Verschil tussen DNA-replicatie en transcriptie

Belangrijkste verschil - DNA-replicatie versus transcriptie

Zowel DNA-replicatie als transcriptie zijn betrokken bij het binden van complementaire nucleotiden aan DNA, wat respectievelijk een nieuwe DNA- en RNA-streng oplevert. Bij DNA-replicatie produceert DNA twee exacte replica's van het hele genoom om celdeling te ondergaan. Aan de andere kant is transcriptie de eerste stap van genexpressie, waarbij de noodzakelijke eiwitten voor de werking van de cel worden geproduceerd. Bij transcriptie worden alleen kleine DNA-sequenties getranscribeerd in RNA. De belangrijk verschil tussen DNA-replicatie en transcriptie is dat DNA-replicatie is het proces van het maken van een exacte replica van het genoom, terwijl transcriptie de overdracht van genetische informatie van een bepaald segment van een DNA naar RNA is.

Dit artikel onderzoekt,

1. Wat is DNA-replicatie
     - Definitie, functie, proces, functies
2. Wat is transcriptie
     - Definitie, functie, proces, functies
3. Wat is het verschil tussen DNA-replicatie en transcriptie

Wat is DNA-replicatie

DNA-replicatie wordt de productie van twee exacte replica's van DNA van een origineel DNA-molecuul genoemd. De genetische informatie die is opgeslagen in het DNA wordt door het nageslacht geërfd door de replicatie van DNA. Tijdens replicatie dienen beide DNA-strengen als sjablonen. Daarom wordt aangenomen dat DNA-replicatie semiconbewust plaatsvindt.

DNA-replicatie wordt gestart op de oorsprong van replicatie in elk chromosoom. Het proces wordt uitgevoerd door de groep enzymen die DNA-polymerasen worden genoemd. DNA-polymerase vereist een korte streng RNA bekend als een primer om de replicatie te initiëren. Het afwikkelen van de dubbele helix in het genoom produceert de replicatievorken. Bij de replicatievork zijn verschillende enzymen geassocieerd met de replicatie. DNA-replicatie vindt bidirectioneel plaats aan de replicatievork. De nieuwe DNA-streng, die continu wordt gesynthetiseerd, wordt de leidende streng genoemd. De andere streng, die wordt gesynthetiseerd als stukjes genaamd Okazaki-fragmenten, wordt de achterblijvende streng genoemd.

DNA-polymerase synthetiseert de nieuwe streng door nucleotiden toe te voegen die complementair zijn aan de matrijs. De toevoeging van nucleotiden vindt plaats in de richting 3 'tot 5', beginnend vanaf het 3'-uiteinde van de bestaande nucleotideketen. Suiker-fosfaat ruggengraat wordt gevormd door de vorming van fosfodiesterbindingen tussen de proximale fosfaatgroep en de 3'-OH van de pentose-ring van inkomend nucleotide. Topoisomerase, helicase, DNA-primase en DNA-ligase zijn de andere enzymen die bij de DNA-replicatie zijn betrokken. DNA-replicatie wordt beëindigd op de telomere gebieden van het chromosoom.   

Gewoonlijk behouden DNA-polymerasen hoge getrouwheid, omdat de inbouw van een verkeerde combinatie kleiner is dan één in 10⁷ opgenomen nucleotiden. Ze bestaan ​​ook uit de 3 'tot 5' proeflezen-activiteit waarbij ze de ingebouwde misparingen van het einde kunnen verwijderen. Aan de andere kant kunnen mismatches worden gerepareerd door de reparatiemethoden na de replicatiemisaanpassing. De uiteindelijke foutopname is minder dan één in 10⁹ opgenomen nucleotiden.  

Figuur 1: DNA-replicatie

In vitro DNA-replicatie wordt uitgevoerd met behulp van kunstmatige DNA-primers en DNA-polymerasen, die zijn geïsoleerd van bacteriën. Polymerase-kettingreactie (PCR) is de moleculair-biologische techniek die hiervoor wordt gebruikt in vitro replicatie van DNA. Het enzym dat wordt gebruikt in PCR is Taq polymerase. Door een paar DNA-primers te gebruiken, synthetiseert PCR DNA-fragmenten uit een bekende sequentie.

Wat is transcriptie

Transcriptie is het proces waarbij een DNA-sequentie in RNA wordt gekopieerd met behulp van het enzym RNA-polymerase. Genen worden getranscribeerd in mRNA's om de genexpressie te initiëren. RNA-polymerase synthetiseert het mRNA-primaire transcript door de antisense DNA-streng van de 3 'naar 5'-richting te lezen. De resulterende RNA-streng is complementair en antiparallel aan de matrijs. Het is gesynthetiseerd van 5 'naar 3' richting. Een gen bestaat uit zowel coderende sequentie als regulerende sequenties. Coderende sequentie codeert voor de aminozuursequentie van een eiwit terwijl de regulerende sequenties de genexpressie reguleren.  

Figuur 2: Transcriptie op RNA-polymerase

Transcriptie wordt geïnitieerd door de binding van RNA-polymerase aan de promotor met behulp van transcriptiefactoren. De binding vormt een transcriptiebel, bestaande uit ongeveer 14 basen van de afgewikkelde dubbelstrengige promotor. Na de selectie van de transcriptie-initiatieplaats worden nucleotiden door RNA-polymerase toegevoegd. Aan het einde van de transcriptie wordt polyadenylaatstaart toegevoegd aan het 3'-uiteinde van het primaire transcript. In eukaryoten worden polyadenylatie, 5'-eindafdekking en het splitsen van exons gezamenlijk post-transcriptionele modificaties genoemd. Genen kunnen ook coderen voor niet-coderende RNA's, rRNA's en tRNA's die bijgevolg helpen bij het synthetiseren, reguleren en de verwerking van eiwitten.

