ძირითადი განსხვავება - PCR და დნმ-ის თანმიმდევრობა
PCR და დნმ-ის თანმიმდევრობა არის ორი მნიშვნელოვანი ტექნიკა მოლეკულურ ბიოლოგიაში. პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია (PCR) არის პროცესი, რომელიც ქმნის დნმ-ის ფრაგმენტის დიდი რაოდენობით ასლებს. დნმ-ის თანმიმდევრობა არის ტექნიკა, რომლის შედეგადაც ხდება მოცემული დნმ-ის ფრაგმენტის ნუკლეოტიდების ზუსტი თანმიმდევრობა. ეს არის მთავარი განსხვავება PCR-სა და დნმ-ის თანმიმდევრობას შორის. PCR არის ერთ-ერთი მთავარი ნაბიჯი, რომელიც ჩართულია დნმ-ის თანმიმდევრობის განსაზღვრაში.
რა არის PCR?
პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია (PCR) არის დნმ-ის გაძლიერების ტექნიკა, რომელიც გამოიყენება მოლეკულურ ბიოლოგიაში. ის აწარმოებს დნმ-ის კონკრეტული ფრაგმენტის ათასობით მილიონამდე ასლს.ეს მეთოდი შეიმუშავა კარი მულისმა 1983 წელს. ამ ტექნიკაში გასაძლიერებელი დნმ-ის ფრაგმენტი ემსახურება როგორც შაბლონს, ხოლო დნმ-პოლიმერაზას ფერმენტი ამატებს დამატებით ნუკლეოტიდებს პრაიმერს, რომელიც ხელმისაწვდომია PCR ნარევში. PCR რეაქციის დასასრულს სინთეზირდება ნიმუშის დნმ-ის მრავალი ასლი.
PCR ნარევის სხვადასხვა კომპონენტია, მათ შორის დნმ, დნმ პოლიმერაზა (Taq პოლიმერაზა), პრაიმერები (წინა და საპირისპირო პრაიმერი), ნუკლეოტიდები (დნმ-ის სამშენებლო ბლოკები) და ბუფერი. PCR ხდება PCR აპარატის შიგნით და სწორი PCR ნარევი უნდა ჩაიტვირთოს მანქანაში და სწორი პროგრამა უნდა მართოს. ეს ტექნიკა იძლევა დნმ-ის კონკრეტული მონაკვეთის ათასობით ან მილიონობით ასლის წარმოქმნას დნმ-ის ძალიან მცირე რაოდენობით.
PCR რეაქციები ხდება ციკლური გზით, რათა წარმოიქმნას PCR პროდუქტების თვალსაჩინო რაოდენობა გელზე. არსებობს სამი ძირითადი საფეხური ჩართული PCR რეაქციაში, კერძოდ, დენატურაცია, პრაიმერის ანილირება და ჯაჭვის გაფართოება, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 01.ეს სამი ნაბიჯი ხდება სამ სხვადასხვა ტემპერატურაზე. დნმ არსებობს ორჯაჭვიანი სახით წყალბადის ბმებით კომპლემენტურ ფუძეებს შორის. იმპლიკაციამდე, ორჯაჭვიანი დნმ ერთმანეთისგან უნდა გამოიყოს. ეს კეთდება მაღალი ტემპერატურის მიცემით. მაღალ ტემპერატურაზე, ორჯაჭვიანი დნმ დენატურდება ერთ ჯაჭვად. შემდეგ პრაიმერები უნდა მიუახლოვდეს კონკრეტული ფრაგმენტის ან დნმ-ის გენის ფლანგურ ბოლოებს. პრაიმერი არის ერთჯაჭვიანი დნმ-ის მოკლე ნაწილი, რომელიც ავსებს სამიზნე თანმიმდევრობას. წინა და უკანა პრაიმერები ანელდება დამატებითი ბაზებით დენატურირებული ნიმუშის დნმ-ის ფლანგურ ბოლოებზე ანეილირების ტემპერატურაზე. პრაიმერები უნდა იყოს სითბოს მდგრადი. მას შემდეგ, რაც პრაიმერები დნმ-ის ნიმუშს ანელებენ, taq პოლიმერაზას ფერმენტი იწყებს ახალი ჯაჭვების სინთეზს ნუკლეოტიდების დამატებით, რომლებიც ავსებენ სამიზნე დნმ-ს. Taq პოლიმერაზა არის სითბოს მდგრადი ფერმენტი, რომელიც იზოლირებულია თერმოფილური ბაქტერიისგან, რომელსაც ეწოდება Thermus aquaticus. PCR ბუფერი ინარჩუნებს ოპტიმალურ პირობებს taq პოლიმერაზას მოქმედებისთვის. PCR რეაქციების ეს სამი ეტაპი მეორდება PCR პროდუქტის საჭირო რაოდენობის მისაღებად. ყოველი PCR რეაქციის შემდეგ, დნმ-ის ასლის რაოდენობა გაორმაგდება. აქედან გამომდინარე, ექსპონენციალური გაძლიერება შეიძლება შეინიშნოს PCR-ში. PCR პროდუქტების დაკვირვება შესაძლებელია გელის ელექტროფორეზის გამოყენებით და შეიძლება გაიწმინდოს შემდგომი კვლევებისთვის.
