Verschil tussen PCR en DNA-replicatie

Belangrijkste verschil - PCR versus DNA kopiëren
 

DNA-replicatie is een natuurlijk proces dat voorkomt in levende organismen. Het omvat de productie van twee identieke exemplaren van één DNA-molecuul. DNA-replicatie is een uiterst belangrijk proces van biologische overerving. Genetische informatie wordt doorgegeven van ouder naar nageslacht voornamelijk vanwege het vermogen van DNA-replicatie. Daarom is het een essentieel proces dat in bijna alle levende organismen voorkomt. Dit proces vindt plaats in vivo. DNA-replicatie kan echter via worden gedaan in vitro methoden ook. Polymerase Chain Reaction (PCR) is er zo één in vitro methode van DNA-replicatie. PCR is een DNA-amplificatiemethode die wordt uitgevoerd in laboratoria. Het produceert duizenden tot miljoenen kopieën van DNA uit een geïnteresseerd DNA-fragment of een gen. Er zijn verschillen tussen in vivo DNA-replicatie en PCR. De belangrijk verschil tussen deze twee is dat PCR wordt uitgevoerd in een PCR-machine bij aangehouden temperaturen om een ​​groot aantal kopieën van DNA te produceren, terwijl DNA-replicatie plaatsvindt in het lichaam bij lichaamstemperatuur om twee identieke kopieën van een enkele DNA-molecule te produceren.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is PCR
3. Wat is DNA-replicatie
4. Overeenkomsten tussen PCR en DNA-replicatie
5. Vergelijking zij aan zij - PCR versus DNA-replicatie in tabelvorm
6. Samenvatting

Wat is PCR?

Polymerase Chain Reaction (PCR) is een in vitro DNA-amplificatietechniek die routinematig wordt uitgevoerd in Molecular Biological-laboratoria. Deze methode maakte de productie mogelijk van duizenden tot miljoenen kopieën van een bijzonder geïnteresseerd DNA-fragment. PCR werd in 1980 geïntroduceerd door Kary Mullis. In deze techniek wordt het geïnteresseerde fragment van DNA gebruikt als sjabloon voor het maken van kopieën. Het enzym genaamd Taq-polymerase wordt gebruikt als het DNA-polymerase-enzym en het zal de synthese van nieuwe strengen van het DNA-fragment katalyseren. Primers die zich in het PCR-mengsel bevinden, zullen werken als uitgangspunten voor de fragmentextensies. Aan het einde van de PCR-reactie kunnen vele kopieën van het monster-DNA worden verkregen.

Alle ingrediënten die nodig zijn om kopieën van DNA te maken, worden opgenomen in het PCR-mengsel. Het zijn monster-DNA, DNA-polymerase (Taq-polymerase), primers (voorwaartse en achterwaartse primers), nucleotiden (bouwstenen van DNA) en een buffer. PCR-reactie wordt uitgevoerd in een PCR-machine en deze moet worden gevoed met het juiste PCR-mengsel en het juiste PCR-programma. Als het reactiemengsel en het programma correct zijn, zal het de benodigde hoeveelheid kopieën van een bepaald deel van het DNA produceren uit een zeer kleine hoeveelheid DNA.

Er zijn drie hoofdstappen betrokken bij een PCR-reactie, namelijk denaturatie, primer-annealing en strengverlenging. Deze drie stappen vinden plaats bij drie verschillende temperaturen. DNA bestaat als een dubbelstrengige helix. Twee strengen worden gebonden door waterstofbruggen. Voorafgaand aan amplificatie wordt dubbelstrengig DNA gescheiden door een hoge temperatuur te geven. Bij hoge temperatuur, dubbelstrengs DNA gedenatureerd tot enkele strengen. Vervolgens hybridiseren de primers met de flankerende uiteinden van het geïnteresseerde fragment of het gen van het DNA. Primer is een kort stukje enkelstrengs DNA dat complementair is aan de uiteinden van de doelsequentie. Voorwaartse en achterwaartse primers versmelten met de complementaire basen aan de flankerende uiteinden van het gedenatureerde monster-DNA bij de uitgloeitemperatuur.

Wanneer primers worden gehybridiseerd met DNA, initieert Taq-polymerase-enzym de synthese van de nieuwe strengen door het toevoegen van nucleotiden die complementair zijn aan het matrijs-DNA. Taq-polymerase is een hitte-stabiel enzym dat wordt geïsoleerd uit een thermofiele bacterie die wordt genoemd Thermus aquaticus. PCR-buffer handhaaft de optimale omstandigheden voor de Taq-polymerasewerking. Deze drie stadia van PCR-reactie worden herhaald om de vereiste hoeveelheid van het PCR-product te produceren. Bij elke PCR-reactie verdubbelt het aantal van de DNA-kopie. Derhalve kan een exponentiële amplificatie in PCR worden waargenomen. PCR-product kan worden waargenomen met behulp van gelelektroforese, omdat het de zichtbare hoeveelheid DNA op een gel produceert en het kan worden gezuiverd voor verdere studies zoals sequencing enz..

