Pagrindinis skirtumas – PGR ir DNR replikacija
DNR replikacija yra natūralus procesas, vykstantis gyvuose organizmuose. Tai apima dviejų identiškų vienos DNR molekulės kopijų gamybą. DNR replikacija yra nepaprastai svarbus biologinio paveldėjimo procesas. Genetinė informacija perduodama iš tėvų palikuonims daugiausia dėl DNR replikacijos gebėjimo. Vadinasi, tai esminis procesas, vykstantis beveik visuose gyvuose organizmuose. Šis procesas vyksta in vivo. Tačiau DNR replikacija gali būti atliekama ir in vitro metodais. Polimerazės grandininė reakcija (PGR) yra vienas iš tokių DNR replikacijos in vitro metodų. PGR yra DNR amplifikacijos metodas, atliekamas laboratorijose. Jis gamina nuo tūkstančių iki milijonų DNR kopijų iš suinteresuoto DNR fragmento ar geno. Yra skirtumų tarp in vivo DNR replikacijos ir PGR. Pagrindinis skirtumas tarp šių dviejų yra tas, kad PGR atliekama PGR aparate esant palaikomai temperatūrai, kad būtų sukurta daug DNR kopijų, o DNR replikacija vyksta kūno viduje esant kūno temperatūrai, kad būtų gautos dvi identiškos vienos DNR molekulės kopijos.
Kas yra PGR?
Polimerazės grandininė reakcija (PCR) yra in vitro DNR amplifikacijos metodas, kuris reguliariai atliekamas molekulinės biologijos laboratorijose. Šis metodas leido pagaminti nuo tūkstančių iki milijonų ypač dominančio DNR fragmento kopijų. PGR 1980 m. pristatė Kary Mullis. Taikant šį metodą, suinteresuotas DNR fragmentas naudojamas kaip kopijų kūrimo šablonas. Fermentas, vadinamas Taq polimeraze, naudojamas kaip DNR polimerazės fermentas, kuris katalizuoja naujų DNR fragmento grandžių sintezę. Pradmenys, esantys PGR mišinyje, bus pradiniai fragmentų plėtinių taškai. Pasibaigus PGR reakcijai, galima gauti daug DNR mėginio kopijų.
Visos sudedamosios dalys, reikalingos DNR kopijoms padaryti, yra įtrauktos į PGR mišinį. Tai yra mėginio DNR, DNR polimerazė (Taq polimerazė), pradmenys (primeriai ir atvirkštiniai pradmenys), nukleotidai (DNR blokai) ir buferis. PGR reakcija vykdoma PGR aparate ir turi būti maitinamas tinkamu PGR mišiniu ir tinkama PGR programa. Jei reakcijos mišinys ir programa yra teisingi, jis sukurs reikiamą kiekį tam tikros DNR dalies kopijų iš labai mažo DNR kiekio.
Yra trys pagrindiniai PGR reakcijos etapai, būtent denatūravimas, pradmenų atkaitinimas ir grandinės pratęsimas. Šie trys etapai vyksta trimis skirtingomis temperatūromis. DNR egzistuoja kaip dvigrandė spiralė. Dvi gijos yra sujungtos vandeniliniais ryšiais. Prieš amplifikaciją dvigrandė DNR yra atskiriama aukštoje temperatūroje. Aukštoje temperatūroje dvigrandė DNR denatūravosi į vieną grandinę. Tada pradmenys susilieja su suinteresuoto fragmento arba DNR geno šoniniais galais. Gruntas yra trumpas viengrandės DNR gabalas, kuris papildo tikslinės sekos galus. Pirmieji ir atvirkštiniai pradmenys susilieja su komplementariomis bazėmis denatūruoto mėginio DNR šoniniuose galuose, esant susiliejimo temperatūrai.
Kai pradmenys sujungiami su DNR, Taq polimerazės fermentas inicijuoja naujų grandžių sintezę, pridėdamas nukleotidų, kurie papildo šabloninę DNR. Taq polimerazė yra karščiui stabilus fermentas, išskiriamas iš termofilinės bakterijos, vadinamos Thermus aquaticus. PGR buferis palaiko optimalias Taq polimerazės veikimo sąlygas. Šie trys PGR reakcijos etapai kartojami, kad būtų gautas reikiamas PGR produkto kiekis. Kiekvienos PGR reakcijos metu DNR kopijos skaičius padvigubėja. Taigi PGR galima pastebėti eksponentinį amplifikaciją. PGR produktas gali būti stebimas naudojant gelio elektroforezę, nes jis sukuria matomą DNR kiekį ant gelio ir gali būti išgrynintas tolesniems tyrimams, pvz., sekos nustatymui ir pan.