სურათი 01: PCR რეაქციის ძირითადი ეტაპები
PCR არის ღირებული ინსტრუმენტი სამედიცინო და ბიოლოგიურ კვლევებში. PCR–ს განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს სასამართლო მეცნიერებაში, რადგან მას შეუძლია გააძლიეროს დნმ კრიმინალების მცირე ნიმუშების კვლევებისთვის და შექმნას სასამართლო დნმ პროფილები. PCR ფართოდ გამოიყენება მოლეკულური ბიოლოგიის ბევრ სფეროში, მათ შორის გენოტიპირება, გენის კლონირება, მუტაციის გამოვლენა, დნმ-ის თანმიმდევრობის განსაზღვრა, დნმ-ის მიკრომასივები და მამობის ტესტირება და ა.შ.
სურათი 02: პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია
რა არის დნმ-ის თანმიმდევრობა?
დნმ-ის თანმიმდევრობა არის ნუკლეოტიდების ზუსტი რიგის განსაზღვრა - ადენინი, გუანინი, ციტოზინი და თიმინი მოცემულ დნმ-ის ფრაგმენტში. გენეტიკური ინფორმაცია ინახება დნმ-ის თანმიმდევრობებში ნუკლეოტიდების სწორი თანმიმდევრობით. ამიტომ, დნმ-ის ფრაგმენტში ნუკლეოტიდების ზუსტი რიგის პოვნა ძალიან მნიშვნელოვანია გენების სტრუქტურისა და ფუნქციის შესახებ.
დნმ-ის თანმიმდევრობის პროტოკოლი მოიცავს სხვადასხვა პროცესს. პირველი ნაბიჯი არის დაინტერესებული დნმ-ის ან ორგანიზმის გენომიური დნმ-ის იზოლაცია. PCR-ის გამოყენებით (როგორც ზემოთ იყო აღწერილი), დნმ-ის სასურველი რეგიონი უნდა გაძლიერდეს. გაძლიერებული PCR პროდუქტი უნდა გამოიყოს გელის ელექტროფორეზით და გაიწმინდოს. გაძლიერებული ფრაგმენტები ემსახურება როგორც შაბლონები თანმიმდევრობისთვის.თანმიმდევრობა შეიძლება გაკეთდეს როგორც Sanger-ის თანმიმდევრობის ან მაღალი გამტარუნარიანობის თანმიმდევრობის მეთოდით. სანჯერის თანმიმდევრობა მოითხოვს მიღებული დნმ-ის ფრაგმენტების კაპილარულ ელექტროფორეზის. სწორი ნუკლეოტიდური რიგის დადგენა შესაძლებელია ავტორადიოგრაფიების ხელით წაკითხვით ან დნმ-ის ავტომატური სეკვენსერების გამოყენებით.
გენის თანმიმდევრობამ ხელი შეუწყო ადამიანის გენომის პროექტს და ხელი შეუწყო ადამიანის გენომის რუკების შედგენას 2003 წელს. სასამართლო ექსპერტიზაში დნმ-ის თანმიმდევრობამ საშუალება მისცა ინდივიდების იდენტიფიცირება, რომლებიც აჩვენებენ უნიკალურ დნმ-ის თანმიმდევრობებს და იდენტიფიცირებენ დამნაშავეებს. მედიცინაში დნმ-ის თანმიმდევრობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას გენეტიკურ და სხვა დაავადებებზე პასუხისმგებელი გენების გამოსავლენად, დეფექტური გენების მოსაძებნად და მათი სწორი გენებით ჩანაცვლებისთვის. სოფლის მეურნეობაში, ზოგიერთი მიკროორგანიზმების დნმ-ის თანმიმდევრობის შესახებ ინფორმაცია გამოიყენება ეკონომიკურად სასურველი მახასიათებლების ტრანსგენური კულტურების წარმოებისთვის.
სურათი 03: დნმ-ის თანმიმდევრობა
რა განსხვავებაა PCR და დნმ-ის თანმიმდევრობას შორის?
PCR vs დნმ-ის თანმიმდევრობა |
|
| PCR პროცესი ქმნის დაინტერესებული დნმ-ის ფრაგმენტის ათასობით-მილიონ ასლს. | დნმ-ის თანმიმდევრობა არის ნუკლეოტიდების ზუსტი რიგის განსაზღვრის პროცესი მოცემულ დნმ-ის ფრაგმენტში. |
| შედეგი | |
| PCR ქმნის დნმ-ის კონკრეტული ფრაგმენტის ათასობით-მილიონ ასლს | ეს იწვევს დნმ-ის კონკრეტულ ფრაგმენტში ფუძეების სწორ წესრიგს. |
| ddNTP-ების ჩართულობა | |
| PCR არ საჭიროებს ddNTP-ებს. ის იყენებს dNTP-ებს. | დნმ-ის თანმიმდევრობა მოითხოვს ddNTP-ებს ჯაჭვის ფორმირების დასასრულებლად. |
შეჯამება - PCR vs დნმ-ის თანმიმდევრობა
PCR და დნმ-ის თანმიმდევრობა არის ძალიან მნიშვნელოვანი ინსტრუმენტი მოლეკულური ბიოლოგიის ბევრ სფეროში. დნმ-ის ფრაგმენტების გაძლიერება ხდება PCR ტექნიკით, ხოლო დნმ-ის ფრაგმენტის ნუკლეოტიდების სწორი თანმიმდევრობა განისაზღვრება დნმ-ის თანმიმდევრობით. ეს არის განსხვავება PCR-სა და დნმ-ის თანმიმდევრობას შორის.
