Differenza tra PCR e replicazione del DNA

Differenza chiave - PCR vs DNA replicazione
 

La replicazione del DNA è un processo naturale che si verifica negli organismi viventi. Implica la produzione di due copie identiche di una molecola di DNA. La replicazione del DNA è un processo estremamente importante dell'ereditarietà biologica. Le informazioni genetiche passano dal genitore alla prole principalmente a causa della capacità di replicazione del DNA. Quindi, è un processo essenziale che si verifica in quasi tutti gli organismi viventi. Questo processo si verifica in vivo. Tuttavia, la replicazione del DNA può essere eseguita tramite in vitro metodi pure. Polymerase Chain Reaction (PCR) è uno di questi in vitro metodo di replicazione del DNA. La PCR è un metodo di amplificazione del DNA eseguito nei laboratori. Produce da migliaia a milioni di copie di DNA da un frammento di DNA interessato o da un gene. Ci sono differenze tra in vivo Replicazione del DNA e PCR. Il differenza fondamentale tra questi due è quello La PCR viene eseguita in una macchina PCR a temperature mantenute per produrre un gran numero di copie di DNA mentre la replicazione del DNA avviene all'interno del corpo a temperatura corporea per produrre due copie identiche di una singola molecola di DNA.

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è la PCR
3. Cos'è la replica del DNA
4. Somiglianze tra PCR e replicazione del DNA
5. Confronto affiancato - PCR rispetto alla replica del DNA in forma tabulare
6. Sommario

Cos'è la PCR?

Polymerase Chain Reaction (PCR) è un in vitro Tecnica di amplificazione del DNA che viene eseguita di routine nei laboratori di Molecular Biological. Questo metodo ha permesso la produzione di migliaia e milioni di copie di un frammento di DNA particolarmente interessato. La PCR fu introdotta da Kary Mullis nel 1980. In questa tecnica, il frammento interessato del DNA è servito come modello per fare copie. L'enzima chiamato Taq polimerasi viene utilizzato come enzima DNA polimerasi e catalizzerà la sintesi di nuovi filamenti del frammento di DNA. I primer presenti nella miscela PCR funzioneranno come punti di partenza per le estensioni dei frammenti. Alla fine della reazione PCR, è possibile ottenere molte copie del DNA campione.

Tutti gli ingredienti necessari per fare copie del DNA sono inclusi nella miscela PCR. Sono DNA campione, DNA polimerasi (Taq polimerasi), primer (primer forward e reverse), nucleotidi (blocchi costitutivi del DNA) e un buffer. La reazione PCR viene eseguita in una macchina PCR e deve essere alimentata con la corretta miscela PCR e il programma PCR corretto. Se la miscela di reazione e il programma sono corretti, produrrà la quantità richiesta di copie di una particolare sezione di DNA da una quantità molto piccola di DNA.

Ci sono tre passaggi principali coinvolti in una reazione di PCR, vale a dire denaturazione, ricottura di primer e estensione del filamento. Questi tre passaggi si verificano a tre diverse temperature. Il DNA esiste come elica a doppio filamento. Due filamenti sono legati da legami a idrogeno. Prima dell'amplificazione, il DNA a doppio filamento viene separato dando una temperatura elevata. A temperatura elevata, DNA a doppio filamento denaturato in singoli filamenti. Quindi i primer si ricoprono con le estremità fiancheggianti del frammento interessato o del gene del DNA. Il primer è un breve frammento di DNA a filamento singolo complementare alle estremità della sequenza bersaglio. I primer diretti e inversi si ricoprono con le basi complementari alle estremità fiancheggianti del DNA del campione denaturato alla temperatura di annealing.

Quando i primer vengono ricotti con il DNA, l'enzima Taq polimerasi avvia la sintesi dei nuovi filamenti aggiungendo nucleotidi che sono complementari al DNA del modello. Taq polimerasi è un enzima stabile al calore che è isolato da un batterio termofilo chiamato Thermus aquaticus. Il buffer PCR mantiene le condizioni ottimali per l'azione della Taq polimerasi. Queste tre fasi della reazione PCR vengono ripetute per produrre la quantità richiesta del prodotto PCR. Ad ogni reazione PCR, il numero della copia del DNA raddoppia. Quindi, un'amplificazione esponenziale può essere osservata in PCR. Il prodotto della PCR può essere osservato usando l'elettroforesi su gel poiché produce la quantità visibile di DNA su un gel e può essere purificato per ulteriori studi come il sequenziamento, ecc..

Figura 01: PCR

La PCR è uno strumento prezioso nella ricerca medica e biologica. Soprattutto negli studi forensi, la PCR ha un valore immenso dal momento che può amplificare il DNA per gli studi dai piccoli campioni dei criminali e creare profili di DNA forense. La PCR è ampiamente utilizzata in molte aree della biologia molecolare, tra cui la genotipizzazione, la clonazione genica, il rilevamento delle mutazioni, il sequenziamento del DNA, i microarrays del DNA e test di paternità, ecc..

