Ključna razlika – PCR nasuprot replikaciji DNK
Replikacija DNK prirodni je proces koji se odvija u živim organizmima. Uključuje proizvodnju dvije identične kopije jedne molekule DNK. Replikacija DNK iznimno je važan proces biološkog nasljeđivanja. Genetske informacije prenose se s roditelja na potomke uglavnom zahvaljujući sposobnosti replikacije DNK. Stoga je to bitan proces koji se događa u gotovo svim živim organizmima. Ovaj se proces odvija in vivo. Međutim, replikacija DNA može se izvesti i in vitro metodama. Lančana reakcija polimerazom (PCR) jedna je od takvih in vitro metoda replikacije DNA. PCR je metoda umnožavanja DNK koja se izvodi u laboratorijima. Proizvodi tisuće do milijune kopija DNK iz zainteresiranog fragmenta DNK ili gena. Postoje razlike između in vivo replikacije DNA i PCR-a. Ključna razlika između ova dva je da se PCR izvodi u PCR stroju na održavanim temperaturama kako bi se proizveo veliki broj kopija DNK, dok se replikacija DNK odvija unutar tijela na tjelesnoj temperaturi da bi se proizvele dvije identične kopije jedne molekule DNK.
Što je PCR?
Lančana reakcija polimerazom (PCR) je in vitro tehnika umnožavanja DNK koja se rutinski izvodi u laboratorijima za molekularnu biologiju. Ova je metoda omogućila proizvodnju tisuća do milijuna kopija posebno zainteresiranog fragmenta DNK. PCR je uveo Kary Mullis 1980. U ovoj tehnici, željeni fragment DNK služi kao predložak za izradu kopija. Enzim nazvan Taq polimeraza koristi se kao enzim DNA polimeraze, a katalizirat će sintezu novih lanaca fragmenta DNA. Primeri koji se nalaze u PCR smjesi služit će kao početne točke za produžetke fragmenata. Na kraju PCR reakcije može se dobiti mnogo kopija DNK uzorka.
Svi sastojci koji su potrebni za izradu kopija DNK uključeni su u PCR smjesu. Oni su uzorci DNK, DNK polimeraza (Taq polimeraza), početnice (usmjerivači naprijed i nazad), nukleotidi (građevni blokovi DNK) i pufer. PCR reakcija izvodi se u PCR stroju, a treba ga hraniti ispravnom PCR smjesom i ispravnim PCR programom. Ako su reakcijska smjesa i program ispravni, proizvest će potrebnu količinu kopija određenog dijela DNK iz vrlo male količine DNK.
Postoje tri glavna koraka uključena u PCR reakciju, naime denaturacija, žarenje primera i produženje niti. Ova tri koraka odvijaju se na tri različite temperature. DNK postoji kao dvolančana spirala. Dvije niti su povezane vodikovim vezama. Prije umnožavanja, dvolančana DNA se odvaja visokom temperaturom. Na visokoj temperaturi, dvolančana DNK denaturirala se u jednostruke niti. Tada se početnice spajaju s bočnim krajevima zainteresiranog fragmenta ili gena DNA. Primer je kratki komadić jednolančane DNK koji je komplementaran krajevima ciljne sekvence. Prednji i obrnuti primeri žare se s komplementarnim bazama na bočnim krajevima denaturiranog uzorka DNK na temperaturi žarenja.
Kada se početnice spoje s DNK, enzim Taq polimeraza inicira sintezu novih niti dodavanjem nukleotida koji su komplementarni matičnoj DNK. Taq polimeraza je toplinski stabilan enzim koji je izoliran iz termofilne bakterije pod nazivom Thermus aquaticus. PCR pufer održava optimalne uvjete za djelovanje Taq polimeraze. Ove tri faze PCR reakcije se ponavljaju kako bi se proizvela potrebna količina PCR produkta. Pri svakoj PCR reakciji broj DNK kopija se udvostručuje. Stoga se u PCR-u može uočiti eksponencijalno pojačanje. PCR produkt se može promatrati pomoću gel elektroforeze budući da proizvodi vidljivu količinu DNA na gelu i može se pročistiti za daljnja istraživanja kao što je sekvenciranje itd.
