Հիմնական տարբերություն – PCR ընդդեմ ԴՆԹ-ի վերարտադրության
ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը բնական գործընթաց է, որը տեղի է ունենում կենդանի օրգանիզմներում: Այն ներառում է մեկ ԴՆԹ-ի մոլեկուլի երկու նույնական պատճենների արտադրություն: ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը կենսաբանական ժառանգության չափազանց կարևոր գործընթաց է: Գենետիկական տեղեկատվությունը ծնողից սերունդ է փոխանցվում հիմնականում ԴՆԹ-ի վերարտադրման ունակության շնորհիվ: Հետևաբար, դա էական գործընթաց է, որը տեղի է ունենում գրեթե բոլոր կենդանի օրգանիզմներում: Այս գործընթացը տեղի է ունենում in vivo-ում: Այնուամենայնիվ, ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը կարող է իրականացվել նաև in vitro մեթոդների միջոցով: Պոլիմերազային շղթայական ռեակցիան (PCR) ԴՆԹ-ի վերարտադրության նման in vitro մեթոդն է: PCR-ը ԴՆԹ-ի ուժեղացման մեթոդ է, որն իրականացվում է լաբորատորիաներում:Այն արտադրում է ԴՆԹ-ի հազարավորից միլիոնավոր պատճեններ հետաքրքրված ԴՆԹ-ի հատվածից կամ գենից: Կան տարբերություններ in vivo ԴՆԹ-ի վերարտադրության և ՊՇՌ-ի միջև: Այս երկուսի միջև հիմնական տարբերությունն այն է, որ ՊՇՌ-ն իրականացվում է ՊՇՌ մեքենայում՝ պահպանված ջերմաստիճաններում՝ ԴՆԹ-ի մեծ թվով պատճեններ արտադրելու համար, մինչդեռ ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը տեղի է ունենում մարմնի ներսում՝ մարմնի ջերմաստիճանում, որպեսզի ստացվի մեկ ԴՆԹ-ի մոլեկուլի երկու նույնական պատճեն:
Ի՞նչ է PCR?
Պոլիմերազային շղթայական ռեակցիան (PCR) ԴՆԹ-ի in vitro ուժեղացման մեթոդ է, որը սովորաբար իրականացվում է մոլեկուլային կենսաբանական լաբորատորիաներում: Այս մեթոդը հնարավորություն տվեց արտադրել հատկապես հետաքրքրված ԴՆԹ-ի մի հատվածի հազարավորից միլիոնավոր օրինակներ։ PCR-ն ներդրվել է Կարի Մալիսի կողմից 1980 թվականին: Այս տեխնիկայում ԴՆԹ-ի հետաքրքրված հատվածը ծառայում է որպես պատճենների պատրաստման ձևանմուշ: Taq պոլիմերազ կոչվող ֆերմենտը օգտագործվում է որպես ԴՆԹ պոլիմերազային ֆերմենտ, և այն կատալիզացնելու է ԴՆԹ-ի հատվածի նոր շղթաների սինթեզը:ՊՇՌ խառնուրդում գտնվող այբբենարանները կաշխատեն որպես բեկորների ընդլայնման մեկնարկային կետեր: PCR ռեակցիայի վերջում կարելի է ստանալ նմուշի ԴՆԹ-ի բազմաթիվ պատճեններ:
Բոլոր բաղադրիչները, որոնք անհրաժեշտ են ԴՆԹ-ի պատճենները պատրաստելու համար, ներառված են PCR խառնուրդում: Դրանք են նմուշային ԴՆԹ, ԴՆԹ պոլիմերազա (Taq պոլիմերազա), պրայմերներ (առաջ և հակադարձ պրայմերներ), նուկլեոտիդներ (ԴՆԹ-ի շինանյութեր) և բուֆեր։ PCR ռեակցիան իրականացվում է PCR մեքենայի մեջ, և այն պետք է սնվի ճիշտ PCR խառնուրդով և ճիշտ PCR ծրագրով: Եթե ռեակցիայի խառնուրդը և ծրագիրը ճիշտ են, այն կստեղծի ԴՆԹ-ի որոշակի հատվածի պահանջվող քանակի պատճենները շատ փոքր քանակությամբ ԴՆԹ-ից:
ՊՇՌ ռեակցիայի մեջ ներգրավված են երեք հիմնական փուլեր՝ դենատուրացիա, պրայմերային զտում և թելերի երկարացում: Այս երեք քայլերը տեղի են ունենում երեք տարբեր ջերմաստիճաններում: ԴՆԹ-ն գոյություն ունի որպես երկշղթա պարույր: Երկու շղթաները կապված են ջրածնային կապերով: Մինչ ուժեղացումը, երկշղթա ԴՆԹ-ն առանձնացվում է՝ տալով բարձր ջերմաստիճան։Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում երկշղթա ԴՆԹ-ն վերածվում է միայնակ շղթաների: Այնուհետև այբբենարանները կռվում են հետաքրքրված հատվածի կամ ԴՆԹ-ի գենի կողային ծայրերով: Primer-ը միաշղթա ԴՆԹ-ի կարճ կտոր է, որը լրացնում է թիրախային հաջորդականության ծայրերը: Առջևի և հակադարձ այբբենարանները կռվում են դենատուրացված նմուշի ԴՆԹ-ի կողային ծայրերում գտնվող կոմպլեմենտար հիմքերի հետ՝ զտման ջերմաստիճանում:
Երբ պրայմերները զտվում են ԴՆԹ-ով, Taq պոլիմերազային ֆերմենտը սկսում է նոր շղթաների սինթեզը՝ ավելացնելով նուկլեոտիդներ, որոնք լրացնում են կաղապարային ԴՆԹ-ին: Taq պոլիմերազը ջերմակայուն ֆերմենտ է, որը մեկուսացված է Thermus aquaticus կոչվող ջերմաֆիլ բակտերիայից: PCR բուֆերը պահպանում է Taq պոլիմերազի գործողության օպտիմալ պայմանները: PCR ռեակցիայի այս երեք փուլերը կրկնվում են PCR արտադրանքի պահանջվող քանակությունը ստանալու համար: Յուրաքանչյուր PCR ռեակցիայի ժամանակ ԴՆԹ-ի պատճենների թիվը կրկնապատկվում է: Հետևաբար, PCR-ում կարող է դիտվել էքսպոնենցիալ ուժեղացում:PCR արտադրանքը կարելի է դիտարկել գելային էլեկտրոֆորեզի միջոցով, քանի որ այն արտադրում է տեսանելի ԴՆԹ գելի վրա և այն կարող է զտվել հետագա ուսումնասիրությունների համար, ինչպիսիք են հաջորդականությունը և այլն:
Նկար 01. PCR
PCR-ն արժեքավոր գործիք է բժշկական և կենսաբանական հետազոտություններում: Հատկապես դատաբժշկական հետազոտություններում PCR-ն հսկայական արժեք ունի, քանի որ այն կարող է ուժեղացնել ԴՆԹ-ն հանցագործների փոքրիկ նմուշների ուսումնասիրությունների համար և կազմել դատաբժշկական ԴՆԹ պրոֆիլներ: PCR-ը լայնորեն օգտագործվում է մոլեկուլային կենսաբանության բազմաթիվ ոլորտներում՝ ներառյալ գենոտիպավորումը, գեների կլոնավորումը, մուտացիաների հայտնաբերումը, ԴՆԹ-ի հաջորդականությունը, ԴՆԹ միկրոզանգվածները և հայրության թեստը և այլն:
Ի՞նչ է ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը:
ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը վերաբերում է գործընթացին, որն արտադրում է ԴՆԹ-ի երկու նույնական օրինակ մեկ ԴՆԹ-ի մոլեկուլից: Դա կենսաբանական ժառանգության կարևոր գործընթաց է։ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը տեղի է ունենում բոլոր կենդանի օրգանիզմներում: Ծնող բջջի գենոմը պետք է կրկնօրինակվի, որպեսզի գենոմը փոխանցվի դուստր բջիջին: ԴՆԹ-ի վերարտադրության գործընթացն ունի երեք հիմնական փուլ, որոնք կոչվում են մեկնարկ, երկարացում և ավարտ: Այս քայլերը կատալիզացվում են տարբեր ֆերմենտների կողմից: ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը սկսվում է բջիջների գենոմում գտնվող վերարտադրության սկզբնակետից: Գենոմում ԴՆԹ-ն գոյություն ունի երկշղթա տեսքով: Այս երկու շղթաները առանձնացված են ԴՆԹ-ի վերարտադրության սկզբում, և դա կատարվում է ATP-ից կախված ԴՆԹ հելիկազի միջոցով: ԴՆԹ-ի լուծարումը հիմնական իրադարձությունն է, որը տեղի է ունենում սկզբնավորման փուլում: Օգտագործելով առանձնացված ԴՆԹ-ի շղթաները որպես ձևանմուշներ՝ ԴՆԹ պոլիմերազը սինթեզում է կաղապարների նոր լրացուցիչ շղթաները 5'-ից 3' ուղղությամբ: Սա այն քայլն է, որը կոչվում է երկարացում: Դադարեցումը տեղի է ունենում, երբ կրկնօրինակման երկու պատառաքաղները հանդիպում են միմյանց ծնողական քրոմոսոմի հակառակ ծայրում:
