ความแตกต่างที่สำคัญ – PCR vs DNA Replication
การจำลองดีเอ็นเอเป็นกระบวนการทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต มันเกี่ยวข้องกับการผลิตสำเนาสองชุดที่เหมือนกันของโมเลกุลดีเอ็นเอหนึ่งตัว การจำลองแบบดีเอ็นเอเป็นกระบวนการที่สำคัญอย่างยิ่งในการถ่ายทอดทางชีววิทยา ข้อมูลทางพันธุกรรมถูกส่งผ่านจากพ่อแม่ไปสู่ลูกหลานส่วนใหญ่เนื่องจากความสามารถในการจำลองแบบดีเอ็นเอ ดังนั้นจึงเป็นกระบวนการสำคัญที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมด กระบวนการนี้เกิดขึ้นในร่างกาย อย่างไรก็ตาม การจำลองแบบ DNA สามารถทำได้ด้วยวิธีในหลอดทดลองเช่นกัน ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลิเมอร์ (PCR) เป็นหนึ่งในวิธีการจำลองดีเอ็นเอในหลอดทดลอง PCR เป็นวิธีการขยายดีเอ็นเอในห้องปฏิบัติการมันผลิตสำเนา DNA หลายพันถึงล้านสำเนาจากชิ้นส่วน DNA หรือยีนที่สนใจ มีความแตกต่างระหว่างการจำลองดีเอ็นเอในร่างกายและ PCR ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างสองสิ่งนี้คือ PCR ดำเนินการในเครื่อง PCR ที่อุณหภูมิคงที่เพื่อผลิตสำเนา DNA จำนวนมาก ในขณะที่การจำลองแบบ DNA เกิดขึ้นภายในร่างกายที่อุณหภูมิของร่างกายเพื่อสร้างสำเนาที่เหมือนกันสองโมเลกุลของ DNA โมเลกุลเดี่ยว
PCR คืออะไร
Polymerase Chain Reaction (PCR) เป็นเทคนิคการขยาย DNA ในหลอดทดลอง ที่ดำเนินการเป็นประจำในห้องปฏิบัติการอณูชีววิทยา วิธีนี้ทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่สนใจเป็นพิเศษได้หลายพันถึงล้านสำเนา PCR ถูกนำมาใช้โดย Kary Mullis ในปี 1980 ในเทคนิคนี้ ส่วนย่อยของ DNA ที่สนใจจะทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการทำสำเนา เอนไซม์ที่เรียกว่า Taq polymerase ถูกใช้เป็นเอนไซม์ DNA polymerase และจะเร่งการสังเคราะห์เส้นใยใหม่ของชิ้นส่วนดีเอ็นเอไพรเมอร์ที่อยู่ในส่วนผสมของ PCR จะทำงานเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการต่อขยายแฟรกเมนต์ ในตอนท้ายของปฏิกิริยา PCR สามารถรับสำเนา DNA ตัวอย่างได้หลายชุด
ส่วนผสมทั้งหมดที่จำเป็นในการทำสำเนา DNA จะรวมอยู่ในส่วนผสม PCR พวกมันคือตัวอย่าง DNA, DNA polymerase (Taq polymerase), ไพรเมอร์ (ไพรเมอร์ไปข้างหน้าและย้อนกลับ), นิวคลีโอไทด์ (หน่วยการสร้างของ DNA) และบัฟเฟอร์ ปฏิกิริยา PCR ทำงานในเครื่อง PCR และควรป้อนด้วยส่วนผสม PCR ที่ถูกต้องและโปรแกรม PCR ที่ถูกต้อง หากส่วนผสมของปฏิกิริยาและโปรแกรมถูกต้อง จะสร้างสำเนา DNA ส่วนใดส่วนหนึ่งตามจำนวนที่ต้องการจาก DNA จำนวนเล็กน้อย