Slika 01: PCR
PCR je vrijedan alat u medicinskim i biološkim istraživanjima. Osobito u forenzičkim studijama, PCR ima ogromnu vrijednost budući da može pojačati DNK za studije iz sićušnih uzoraka kriminalaca i napraviti forenzičke DNK profile. PCR se naširoko koristi u mnogim područjima molekularne biologije uključujući genotipizaciju, kloniranje gena, detekciju mutacija, sekvenciranje DNK, DNK mikronizove i testiranje očinstva itd.
Što je replikacija DNK?
DNK replikacija odnosi se na proces koji proizvodi dvije identične kopije DNK iz jedne DNK molekule. To je važan proces biološkog nasljeđivanja. Replikacija DNA događa se u svim živim organizmima. Genom roditeljske stanice treba se replicirati kako bi se genom predao u stanicu kćer. Proces replikacije DNA ima tri glavna koraka koji se nazivaju inicijacija, elongacija i terminacija. Ove korake kataliziraju različiti enzimi. Replikacija DNK počinje od mjesta koje se naziva ishodište replikacije u staničnom genomu. U genomu DNK postoji u dvolančanom obliku. Ova dva lanca su odvojena na početku replikacije DNA, a to čini ATP ovisna DNA helikaza. Odmotavanje DNK glavni je događaj koji se događa u koraku inicijacije. Korištenjem odvojenih DNK niti kao predložaka, DNK polimeraza sintetizira nove komplementarne niti predloških niti u smjeru od 5’ do 3’. Ovo je korak koji se zove elongacija. Prekid se događa kada se dvije replikacijske vilice susretnu jedna s drugom na suprotnom kraju roditeljskog kromosoma.
Slika 02: Replikacija DNK
Osim DNK polimeraze, nekoliko enzima kao što su DNK primaza, DNK helikaza, DNK ligaza i topoizomeraza uključeni su u replikaciju DNK. Posebna značajka in vivo replikacije DNA je da proizvodi Okazakijeve fragmente. Jedna se nit kontinuirano oblikuje dok se druga formira u malim dijelovima.
Koje su sličnosti između PCR-a i replikacije DNK?
- I u PCR-u i u replikaciji DNA, dvolančana DNA je odvojena jedna od druge.
- U procesima replikacije PCR i DNK, DNK se kopira.
- I PCR i procesi replikacije DNK su stvarno važni.
- U procesima PCR i replikacije DNA uključen je enzim DNA polimeraza.
Koja je razlika između PCR-a i replikacije DNK?
PCR vs replikacija DNA |
|
| PCR je in vitro metoda umnožavanja DNK u kojoj se proizvode tisuće do milijuni kopija DNK. | Replikacija DNK prirodni je proces koji proizvodi dvije identične kopije DNK iz jedne molekule DNK. |
| Koraci | |
| PCR ima tri koraka; denaturacija, žarenje temeljnog premaza i produženje niti. | Replikacija DNK ima tri koraka; početak, elongacija i završetak. |
| Uključenost početnika | |
| PCR treba umjetne početnice. | Replikacija DNK ne treba umjetne početnice. Kratki fragment RNK uključen je u replikaciju DNK. |
| Denaturacija dvostrukih niti | |
| Dvostruke niti se odvajaju primjenom visoke temperature u PCR. | Dvostruki lanci su odvojeni jedan od drugog enzimom DNA helikaza u replikaciji DNA. |
| Uključeni enzim | |
| PCR koristi Taq polimerazu. | Replikacija DNA koristi DNA polimerazu. |
| Temperatura | |
| PCR se događa na tri različite temperature unutar stroja. | Replikacija DNK događa se na tjelesnoj temperaturi unutar tijela živog organizma. |
| In vivo ili In vitro | |
| PCR je in vitro metoda. | Replikacija DNK je in vivo metoda. |
Sažetak – PCR nasuprot replikaciji DNK
DNK replikacija je proces proizvodnje dvije identične kopije DNK iz jedne molekule DNK. Javlja se u svim živim organizmima budući da nudi metodu prijenosa genetske informacije od roditelja do potomka. Sastoji se od tri enzimski katalizirana koraka, naime inicijacije, elongacije i završetka. Replikacija DNK može se izvesti umjetno u laboratoriju. PCR je jedan od načina proizvodnje velikog broja kopija DNK iz zainteresirane DNK. PCR se rutinski provodi u molekularno biološkim laboratorijima budući da je to jednostavna metoda proizvodnje kopija DNK. Ovo je razlika između PCR-a i replikacije DNA.