Figuur 01: PCR

PCR is een waardevol hulpmiddel in medisch en biologisch onderzoek. Vooral in forensisch onderzoek heeft PCR een immense waarde omdat het DNA kan amplificeren voor onderzoeken van de kleine monsters van de criminelen en forensische DNA-profielen kan maken. PCR wordt veel gebruikt in veel gebieden van de moleculaire biologie, waaronder genotypering, genklonen, mutatiedetectie, DNA-sequencing, DNA-microarrays en vaderschapstesten enz..

Wat is DNA-replicatie?

DNA-replicatie wordt verwezen naar het proces dat twee identieke kopieën van DNA uit één DNA-molecuul produceert. Het is een belangrijk proces van biologische overerving. DNA-replicatie komt voor in alle levende organismen. Het genoom van de oudercel moet worden gerepliceerd om het genoom in de dochtercel over te dragen. DNA-replicatieproces heeft drie hoofdstappen genaamd initiatie, verlenging en beëindiging. Deze stappen worden gekatalyseerd door verschillende enzymen. DNA-replicatie start vanaf de locatie die de oorsprong van replicatie wordt genoemd in het genoom van de cellen. In het genoom bestaat DNA in dubbelstrengs vorm. Deze twee strengen worden gescheiden aan het begin van de DNA-replicatie en het wordt gedaan door ATP-afhankelijk DNA-helicase. Het afwikkelen van DNA is de belangrijkste gebeurtenis die optreedt in de initiatiestap. Door gescheiden DNA-strengen als sjablonen te gebruiken, synthetiseert DNA-polymerase de nieuwe complementaire strengen van de matrijsstrengen in de 5 'naar 3'-richting. Dit is de stap die elongatie wordt genoemd. Beëindiging vindt plaats wanneer de twee replicatievorken elkaar tegenkomen op het tegenoverliggende uiteinde van het ouderlijke chromosoom.

Figuur 02: DNA-replicatie

Anders dan DNA-polymerase zijn verschillende enzymen zoals DNA-primase, DNA-helicase, DNA-ligase en Topoisomerase betrokken bij de DNA-replicatie. Een speciaal kenmerk van de in vivo DNA-replicatie is dat het Okazaki-fragmenten produceert. Eén streng wordt continu gevormd terwijl de andere in kleine stukjes wordt gevormd.

Wat zijn de overeenkomsten tussen PCR en DNA-replicatie?

• In zowel PCR- als DNA-replicatie wordt dubbelstrengig DNA van elkaar gescheiden.
• In zowel PCR- als DNA-replicatieprocessen wordt DNA gekopieerd.
• Zowel PCR- als DNA-replicatieprocessen zijn echt belangrijk.
• In zowel PCR- als DNA-replicatieprocessen is DNA-polymerase-enzym betrokken.

Wat is het verschil tussen PCR en DNA-replicatie?

PCR versus DNA-replicatie
PCR is een in vitro methode van DNA-amplificatie waarbij duizenden tot miljoenen kopieën van DNA worden geproduceerd.	DNA-replicatie is een natuurlijk proces dat twee identieke kopieën van DNA uit één DNA-molecuul produceert.
Stappen
PCR heeft drie stappen; denaturatie, primerverhitting en strengverlenging.	DNA-replicatie heeft drie stappen; initiatie, verlenging en beëindiging.
Betrokkenheid van primers
PCR heeft kunstmatige primers nodig.	DNA-replicatie heeft geen kunstmatige primers nodig. Een kort fragment van RNA is betrokken bij DNA-replicatie.
Denaturering van de dubbele strengen
Dubbele strengen worden gescheiden door een hoge temperatuur toe te passen in PCR.	Dubbele strengen worden van elkaar gescheiden door het enzym DNA-helicase in DNA-replicatie.
Enzyme betrokken
PCR gebruikt Taq-polymerase.	DNA-replicatie maakt gebruik van DNA-polymerase.
Temperatuur
PCR vindt plaats bij drie verschillende temperaturen in een machine.	DNA-replicatie vindt plaats op lichaamstemperatuur in het lichaam van het levende organisme.
In vivo of In vitro
PCR is een in vitro methode.	DNA-replicatie is een in vivo methode.

Samenvatting - PCR versus DNA kopiëren

DNA-replicatie is een proces van het produceren van twee identieke kopieën van DNA uit een enkele DNA-molecule. Het komt voor in alle levende organismen, omdat het een methode biedt om de genetische informatie van ouder naar nageslacht te geven. Het bestaat uit drie enzymatisch gekatalyseerde stappen, namelijk initiatie, rek en terminatie. DNA-replicatie kan kunstmatig in het laboratorium worden uitgevoerd. PCR is één manier om een ​​groot aantal kopieën van DNA uit het geïnteresseerde DNA te produceren. PCR wordt routinematig uitgevoerd in moleculair biologische laboratoria, omdat het een eenvoudige methode is om kopieën van DNA te maken. Dit is het verschil tussen PCR en DNA-replicatie.

Referentie:

1. "Replicatie van DNA." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11 maart 2018. Beschikbaar Hier
2. "Polymerase-kettingreactie (PCR)." Nationaal centrum voor biotechnologische informatie, U.S. National Library of Medicine. Beschikbaar Hier  
3. "Moleculair mechanisme van DNA-replicatie." Khan Academy. Beschikbaar Hier  

Afbeelding met dank aan:

1.'Polymerasekettingreactie'door Enzoklop - Eigen werk, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia  
2.'DNA replicatiesplits'Door I, Madprime, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia