تفاوت کلیدی - PCR در مقابل تکثیر DNA
تکثیر DNA یک فرآیند طبیعی است که در موجودات زنده رخ می دهد. این شامل تولید دو نسخه یکسان از یک مولکول DNA است. همانندسازی DNA یک فرآیند بسیار مهم وراثت بیولوژیکی است. اطلاعات ژنتیکی عمدتاً به دلیل توانایی تکثیر DNA از والدین به فرزندان منتقل می شود. از این رو، این یک فرآیند ضروری است که تقریباً در همه موجودات زنده رخ می دهد. این فرآیند in vivo رخ می دهد. با این حال، تکثیر DNA را می توان از طریق روش های آزمایشگاهی نیز انجام داد. واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) یکی از روش‌های آزمایشگاهی همانندسازی DNA است. PCR یک روش تکثیر DNA است که در آزمایشگاه انجام می شود.هزاران تا میلیون ها نسخه از DNA را از یک قطعه DNA یا یک ژن مورد علاقه تولید می کند. بین همانندسازی DNA in vivo و PCR تفاوت هایی وجود دارد. تفاوت اصلی بین این دو این است که PCR در یک دستگاه PCR در دماهای ثابت انجام می شود تا تعداد زیادی کپی از DNA تولید شود در حالی که همانندسازی DNA در داخل بدن در دمای بدن برای تولید دو نسخه یکسان از یک مولکول DNA انجام می شود.
PCR چیست؟
واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) یک تکنیک تقویت DNA در شرایط آزمایشگاهی است که به طور معمول در آزمایشگاه های بیولوژیکی مولکولی انجام می شود. این روش تولید هزاران تا میلیون‌ها نسخه از یک قطعه DNA خاص را امکان‌پذیر کرد. PCR توسط Kary Mullis در سال 1980 معرفی شد. در این روش، قطعه مورد نظر DNA به عنوان الگو برای ساخت کپی استفاده می شود. آنزیمی به نام Taq polymerase به عنوان آنزیم DNA پلیمراز استفاده می شود و سنتز رشته های جدید قطعه DNA را کاتالیز می کند.پرایمرهایی که در مخلوط PCR هستند به عنوان نقطه شروع برای پسوندهای قطعه کار می کنند. در پایان واکنش PCR، نسخه‌های زیادی از DNA نمونه به دست می‌آید.
همه مواد لازم برای تهیه کپی از DNA در مخلوط PCR گنجانده شده است. آنها DNA نمونه، DNA پلیمراز (Taq polymerase)، آغازگرها (پرایمرهای رو به جلو و معکوس)، نوکلئوتیدها (بلوک های سازنده DNA) و یک بافر هستند. واکنش PCR در دستگاه PCR اجرا می شود و باید با مخلوط PCR صحیح و برنامه PCR صحیح تغذیه شود. اگر مخلوط واکنش و برنامه درست باشد، مقدار مورد نیاز از یک بخش خاص از DNA را از مقدار بسیار کمی DNA تولید می کند.
سه مرحله اصلی در واکنش PCR وجود دارد که عبارتند از دناتوراسیون، بازپخت پرایمر و گسترش رشته. این سه مرحله در سه دمای مختلف رخ می دهد. DNA به صورت یک مارپیچ دو رشته ای وجود دارد. دو رشته توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می شوند. قبل از تکثیر، DNA دو رشته ای با دادن دمای بالا جدا می شود.در دمای بالا، DNA دو رشته ای به تک رشته ها دناتوره می شود. سپس پرایمرها با انتهای طرفین قطعه مورد نظر یا ژن DNA آنیل می شوند. پرایمر قطعه کوتاهی از DNA تک رشته ای است که مکمل انتهای توالی هدف است. آغازگرهای رو به جلو و معکوس با پایه های مکمل در انتهای کناری DNA نمونه دناتوره شده در دمای بازپخت بازپخت می شوند.
هنگامی که پرایمرها با DNA آنیل می شوند، آنزیم Taq polymerase سنتز رشته های جدید را با افزودن نوکلئوتیدهایی که مکمل DNA الگو هستند آغاز می کند. Taq polymerase یک آنزیم پایدار در برابر حرارت است که از یک باکتری گرمادوست به نام Thermus aquaticus جدا شده است. بافر PCR شرایط بهینه را برای عمل Taq polymerase حفظ می کند. این سه مرحله از واکنش PCR برای تولید مقدار مورد نیاز محصول PCR تکرار می شود. در هر واکنش PCR، تعداد کپی DNA دو برابر می شود. از این رو، یک تقویت نمایی را می توان در PCR مشاهده کرد.محصول PCR را می توان با استفاده از الکتروفورز ژل مشاهده کرد زیرا مقدار قابل مشاهده DNA را روی ژل تولید می کند و می توان آن را برای مطالعات بیشتر مانند تعیین توالی و غیره خالص کرد.
شکل 01: PCR
PCR یک ابزار ارزشمند در تحقیقات پزشکی و بیولوژیکی است. به خصوص در مطالعات پزشکی قانونی، PCR ارزش بسیار زیادی دارد زیرا می تواند DNA را برای مطالعات نمونه های کوچک مجرمان تقویت کند و پروفایل های DNA پزشکی قانونی را ایجاد کند. PCR به طور گسترده در بسیاری از زمینه‌های زیست‌شناسی مولکولی از جمله، ژنوتیپ، شبیه‌سازی ژن، تشخیص جهش، تعیین توالی DNA، ریزآرایه‌های DNA و آزمایش پدری و غیره استفاده می‌شود.
