Ključna razlika – PCR vs DNK replikacija
Replikacija DNK je prirodni proces koji se dešava u živim organizmima. Uključuje proizvodnju dvije identične kopije jednog molekula DNK. Replikacija DNK je izuzetno važan proces biološkog nasljeđivanja. Genetske informacije se prenose sa roditelja na potomstvo uglavnom zahvaljujući sposobnosti replikacije DNK. Dakle, to je suštinski proces koji se odvija u gotovo svim živim organizmima. Ovaj proces se dešava in vivo. Međutim, replikacija DNK može se obaviti i in vitro metodama. Lančana reakcija polimerazom (PCR) je jedna takva in vitro metoda replikacije DNK. PCR je metoda amplifikacije DNK koja se izvodi u laboratorijama. On proizvodi hiljade do milion kopija DNK iz zainteresovanog DNK fragmenta ili gena. Postoje razlike između in vivo replikacije DNK i PCR-a. Ključna razlika između ova dva je u tome što se PCR izvodi u PCR mašini na održavanoj temperaturi kako bi se proizveo veliki broj kopija DNK dok se replikacija DNK događa unutar tijela na tjelesnoj temperaturi kako bi se proizvele dvije identične kopije jednog molekula DNK.
Šta je PCR?
Lančana reakcija polimeraze (PCR) je tehnika in vitro amplifikacije DNK koja se rutinski izvodi u molekularno-biološkim laboratorijama. Ova metoda je omogućila proizvodnju hiljada do miliona kopija posebno interesantnog fragmenta DNK. PCR je uveo Kary Mullis 1980. U ovoj tehnici, zainteresovani fragment DNK služi kao šablon za pravljenje kopija. Enzim koji se zove Taq polimeraza koristi se kao enzim DNK polimeraze, i on će katalizirati sintezu novih lanaca DNK fragmenta. Prajmeri koji se nalaze u PCR mešavini će raditi kao početne tačke za ekstenzije fragmenata. Na kraju PCR reakcije može se dobiti mnogo kopija DNK uzorka.
Svi sastojci koji su potrebni za pravljenje kopija DNK uključeni su u PCR smjesu. To su DNK uzorka, DNK polimeraza (Taq polimeraza), prajmeri (prednji i reverzni prajmeri), nukleotidi (građevinski blokovi DNK) i pufer. PCR reakcija se izvodi u PCR mašini i treba je hraniti ispravnom PCR smešom i ispravnim PCR programom. Ako su reakciona smjesa i program ispravni, proizvešće potrebnu količinu kopija određenog dijela DNK iz vrlo male količine DNK.
Postoje tri glavna koraka uključena u PCR reakciju, a to su denaturacija, žarenje prajmera i produžavanje niti. Ova tri koraka se dešavaju na tri različite temperature. DNK postoji kao dvolančana spirala. Dva lanca su povezana vodoničnim vezama. Prije amplifikacije, dvolančana DNK se odvaja davanjem visoke temperature. Na visokoj temperaturi, dvolančana DNK se denaturirala u jednolančane niti. Zatim se prajmeri žare sa bočnim krajevima zainteresovanog fragmenta ili gena DNK. Prajmer je kratak komad jednolančane DNK koji je komplementaran krajevima ciljne sekvence. Prednji i reverzni prajmeri se žare sa komplementarnim bazama na bočnim krajevima denaturiranog uzorka DNK na temperaturi žarenja.
Kada se prajmeri žare sa DNK, enzim Taq polimeraza inicira sintezu novih lanaca dodavanjem nukleotida koji su komplementarni šablonskoj DNK. Taq polimeraza je toplotno stabilan enzim koji je izoliran iz termofilne bakterije zvane Thermus aquaticus. PCR pufer održava optimalne uslove za djelovanje Taq polimeraze. Ove tri faze PCR reakcije se ponavljaju kako bi se proizvela potrebna količina PCR proizvoda. Prilikom svake PCR reakcije, broj kopije DNK se udvostručuje. Stoga se u PCR-u može uočiti eksponencijalna amplifikacija. PCR proizvod se može posmatrati korišćenjem gel elektroforeze jer proizvodi vidljivu količinu DNK na gelu i može se pročistiti za dalje studije kao što je sekvenciranje itd.
