Tofauti Muhimu – PCR dhidi ya Urudiaji wa DNA
Urudiaji wa DNA ni mchakato wa asili unaotokea katika viumbe hai. Inahusisha utengenezaji wa nakala mbili zinazofanana za molekuli moja ya DNA. Urudiaji wa DNA ni mchakato muhimu sana wa urithi wa kibayolojia. Taarifa za kinasaba hupitishwa kutoka kwa mzazi hadi kwa watoto hasa kutokana na uwezo wa urudufishaji wa DNA. Kwa hivyo, ni mchakato muhimu unaotokea katika karibu viumbe vyote vilivyo hai. Utaratibu huu hutokea katika vivo. Walakini, urudiaji wa DNA unaweza kufanywa kupitia njia za vitro pia. Polymerase Chain Reaction (PCR) ni mojawapo ya mbinu za in vitro za urudufishaji wa DNA. PCR ni njia ya ukuzaji wa DNA inayofanywa katika maabara. Hutoa maelfu hadi mamilioni ya nakala za DNA kutoka kwa kipande cha DNA kinachopendezwa au jeni. Kuna tofauti kati ya uigaji wa DNA wa vivo na PCR. Tofauti kuu kati ya hizi mbili ni kwamba PCR inafanywa katika mashine ya PCR katika halijoto iliyodumishwa ili kutoa idadi kubwa ya nakala za DNA huku uigaji wa DNA hutokea ndani ya mwili kwenye joto la mwili ili kutoa nakala mbili zinazofanana za molekuli moja ya DNA.
PCR ni nini?
Polymerase Chain Reaction (PCR) ni mbinu ya ukuzaji wa DNA isiyoonekana ambayo hufanywa mara kwa mara katika maabara za Molecular Biological. Njia hii iliwezesha kutokeza maelfu hadi mamilioni ya nakala za kipande cha DNA kilichopendezwa sana. PCR ilianzishwa na Kary Mullis mwaka wa 1980. Katika mbinu hii, kipande cha DNA kinachovutiwa kinatumika kama kiolezo cha kutengeneza nakala. Kimeng'enya kiitwacho Taq polymerase kinatumika kama kimeng'enya cha DNA polymerase, na kitachochea usanisi wa nyuzi mpya za kipande cha DNA. Primers ambazo ziko kwenye mchanganyiko wa PCR zitafanya kazi kama sehemu za kuanzia kwa viendelezi vya vipande. Mwishoni mwa majibu ya PCR, nakala nyingi za sampuli ya DNA zinaweza kupatikana.
Viungo vyote vinavyohitajika kutengeneza nakala za DNA vimejumuishwa kwenye mchanganyiko wa PCR. Ni sampuli za DNA, DNA polimasi (Taq polymerase), vianzio (viunzi vya mbele na vya nyuma), nyukleotidi (vizuizi vya ujenzi vya DNA) na bafa. Mwitikio wa PCR unaendeshwa katika mashine ya PCR, na inapaswa kulishwa kwa mchanganyiko sahihi wa PCR na programu sahihi ya PCR. Ikiwa mchanganyiko wa majibu na programu ni sahihi, itatoa kiasi kinachohitajika cha nakala za sehemu fulani ya DNA kutoka kwa kiasi kidogo sana cha DNA.
Kuna hatua tatu kuu zinazohusika katika maitikio ya PCR ambazo ni denaturation, primer annealing na strand extension. Hatua hizi tatu hutokea kwa joto tatu tofauti. DNA ipo kama hesi yenye nyuzi mbili. Kamba mbili zimeunganishwa na vifungo vya hidrojeni. Kabla ya kukuza, DNA iliyopigwa mara mbili hutenganishwa kwa kutoa joto la juu. Kwa joto la juu, DNA iliyopigwa mara mbili ilibadilishwa kuwa nyuzi moja. Kisha primers anneal na ncha flanking ya kipande nia au jeni ya DNA. Primer ni kipande kifupi cha DNA yenye nyuzi moja inayosaidiana na ncha za mfuatano lengwa. Sambaza na urejesha viasili vya nyuma kwa besi za ziada kwenye ncha za ubavu za sampuli ya DNA iliyobadilishwa kwa halijoto ya kuchuja.
Vitangulizi vinapounganishwa na DNA, kimeng'enya cha Taq polymerase huanzisha usanisi wa nyuzi mpya kwa kuongeza nyukleotidi zinazosaidiana na kiolezo cha DNA. Taq polymerase ni kimeng'enya kisicho na joto ambacho kimetengwa kutoka kwa bakteria ya thermophilic inayoitwa Thermus aquaticus. Bafa ya PCR hudumisha hali bora kwa kitendo cha Taq polimerasi. Hatua hizi tatu za mmenyuko wa PCR hurudiwa ili kutoa kiasi kinachohitajika cha bidhaa ya PCR. Katika kila majibu ya PCR, nambari ya nakala ya DNA inaongezeka maradufu. Kwa hivyo, ukuzaji wa kielelezo unaweza kuzingatiwa katika PCR. Bidhaa ya PCR inaweza kuangaliwa kwa kutumia gel electrophoresis kwa vile inazalisha kiasi kinachoonekana cha DNA kwenye jeli na inaweza kusafishwa kwa masomo zaidi kama vile mpangilio n.k.
