Diferența cheie – PCR vs replicarea ADN
Replicarea ADN-ului este un proces natural care are loc în organismele vii. Implica producerea a două copii identice ale unei molecule de ADN. Replicarea ADN-ului este un proces extrem de important al moștenirii biologice. Informațiile genetice sunt transmise de la părinte la urmași, în principal datorită capacității de replicare a ADN-ului. Prin urmare, este un proces esențial care are loc în aproape toate organismele vii. Acest proces are loc in vivo. Cu toate acestea, replicarea ADN-ului se poate face și prin metode in vitro. Reacția în lanț a polimerazei (PCR) este o astfel de metodă in vitro de replicare a ADN-ului. PCR este o metodă de amplificare a ADN-ului realizată în laboratoare. Produce mii până la milioane de copii de ADN dintr-un fragment de ADN interesat sau dintr-o genă. Există diferențe între replicarea ADN in vivo și PCR. Diferența cheie dintre acestea două este că PCR este efectuată într-o mașină PCR la temperaturi menținute pentru a produce un număr mare de copii de ADN, în timp ce replicarea ADN-ului are loc în interiorul corpului la temperatura corpului pentru a produce două copii identice ale unei singure molecule de ADN.
Ce este PCR?
Reacția în lanț a polimerazei (PCR) este o tehnică de amplificare a ADN-ului in vitro care este efectuată în mod obișnuit în laboratoarele de biologie moleculară. Această metodă a permis producerea a mii până la milioane de copii ale unui fragment de ADN deosebit de interesat. PCR a fost introdus de Kary Mullis în 1980. În această tehnică, fragmentul de ADN interesat este servit ca șablon pentru realizarea de copii. Enzima numită Taq polimerază este folosită ca enzimă ADN polimerază și va cataliza sinteza noilor catene ale fragmentului de ADN. Primerii care se află în amestecul PCR vor funcționa ca puncte de plecare pentru extensiile fragmentelor. La sfârșitul reacției PCR, pot fi obținute multe copii ale probei de ADN.
Toate ingredientele care sunt necesare pentru a face copii ale ADN-ului sunt incluse în amestecul PCR. Acestea sunt probă de ADN, ADN polimerază (Taq polimeraza), primeri (primeri directe și inverse), nucleotide (blocuri de construcție ale ADN-ului) și un tampon. Reacția PCR este rulată într-o mașină PCR și ar trebui să fie alimentată cu amestecul PCR corect și programul PCR corect. Dacă amestecul de reacție și programul sunt corecte, acesta va produce cantitatea necesară de copii ale unei anumite secțiuni de ADN dintr-o cantitate foarte mică de ADN.
Există trei etape majore implicate într-o reacție PCR și anume denaturarea, recoacere primerului și extensia catenei. Aceste trei etape au loc la trei temperaturi diferite. ADN-ul există ca un helix dublu catenar. Două fire sunt legate prin legături de hidrogen. Înainte de amplificare, ADN-ul dublu catenar este separat dând o temperatură ridicată. La temperatură ridicată, ADN-ul dublu catenar s-a denaturat în catene simple. Apoi primerii se recoace cu capetele flancante ale fragmentului interesat sau ale genei ADN-ului. Primerul este o bucată scurtă de ADN monocatenar care este complementară capetelor secvenței țintă. Primerii direct și invers se recoace cu bazele complementare la capetele flancante ale probei de ADN denaturate la temperatura de recoacere.
Când primerii sunt recoapți cu ADN, enzima polimerază Taq inițiază sinteza noilor catene prin adăugarea de nucleotide care sunt complementare ADN-ului șablon. Taq polimeraza este o enzimă stabilă la căldură care este izolată dintr-o bacterie termofilă numită Thermus aquaticus. Tamponul PCR menține condițiile optime pentru acțiunea polimerazei Taq. Aceste trei etape ale reacției PCR sunt repetate pentru a produce cantitatea necesară de produs PCR. La fiecare reacție PCR, numărul de copii ADN se dublează. Prin urmare, o amplificare exponențială poate fi observată în PCR. Produsul PCR poate fi observat folosind electroforeza pe gel, deoarece produce cantitatea vizibilă de ADN pe un gel și poate fi purificat pentru studii ulterioare, cum ar fi secvențierea etc.