Նկար 02. ԴՆԹ-ի վերարտադրություն
Բացի ԴՆԹ պոլիմերազից, մի քանի ֆերմենտներ, ինչպիսիք են ԴՆԹ պրիմազան, ԴՆԹ հելիկազան, ԴՆԹ լիգազան և տոպոիզոմերազը, ներգրավված են ԴՆԹ-ի վերարտադրության մեջ: In vivo ԴՆԹ-ի վերարտադրության առանձնահատկությունն այն է, որ այն արտադրում է Օկազակիի բեկորներ: Մի շարանը անընդհատ ձևավորվում է, իսկ մյուսը փոքր կտորներով:
Որո՞նք են նմանությունները PCR-ի և ԴՆԹ-ի կրկնօրինակման միջև:
- Եվ PCR-ի և ԴՆԹ-ի վերարտադրման ժամանակ երկշղթա ԴՆԹ-ն առանձնացված է միմյանցից:
- Ե՛վ PCR, և՛ ԴՆԹ-ի վերարտադրման գործընթացներում ԴՆԹ-ն պատճենվում է։
- Եվ PCR-ն և ԴՆԹ-ի վերարտադրման գործընթացները իսկապես կարևոր են:
- Ե՛վ PCR, և՛ ԴՆԹ-ի վերարտադրման գործընթացներում ներգրավված է ԴՆԹ պոլիմերազային ֆերմենտը:
Ո՞րն է տարբերությունը PCR-ի և ԴՆԹ-ի վերարտադրության միջև:
PCR ընդդեմ ԴՆԹ-ի վերարտադրության |
|
| PCR-ը ԴՆԹ-ի ամպլիֆիկացիայի in vitro մեթոդ է, որում արտադրվում են ԴՆԹ-ի հազարավորից միլիոնավոր պատճեններ: | ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը բնական գործընթաց է, որն արտադրում է ԴՆԹ-ի երկու նույնական օրինակ մեկ ԴՆԹ-ի մոլեկուլից: |
| Քայլեր | |
| PCR-ն ունի երեք քայլ. denaturation, primer annealing և strand extension: | ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումն ունի երեք քայլ. մեկնարկը, երկարացումը և ավարտը։ |
| Պայմերների ներգրավում | |
| PCR-ին անհրաժեշտ են արհեստական պրայմերներ։ | ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը արհեստական պրայմերների կարիք չունի: ՌՆԹ-ի կարճ հատվածը ներգրավված է ԴՆԹ-ի վերարտադրության մեջ: |
| Կրկնակի թելերի դենատորացում | |
| Կրկնակի շղթաները բաժանվում են PCR-ում բարձր ջերմաստիճան կիրառելով: | Կրկնակի շղթաները միմյանցից բաժանվում են ԴՆԹ-ի հելիկազի ֆերմենտի միջոցով ԴՆԹ-ի վերարտադրության մեջ: |
| Ֆերմենտ ներգրավված | |
| PCR-ն օգտագործում է Taq պոլիմերազ: | ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը օգտագործում է ԴՆԹ պոլիմերազ: |
| Ջերմաստիճան | |
| PCR տեղի է ունենում մեքենայի ներսում երեք տարբեր ջերմաստիճաններում: | ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը տեղի է ունենում մարմնի ջերմաստիճանում կենդանի օրգանիզմի մարմնում: |
| In vivo կամ In vitro | |
| PCR-ը in vitro մեթոդ է: | ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումը in vivo մեթոդ է: |
Ամփոփում – PCR ընդդեմ ԴՆԹ-ի վերարտադրության
ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը ԴՆԹ-ի մեկ մոլեկուլից ԴՆԹ-ի երկու նույնական պատճենների արտադրության գործընթաց է: Այն հանդիպում է բոլոր կենդանի օրգանիզմներում, քանի որ այն առաջարկում է գենետիկական տեղեկատվություն ծնողից սերունդ տալու մեթոդ: Այն բաղկացած է երեք ֆերմենտային կատալիզացված քայլերից՝ սկզբնավորում, երկարացում և ավարտ: ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը կարելի է արհեստականորեն կատարել լաբորատորիայում: ՊՇՌ-ն հետաքրքրված ԴՆԹ-ից ԴՆԹ-ի մեծ թվով պատճեններ ստանալու եղանակներից մեկն է: PCR-ը սովորաբար կատարվում է մոլեկուլային կենսաբանական լաբորատորիաներում, քանի որ այն ԴՆԹ-ի պատճենների արտադրության հեշտ մեթոդ է: Սա է տարբերությունը PCR-ի և ԴՆԹ-ի վերարտադրության միջև:
