Негізгі айырмашылық – ПТР және ДНҚ репликациясы
ДНҚ репликациясы – тірі ағзаларда болатын табиғи процесс. Ол бір ДНҚ молекуласының екі бірдей көшірмесін жасауды қамтиды. ДНҚ репликациясы биологиялық тұқым қуалаудың өте маңызды процесі болып табылады. Генетикалық ақпарат ата-анадан ұрпаққа негізінен ДНҚ репликация қабілетіне байланысты беріледі. Демек, бұл барлық дерлік тірі организмдерде болатын маңызды процесс. Бұл процесс in vivo жүреді. Дегенмен, ДНҚ репликациясын in vitro әдістері арқылы да жасауға болады. Полимеразды тізбекті реакция (ПТР) ДНҚ репликациясының осындай in vitro әдістерінің бірі болып табылады. ПТР – зертханаларда орындалатын ДНҚ күшейту әдісі. Ол қызығушылық танытқан ДНҚ фрагментінен немесе геннен ДНҚ-ның мыңдаған миллиондаған көшірмелерін шығарады. In vivo ДНҚ репликациясы мен ПТР арасында айырмашылықтар бар. Бұл екеуінің арасындағы негізгі айырмашылық мынада: ПТР ДНҚ-ның көп көшірмелерін шығару үшін тұрақты температурада ПТР аппаратында орындалады, ал ДНҚ репликациясы дене температурасында дене ішінде бір ДНҚ молекуласының екі бірдей көшірмесін жасау үшін жүреді.
ПТР дегеніміз не?
Полимеразды тізбекті реакция (ПТР) – молекулярлық биологиялық зертханаларда жүйелі түрде орындалатын in vitro ДНҚ күшейту әдісі. Бұл әдіс ерекше қызығушылық танытқан ДНҚ фрагментінің мыңдаған миллиондаған көшірмелерін шығаруға мүмкіндік берді. ПТР әдісін 1980 жылы Кари Муллис енгізді. Бұл әдістемеде ДНҚ-ның қызықты фрагменті көшірме жасау үшін үлгі ретінде қызмет етеді. Taq полимераза деп аталатын фермент ДНҚ-полимераза ферменті ретінде пайдаланылады және ол ДНҚ фрагментінің жаңа тізбектерінің синтезін катализдейді. ПТР қоспасындағы праймерлер фрагментті кеңейту үшін бастапқы нүктелер ретінде жұмыс істейді. ПТР реакциясының соңында ДНҚ үлгісінің көптеген көшірмелерін алуға болады.
ДНҚ көшірмелерін жасауға қажетті барлық ингредиенттер ПТР қоспасына кіреді. Олар ДНҚ үлгісі, ДНҚ полимераза (Taq полимераза), праймерлер (тура және кері праймерлер), нуклеотидтер (ДНҚ құрылыс блоктары) және буфер. ПТР реакциясы ПТР аппаратында орындалады және оны дұрыс ПТР қоспасымен және дұрыс ПТР бағдарламасымен беру керек. Егер реакция қоспасы мен бағдарлама дұрыс болса, ол өте аз мөлшердегі ДНҚ-дан ДНҚ-ның белгілі бір бөлігінің қажетті көшірмелерін жасайды.
ПТР реакциясында үш негізгі қадам бар, атап айтқанда денатурация, праймерді жасыту және тізбекті ұзарту. Бұл үш қадам үш түрлі температурада орын алады. ДНҚ қос тізбекті спираль түрінде болады. Екі жіп сутектік байланыспен байланысқан. Күшейтудің алдында екі тізбекті ДНҚ жоғары температура беру арқылы бөлінеді. Жоғары температурада қос тізбекті ДНҚ бір тізбекке денатурацияланады. Содан кейін праймерлер қызықты фрагменттің бүйір ұштарымен немесе ДНҚ генімен күйдіріледі. Праймер - мақсатты тізбектің ұштарын толықтыратын бір тізбекті ДНҚ-ның қысқа бөлігі. Алға және кері праймерлер жасыту температурасында денатуратталған ДНҚ үлгісінің бүйір ұштарында комплементарлы негіздермен жасытады.
Праймерлер ДНҚ-мен жасытылған кезде, Taq полимераза ферменті ДНҚ үлгісіне комплементарлы нуклеотидтерді қосу арқылы жаңа тізбектердің синтезін бастайды. Taq полимераза - бұл термофильді бактериядан бөлінген термофильді бактериядан бөлінген ыстыққа төзімді фермент. ПТР буфері Taq полимераза әрекеті үшін оңтайлы жағдайларды сақтайды. ПТР реакциясының осы үш кезеңі ПТР өнімінің қажетті мөлшерін алу үшін қайталанады. Әрбір ПТР реакциясында ДНҚ көшірмесінің саны екі есе артады. Демек, ПТР-да экспоненциалды күшейтуді байқауға болады. ПТР өнімін гель электрофорезі арқылы байқауға болады, өйткені ол гелде ДНҚ-ның көрінетін мөлшерін шығарады және оны секвенирлеу, т.б. сияқты әрі қарай зерттеулер үшін тазартуға болады.
