Tofauti Muhimu – PCR dhidi ya Mfuatano wa DNA
PCR na mpangilio wa DNA ni mbinu mbili muhimu katika Biolojia ya Molekuli. Polymerase Chain Reaction (PCR) ni mchakato ambao huunda idadi kubwa ya nakala za kipande cha DNA. Mfuatano wa DNA ni mbinu ambayo husababisha mpangilio sahihi wa nyukleotidi za kipande fulani cha DNA. Hii ndio tofauti kuu kati ya PCR na mpangilio wa DNA. PCR ni mojawapo ya hatua kuu inayohusika katika mpangilio wa DNA.
PCR ni nini?
Polymerase Chain Reaction (PCR) ni mbinu ya ukuzaji wa DNA inayotumika katika Biolojia ya Molekuli. Hutoa maelfu hadi mamilioni ya nakala za kipande fulani cha DNA. Njia hii ilitengenezwa na Kary Mullis mwaka wa 1983. Katika mbinu hii, kipande cha DNA cha kukuzwa hutumika kama kiolezo na kimeng'enya cha DNA polymerase huongeza nyukleotidi za ziada kwenye kitangulizi ambacho kinapatikana katika mchanganyiko wa PCR. Mwishoni mwa majibu ya PCR, nakala nyingi za sampuli ya DNA huunganishwa.
Kuna viambajengo tofauti vya mchanganyiko wa PCR, ikijumuisha DNA, DNA polimasi (Taq polymerase), vianzio (viunzi vya mbele na vya nyuma), nyukleotidi (vizuizi vya ujenzi vya DNA) na bafa. PCR hutokea ndani ya mashine ya PCR, na mchanganyiko sahihi wa PCR unapaswa kupakiwa kwenye mashine, na programu sahihi inapaswa kuendeshwa. Mbinu hii huwezesha kutoa maelfu hadi mamilioni ya nakala za sehemu fulani ya DNA kutoka kwa kiasi kidogo sana cha DNA.
Miitikio ya PCR hutokea kwa njia ya mzunguko ili kutoa kiasi kinachoonekana cha bidhaa za PCR kwenye jeli. Kuna hatua tatu kuu zinazohusika katika mmenyuko wa PCR ambazo ni denaturation, primer annealing na upanuzi wa kamba kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 01. Hatua hizi tatu hutokea kwa joto tatu tofauti. DNA zipo katika umbo lililofungwa mara mbili na vifungo vya hidrojeni kati ya besi za ziada. Kabla ya kumaanisha, DNA iliyopigwa mara mbili inapaswa kutengwa kutoka kwa kila mmoja. Inafanywa kwa kutoa joto la juu. Katika halijoto ya juu, DNA iliyofungwa mara mbili hubadilika kuwa nyuzi moja. Kisha vianzio vinapaswa kuja karibu na ncha za pembeni za kipande maalum au jeni la DNA. Primer ni kipande kifupi cha DNA yenye nyuzi moja inayosaidiana na mfuatano lengwa. Sambaza na urejesha viasili vya nyuma kwa besi za ziada kwenye ncha za ubavu za sampuli ya DNA iliyoondolewa kwenye halijoto ya kupunguza joto. Primers inapaswa kuwa sugu kwa joto. Pindi tu viasili vinapokamilika kwa sampuli ya DNA, kimeng'enya cha taq polimerasi huanzisha usanisi wa nyuzi mpya kwa kuongeza nyukleotidi ambazo zinakamilishana na DNA inayolengwa. Taq polymerase ni kimeng'enya kisicho na joto kilichotengwa kutoka kwa bakteria ya thermophilic inayoitwa Thermus aquaticus. Bafa ya PCR hudumisha hali bora kwa kitendo cha taq polimerasi. Hatua hizi tatu za athari za PCR hurudiwa ili kutoa kiasi kinachohitajika cha bidhaa ya PCR. Baada ya kila majibu ya PCR, nambari ya nakala ya DNA huongezeka mara mbili. Kwa hivyo, ukuzaji wa kielelezo unaweza kuzingatiwa katika PCR. Bidhaa za PCR zinaweza kuangaliwa kwa kutumia gel electrophoresis na zinaweza kusafishwa kwa masomo zaidi.