Cos'è la replica del DNA?

La replicazione del DNA si riferisce al processo che produce due copie identiche del DNA da una molecola di DNA. È un processo importante di eredità biologica. La replicazione del DNA si verifica in tutti gli organismi viventi. Il genoma della cellula madre deve essere replicato per poter passare il genoma nella cellula figlia. Il processo di replicazione del DNA ha tre passaggi principali chiamati iniziazione, allungamento e terminazione. Questi passaggi sono catalizzati da diversi enzimi. La replicazione del DNA inizia dal luogo chiamato origine della replicazione nel genoma delle cellule. Nel genoma, il DNA esiste in forma a doppio filamento. Questi due filamenti sono separati all'inizio della replicazione del DNA, ed è fatto da elicasi di DNA dipendente da ATP. Lo srotolamento del DNA è l'evento principale che si verifica nella fase di iniziazione. Usando fili di DNA separati come modelli, la DNA polimerasi sintetizza i nuovi filamenti complementari dei trefoli del modello in una direzione da 5 'a 3'. Questo è il passo chiamato allungamento. La risoluzione si verifica quando i due fork di replica si incontrano l'uno sull'altro all'estremità opposta del cromosoma genitoriale.

Figura 02: replica del DNA

Oltre alla DNA polimerasi, diversi enzimi come la primasi del DNA, l'elicasi del DNA, la ligasi del DNA e la topoisomerasi sono coinvolti nella replicazione del DNA. Una caratteristica speciale della replicazione del DNA in vivo è che produce frammenti di Okazaki. Un filo si forma continuamente mentre l'altro si forma in piccoli pezzi.

Quali sono le somiglianze tra PCR e replica del DNA?

• Sia nella PCR che nella replicazione del DNA, il DNA a doppio filamento è separato l'uno dall'altro.
• In entrambi i processi di replicazione del PCR e del DNA, il DNA viene copiato.
• Entrambi i processi di replicazione del DNA e della PCR sono davvero importanti.
• In entrambi i processi di replicazione del DNA e della PCR, è coinvolto l'enzima della DNA polimerasi.

Qual è la differenza tra PCR e replica del DNA?

PCR vs replica del DNA
PCR è un in vitro metodo di amplificazione del DNA in cui vengono prodotte migliaia o milioni di copie di DNA.	La replicazione del DNA è un processo naturale che produce due copie identiche del DNA da una molecola di DNA.
passi
PCR ha tre passaggi; denaturazione, ricottura dell'innesco e estensione del filo.	La replica del DNA ha tre passaggi; iniziazione, allungamento e cessazione.
Coinvolgimento di primer
PCR ha bisogno di primer artificiali.	La replicazione del DNA non ha bisogno di primer artificiali. Un breve frammento di RNA è coinvolto nella replicazione del DNA.
Denaturazione dei doppi fili
I filamenti doppi vengono separati applicando una temperatura elevata nella PCR.	I doppi filamenti sono separati l'un l'altro dall'enzima DNA elicasi nella replicazione del DNA.
Enzima coinvolto
PCR utilizza Taq polimerasi.	La replicazione del DNA utilizza la DNA polimerasi.
Temperatura
La PCR si verifica a tre diverse temperature all'interno di una macchina.	La replicazione del DNA si verifica a temperatura corporea all'interno del corpo dell'organismo vivente.
In vivo o In vitro
PCR è un in vitro metodo.	La replica del DNA è un in vivo metodo.

Sommario - PCR vs DNA replicazione

La replicazione del DNA è un processo di produzione di due copie identiche del DNA da una singola molecola di DNA. Si verifica in tutti gli organismi viventi poiché offre un metodo per fornire le informazioni genetiche dal genitore alla prole. Consiste di tre fasi enzimaticamente catalizzate cioè iniziazione, allungamento e terminazione. La replicazione del DNA può essere eseguita artificialmente in laboratorio. La PCR è un modo per produrre un gran numero di copie del DNA dal DNA interessato. La PCR viene eseguita di routine nei laboratori di biologia molecolare poiché è un metodo semplice per produrre copie di DNA. Questa è la differenza tra la PCR e la replicazione del DNA.

Riferimento:

1. "Replicazione del DNA". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11 marzo 2018. Disponibile qui
2. "Polymerase Chain Reaction (PCR)." National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine. Disponibile qui  
3. "Meccanismo molecolare della replicazione del DNA". Khan Academy. Disponibile qui  

Cortesia dell'immagine:

1.'Polymerase chain reaction'By Enzoklop - Opera propria, (CC BY-SA 3.0) attraverso Commons Wikimedia  
2.'DNA replica split'by I, Madprime, (CC BY-SA 3.0) attraverso Commons Wikimedia