01 pav.: PCR
PGR yra vertinga medicinos ir biologinių tyrimų priemonė. Ypač teismo medicinos tyrimuose PGR turi didžiulę vertę, nes jis gali sustiprinti DNR tyrimams iš mažyčių nusik altėlių mėginių ir sudaryti teismo ekspertizės DNR profilius. PGR plačiai naudojamas daugelyje molekulinės biologijos sričių, įskaitant genotipų nustatymą, genų klonavimą, mutacijų nustatymą, DNR sekos nustatymą, DNR mikro matricas ir tėvystės tyrimus ir kt.
Kas yra DNR replikacija?
DNR replikacija reiškia procesą, kurio metu iš vienos DNR molekulės susidaro dvi identiškos DNR kopijos. Tai svarbus biologinio paveldėjimo procesas. DNR replikacija vyksta visuose gyvuose organizmuose. Pirminės ląstelės genomas turėtų būti replikuotas, kad genomas būtų perduotas į dukterinę ląstelę. DNR replikacijos procesą sudaro trys pagrindiniai etapai, vadinami iniciacija, pailgėjimu ir užbaigimu. Šiuos veiksmus katalizuoja įvairūs fermentai. DNR replikacija prasideda nuo ląstelės genomo vietos, vadinamos replikacijos pradžia. Genome DNR egzistuoja dvigrandės formos. Šios dvi grandinės yra atskirtos DNR replikacijos pradžioje ir tai atlieka nuo ATP priklausoma DNR helikazė. DNR išvyniojimas yra pagrindinis įvykis, įvykęs iniciacijos etape. Naudodama atskirtas DNR grandines kaip šablonus, DNR polimerazė sintezuoja naujas papildomas šablono grandinių grandines 5–3‘kryptimis. Tai žingsnis, vadinamas pailgėjimu. Nutraukimas įvyksta, kai dvi replikacijos šakės susitinka viena su kita priešingame tėvų chromosomos gale.
02 pav.: DNR replikacija
Išskyrus DNR polimerazę, DNR replikacijoje dalyvauja keli fermentai, tokie kaip DNR primazė, DNR helikazė, DNR ligazė ir topoizomerazė. Ypatinga in vivo DNR replikacijos savybė yra ta, kad ji gamina Okazaki fragmentus. Viena sruogelė nuolat formuojama, o kita – mažais gabalėliais.
Kokie yra PGR ir DNR replikacijos panašumai?
- Tiek PGR, tiek DNR replikacijos metu dvigrandė DNR yra atskirta viena nuo kitos.
- Tiek PGR, tiek DNR replikacijos procesuose DNR yra kopijuojama.
- Tiek PGR, tiek DNR replikacijos procesai yra tikrai svarbūs.
- Ir PGR, ir DNR replikacijos procesuose dalyvauja DNR polimerazės fermentas.
Kuo skiriasi PGR ir DNR replikacija?
PCR prieš DNR replikaciją |
|
| PGR yra DNR amplifikacijos in vitro metodas, kurio metu sukuriama nuo tūkstančių iki milijonų DNR kopijų. | DNR replikacija yra natūralus procesas, kurio metu iš vienos DNR molekulės susidaro dvi identiškos DNR kopijos. |
| Žingsniai | |
| PGR turi tris etapus; denatūravimas, grunto atkaitinimas ir gijos pratęsimas. | DNR replikacija turi tris veiksmus; iniciacija, pailgėjimas ir užbaigimas. |
| Primerų dalyvavimas | |
| PGR reikia dirbtinių pradmenų. | DNR replikacijai nereikia dirbtinių pradmenų. Trumpas RNR fragmentas dalyvauja DNR replikacijoje. |
| Dvigubų sruogų denatūravimas | |
| Dvigubos gijos atskiriamos naudojant aukštą PGR temperatūrą. | Dvigubos grandinės yra atskirtos vieną nuo kitos DNR replikacijos fermento DNR helikaze. |
| Įtrauktas fermentas | |
| PGR naudoja Taq polimerazę. | DNR replikacija naudoja DNR polimerazę. |
| Temperatūra | |
| PGR vyksta trimis skirtingomis aparato temperatūromis. | DNR replikacija vyksta esant kūno temperatūrai gyvo organizmo kūne. |
| In vivo arba In vitro | |
| PGR yra in vitro metodas. | DNR replikacija yra in vivo metodas. |
Santrauka – PGR prieš DNR replikaciją
DNR replikacija yra dviejų identiškų DNR kopijų gamybos iš vienos DNR molekulės procesas. Jis pasitaiko visuose gyvuose organizmuose, nes suteikia galimybę perduoti genetinę informaciją iš tėvų palikuonims. Jį sudaro trys fermentiškai katalizuojami etapai, būtent inicijavimas, pailgėjimas ir užbaigimas. DNR replikaciją galima atlikti dirbtinai laboratorijoje. PGR yra vienas iš būdų pagaminti daug DNR kopijų iš suinteresuotos DNR. PGR paprastai atliekama molekulinės biologijos laboratorijose, nes tai yra paprastas būdas gauti DNR kopijas. Tai yra skirtumas tarp PGR ir DNR replikacijos.