همانندسازی DNA چیست؟
تکثیر DNA به فرآیندی اطلاق می شود که دو نسخه یکسان از DNA از یک مولکول DNA تولید می کند. این یک فرآیند مهم وراثت بیولوژیکی است.همانندسازی DNA در همه موجودات زنده اتفاق می افتد. ژنوم سلول مادر باید تکثیر شود تا ژنوم به سلول دختر تحویل داده شود. فرآیند تکثیر DNA دارای سه مرحله اصلی به نام های شروع، ازدیاد طول و خاتمه است. این مراحل توسط آنزیم های مختلف کاتالیز می شوند. همانندسازی DNA از محلی به نام مبدا همانندسازی در ژنوم سلول ها شروع می شود. در ژنوم، DNA به شکل دو رشته ای وجود دارد. این دو رشته در ابتدای تکثیر DNA از هم جدا می شوند و توسط DNA هلیکاز وابسته به ATP انجام می شود. باز شدن DNA اصلی ترین رویدادی است که در مرحله شروع اتفاق می افتد. با استفاده از رشته های DNA جدا شده به عنوان الگو، DNA پلیمراز رشته های مکمل جدید رشته های الگو را در جهت 5 به 3 سنتز می کند. این مرحله ای است که ازدیاد طول نامیده می شود. خاتمه زمانی اتفاق می‌افتد که دو چنگال همانندسازی با یکدیگر در انتهای مخالف کروموزوم والدین برخورد کنند.
شکل 02: همانندسازی DNA
به غیر از DNA پلیمراز، چندین آنزیم مانند DNA پریماز، DNA هلیکاز، DNA لیگاز و توپوایزومراز در همانندسازی DNA نقش دارند. ویژگی خاص تکثیر DNA in vivo این است که قطعات اوکازاکی را تولید می کند. یک رشته به طور مداوم تشکیل می شود در حالی که رشته دیگر به صورت قطعات کوچک شکل می گیرد.
شباهت های بین PCR و همانندسازی DNA چیست؟
- در هر دو PCR و همانندسازی DNA، DNA دو رشته ای از یکدیگر جدا می شود.
- در هر دو فرآیند PCR و تکثیر DNA، DNA کپی می شود.
- هر دو فرآیند تکثیر PCR و DNA واقعا مهم هستند.
- در هر دو فرآیند PCR و تکثیر DNA، آنزیم DNA پلیمراز دخالت دارد.
تفاوت بین PCR و همانندسازی DNA چیست؟
PCR در مقابل همانندسازی DNA |
|
| PCR یک روش in vitro برای تکثیر DNA است که در آن هزاران تا میلیون ها نسخه از DNA تولید می شود. | تکثیر DNA یک فرآیند طبیعی است که دو نسخه یکسان از DNA را از یک مولکول DNA تولید می کند. |
| مراحل | |
| PCR دارای سه مرحله است. دناتوراسیون، بازپخت پرایمر و گسترش رشته. | تکثیر DNA دارای سه مرحله است. شروع، ازدیاد طول و خاتمه. |
| درگیری پرایمرها | |
| PCR به پرایمرهای مصنوعی نیاز دارد. | تکثیر DNA به پرایمرهای مصنوعی نیاز ندارد. قطعه کوتاهی از RNA در همانندسازی DNA نقش دارد. |
| دناتوره کردن رشته های دوتایی | |
| رشته های دوتایی با اعمال دمای بالا در PCR جدا می شوند. | رشته های دوتایی توسط آنزیم DNA هلیکاز در همانندسازی DNA از یکدیگر جدا می شوند. |
| آنزیم درگیر | |
| PCR از Taq پلیمراز استفاده می کند. | تکثیر DNA از DNA پلیمراز استفاده می کند. |
| دما | |
| PCR در سه دمای مختلف در داخل دستگاه رخ می دهد. | تکثیر DNA در دمای بدن در بدن موجود زنده رخ می دهد. |
| In vivo یا In vitro | |
| PCR یک روش آزمایشگاهی است. | تکثیر DNA یک روش in vivo است. |
خلاصه - PCR در مقابل تکثیر DNA
تکثیر DNA فرآیند تولید دو کپی یکسان از DNA از یک مولکول DNA است. این در همه موجودات زنده رخ می دهد زیرا روشی برای دادن اطلاعات ژنتیکی از والدین به فرزندان ارائه می دهد. این شامل سه مرحله آنزیمی کاتالیز شده یعنی شروع، ازدیاد طول و خاتمه است. همانندسازی DNA را می توان به صورت مصنوعی در آزمایشگاه انجام داد. PCR یکی از راه های تولید تعداد زیادی کپی از DNA از DNA مورد نظر است. PCR به طور معمول در آزمایشگاه‌های بیولوژیکی مولکولی انجام می‌شود زیرا روشی آسان برای تولید کپی‌هایی از DNA است. این تفاوت بین PCR و همانندسازی DNA است.