Verschil tussen DNA-replicatie en transcriptie

Definitie

DNA-replicatie: DNA-replicatie produceert twee exacte replica's van het oorspronkelijke dubbelstrengige DNA-molecuul. Elk van de nieuwe strengen bestaat uit één originele DNA-streng.

Transcriptie: Transcriptie produceert een enkelstrengs RNA-molecuul met behulp van het dubbelstrengige DNA.

Functie

DNA-replicatie: Het draagt ​​het hele genoom over aan zijn nakomelingen.

Transcriptie: Het genereert RNA-kopieën van een bepaald gen.

Enzym vereist

DNA-replicatie: Topoisomerase, Helicase, DNA-primase en DNA-ligase.  

Transcriptie: Transcriptase (type DNA-helicase) en RNA-polymerase.

Voorval in de celcyclus

DNA-replicatie: Het komt voor in de S-fase wanneer de cel zich voorbereidt op de deling.

Transcriptie: Het komt voor in G1- en G2-fasen wanneer de cel eiwitten moet synthetiseren.

Nucleotide voorlopers

DNA-replicatie: Het gebruikt dATP, dGTP, dTTP en dCTP als voorlopers.

Transcriptie: Het gebruikt ATP, UTP, GTP en CTP als voorlopers.

Trouw

DNA-replicatie: DNA-polymerase handhaaft hoge betrouwbaarheid door zijn 3 'naar 5'-exonuclease-activiteit.

Transcriptie: RNA-polymerase handhaaft minder betrouwbaarheid in vergelijking met DNA-polymerase.

Lengte van de nieuwere streng

DNA-replicatie: Het synthetiseert lange DNA-strengen.

Transcriptie: Het synthetiseert relatief korte RNA-strengen.

Binding

DNA-replicatie: Nieuw gesynthetiseerde DNA-streng is gebonden aan zijn template door waterstofbruggen.

Transcriptie: Het getranscribeerde RNA scheidt van zijn template.

primers

DNA-replicatie: DNA-polymerase vereist een RNA-primer voor het initiëren van de replicatie.

Transcriptie: RNA-polymerase vereist geen primers.

Okazaki Fragment

DNA-replicatie: De achterblijvende streng produceert Okazaki-fragmenten.

Transcriptie: Transcriptie vindt alleen plaats in de richting 5 'tot 3', met uitzondering van de Okazaki-fragmenten.

producten

DNA-replicatie: Twee dochterstrengen worden geproduceerd.

Transcriptie: Het mRNA, tRNA, rRNA en niet-coderend RNA zoals microRNA worden geproduceerd.

Lot van de producten

DNA-replicatie: Gerepliceerd DNA blijft in de kern.

Transcriptie: Een groter deel van het product gaat over in het cytoplasma.

Levensduur van de producten

DNA-replicatie: Gerepliceerd DNA wordt geconserveerd door het nageslacht.

Transcriptie: De meeste RNA's zijn al vóór het functioneren gedegradeerd.

Verwerken

DNA-replicatie: Nieuw gesynthetiseerd DNA ondergaat geen bewerking.

Transcriptie: Overgeschreven RNA's ondergaan post-transcriptionele modificaties.

Conclusie

DNA-replicatie vindt plaats wanneer de cel zich voorbereidt op de celdeling. Daardoor ondergaat het hele genoom van een organisme tegelijkertijd replicatie. Daarom dienen beide strengen als sjablonen voor de replicatie. In de replicatievork wordt de leidende streng continu gesynthetiseerd en de achterblijvende streng wordt gesynthetiseerd door middel van Okazaki-fragmenten. Ten slotte zouden DNA-polymerasen hoge niveaus van betrouwbaarheid moeten behouden, omdat de replica het genoom van de nakomelingen zal zijn. In transcriptie worden genen gekopieerd naar RNA om eiwitten voor de cellulaire functies te synthetiseren. Alleen de antisense streng wordt getranscribeerd omdat RNA een enkelstrengig molecuul is. RNA-polymerasen behouden minder betrouwbaarheid in vergelijking met DNA-polymerasen omdat RNA's van korte duur zijn. Daarom is het belangrijkste verschil tussen DNA-replicatie en transcriptie in hun uiteindelijke producten.

Referentie:
1. "DNA-replicatie". Wikipedia, de gratis encyclopedie, 2017. https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_replication. Betreden 19 februari 2017
2. "Moleculair mechanisme van DNA-replicatie". KHANACEDAMY, 2017. https://www.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism-of-nana-replicatie. Betreden 19 februari 2017
3. "Transcriptie (biologie)". Wikipedia, de gratis encyclopedie, 2017. https://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_(biology). Betreden 19 februari 2017
4. Sagar Aryal, "Verschil tussen replicatie en transcriptie". INFORMATIE OVER MICROBIOLOGIE, Online Microbiology Notes, 2014. http://www.microbiologyinfo.com/difference-replication-transcription/. Betreden 19 februari 2017

Afbeelding met dank aan:
1. "DNA-replicatie en.svg". Door LadyofHats Mariana Ruiz - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "RNAP TEC small.jpg". Door Abbondanzieri op de Engelse Wikipedia - Gemaakt met het renderingprogramma Protein Explorer met coördinaten 1H38 gestort in de RCSB PDB-repository (Public Domain) via Commons Wikimedia