Peamine erinevus – PCR vs DNA replikatsioon
DNA replikatsioon on loomulik protsess, mis toimub elusorganismides. See hõlmab ühe DNA molekuli kahe identse koopia valmistamist. DNA replikatsioon on äärmiselt oluline bioloogilise pärilikkuse protsess. Geneetiline teave edastatakse vanematelt järglastele peamiselt tänu DNA replikatsioonivõimele. Seega on see oluline protsess, mis toimub peaaegu kõigis elusorganismides. See protsess toimub in vivo. Kuid DNA replikatsiooni saab teha ka in vitro meetoditega. Polümeraasi ahelreaktsioon (PCR) on üks selline DNA replikatsiooni in vitro meetod. PCR on laborites läbiviidav DNA amplifitseerimise meetod. See toodab huvitatud DNA fragmendist või geenist tuhandeid kuni miljoneid DNA koopiaid. In vivo DNA replikatsiooni ja PCR vahel on erinevusi. Peamine erinevus nende kahe vahel seisneb selles, et PCR viiakse läbi PCR-seadmes püsival temperatuuril, et tekitada suur hulk DNA koopiaid, samas kui DNA replikatsioon toimub kehas kehatemperatuuril, et saada kaks identset koopiat ühest DNA molekulist.
Mis on PCR?
Polümeraasi ahelreaktsioon (PCR) on in vitro DNA amplifikatsioonitehnika, mida rutiinselt teostatakse molekulaarbioloogia laborites. See meetod võimaldas toota tuhandeid kuni miljoneid koopiaid eriti huvitatud DNA fragmendist. PCR-i võttis kasutusele Kary Mullis 1980. aastal. Selle tehnika puhul kasutatakse huvitatud DNA fragmenti koopiate tegemise mallina. DNA polümeraasi ensüümina kasutatakse ensüümi Taq polümeraas ja see katalüüsib DNA fragmendi uute ahelate sünteesi. PCR-i segus olevad praimerid töötavad fragmentide laienduste lähtepunktidena. PCR-reaktsiooni lõpus võib DNA proovist saada palju koopiaid.
PCR segu sisaldab kõiki DNA koopiate tegemiseks vajalikke koostisosi. Need on proovi-DNA, DNA polümeraas (Taq polümeraas), praimerid (päri- ja tagurpidi praimerid), nukleotiidid (DNA ehitusplokid) ja puhver. PCR-reaktsioon viiakse läbi PCR-aparaadis ning sellele tuleb lisada õige PCR-segu ja õige PCR-programm. Kui reaktsioonisegu ja programm on õiged, tekitab see väga väikesest DNA kogusest vajaliku koguse koopiaid konkreetsest DNA lõigust.
PCR reaktsioonis on kolm peamist etappi, nimelt denatureerimine, praimeri anniilimine ja ahela pikendamine. Need kolm etappi toimuvad kolmel erineval temperatuuril. DNA eksisteerib kaheahelalise heeliksina. Kaks ahelat on seotud vesiniksidemetega. Enne amplifikatsiooni eraldatakse kaheahelaline DNA kõrge temperatuuri abil. Kõrgel temperatuuril denatureerub kaheahelaline DNA üksikuteks ahelateks. Seejärel anniiluvad praimerid huvitatud fragmendi või DNA geeni külgnevate otstega. Praimer on lühike üheahelalise DNA tükk, mis on komplementaarne sihtjärjestuse otstega. Edasi- ja tagurpidi praimerid anniilivad anniilimistemperatuuril denatureeritud proovi DNA külgnevates otstes olevate komplementaarsete alustega.
Kui praimerid anniilitakse DNA-ga, käivitab Taq polümeraasi ensüüm uute ahelate sünteesi, lisades matriitsi DNA-ga komplementaarseid nukleotiide. Taq polümeraas on kuumusstabiilne ensüüm, mis eraldatakse termofiilsest bakterist nimega Thermus aquaticus. PCR puhver säilitab Taq polümeraasi toime jaoks optimaalsed tingimused. Neid kolme PCR-reaktsiooni etappi korratakse, et saada nõutav kogus PCR-produkti. Iga PCR reaktsiooni korral kahekordistub DNA koopiate arv. Seega võib PCR-is täheldada eksponentsiaalset amplifikatsiooni. PCR-produkti saab jälgida geelelektroforeesi abil, kuna see tekitab geelil nähtava koguse DNA-d ja seda saab puhastada edasisteks uuringuteks, nagu sekveneerimine jne.
Joonis 01: PCR
PCR on väärtuslik tööriist meditsiinilistes ja bioloogilistes uuringutes. Eriti kohtuekspertiisi uuringutes on PCR-il tohutu väärtus, kuna see võib amplifitseerida DNA-d uuringute jaoks kurjategijate väikestest proovidest ja teha kohtuekspertiisi DNA profiile. PCR-i kasutatakse laialdaselt paljudes molekulaarbioloogia valdkondades, sealhulgas genotüpiseerimises, geenide kloonimises, mutatsioonide tuvastamises, DNA järjestuses, DNA mikrokiipides ja isaduse testimises jne.
Mis on DNA replikatsioon?
DNA replikatsiooni all mõeldakse protsessi, mis toodab ühest DNA molekulist kaks identset DNA koopiat. See on oluline bioloogilise pärimise protsess. DNA replikatsioon toimub kõigis elusorganismides. Vanemraku genoom tuleks replitseerida, et genoom tütarrakku üle anda. DNA replikatsiooniprotsessil on kolm peamist etappi, mida nimetatakse initsiatsiooniks, pikenemiseks ja lõpetamiseks. Neid etappe katalüüsivad erinevad ensüümid. DNA replikatsioon algab kohast, mida nimetatakse replikatsiooni alguspunktiks rakkude genoomis. Genoomis eksisteerib DNA kaheahelalisel kujul. Need kaks ahelat eraldatakse DNA replikatsiooni alguses ja seda teeb ATP-st sõltuv DNA helikaas. DNA lahtikerimine on peamine sündmus, mis initsiatsioonietapis toimub. Kasutades matriitsina eraldatud DNA ahelaid, sünteesib DNA polümeraas matriitsi ahelate uued komplementaarsed ahelad 5' kuni 3' suunas. Seda sammu nimetatakse pikenemiseks. Lõpetamine toimub siis, kui kaks replikatsioonikahvlit kohtuvad vanemkromosoomi vastasotsas.
Joonis 02: DNA replikatsioon
Peale DNA polümeraasi osalevad DNA replikatsioonis mitmed ensüümid, nagu DNA primaas, DNA helikaas, DNA ligaas ja topoisomeraas. In vivo DNA replikatsiooni eripära on see, et see toodab Okazaki fragmente. Üks kiud moodustub pidev alt, teine aga väikesteks tükkideks.
Millised on PCR-i ja DNA replikatsiooni sarnasused?
- Nii PCR-is kui ka DNA replikatsioonis eraldatakse kaheahelaline DNA üksteisest.
- Nii PCR-i kui ka DNA replikatsiooniprotsesside puhul kopeeritakse DNA.
- Nii PCR kui ka DNA replikatsiooniprotsessid on tõesti olulised.
- Nii PCR-i kui ka DNA replikatsiooniprotsessides osaleb DNA polümeraasi ensüüm.
Mis vahe on PCR-il ja DNA replikatsioonil?
PCR vs DNA replikatsioon |
|
| PCR on DNA amplifitseerimise in vitro meetod, mille käigus toodetakse tuhandeid kuni miljoneid DNA koopiaid. | DNA replikatsioon on loomulik protsess, mille käigus saadakse ühest DNA molekulist kaks identset DNA koopiat. |
| Sammud | |
| PCR-il on kolm etappi; denatureerimine, praimeri anniilimine ja ahela pikendamine. | DNA replikatsioonil on kolm sammu; initsiatsioon, pikenemine ja lõpetamine. |
| Aabitsate kaasamine | |
| PCR vajab kunstlikke praimereid. | DNA replikatsioon ei vaja kunstlikke praimereid. DNA replikatsioonis osaleb lühike RNA fragment. |
| Kaksikahelate denatureerimine | |
| Kaksikahelad eraldatakse PCR-i kõrge temperatuuriga. | Kaksikahelad eraldatakse üksteisest DNA replikatsioonis ensüümi DNA helikaasiga. |
| Kaasatud ensüüm | |
| PCR kasutab Taq polümeraasi. | DNA replikatsioon kasutab DNA polümeraasi. |
| Temperatuur | |
| PCR toimub masina sees kolmel erineval temperatuuril. | DNA replikatsioon toimub elusorganismi kehas kehatemperatuuril. |
| In vivo või In vitro | |
| PCR on in vitro meetod. | DNA replikatsioon on in vivo meetod. |
Kokkuvõte – PCR vs DNA replikatsioon
DNA replikatsioon on protsess, mille käigus saadakse ühest DNA molekulist kaks identset DNA koopiat. Seda esineb kõigis elusorganismides, kuna see pakub meetodit geneetilise teabe edastamiseks vanematelt järglastele. See koosneb kolmest ensümaatiliselt katalüüsitud etapist, nimelt initsiatsioonist, pikenemisest ja lõpetamisest. DNA replikatsiooni saab teha laboris kunstlikult. PCR on üks viis huvitatud DNA-st suure hulga DNA koopiate saamiseks. PCR tehakse rutiinselt molekulaarbioloogilistes laborites, kuna see on lihtne meetod DNA koopiate valmistamiseks. See on erinevus PCR ja DNA replikatsiooni vahel.
