Anahtar Farkı – PCR ve DNA Replikasyonu
DNA replikasyonu, canlı organizmalarda meydana gelen doğal bir süreçtir. Bir DNA molekülünün iki özdeş kopyasının üretilmesini içerir. DNA replikasyonu biyolojik kalıtımın son derece önemli bir sürecidir. Genetik bilgi, esas olarak DNA replikasyonu yeteneği nedeniyle ebeveynden yavrulara geçer. Bu nedenle, hemen hemen tüm canlı organizmalarda meydana gelen önemli bir süreçtir. Bu süreç in vivo olarak gerçekleşir. Ancak DNA replikasyonu in vitro yöntemlerle de yapılabilmektedir. Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR), DNA replikasyonunun böyle bir in vitro yöntemidir. PCR, laboratuvarlarda gerçekleştirilen bir DNA amplifikasyon yöntemidir. İlgili bir DNA parçasından veya bir genden binlerce ila milyonlarca DNA kopyası üretir. İn vivo DNA replikasyonu ile PCR arasında farklılıklar vardır. Bu ikisi arasındaki temel fark, PCR'nin çok sayıda DNA kopyası üretmek için sabit sıcaklıklarda bir PCR makinesinde gerçekleştirilirken, DNA replikasyonu vücut sıcaklığında tek bir DNA molekülünün iki özdeş kopyasını üretmek için vücut içinde gerçekleşir.
PCR nedir?
Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR), Moleküler Biyoloji laboratuvarlarında rutin olarak gerçekleştirilen bir in vitro DNA amplifikasyon tekniğidir. Bu yöntem, özellikle ilgili bir DNA parçasının binlerce ila milyonlarca kopyasının üretilmesini sağladı. PCR, 1980 yılında Kary Mullis tarafından tanıtıldı. Bu teknikte, ilgili DNA parçası, kopya yapmak için şablon görevi görür. Taq polimeraz adı verilen enzim, DNA polimeraz enzimi olarak kullanılır ve DNA fragmanının yeni ipliklerinin sentezini katalize eder. PCR karışımındaki primerler, parça uzantıları için başlangıç noktaları olarak çalışacaktır. PCR reaksiyonunun sonunda, numune DNA'sının birçok kopyası elde edilebilir.
DNA kopyalarını oluşturmak için gerekli olan tüm bileşenler PCR karışımına dahildir. Bunlar örnek DNA, DNA polimeraz (Taq polimeraz), primerler (ileri ve ters primerler), nükleotidler (DNA'nın yapı taşları) ve bir tampondur. PCR reaksiyonu bir PCR makinesinde gerçekleştirilir ve doğru PCR karışımı ve doğru PCR programı ile beslenmelidir. Reaksiyon karışımı ve program doğruysa, çok az miktarda DNA'dan belirli bir DNA bölümünün gerekli miktarda kopyasını üretecektir.
Bir PCR reaksiyonunda yer alan üç ana adım vardır: denatürasyon, primer tavlama ve iplik uzatma. Bu üç adım, üç farklı sıcaklıkta gerçekleşir. DNA, çift sarmallı bir sarmal olarak bulunur. İki iplik hidrojen bağları ile bağlanır. Amplifikasyondan önce çift sarmallı DNA, yüksek bir sıcaklık verilerek ayrılır. Yüksek sıcaklıkta, çift sarmallı DNA, tek sarmallara denatüre olur. Daha sonra primerler, ilgili parçanın ya da DNA'nın geninin yan uçlarıyla tavlanır. Primer, hedef dizinin uçlarına tamamlayıcı olan kısa bir tek iplikli DNA parçasıdır. İleri ve ters primerler, denatüre örnek DNA'nın yan uçlarındaki tamamlayıcı bazlarla tavlama sıcaklığında tavlanır.
Primerler DNA ile tavlandığında, Taq polimeraz enzimi, şablon DNA'ya tamamlayıcı olan nükleotidleri ekleyerek yeni ipliklerin sentezini başlatır. Taq polimeraz, Thermus aquaticus adlı termofilik bir bakteriden izole edilen, ısıya dayanıklı bir enzimdir. PCR tamponu, Taq polimeraz eylemi için en uygun koşulları korur. PCR reaksiyonunun bu üç aşaması, gerekli miktarda PCR ürünü üretmek için tekrarlanır. Her PCR reaksiyonunda, DNA kopyasının sayısı ikiye katlanır. Bu nedenle, PCR'de üstel bir amplifikasyon gözlemlenebilir. Bir jel üzerinde görünür miktarda DNA ürettiği için jel elektroforezi kullanılarak PCR ürünü gözlemlenebilir ve dizileme vb. gibi daha ileri çalışmalar için saflaştırılabilir.
Şekil 01: PCR
PCR, tıbbi ve biyolojik araştırmalarda değerli bir araçtır. Özellikle adli araştırmalarda PCR, suçluların küçük örneklerinden çalışmalar için DNA'yı çoğ altabilmesi ve adli DNA profilleri oluşturabilmesi nedeniyle çok büyük bir değere sahiptir. PCR, genotipleme, gen klonlama, mutasyon tespiti, DNA dizileme, DNA mikrodizileri ve babalık testi vb. dahil olmak üzere Moleküler biyolojinin birçok alanında yaygın olarak kullanılmaktadır.
DNA Replikasyonu nedir?
DNA replikasyonu, bir DNA molekülünden iki özdeş DNA kopyası üreten sürece atıfta bulunur. Biyolojik kalıtımın önemli bir sürecidir. DNA replikasyonu tüm canlı organizmalarda meydana gelir. Genomun yavru hücreye aktarılması için ana hücrenin genomu kopyalanmalıdır. DNA replikasyon sürecinin başlama, uzama ve sonlandırma olarak adlandırılan üç ana adımı vardır. Bu adımlar farklı enzimler tarafından katalize edilir. DNA replikasyonu, hücre genomunda replikasyonun orijini denilen yerden başlar. Genomda, DNA çift sarmallı biçimde bulunur. Bu iki iplik, DNA replikasyonunun başlangıcında ayrılır ve bu, ATP'ye bağımlı DNA helikaz tarafından yapılır. DNA'nın çözülmesi, başlatma adımında meydana gelen ana olaydır. DNA polimeraz, şablon olarak ayrılmış DNA ipliklerini kullanarak, şablon ipliklerin yeni tamamlayıcı ipliklerini 5' ila 3' yönünde sentezler. Bu, uzama adı verilen adımdır. Sonlandırma, iki çoğ altma çatalı ebeveyn kromozomunun karşı ucunda birbiriyle buluştuğunda meydana gelir.
Şekil 02: DNA Replikasyonu
DNA polimeraz dışında, DNA primaz, DNA helikaz, DNA ligaz ve Topoizomeraz gibi çeşitli enzimler DNA replikasyonu ile ilgilidir. İn vivo DNA replikasyonunun özel bir özelliği, Okazaki fragmanları üretmesidir. Bir iplik sürekli olarak oluşturulurken diğeri küçük parçalar halinde oluşur.
PCR ve DNA Replikasyonu Arasındaki Benzerlikler Nelerdir?
- Hem PCR hem de DNA replikasyonunda çift sarmallı DNA birbirinden ayrılır.
- Hem PCR hem de DNA replikasyon süreçlerinde DNA kopyalanır.
- Hem PCR hem de DNA replikasyon işlemleri gerçekten önemlidir.
- Hem PCR hem de DNA replikasyon süreçlerinde DNA polimeraz enzimi görev alır.
PCR ve DNA Replikasyonu Arasındaki Fark Nedir?
PCR ve DNA Replikasyonu |
|
| PCR, binlerce ila milyonlarca DNA kopyasının üretildiği in vitro bir DNA amplifikasyon yöntemidir. | DNA Replikasyonu, bir DNA molekülünden iki özdeş DNA kopyası üreten doğal bir süreçtir. |
| Adımlar | |
| PCR'nin üç adımı vardır; denatürasyon, primer tavlama ve iplik uzatma. | DNA Replikasyonunun üç adımı vardır; başlatma, uzama ve sonlandırma. |
| Astarların Katılımı | |
| PCR yapay primerlere ihtiyaç duyar. | DNA Replikasyonu yapay primerlere ihtiyaç duymaz. DNA replikasyonunda kısa bir RNA parçası yer alır. |
| Çift Tellerin Denatüre Edilmesi | |
| Çift iplikler, PCR'de yüksek sıcaklık uygulanarak ayrılır. | DNA Replikasyonunda çift sarmal DNA helikaz enzimi ile birbirinden ayrılır. |
| Enzim İlgili | |
| PCR, Taq polimeraz kullanır. | DNA Replikasyonu, DNA polimeraz kullanır. |
| Sıcaklık | |
| PCR, bir makinenin içinde üç farklı sıcaklıkta gerçekleşir. | DNA Replikasyonu, canlı organizmanın vücudunda vücut sıcaklığında gerçekleşir. |
| In vivo veya In vitro | |
| PCR in vitro bir yöntemdir. | DNA Replikasyonu in vivo bir yöntemdir. |
Özet – PCR ve DNA Replikasyonu
DNA replikasyonu, tek bir DNA molekülünden iki özdeş DNA kopyası üretme işlemidir. Ebeveynden yavruya genetik bilgi verme yöntemi sunduğu için tüm canlı organizmalarda bulunur. Başlatma, uzama ve sonlandırma olmak üzere enzimatik olarak katalize edilen üç adımdan oluşur. DNA replikasyonu laboratuvarda yapay olarak yapılabilir. PCR, ilgili DNA'dan çok sayıda DNA kopyası üretmenin bir yoludur. PCR, DNA kopyalarını üretmenin kolay bir yöntemi olduğu için moleküler biyolojik laboratuvarlarda rutin olarak gerçekleştirilir. PCR ve DNA replikasyonu arasındaki fark budur.