Slika 01: PCR
PCR je vrijedan alat u medicinskim i biološkim istraživanjima. Posebno u forenzičkim studijama, PCR ima ogromnu vrijednost jer 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 mikro nizove i testiranje očinstva itd.
Šta je DNK replikacija?
DNK replikacija se odnosi na proces koji proizvodi dvije identične kopije DNK iz jednog molekula DNK. To je važan proces biološkog nasljeđivanja. Replikacija DNK događa se u svim živim organizmima. Genom roditeljske ćelije treba replicirati kako bi se genom predao u ćeliju kćer. Proces replikacije DNK ima tri glavna koraka koji se nazivaju inicijacija, elongacija i terminacija. Ove korake kataliziraju različiti enzimi. Replikacija DNK počinje od lokacije koja se naziva ishodište replikacije u genomu ćelije. U genomu DNK postoji u dvolančanom obliku. Ova dva lanca se razdvajaju na početku replikacije DNK, a to čini ATP zavisna DNK helikaza. Odmotavanje DNK je glavni događaj koji se dešava u inicijacijskom koraku. Korištenjem odvojenih lanaca DNK kao šablona, DNK polimeraza sintetizira nove komplementarne lančiće šablonskih lanaca u smjeru od 5’ do 3’. Ovo je korak koji se naziva elongacija. Završetak se događa kada se dvije replikacijske vilice sretnu jedna s drugom na suprotnom kraju roditeljskog hromozoma.
Slika 02: DNK replikacija
Osim DNK polimeraze, nekoliko enzima kao što su DNK primaza, DNK helikaza, DNK ligaza i topoizomeraza su uključeni u replikaciju DNK. Posebna karakteristika in vivo replikacije DNK je da proizvodi Okazaki fragmente. Jedan pramen se kontinuirano formira dok se drugi formira u malim komadima.
Koje su sličnosti između PCR-a i DNK replikacije?
- U PCR i DNK replikaciji, dvolančana DNK je odvojena jedna od druge.
- U oba procesa PCR i DNK replikacije, DNK se kopira.
- Procesi PCR i DNK replikacije su zaista važni.
- U oba procesa PCR i DNK replikacije, enzim DNK polimeraze je uključen.
Koja je razlika između PCR-a i DNK replikacije?
PCR vs DNK replikacija |
|
| PCR je in vitro metoda amplifikacije DNK u kojoj se proizvode hiljade do milioni kopija DNK. | Replikacija DNK je prirodni proces koji proizvodi dvije identične kopije DNK iz jednog molekula DNK. |
| Koraci | |
| PCR ima tri koraka; denaturacija, žarenje prajmera i produžavanje niti. | DNK replikacija ima tri koraka; početak, produljenje i završetak. |
| Učešće Primers | |
| PCR-u su potrebni umjetni prajmeri. | DNK replikacija ne zahteva veštačke prajmere. Kratki fragment RNK je uključen u replikaciju DNK. |
| Denaturiranje dvostrukih niti | |
| Dvostruke niti se razdvajaju primjenom visoke temperature u PCR-u. | Dvostruki lanci su odvojeni jedan od drugog pomoću enzima DNK helikaze u DNK replikaciji. |
| Uključen enzim | |
| PCR koristi Taq polimerazu. | DNK replikacija koristi DNK polimerazu. |
| Temperatura | |
| PCR se dešava na tri različite temperature unutar mašine. | Replikacija DNK se dešava 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 vs DNK replikacija
DNK replikacija je proces proizvodnje dvije identične kopije DNK iz jednog molekula DNK. Javlja se u svim živim organizmima jer nudi metodu davanja genetskih informacija od roditelja potomstvu. Sastoji se od tri enzimski katalizirana koraka, odnosno inicijacije, elongacije i terminacije. Replikacija DNK se može izvesti umjetno u laboratoriji. PCR je jedan od načina da se proizvede veliki broj kopija DNK iz zainteresovane DNK. PCR se rutinski izvodi u molekularno-biološkim laboratorijama jer je to jednostavan metod za proizvodnju kopija DNK. Ovo je razlika između PCR i DNK replikacije.
