Sự khác biệt chính - PCR và sao chép DNA
Sao chép DNA là một quá trình tự nhiên xảy ra trong cơ thể sống. Nó liên quan đến việc sản xuất hai bản sao giống hệt nhau của một phân tử DNA. Sao chép DNA là một quá trình di truyền sinh học cực kỳ quan trọng. Thông tin di truyền được truyền từ bố mẹ sang con cái chủ yếu do khả năng nhân đôi ADN. Do đó, nó là một quá trình thiết yếu xảy ra ở hầu hết tất cả các sinh vật sống. Quá trình này xảy ra trong cơ thể sống. Tuy nhiên, quá trình sao chép DNA cũng có thể được thực hiện thông qua phương pháp in vitro. Phản ứng chuỗi polymerase (PCR) là một trong những phương pháp sao chép DNA trong ống nghiệm. PCR là một phương pháp khuếch đại DNA được thực hiện trong các phòng thí nghiệm. Nó tạo ra hàng nghìn đến hàng triệu bản sao DNA từ một đoạn DNA hoặc một gen quan tâm. Có sự khác biệt giữa sao chép DNA in vivo và PCR. Sự khác biệt chính giữa hai điều này là PCR được thực hiện trong máy PCR ở nhiệt độ duy trì để tạo ra một số lượng lớn các bản sao của DNA trong khi quá trình sao chép DNA xảy ra bên trong cơ thể ở nhiệt độ cơ thể để tạo ra hai bản sao giống hệt nhau của một phân tử DNA đơn lẻ.
PCR là gì?
Polymerase Chain Reaction (PCR) là một kỹ thuật khuếch đại DNA trong ống nghiệm được thực hiện thường xuyên trong các phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử. Phương pháp này cho phép sản xuất hàng nghìn đến hàng triệu bản sao của một đoạn DNA được quan tâm đặc biệt. PCR được giới thiệu bởi Kary Mullis vào năm 1980. Trong kỹ thuật này, đoạn DNA quan tâm được dùng làm khuôn để tạo bản sao. Enzyme có tên Taq polymerase được sử dụng làm enzyme DNA polymerase, và nó sẽ xúc tác quá trình tổng hợp các sợi mới của đoạn DNA. Các mồi nằm trong hỗn hợp PCR sẽ hoạt động như điểm khởi đầu cho các đoạn mở rộng. Khi kết thúc phản ứng PCR, có thể thu được nhiều bản sao của DNA mẫu.
Tất cả các thành phần cần thiết để tạo bản sao của DNA đều có trong hỗn hợp PCR. Chúng là DNA mẫu, DNA polymerase (Taq polymerase), các đoạn mồi (mồi thuận và nghịch), nucleotide (các khối cấu tạo của DNA) và một chất đệm. Phản ứng PCR được chạy trong máy PCR, và nó phải được cho ăn hỗn hợp PCR chính xác và chương trình PCR chính xác. Nếu hỗn hợp phản ứng và chương trình chính xác, nó sẽ tạo ra số lượng bản sao cần thiết của một đoạn DNA cụ thể từ một lượng rất nhỏ DNA.
Có ba bước chính liên quan đến phản ứng PCR là biến tính, ủ mồi và kéo dài sợi. Ba bước này xảy ra ở ba nhiệt độ khác nhau. DNA tồn tại dưới dạng chuỗi xoắn kép. Hai sợi liên kết với nhau bằng liên kết hydro. Trước khi khuếch đại, DNA sợi kép được tách ra bằng cách cho nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ cao, DNA sợi kép bị biến tính thành các sợi đơn. Sau đó, mồi được ủ với các đầu bên của đoạn quan tâm hoặc gen của DNA. Mồi là một đoạn ngắn của DNA sợi đơn bổ sung cho các đầu của trình tự đích. Các đoạn mồi chuyển tiếp và đảo ngược được ủ với các bazơ bổ sung ở các đầu bên sườn của DNA mẫu bị biến tính ở nhiệt độ ủ.
Khi mồi được ủ với DNA, enzyme Taq polymerase bắt đầu tổng hợp các sợi mới bằng cách thêm nucleotide bổ sung vào DNA khuôn mẫu. Taq polymerase là một enzym bền nhiệt được phân lập từ vi khuẩn ưa nhiệt có tên là Thermus aquus. Bộ đệm PCR duy trì các điều kiện tối ưu cho hoạt động của Taq polymerase. Ba giai đoạn này của phản ứng PCR được lặp lại để tạo ra lượng sản phẩm PCR cần thiết. Tại mỗi phản ứng PCR, số lượng bản sao DNA tăng gấp đôi. Do đó, có thể quan sát thấy sự khuếch đại theo hàm mũ trong PCR. Sản phẩm PCR có thể được quan sát bằng cách sử dụng điện di trên gel vì nó tạo ra lượng DNA có thể nhìn thấy trên gel và nó có thể được tinh chế cho các nghiên cứu sâu hơn như giải trình tự, v.v.
