Hauptunterschied - PCR vs. DNA-Replikation
Die DNA-Replikation ist ein natürlicher Prozess, der in lebenden Organismen stattfindet. Dabei werden zwei identische Kopien eines DNA-Moleküls hergestellt. Die DNA-Replikation ist ein äußerst wichtiger Prozess der biologischen Vererbung. Genetische Informationen werden hauptsächlich aufgrund der Fähigkeit der DNA-Replikation vom Elternteil an die Nachkommen weitergegeben. Daher ist es ein wesentlicher Prozess, der in fast allen lebenden Organismen stattfindet. Dieser Prozess findet in vivo statt. Die DNA-Replikation kann jedoch auch über In-vitro-Methoden erfolgen. Die Polymerasekettenreaktion (PCR) ist eine solche In-vitro-Methode zur DNA-Replikation. PCR ist eine DNA-Amplifikationsmethode, die in Laboratorien durchgeführt wird. Es produziert Tausende bis Millionen Kopien von DNA aus einem interessierten DNA-Fragment oder einem Gen. Es gibt Unterschiede zwischen In-vivo-DNA-Replikation und PCR. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden besteht darin, dass die PCR in einem PCR-Gerät bei aufrechterhaltenen Temperaturen durchgeführt wird, um eine große Anzahl von Kopien der DNA zu erzeugen, während die DNA-Replikation im Körper bei Körpertemperatur stattfindet, um zwei identische Kopien eines einzelnen DNA-Moleküls herzustellen.
INHALT
1. Überblick und Hauptunterschied
2. Was ist PCR
? 3. Was ist DNA-Replikation?
4. Ähnlichkeiten zwischen PCR und DNA-Replikation.
5. Vergleich nebeneinander - PCR vs. DNA-Replikation in tabellarischer Form.
6. Zusammenfassung
Was ist PCR?
Die Polymerasekettenreaktion (PCR) ist eine In-vitro-DNA-Amplifikationstechnik, die routinemäßig in molekularbiologischen Labors durchgeführt wird. Diese Methode ermöglichte die Herstellung von Tausenden bis Millionen Kopien eines besonders interessierten DNA-Fragments. Die PCR wurde 1980 von Kary Mullis eingeführt. Bei dieser Technik wird das interessierte DNA-Fragment als Vorlage für die Erstellung von Kopien verwendet. Das als Taq-Polymerase bezeichnete Enzym wird als DNA-Polymeraseenzym verwendet und katalysiert die Synthese neuer Stränge des DNA-Fragments. Primer, die sich in der PCR-Mischung befinden, dienen als Ausgangspunkte für die Fragmenterweiterungen. Am Ende der PCR-Reaktion können viele Kopien der Proben-DNA erhalten werden.
Alle Zutaten, die zum Erstellen von DNA-Kopien erforderlich sind, sind in der PCR-Mischung enthalten. Sie sind Proben-DNA, DNA-Polymerase (Taq-Polymerase), Primer (Vorwärts- und Rückwärtsprimer), Nukleotide (Bausteine der DNA) und ein Puffer. Die PCR-Reaktion wird in einem PCR-Gerät durchgeführt und sollte mit der richtigen PCR-Mischung und dem richtigen PCR-Programm gefüttert werden. Wenn das Reaktionsgemisch und das Programm korrekt sind, werden aus einer sehr kleinen Menge DNA die erforderliche Menge an Kopien eines bestimmten DNA-Abschnitts erzeugt.
An einer PCR-Reaktion sind drei Hauptschritte beteiligt, nämlich Denaturierung, Primer-Annealing und Strangverlängerung. Diese drei Schritte treten bei drei verschiedenen Temperaturen auf. DNA existiert als doppelsträngige Helix. Zwei Stränge sind durch Wasserstoffbrücken verbunden. Vor der Amplifikation wird doppelsträngige DNA durch Angabe einer hohen Temperatur getrennt. Bei hoher Temperatur denaturierte doppelsträngige DNA zu Einzelsträngen. Dann glühen die Primer mit den flankierenden Enden des interessierten Fragments oder dem Gen der DNA. Der Primer ist ein kurzes Stück einzelsträngiger DNA, das zu den Enden der Zielsequenz komplementär ist. Vorwärts- und Rückwärtsprimer glühen mit den komplementären Basen an den flankierenden Enden der denaturierten Proben-DNA bei der Annealingtemperatur.
Wenn Primer mit DNA anneliert werden, initiiert das Taq-Polymeraseenzym die Synthese der neuen Stränge durch Zugabe von Nukleotiden, die zur Matrizen-DNA komplementär sind. Taq-Polymerase ist ein hitzestabiles Enzym, das aus einem thermophilen Bakterium namens Thermus aquaticus isoliert wird. Der PCR-Puffer hält die optimalen Bedingungen für die Taq-Polymerase-Wirkung aufrecht. Diese drei Stufen der PCR-Reaktion werden wiederholt, um die erforderliche Menge des PCR-Produkts zu erzeugen. Bei jeder PCR-Reaktion verdoppelt sich die Anzahl der DNA-Kopien. Daher kann bei der PCR eine exponentielle Amplifikation beobachtet werden. Das PCR-Produkt kann mittels Gelelektrophorese beobachtet werden, da es die sichtbare Menge an DNA auf einem Gel erzeugt und für weitere Studien wie Sequenzierung usw. gereinigt werden kann.