Kielelezo 01: Hatua Muhimu za Mwitikio wa PCR
PCR ni zana muhimu katika utafiti wa matibabu na kibaolojia. PCR ina thamani maalum katika sayansi ya uchunguzi kwa vile inaweza kukuza DNA kwa ajili ya tafiti kutoka kwa sampuli ndogo kutoka kwa wahalifu na kutengeneza maelezo mafupi ya DNA. PCR hutumiwa 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.
Kielelezo 02: Mwitikio wa Mnyororo wa Polymerase
Mfuatano wa DNA ni nini?
Mfuatano wa DNA ni uamuzi wa mpangilio sahihi wa nyukleotidi - adenine, guanini, cytosine na thymini katika kipande fulani cha DNA. Taarifa za kinasaba huhifadhiwa katika mfuatano wa DNA kwa kutumia mpangilio sahihi wa nyukleotidi. Kwa hivyo, kupata mpangilio sahihi wa nyukleotidi katika kipande cha DNA ni muhimu sana kujua kuhusu muundo na utendaji kazi wa jeni.
Itifaki ya upangaji DNA inahusisha michakato tofauti. Hatua ya kwanza ni kutengwa kwa DNA inayovutiwa au DNA ya genomic ya kiumbe. Kwa kutumia PCR (kama ilivyoelezwa hapo juu), eneo linalohitajika la DNA linapaswa kukuzwa. Bidhaa ya PCR iliyoinuliwa inapaswa kutengwa na electrophoresis ya gel na kutakaswa. Vipande vilivyoimarishwa hutumika kama violezo vya mpangilio. Mfuatano unaweza kufanywa ama kwa kufuata mpangilio wa Sanger au njia ya upangaji wa matokeo ya juu. Mpangilio wa Sanger unahitaji electrophoresis ya capillary ya vipande vya DNA vinavyotokana. Uamuzi wa mpangilio sahihi wa nyukleotidi unaweza kufanywa kwa usomaji wa mwongozo wa otoradiografia au kwa kutumia vifuatavyo vya otomatiki vya DNA.
Mfuatano wa jeni ulichangia mradi wa jenomu ya Binadamu na kuwezesha uchoraji wa ramani ya jenomu ya binadamu mwaka wa 2003. Katika uchunguzi wa kitaalamu, upangaji wa DNA uliwezesha utambuzi wa watu ambao huonyesha mfuatano wa kipekee wa DNA na kuwatambua wahalifu. Katika dawa, mpangilio wa DNA unaweza kutumika kugundua jeni zinazohusika na jeni na magonjwa mengine, kupata jeni zenye kasoro na kuzibadilisha na jeni sahihi. Katika kilimo, taarifa za mpangilio wa DNA za baadhi ya vijiumbe hai hutumika kuzalisha mazao yasiyobadilika jeni yenye sifa zinazohitajika kiuchumi.
Kielelezo 03: Mpangilio wa DNA
Kuna tofauti gani kati ya PCR na Mfuatano wa DNA?
PCR dhidi ya Mpangilio wa DNA |
|
| Mchakato wa PCR huunda maelfu hadi mamilioni ya nakala za kipande cha DNA kinachovutiwa. | Mfuatano wa DNA ni mchakato wa kubainisha mpangilio sahihi wa nyukleotidi katika kipande fulani cha DNA. |
| Matokeo | |
| PCR huunda maelfu hadi mamilioni ya nakala za kipande fulani cha DNA | Hii husababisha mpangilio sahihi wa besi katika kipande fulani cha DNA. |
| Ushirikishwaji wa ddNTPs | |
| PCR haihitaji ddNTPs. Inatumia dNTPs. | Mfuatano wa DNA unahitaji ddNTPs kukomesha uundaji wa uzi. |
Muhtasari – PCR dhidi ya Mfuatano wa DNA
PCR na mpangilio wa DNA ni zana muhimu sana katika maeneo mengi ya Biolojia ya Molekuli. Ukuzaji wa vipande vya DNA hufanywa na mbinu ya PCR huku mpangilio sahihi wa nukleotidi za kipande cha DNA huamuliwa na mpangilio wa DNA. Hii ndiyo tofauti kati ya PCR na mpangilio wa DNA.