Hình 01: PCR
PCR là một công cụ có giá trị trong nghiên cứu y học và sinh học. Đặc biệt trong các nghiên cứu pháp y, PCR có một giá trị to lớn vì nó có thể khuếch đại DNA cho các nghiên cứu từ các mẫu nhỏ của tội phạm và tạo hồ sơ DNA pháp y. PCR được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của Sinh học phân tử bao gồm định dạng gen, nhân bản gen, phát hiện đột biến, giải trình tự DNA, vi mạch DNA và xét nghiệm quan hệ cha con, v.v.
Sao chép DNA là gì?
Sao chép DNA là quá trình tạo ra hai bản sao giống hệt nhau của DNA từ một phân tử DNA. Đó là một quá trình kế thừa sinh học quan trọng. Quá trình nhân đôi DNA xảy ra ở tất cả các cơ thể sống. Bộ gen của tế bào mẹ cần được sao chép để chuyển bộ gen vào tế bào con. Quá trình sao chép DNA có ba bước chính được gọi là bắt đầu, kéo dài và kết thúc. Các bước này được xúc tác bởi các enzym khác nhau. Quá trình sao chép DNA bắt đầu từ vị trí được gọi là nguồn gốc của sự sao chép trong bộ gen của tế bào. Trong hệ gen, DNA tồn tại ở dạng sợi kép. Hai sợi này được tách ra khi bắt đầu sao chép DNA, và nó được thực hiện bởi men helicase DNA phụ thuộc ATP. Việc tháo cuộn DNA là sự kiện chính xảy ra ở bước khởi đầu. Bằng cách sử dụng các sợi DNA đã phân tách làm khuôn mẫu, DNA polymerase tổng hợp các sợi bổ sung mới của sợi khuôn theo hướng 5 'đến 3'. Đây là bước được gọi là kéo dài. Sự kết thúc xảy ra khi hai lần nhân đôi gặp nhau ở đầu đối diện của nhiễm sắc thể của bố mẹ.
Hình 02: Tái bản DNA
Ngoài DNA polymerase, một số enzyme như DNA primase, DNA helicase, DNA ligase và Topoisomerase có liên quan đến quá trình sao chép DNA. Điểm đặc biệt của quá trình sao chép DNA in vivo là nó tạo ra các đoạn Okazaki. Một sợi được hình thành liên tục trong khi sợi còn lại hình thành từng mảnh nhỏ.
Điểm giống nhau giữa PCR và sao chép DNA là gì?
- Trong cả PCR và sao chép DNA, DNA sợi đôi được tách ra khỏi nhau.
- Trong cả quá trình PCR và sao chép DNA, DNA đều được sao chép.
- Cả quá trình PCR và sao chép DNA đều thực sự quan trọng.
- Trong cả quá trình PCR và sao chép DNA đều có sự tham gia của enzyme DNA polymerase.
Sự khác biệt giữa PCR và Sao chép DNA là gì?
PCR và sao chép DNA |
|
| PCR là một phương pháp khuếch đại DNA trong ống nghiệm, trong đó hàng nghìn đến hàng triệu bản sao DNA được tạo ra. | Sao chép DNA là một quá trình tự nhiên tạo ra hai bản sao giống hệt nhau của DNA từ một phân tử DNA. |
| Bước | |
| PCR có ba bước; biến tính, ủ lớp sơn lót và kéo dài sợi. | Sao chép DNA có ba bước; bắt đầu, kéo dài và chấm dứt. |
| Sự tham gia của Mồi | |
| PCR cần mồi nhân tạo. | Tái bản DNA không cần mồi nhân tạo. Một đoạn ngắn của RNA tham gia vào quá trình sao chép DNA. |
| Biến tính của các sợi đôi | |
| Các sợi đôi được tách ra bằng cách áp dụng nhiệt độ cao trong PCR. | Các sợi đôi được tách ra khỏi nhau nhờ enzym DNA helicase trong quá trình Nhân đôi DNA. |
| Có sự tham gia của Enzyme | |
| PCR sử dụng Taq polymerase. | Sao chép DNA sử dụng DNA polymerase. |
| Nhiệt độ | |
| PCR xảy ra ở ba nhiệt độ khác nhau bên trong máy. | Sự sao chép DNA xảy ra ở nhiệt độ cơ thể trong cơ thể của sinh vật sống. |
| In vivo hoặc In vitro | |
| PCR là một phương pháp trong ống nghiệm. | Sao chép DNA là một phương pháp in vivo. |
Tóm tắt - PCR vs Tái bản DNA
Sao chép DNA là một quá trình tạo ra hai bản sao giống hệt nhau của DNA từ một phân tử DNA duy nhất. Nó xảy ra ở tất cả các sinh vật sống vì nó cung cấp một phương pháp cung cấp thông tin di truyền từ cha mẹ sang con cái. Nó bao gồm ba bước được xúc tác bởi enzym là bắt đầu, kéo dài và kết thúc. Quá trình sao chép DNA có thể được thực hiện nhân tạo trong phòng thí nghiệm. PCR là một cách tạo ra một số lượng lớn các bản sao của DNA từ DNA quan tâm. PCR thường được thực hiện trong các phòng thí nghiệm sinh học phân tử vì đây là một phương pháp dễ dàng để tạo ra các bản sao của DNA. Đây là sự khác biệt giữa PCR và sao chép DNA.