Abbildung 01: PCR
Die PCR ist ein wertvolles Instrument in der medizinischen und biologischen Forschung. Insbesondere in forensischen Studien hat die PCR einen immensen Wert, da sie DNA für Studien aus den winzigen Proben der Kriminellen amplifizieren und forensische DNA-Profile erstellen kann. PCR ist in vielen Bereichen der Molekularbiologie weit verbreitet, einschließlich Genotypisierung, Klonen von Genen, Nachweis von Mutationen, DNA-Sequenzierung, DNA-Microarrays und Vaterschaftstests usw.
Was ist DNA-Replikation?
Die DNA-Replikation bezieht sich auf den Prozess, bei dem zwei identische Kopien der DNA aus einem DNA-Molekül hergestellt werden. Es ist ein wichtiger Prozess der biologischen Vererbung. Die DNA-Replikation findet in allen lebenden Organismen statt. Das Genom der Elternzelle sollte repliziert werden, um das Genom in die Tochterzelle zu übergeben. Der DNA-Replikationsprozess besteht aus drei Hauptschritten, die als Initiierung, Verlängerung und Beendigung bezeichnet werden. Diese Schritte werden durch verschiedene Enzyme katalysiert. Die DNA-Replikation beginnt an dem Ort, der als Replikationsursprung im Genom der Zellen bezeichnet wird. Im Genom existiert DNA in doppelsträngiger Form. Diese beiden Stränge werden zu Beginn der DNA-Replikation getrennt und dies erfolgt durch ATP-abhängige DNA-Helikase. Das Abwickeln der DNA ist das Hauptereignis, das im Initiationsschritt auftritt. Durch die Verwendung getrennter DNA-Stränge als MatrizenDie DNA-Polymerase synthetisiert die neuen komplementären Stränge der Matrizenstränge in 5'- bis 3'-Richtung. Dies ist der Schritt, der als Dehnung bezeichnet wird. Die Beendigung erfolgt, wenn sich die beiden Replikationsgabeln am gegenüberliegenden Ende des Elternchromosoms treffen.
Abbildung 02: DNA-Replikation
Neben der DNA-Polymerase sind mehrere Enzyme wie DNA-Primase, DNA-Helikase, DNA-Ligase und Topoisomerase an der DNA-Replikation beteiligt. Eine Besonderheit der In-vivo-DNA-Replikation besteht darin, dass sie Okazaki-Fragmente produziert. Ein Strang wird kontinuierlich gebildet, während sich der andere in kleinen Stücken bildet.
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen PCR und DNA-Replikation?
- Sowohl bei der PCR als auch bei der DNA-Replikation wird doppelsträngige DNA voneinander getrennt.
- Sowohl bei PCR- als auch bei DNA-Replikationsprozessen wird DNA kopiert.
- Sowohl PCR- als auch DNA-Replikationsprozesse sind wirklich wichtig.
- Sowohl an PCR- als auch an DNA-Replikationsprozessen ist das DNA-Polymeraseenzym beteiligt.
Was ist der Unterschied zwischen PCR und DNA-Replikation?
Diff Artikel Mitte vor Tabelle
PCR gegen DNA-Replikation |
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| Die PCR ist eine In-vitro-Methode zur DNA-Amplifikation, bei der Tausende bis Millionen Kopien von DNA hergestellt werden. | Die DNA-Replikation ist ein natürlicher Prozess, bei dem aus einem DNA-Molekül zwei identische Kopien der DNA hergestellt werden. |
| Schritte | |
| Die PCR besteht aus drei Schritten. Denaturierung, Primer-Annealing und Strangverlängerung. | Die DNA-Replikation besteht aus drei Schritten. Einleitung, Verlängerung und Beendigung. |
| Beteiligung von Primern | |
| PCR benötigt künstliche Primer. | Die DNA-Replikation benötigt keine künstlichen Primer. Ein kurzes RNA-Fragment ist an der DNA-Replikation beteiligt. |
| Denaturierung der Doppelstränge | |
| Doppelstränge werden durch Anlegen einer hohen Temperatur in der PCR getrennt. | Doppelstränge werden bei der DNA-Replikation durch das Enzym DNA-Helikase voneinander getrennt. |
| Enzym beteiligt | |
| Die PCR verwendet Taq-Polymerase. | Die DNA-Replikation verwendet DNA-Polymerase. |
| Temperatur | |
| Die PCR erfolgt bei drei verschiedenen Temperaturen in einer Maschine. | Die DNA-Replikation erfolgt bei Körpertemperatur im Körper des lebenden Organismus. |
| In vivo oder in vitro | |
| PCR ist eine In-vitro-Methode. | Die DNA-Replikation ist eine In-vivo-Methode. |
Zusammenfassung - PCR vs DNA Replication
Die DNA-Replikation ist ein Prozess zur Herstellung von zwei identischen Kopien von DNA aus einem einzelnen DNA-Molekül. Es kommt in allen lebenden Organismen vor, da es eine Methode bietet, die genetische Information vom Elternteil an die Nachkommen weiterzugeben. Es besteht aus drei enzymatisch katalysierten Schritten, nämlich Initiierung, Verlängerung und Beendigung. Die DNA-Replikation kann künstlich im Labor durchgeführt werden. Die PCR ist eine Möglichkeit, eine große Anzahl von DNA-Kopien aus der interessierten DNA herzustellen. Die PCR wird routinemäßig in molekularbiologischen Labors durchgeführt, da dies eine einfache Methode zur Herstellung von DNA-Kopien ist. Dies ist der Unterschied zwischen PCR und DNA-Replikation.
