Atšķirība starp PCR un DNS secību

Galvenā atšķirība - PCR vs DNS secība
 

PCR un DNS secība ir divas svarīgas metodes molekulārajā bioloģijā. Polimerāzes ķēdes reakcija (PCR) ir process, kurā tiek izveidots liels skaits DNS fragmenta kopiju. DNS sekvencēšana ir paņēmiens, kura rezultātā tiek precīzi noteikta DNS fragmenta nukleotīdu secība. Šī ir galvenā atšķirība starp PCR un DNS secību. PCR ir viens no galvenajiem DNS sekvencēšanas posmiem.

SATURS
1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir PCR
3. Kas ir DNS sekvencēšana
4. Salīdzinājums blakus - PCR un DNS secība
5. Kopsavilkums

Kas ir PCR?

Polimerāzes ķēdes reakcija (PCR) ir DNS amplifikācijas paņēmiens, ko izmanto molekulārajā bioloģijā. Tas rada tūkstošiem līdz miljoniem konkrēta DNS fragmenta kopiju. Šo metodi 1983. gadā izstrādāja Karijs Mullis. Šajā metodē amplificējamais DNS fragments kalpo par šablonu, un fermenta DNS polimerāzes pievieno komplementam nukleotīdus primerā, kas ir pieejams PCR maisījumā. PCR reakcijas beigās tiek sintezēti daudzi parauga DNS eksemplāri.

PCR maisījumā ir dažādi komponenti, tostarp DNS, DNS polimerāze (Taq polimerāze), praimeri (priekšējie un reversie grunti), nukleotīdi (DNS celtniecības bloki) un buferšķīdums. PCR notiek PCR mašīnā, un mašīnā ir jāielādē pareizais PCR maisījums un jāvada pareizā programma. Šis paņēmiens ļauj no ļoti maza DNS daudzuma izgatavot tūkstošiem līdz miljoniem noteiktas DNS sadaļas kopiju.

PCR reakcijas notiek cikliskā veidā, lai uz redzamā materiāla iegūtu redzamu PCR produktu daudzumu uz gela. PCR reakcijā ir iesaistītas trīs galvenās darbības, proti, denaturēšana, grunts atlaidināšana un virknes pagarināšana, kā parādīts 01. attēlā. Šīs trīs pakāpes notiek trīs dažādās temperatūrās. DNS pastāv divpavedienu formā ar ūdeņraža saitēm starp komplementārajām bāzēm. Pirms implicēšanas divpusējā DNS jāatdala viena no otras. To veic, piešķirot augstu temperatūru. Augstā temperatūrā divslāņu DNS denaturējas atsevišķos virzienos. Tad praimeriem vajadzētu tuvināties specifiskā fragmenta vai DNS gēna blakus esošajiem galiem. Primer ir īss vienšūnas DNS gabals, kas papildina mērķa secību. Uz priekšu un atpakaļgaitā esošie gruntējumi rūdās ar komplementārām bāzēm denaturētā parauga DNS blakus esošajos galos atlaidināšanas temperatūrā. Gruntēšanai jābūt karstumizturīgai. Pēc tam, kad grunti apdedzinās ar parauga DNS, taq polimerāzes enzīms sāk jauno šķiedru sintēzi, pievienojot nukleotīdus, kas ir komplementāri mērķa DNS. Taq polimerāze ir karstumizturīgs enzīms, kas izolēts no termofīlas baktērijas, ko sauc Thermus aquaticus. PCR buferis uztur optimālus apstākļus taq polimerāzes darbībai. Šie trīs PCR reakciju posmi tiek atkārtoti, lai iegūtu vajadzīgo PCR produkta daudzumu. Pēc katras PCR reakcijas DNS kopijas skaits tiek dubultots. Tādējādi PCR var novērot eksponenciālu pastiprināšanos. PCR produktus var novērot, izmantojot gēla elektroforēzi, un tos var attīrīt turpmākiem pētījumiem.

01. attēls. Galvenie PCR reakcijas posmi

PCR ir vērtīgs līdzeklis medicīniskajos un bioloģiskajos pētījumos. PCR ir īpaša vērtība kriminālistikā, jo tā var pastiprināt DNS pētījumiem no sīkiem noziedznieku paraugiem un sastādīt kriminālistikas DNS profilus. PCR plaši izmanto daudzās molekulārās bioloģijas jomās, ieskaitot genotipēšanu, gēnu klonēšanu, mutāciju noteikšanu, DNS sekvencēšanu, DNS mikropapildi un paternitātes pārbaudi utt..