01-сурет: ПТР
ПТР медициналық және биологиялық зерттеулердегі құнды құрал болып табылады. Әсіресе сот-медициналық зерттеулерде ПТР үлкен мәнге ие, өйткені ол қылмыскерлердің кішкентай үлгілерінен зерттеулер үшін ДНҚ-ны күшейтіп, сот-медициналық ДНҚ профильдерін жасай алады. ПТР молекулярлық биологияның көптеген салаларында кеңінен қолданылады, соның ішінде генотиптеу, гендерді клондау, мутацияны анықтау, ДНҚ секвенциясы, ДНҚ микромассивтері және әке болуды анықтау сынағы, т.б.
ДНҚ репликациясы дегеніміз не?
ДНҚ репликациясы бір ДНҚ молекуласынан ДНҚ-ның екі бірдей көшірмесін жасайтын процеске жатады. Бұл биологиялық тұқым қуалаудың маңызды процесі. ДНҚ репликациясы барлық тірі организмдерде болады. Геномды аналық жасушаға беру үшін ата-аналық жасушаның геномы репликациялануы керек. ДНҚ репликация процесі инициация, ұзару және аяқталу деп аталатын үш негізгі кезеңнен тұрады. Бұл қадамдарды әртүрлі ферменттер катализдейді. ДНҚ репликациясы жасушалардың геномындағы репликацияның шығу тегі деп аталатын жерден басталады. Геномда ДНҚ қос тізбекті түрде болады. Бұл екі тізбек ДНҚ репликациясының басында бөлінеді және оны АТФ-тәуелді ДНҚ геликазасы жасайды. ДНҚ-ның шешілуі инициация сатысында болатын негізгі оқиға болып табылады. Бөлінген ДНҚ жіптерін шаблондар ретінде пайдалану арқылы ДНҚ полимераза шаблон жіптерінің жаңа комплементарлы жіптерін 5' - 3' бағытқа синтездейді. Бұл ұзарту деп аталатын қадам. Аяқтау екі репликациялық айыр ата-аналық хромосоманың қарама-қарсы жағында бір-бірімен кездескен кезде орын алады.
02-сурет: ДНҚ репликациясы
ДНҚ репликациясына ДНҚ-полимеразадан басқа, ДНҚ примаза, ДНҚ геликаз, ДНҚ лигаза және Топоизомераза сияқты бірнеше ферменттер қатысады. In vivo ДНҚ репликациясының ерекшелігі оның Оказаки фрагменттерін шығаруы болып табылады. Бір жіп үздіксіз қалыптаса, екіншісі кішкене бөліктерде қалыптасады.
ПТР мен ДНҚ репликациясының қандай ұқсастықтары бар?
- ПТР және ДНҚ репликациясында қос тізбекті ДНҚ бір-бірінен бөлінеді.
- ПТР және ДНҚ репликация процестерінде ДНҚ көшіріледі.
- ПТР және ДНҚ репликация процестері өте маңызды.
- ПТР және ДНҚ репликация процестеріне ДНҚ-полимераза ферменті қатысады.
ПТР мен ДНҚ репликациясының айырмашылығы неде?
ПТР және ДНҚ репликациясы |
|
| ПТР – ДНҚ-ны күшейтудің in vitro әдісі, онда мыңдаған миллиондаған ДНҚ көшірмелері жасалады. | ДНҚ репликациясы – бір ДНҚ молекуласынан ДНҚ-ның екі бірдей көшірмесін жасайтын табиғи процесс. |
| Қадамдар | |
| ПТР үш қадамнан тұрады; денатурация, праймер жасыту және жіпті ұзарту. | ДНҚ репликациясының үш қадамы бар; бастау, ұзарту және тоқтату. |
| Праймерлердің қатысуы | |
| ПТР жасанды праймерлерді қажет етеді. | ДНҚ репликациясы жасанды праймерлерді қажет етпейді. РНҚ-ның қысқа фрагменті ДНҚ репликациясына қатысады. |
| Қос жіптерді денатурациялау | |
| Қос жіптер ПТР жоғары температураны қолдану арқылы бөлінеді. | Қос тізбектер бір-бірінен ДНҚ репликациясында ДНҚ-геликаза ферменті арқылы бөлінеді. |
| Қатысқан фермент | |
| ПТР Taq полимеразаны пайдаланады. | ДНҚ репликациясы ДНҚ полимеразасын пайдаланады. |
| Температура | |
| ПТР құрылғының ішінде үш түрлі температурада болады. | ДНҚ репликациясы тірі ағзаның денесінде дене температурасында жүреді. |
| In vivo немесе In vitro | |
| ПТР – in vitro әдісі. | ДНҚ репликациясы – in vivo әдісі. |
Қорытынды – ПТР және ДНҚ репликациясы
ДНҚ репликациясы – бір ДНҚ молекуласынан ДНҚ-ның екі бірдей көшірмесін жасау процесі. Ол барлық тірі организмдерде кездеседі, өйткені ол генетикалық ақпаратты ата-анадан ұрпаққа беру әдісін ұсынады. Ол үш ферменттік катализденген қадамдардан тұрады, атап айтқанда инициация, ұзарту және аяқталу. ДНҚ репликациясын зертханада жасанды түрде жасауға болады. ПТР – қызығушылық танытқан ДНҚ-дан ДНҚ көшірмелерінің үлкен санын шығарудың бір жолы. ПТР молекулярлық биологиялық зертханаларда жүйелі түрде орындалады, өйткені бұл ДНҚ көшірмелерін алудың оңай әдісі. Бұл ПТР мен ДНҚ репликациясының айырмашылығы.