มีสามขั้นตอนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา PCR ได้แก่ denaturation, primer annealing และ strand extension สามขั้นตอนเหล่านี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่างกันสามระดับ ดีเอ็นเอมีอยู่เป็นเกลียวคู่ สองเส้นถูกพันธะด้วยพันธะไฮโดรเจน ก่อนการขยายสัญญาณ DNA แบบสองสายจะถูกแยกออกจากกันโดยให้อุณหภูมิสูงที่อุณหภูมิสูง DNA แบบสองสายจะถูกแปลงสภาพเป็นสายเดี่ยว จากนั้นไพรเมอร์หลอมด้วยปลายขนาบของชิ้นส่วนที่สนใจหรือยีนของดีเอ็นเอ ไพรเมอร์คือ DNA สายเดี่ยวสั้นๆ ที่ประกอบเข้ากับส่วนท้ายของลำดับเป้าหมาย ไพรเมอร์ไปข้างหน้าและย้อนกลับหลอมด้วยฐานเสริมที่ปลายขนาบข้างของ DNA ตัวอย่างที่แปลงสภาพที่อุณหภูมิการหลอม
เมื่อไพรเมอร์ถูกอบอ่อนด้วย DNA เอนไซม์ Taq polymerase จะเริ่มการสังเคราะห์สายใหม่โดยการเพิ่มนิวคลีโอไทด์ที่เสริมเข้ากับ DNA แม่แบบ Taq polymerase เป็นเอนไซม์ที่มีความเสถียรทางความร้อนที่แยกได้จากแบคทีเรียที่มีอุณหภูมิความร้อนที่เรียกว่า Thermus aquaticus บัฟเฟอร์ PCR รักษาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการกระทำ Taq polymerase ปฏิกิริยา PCR ทั้งสามขั้นตอนนี้ถูกทำซ้ำเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ PCR จำนวนที่ต้องการ ในแต่ละปฏิกิริยา PCR จำนวนสำเนา DNA จะเพิ่มเป็นสองเท่า ดังนั้น การขยายแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลจึงสามารถสังเกตได้ใน PCRผลิตภัณฑ์ PCR สามารถสังเกตได้โดยใช้เจลอิเล็กโตรโฟรีซิส เนื่องจากจะสร้างปริมาณ DNA ที่มองเห็นได้บนเจล และสามารถทำให้บริสุทธิ์สำหรับการศึกษาเพิ่มเติม เช่น การหาลำดับ เป็นต้น
รูปที่ 01: PCR
PCR เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าในการวิจัยทางการแพทย์และชีวภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษาทางนิติเวช PCR มีคุณค่ามหาศาลเนื่องจากสามารถขยาย DNA สำหรับการศึกษาจากตัวอย่างเล็กๆ ของอาชญากรและสร้างโปรไฟล์ DNA ทางนิติเวชได้ PCR ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลาย ๆ ด้านของอณูชีววิทยารวมถึงการสร้างยีน การโคลนยีน การตรวจจับการกลายพันธุ์ การจัดลำดับดีเอ็นเอ DNA microarrays และการทดสอบความเป็นพ่อเป็นต้น
การจำลองดีเอ็นเอคืออะไร
DNA replication หมายถึงกระบวนการที่สร้างสำเนา DNA ที่เหมือนกันสองชุดจากโมเลกุล DNA ตัวเดียว เป็นกระบวนการที่สำคัญของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมการจำลองแบบ DNA เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ควรมีการจำลองจีโนมของเซลล์ต้นกำเนิดเพื่อส่งต่อจีโนมไปยังเซลล์ลูกสาว กระบวนการจำลองดีเอ็นเอมีสามขั้นตอนหลักที่เรียกว่าการเริ่มต้น การยืดตัว และการสิ้นสุด ขั้นตอนเหล่านี้ถูกกระตุ้นด้วยเอนไซม์ต่างๆ การจำลองแบบดีเอ็นเอเริ่มต้นจากตำแหน่งที่เรียกว่าต้นกำเนิดของการจำลองแบบในจีโนมของเซลล์ ในจีโนม DNA มีอยู่ในรูปแบบสองสาย สองสายนี้แยกจากกันที่จุดเริ่มต้นของการจำลองแบบดีเอ็นเอ และจะทำโดยเอทีพีเฮลิเคส การคลายตัวของ DNA เป็นเหตุการณ์หลักที่เกิดขึ้นในขั้นตอนการเริ่มต้น ด้วยการใช้สาย DNA ที่แยกจากกันเป็นแม่แบบ DNA polymerase จะสังเคราะห์สายเสริมใหม่ของสายแม่แบบเป็นทิศทาง 5’ ถึง 3’ นี่คือขั้นตอนที่เรียกว่าการยืดตัว การสิ้นสุดเกิดขึ้นเมื่อส้อมการจำลองแบบทั้งสองมาบรรจบกันที่ปลายอีกด้านของโครโมโซมผู้ปกครอง
