afvikling af DNA er den vigtigste begivenhed, der finder sted i initieringstrinnet. Ved at bruge adskilte DNA-tråde som skabeloner,DNA-polymerase syntetiserer de nye komplementære tråde i skabelonstrengene i 5 'til 3' retning. Dette er det trin, der kaldes forlængelse. Afslutning sker, når de to replikationsgafler mødes med hinanden i den modsatte ende af forældrekromosomet.
Figur 02: DNA-replikering
Bortset fra DNA-polymerase er adskillige enzymer, såsom DNA-primase, DNA-helicase, DNA-ligase og Topoisomerase involveret i DNA-replikationen. Et særligt træk ved in vivo DNA-replikation er, at den producerer Okazaki-fragmenter. En streng dannes kontinuerligt, mens den anden dannes i små stykker.
Hvad er ligheden mellem PCR og DNA-replikering?
- I både PCR og DNA-replikation adskilles dobbeltstrenget DNA fra hinanden.
- I både PCR- og DNA-replikationsprocesser kopieres DNA.
- Både PCR- og DNA-replikationsprocesser er virkelig vigtige.
- I både PCR- og DNA-replikationsprocesser er DNA-polymeraseenzym involveret.
Hvad er forskellen mellem PCR og DNA-replikering?
Diff artikel midt foran bordet
PCR vs DNA-replikering |
|
| PCR er en in vitro-metode til DNA-amplifikation, hvor der produceres tusinder til millioner af kopier af DNA. | DNA-replikering er en naturlig proces, der producerer to identiske kopier af DNA fra et DNA-molekyle. |
| Trin | |
| PCR har tre trin; denaturering, primerudglødning og strengforlængelse. | DNA-replikering har tre trin; indvielse, forlængelse og afslutning. |
| Inddragelse af primere | |
| PCR har brug for kunstige primere. | DNA-replikering har ikke brug for kunstige primere. Et kort fragment af RNA er involveret i DNA-replikation. |
| Denaturering af dobbeltstrengene | |
| Dobbelt tråde adskilles ved at anvende en høj temperatur i PCR. | Dobbeltstrenge adskilles fra hinanden ved hjælp af enzymet DNA-helicase i DNA-replikering. |
| Involveret enzym | |
| PCR bruger Taq-polymerase. | DNA-replikering bruger DNA-polymerase. |
| Temperatur | |
| PCR forekommer ved tre forskellige temperaturer inde i en maskine. | DNA-replikering forekommer ved kropstemperatur i kroppen af den levende organisme. |
| In vivo eller In vitro | |
| PCR er en in vitro-metode. | DNA-replikering er en in vivo-metode. |
Resumé - PCR vs DNA-replikering
DNA-replikation er en proces til fremstilling 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. Den består af tre enzymatisk katalyserede trin, nemlig initiering, forlængelse og afslutning. DNA-replikation kan udføres kunstigt i laboratoriet. PCR er en måde at producere et stort antal kopier af DNA fra det interesserede DNA. PCR udføres rutinemæssigt i molekylærbiologiske laboratorier, da det er en nem metode til produktion af kopier af DNA. Dette er forskellen mellem PCR og DNA-replikation.