Attēls 02: Polimerāzes ķēdes reakcija

Kas ir DNS sekvencēšana?

DNS sekvencēšana ir precīza nukleotīdu secības noteikšana noteiktā DNS fragmentā - adenīns, guanīns, citozīns un timīns. Ģenētiskā informācija tiek glabāta DNS sekvencēs, izmantojot pareizu nukleotīdu secību. Tāpēc ir ļoti svarīgi precīzi atrast nukleotīdu secību DNS fragmentā, lai zinātu par gēnu struktūru un darbību..

DNS sekvencēšanas protokols ietver dažādus procesus. Pirmais solis ir ieinteresētās DNS vai organisma genoma DNS izolēšana. Izmantojot PCR (kā aprakstīts iepriekš), vajadzētu amplificēt vēlamo DNS reģionu. Amplificēts PCR produkts ir jānodala ar gēla elektroforēzi un jāattīra. Pastiprinātie fragmenti tiek izmantoti kā sekvencēšanas paraugi. Sekvenēšanu var veikt vai nu pēc Sangera sekvencēšanas, vai ar augstas caurlaides spējas sekvencēšanas metodi. Sangera sekvenēšanai nepieciešama iegūto DNS fragmentu kapilārā elektroforēze. Pareiza nukleotīdu secības noteikšanu var veikt, manuāli nolasot autoradiogrāfus vai izmantojot automatizētus DNS sekvences.

Gēnu sekvencēšana sekmēja cilvēka genoma projektu un atviegloja cilvēka genoma kartēšanu 2003. gadā. Kriminālistikā DNS sekvencēšana ļāva identificēt personas, kurām ir unikālas DNS sekvences un identificēt noziedzniekus. Medicīnā DNS secību var izmantot, lai noteiktu gēnus, kas ir atbildīgi par ģenētiskām un citām slimībām, atrastu defektu gēnus un aizstātu tos ar pareiziem gēniem. Lauksaimniecībā transgēno kultūru ar ekonomiski vēlamajām īpašībām iegūšanai izmanto dažu mikroorganismu DNS secības noteikšanas informāciju.

03. attēls: DNS secība

Kāda ir atšķirība starp PCR un DNS secību?

PCR vs DNS secība
PCR process rada tūkstošiem līdz miljoniem ieinteresētā DNS fragmenta kopiju.	DNS sekvencēšana ir process, kurā nosaka precīzu nukleotīdu secību dotajā DNS fragmentā.
Rezultāts
PCR rada tūkstošiem līdz miljoniem konkrēta DNS fragmenta kopiju	Tā rezultātā pareizajā secībā atrodas bāzes noteiktā DNS fragmentā.
DdNTP iesaistīšana
PCR nav nepieciešami ddNTP. Tas izmanto dNTP.	DNS sekvenēšanai ir nepieciešami ddNTPs, lai pārtrauktu dzīslu veidošanos.

Kopsavilkums - PCR vs DNS secība

PCR un DNS secība ir ļoti svarīgi instrumenti daudzās molekulārās bioloģijas jomās. DNS fragmentu amplifikāciju veic ar PCR metodi, savukārt DNS fragmenta pareizu nukleotīdu secību nosaka ar DNS secību. Šī ir atšķirība starp PCR un DNS secību.

Atsauce:
1. “Polimerāzes ķēdes reakcija (PCR).” Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka, n.d. Web. 2017. gada 21. februāris.
2. Šendure, Džejs un Hanlē Dži. “Nākamās paaudzes DNS sekvencēšana.” Dabas ziņas. Dabas izdevēju grupa, 2008. gada 9. oktobris. Tīmeklis. 2017. gada 21. februāris

Attēla pieklājība:
1. Tinojasontran “PCR Steps” - paša darbs (publiskais īpašums), izmantojot Commons Wikimedia
2. Enzoklop “Polimerāzes ķēdes reakcija” - Savs darbs (CC BY-SA 3.0), izmantojot Commons Wikimedia
3. “DNS secība”, autors Sjefs - paša darbs (publiskais īpašums), izmantojot Commons Wikimedia