รูปที่ 02: การจำลองดีเอ็นเอ
นอกจาก DNA polymerase แล้ว เอ็นไซม์หลายชนิด เช่น DNA primase, DNA helicase, DNA ligase และ Topoisomerase มีส่วนเกี่ยวข้องกับการจำลองแบบของ DNA ลักษณะพิเศษของการจำลองดีเอ็นเอภายในร่างกายคือการผลิตชิ้นส่วนของโอกาซากิ เกลียวหนึ่งเกิดอย่างต่อเนื่องในขณะที่อีกเกลียวเป็นชิ้นเล็กๆ
ความคล้ายคลึงกันระหว่าง PCR และ DNA Replication คืออะไร
- ในการจำลอง PCR และ DNA DNA แบบสองสายจะถูกแยกออกจากกัน
- ทั้งในกระบวนการ PCR และการจำลองดีเอ็นเอ DNA จะถูกคัดลอก
- ทั้งกระบวนการ PCR และการจำลองดีเอ็นเอมีความสำคัญมาก
- ทั้งในกระบวนการ PCR และการจำลอง DNA เกี่ยวข้องกับเอนไซม์ DNA polymerase
ความแตกต่างระหว่าง PCR และการจำลอง DNA คืออะไร
PCR เทียบกับการจำลองดีเอ็นเอ |
|
| PCR เป็นวิธีการขยาย DNA ในหลอดทดลอง โดยจะมีการผลิต DNA หลายพันถึงล้านสำเนา | DNA Replication เป็นกระบวนการทางธรรมชาติที่สร้างสำเนา DNA ที่เหมือนกันสองชุดจากโมเลกุล DNA ตัวเดียว |
| ขั้นตอน | |
| PCR มีสามขั้นตอน; การเปลี่ยนสภาพ การหลอมไพรเมอร์ และการต่อเกลียว | DNA Replication มีสามขั้นตอน; การเริ่มต้น การยืด และการสิ้นสุด |
| การมีส่วนร่วมของไพรเมอร์ | |
| PCR ต้องการไพรเมอร์เทียม | DNA Replication ไม่ต้องการไพรเมอร์เทียม อาร์เอ็นเอส่วนสั้นๆ เกี่ยวข้องกับการจำลองดีเอ็นเอ |
| การดัดงอของเส้นคู่ | |
| แยกเกลียวคู่โดยใช้อุณหภูมิสูงใน PCR | สายคู่ถูกแยกออกจากกันโดยเอ็นไซม์ DNA helicase ในการจำลอง DNA |
| เอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง | |
| PCR ใช้ Taq polymerase | DNA Replication ใช้ DNA polymerase |
| อุณหภูมิ | |
| PCR เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่างกันสามแบบภายในเครื่อง | DNA Replication เกิดขึ้นที่อุณหภูมิร่างกายภายในร่างกายของสิ่งมีชีวิต |
| ในร่างกาย หรือ ในหลอดทดลอง | |
| PCR เป็นวิธีหลอดทดลอง | DNA Replication เป็นวิธี in vivo |
สรุป – PCR vs DNA Replication
การจำลองดีเอ็นเอเป็นกระบวนการสร้างสำเนาดีเอ็นเอที่เหมือนกันสองชุดจากโมเลกุลดีเอ็นเอตัวเดียว มันเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทั้งหมดเนื่องจากมีวิธีการให้ข้อมูลทางพันธุกรรมจากพ่อแม่สู่ลูก ประกอบด้วยขั้นตอนเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์สามขั้นตอน ได้แก่ การเริ่มต้นการยืดตัวและการสิ้นสุด การจำลองแบบดีเอ็นเอสามารถทำได้ในห้องปฏิบัติการ PCR เป็นวิธีหนึ่งในการผลิตสำเนา DNA จำนวนมากจาก DNA ที่สนใจ PCR ดำเนินการเป็นประจำในห้องปฏิบัติการทางอณูชีววิทยา เนื่องจากเป็นวิธีง่ายๆ ในการผลิตสำเนาดีเอ็นเอ นี่คือความแตกต่างระหว่างการจำลองแบบ PCR และ DNA