Kielelezo 01: PCR
PCR ni zana muhimu katika utafiti wa matibabu na kibaolojia. Hasa katika tafiti za kitaalamu, PCR ina thamani kubwa kwa vile inaweza kukuza DNA kwa ajili ya tafiti kutoka kwa sampuli ndogo za wahalifu na kutengeneza wasifu wa uchunguzi wa DNA. PCR inatumika sana katika maeneo mengi ya baiolojia ya Molekuli ikiwa ni pamoja na, uchapaji jeni, uundaji wa jeni, utambuzi wa mabadiliko, mpangilio wa DNA, safu ndogo za DNA na upimaji wa baba n.k.
Kurudia kwa DNA ni nini?
Urudiaji wa DNA unarejelewa kwa mchakato ambao hutoa nakala mbili zinazofanana za DNA kutoka kwa molekuli moja ya DNA. Ni mchakato muhimu wa urithi wa kibiolojia. Uigaji wa DNA hutokea katika viumbe vyote vilivyo hai. Jenomu ya seli kuu inapaswa kuigwa ili kukabidhi jenomu kwenye seli ya binti. Mchakato wa urudufishaji wa DNA una hatua tatu kuu zinazoitwa kufundwa, kurefusha na kusitisha. Hatua hizi huchochewa na enzymes tofauti. Uigaji wa DNA huanza kutoka eneo linaloitwa asili ya urudiaji katika jenomu ya seli. Katika jenomu, DNA ipo katika umbo lenye nyuzi mbili. Kamba hizi mbili zimetenganishwa mwanzoni mwa urudufishaji wa DNA, na hufanywa na helikosi ya DNA inayotegemea ATP. Kufunguliwa kwa DNA ni tukio kuu ambalo hutokea katika hatua ya kufundwa. Kwa kutumia viatisho vya DNA vilivyotenganishwa kama violezo, polimerasi ya DNA huunganisha nyuzi mpya zinazosaidiana za viunzi vya kiolezo kuwa mwelekeo wa 5’ hadi 3’. Hii ni hatua inayoitwa elongation. Usitishaji hutokea wakati uma mbili za urudufishaji zinapokutana kwenye ncha kinyume cha kromosomu ya wazazi.
Kielelezo 02: Kujirudia kwa DNA
Mbali na polimerasi ya DNA, vimeng'enya kadhaa kama vile DNA primase, DNA helicase, DNA ligase na Topoisomerase vinahusika na ujinaji wa DNA. Kipengele maalum cha uigaji wa DNA katika vivo ni kwamba hutoa vipande vya Okazaki. Mshororo mmoja huendelea kutengenezwa na mwingine katika vipande vidogo.
Je, Kuna Ufanano Gani Kati ya PCR na DNA Replication?
- Katika nakala za PCR na DNA, DNA yenye nyuzi mbili hutenganishwa kutoka kwa nyingine.
- Katika michakato yote miwili ya PCR na DNA, DNA inanakiliwa.
- Michakato yote ya PCR na DNA ni muhimu sana.
- Katika michakato yote miwili ya PCR na DNA, kimeng'enya cha DNA polymerase kinahusika.
Kuna tofauti gani kati ya PCR na DNA Replication?
PCR vs DNA Replication |
|
| PCR ni mbinu ya kipekee ya ukuzaji wa DNA ambapo maelfu hadi mamilioni ya nakala za DNA hutolewa. | Unakilishaji wa DNA ni mchakato wa asili ambao hutoa nakala mbili zinazofanana za DNA kutoka kwa molekuli moja ya DNA. |
| Hatua | |
| PCR ina hatua tatu; denaturation, primer annealing na strand extension. | Urudiaji wa DNA una hatua tatu; kufundwa, kurefusha na kusitisha. |
| Ushiriki wa Primers | |
| PCR inahitaji viasili bandia. | Unakilishaji wa DNA hauhitaji viasili bandia. Kipande kifupi cha RNA kinahusika katika urudufishaji wa DNA. |
| Ubadilishaji wa Mizingo Miwili | |
| Nyeti mbili hutenganishwa kwa kuweka halijoto ya juu katika PCR. | Nyeti mbili hutenganishwa kutoka kwa kila nyingine kwa kimeng'enya cha DNA helicase katika Urudiaji wa DNA. |
| Enzyme Inahusika | |
| PCR hutumia Taq polymerase. | DNA Replication hutumia DNA polymerase. |
| Joto | |
| PCR hutokea kwa halijoto tatu tofauti ndani ya mashine. | Kujirudia kwa DNA hutokea kwenye joto la mwili ndani ya mwili wa kiumbe hai. |
| In vivo au In vitro | |
| PCR ni mbinu ya ndani. | DNA Replication ni mbinu ya hali ya juu. |
Muhtasari – PCR dhidi ya Urudiaji wa DNA
Urudiaji wa DNA ni mchakato wa kutoa nakala mbili zinazofanana za DNA kutoka kwa molekuli moja ya DNA. Hutokea katika viumbe vyote vilivyo hai kwani hutoa mbinu ya kutoa taarifa za kijeni kutoka kwa mzazi hadi kwa mtoto. Inajumuisha hatua tatu za kichocheo cha enzymatically yaani kufundwa, kurefusha na kumaliza. Uigaji wa DNA unaweza kufanywa kwa njia bandia katika maabara. PCR ni njia mojawapo ya kutoa idadi kubwa ya nakala za DNA kutoka kwa DNA inayopendezwa. PCR inafanywa mara kwa mara katika maabara ya kibaolojia ya molekuli kwa kuwa ni njia rahisi ya kutoa nakala za DNA. Hii ndio tofauti kati ya PCR na DNA replication.