Figura 01: PCR
PCR este un instrument valoros în cercetarea medicală și biologică. În special în studiile criminalistice, PCR are o valoare imensă, deoarece poate amplifica ADN-ul pentru studii din mostre minuscule ale criminalilor și poate face profile ADN criminalistice. PCR este utilizat pe scară largă în multe domenii ale biologiei moleculare, inclusiv genotiparea, clonarea genelor, detectarea mutațiilor, secvențierea ADN-ului, micromatricele ADN și testarea paternității etc.
Ce este replicarea ADN-ului?
Replicarea ADN-ului se referă la procesul care produce două copii identice de ADN dintr-o moleculă de ADN. Este un proces important de moștenire biologică. Replicarea ADN-ului are loc în toate organismele vii. Genomul celulei părinte ar trebui să fie replicat pentru a preda genomul în celula fiică. Procesul de replicare a ADN-ului are trei etape principale numite inițiere, alungire și terminare. Acești pași sunt catalizați de diferite enzime. Replicarea ADN-ului începe de la locul numit originea replicării în genomul celulelor. În genom, ADN-ul există sub formă dublu catenară. Aceste două catene sunt separate la începutul replicării ADN-ului și se realizează prin ADN helicaza dependentă de ATP. Derularea ADN-ului este evenimentul principal care are loc în etapa de inițiere. Prin utilizarea catenelor de ADN separate ca șabloane, ADN polimeraza sintetizează noile catene complementare ale catenelor șablon în direcția 5’ până la 3’. Acesta este pasul numit alungire. Terminarea are loc atunci când cele două furcuri de replicare se întâlnesc una cu ceal altă la capătul opus al cromozomului parental.
Figura 02: Replicarea ADN
Altele decât ADN polimeraza, mai multe enzime, cum ar fi primaza ADN, helicaza ADN, ligaza ADN și topoizomeraza sunt implicate în replicarea ADN-ului. O caracteristică specială a replicării ADN in vivo este că produce fragmente Okazaki. O șuviță se formează continuu, în timp ce ceal altă se formează în bucăți mici.
Care sunt asemănările dintre PCR și replicarea ADN-ului?
- Atât în PCR, cât și în replicarea ADN-ului, ADN-ul dublu catenar este separat unul de celăl alt.
- În procesele de replicare PCR și ADN, ADN-ul este copiat.
- Atât procesele de replicare PCR, cât și de replicare a ADN-ului sunt foarte importante.
- În procesele de replicare PCR și ADN, este implicată enzima ADN polimerază.
Care este diferența dintre PCR și replicarea ADN-ului?
PCR vs replicarea ADN |
|
| PCR este o metodă in vitro de amplificare a ADN-ului în care sunt produse mii până la milioane de copii de ADN. | Replicarea ADN este un proces natural care produce două copii identice de ADN dintr-o moleculă de ADN. |
| pași | |
| PCR are trei pași; denaturare, recoacere primerului și extinderea catenei. | Replicarea ADN-ului are trei pași; inițiere, alungire și terminare. |
| Implicarea amorselor | |
| PCR necesită primeri artificiali. | Replicarea ADN-ului nu are nevoie de primeri artificiali. Un fragment scurt de ARN este implicat în replicarea ADN-ului. |
| Denaturarea dublelor catene | |
| Firenele duble sunt separate prin aplicarea unei temperaturi ridicate în PCR. | Catenele duble sunt separate unele de altele de enzima ADN helicaza în Replicarea ADN. |
| enzimă implicată | |
| PCR folosește polimeraza Taq. | Replicarea ADN utilizează ADN polimeraza. |
| Temperatura | |
| PCR are loc la trei temperaturi diferite în interiorul unei mașini. | Replicarea ADN-ului are loc la temperatura corpului în corpul organismului viu. |
| In vivo sau in vitro | |
| PCR este o metodă in vitro. | Replicarea ADN este o metodă in vivo. |
Rezumat – PCR vs replicarea ADN
Replicarea ADN este un proces de producere a două copii identice de ADN dintr-o singură moleculă de ADN. Apare în toate organismele vii, deoarece oferă o metodă de a oferi informații genetice de la părinte la descendenți. Constă din trei etape catalizate enzimatic și anume inițierea, alungirea și terminarea. Replicarea ADN-ului se poate face artificial în laborator. PCR este o modalitate de a produce un număr mare de copii de ADN din ADN-ul interesat. PCR este efectuată în mod obișnuit în laboratoarele de biologice moleculară, deoarece este o metodă ușoară de a produce copii ale ADN-ului. Aceasta este diferența dintre PCR și replicarea ADN-ului.
