الفرق الرئيسي - تسلسل تفاعل البوليميراز المتسلسل مقابل تسلسل الحمض النووي
تسلسل PCR والحمض النووي هما تقنيتان مهمتان في علم الأحياء الجزيئي. تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) هو العملية التي تخلق عددًا كبيرًا من نسخ جزء من الحمض النووي. تسلسل الحمض النووي هو التقنية التي ينتج عنها الترتيب الدقيق للنيوكليوتيدات لجزء معين من الحمض النووي. هذا هو الفرق الرئيسي بين تسلسل PCR و DNA. يعد تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) أحد الخطوات الرئيسية التي ينطوي عليها تسلسل الحمض النووي.
ما هو PCR؟
تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) هو تقنية تضخيم الحمض النووي المستخدمة في البيولوجيا الجزيئية. ينتج آلاف إلى ملايين النسخ من جزء معين من الحمض النووي.تم تطوير هذه الطريقة بواسطة Kary Mullis في عام 1983. في هذه التقنية ، يتم استخدام جزء DNA المراد تضخيمه كقالب ويضيف إنزيم DNA polymerase nucleotides تكميلية إلى التمهيدي المتوفر في خليط PCR. في نهاية تفاعل PCR ، يتم تصنيع العديد من نسخ عينة الحمض النووي.
هناك مكونات مختلفة لخليط PCR ، بما في ذلك DNA و DNA polymerase (Taq polymerase) والبادئات (البادئات الأمامية والعكسية) والنيوكليوتيدات (اللبنات الأساسية للحمض النووي) والمخزن. يحدث تفاعل البوليميراز المتسلسل داخل آلة PCR ، ويجب تحميل خليط PCR الصحيح في الجهاز ، ويجب تشغيل البرنامج الصحيح. تتيح هذه التقنية إنتاج آلاف إلى ملايين النسخ من قسم معين من الحمض النووي من كمية صغيرة جدًا من الحمض النووي.
تحدث تفاعلات تفاعل البوليميراز المتسلسل بطريقة دورية لإنتاج الكمية المرئية من منتجات تفاعل البوليميراز المتسلسل على مادة هلامية. هناك ثلاث خطوات رئيسية متضمنة في تفاعل تفاعل البوليميراز المتسلسل وهي تمسخ التشبع ، التلدين التمهيدي وتمديد حبلا كما هو موضح في الشكل 01.تحدث هذه الخطوات الثلاث في ثلاث درجات حرارة مختلفة. يوجد الحمض النووي في شكل مزدوج تقطعت به السبل بواسطة روابط هيدروجينية بين القواعد التكميلية. قبل التضمين ، يجب فصل الحمض النووي المزدوج الذي تقطعت به السبل عن بعضهما البعض. يتم ذلك بإعطاء درجة حرارة عالية. عند درجة حرارة عالية ، يتحول الحمض النووي المزدوج المجدول إلى خيوط مفردة. ثم يجب أن تقترب المواد الأولية من النهايات المحيطة بالجزء المحدد أو جين الحمض النووي. التمهيدي هو قطعة قصيرة من الحمض النووي أحادي السلسلة مكمل للتسلسل المستهدف. تلدين البادئات الأمامية والعكسية مع القواعد التكميلية في الأطراف المرافقة لعينة DNA المشوهة عند درجة حرارة التلدين. يجب أن تكون مواد التمهيدي مقاومة للحرارة. بمجرد أن تصلب البادئات مع عينة DNA ، يبدأ إنزيم taq polymerase تخليق الخيوط الجديدة عن طريق إضافة نيوكليوتيدات مكملة للحمض النووي المستهدف. طاق بوليميراز هو إنزيم مستقر للحرارة معزول من بكتيريا محبة للحرارة تسمى Thermus aquaticus. يحافظ المخزن المؤقت PCR على الظروف المثلى لعمل بوليميريز تاك.يتم تكرار هذه المراحل الثلاث من تفاعلات تفاعل البوليميراز المتسلسل لإنتاج الكمية المطلوبة من منتج تفاعل البوليميراز المتسلسل. بعد كل تفاعل PCR ، يتضاعف عدد نسخة DNA. ومن ثم ، يمكن ملاحظة تضخيم أسي في تفاعل البوليميراز المتسلسل. يمكن ملاحظة منتجات PCR باستخدام الرحلان الكهربائي للهلام ويمكن تنقيتها لمزيد من الدراسات.
الشكل 01: الخطوات الرئيسية لتفاعل تفاعل البوليميراز المتسلسل
PCR هي أداة قيمة في البحوث الطبية والبيولوجية. يتمتع تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) بقيمة خاصة في علم الطب الشرعي لأنه يمكنه تضخيم الحمض النووي للدراسات من العينات الصغيرة من المجرمين وإنشاء ملفات تعريف الحمض النووي الخاصة بالطب الشرعي. يستخدم PCR على نطاق واسع في العديد من مجالات البيولوجيا الجزيئية بما في ذلك ، التنميط الجيني ، واستنساخ الجينات ، واكتشاف الطفرات ، وتسلسل الحمض النووي ، والمصفوفات الدقيقة للحمض النووي واختبار الأبوة ، إلخ.
الشكل 02: تفاعل البلمرة المتسلسل
ما هو تسلسل الحمض النووي؟
تسلسل الحمض النووي هو تحديد الترتيب الدقيق للنيوكليوتيدات - الأدينين والجوانين والسيتوزين والثايمين في جزء معين من الحمض النووي. يتم تخزين المعلومات الجينية في تسلسل الحمض النووي باستخدام الترتيب الصحيح للنيوكليوتيدات. ومن ثم ، فإن إيجاد الترتيب الدقيق للنيوكليوتيدات في جزء من الحمض النووي مهم جدًا لمعرفة بنية ووظيفة الجينات.
يتضمن بروتوكول تسلسل الحمض النووي عمليات مختلفة. الخطوة الأولى هي عزل الحمض النووي أو الحمض النووي الجيني للكائن الحي. باستخدام PCR (كما هو موضح أعلاه) ، يجب تضخيم المنطقة المرغوبة من الحمض النووي. يجب فصل منتج PCR المضخم بواسطة الرحلان الكهربائي للهلام وتنقيته. يتم تقديم الأجزاء المضخمة كقوالب للتسلسل.يمكن إجراء التسلسل إما باتباع تسلسل Sanger أو طريقة التسلسل عالية الإنتاجية. يتطلب تسلسل سانجر الكهربائي الكهربائي لشظايا الحمض النووي الناتجة. يمكن تحديد الترتيب الصحيح للنيوكليوتيدات عن طريق القراءة اليدوية للتصوير الشعاعي الذاتي أو باستخدام متواليات الحمض النووي الآلية.
ساهم تسلسل الجينات في مشروع الجينوم البشري وسهل رسم خرائط الجينوم البشري في عام 2003. في الطب الشرعي ، مكّن تسلسل الحمض النووي من تحديد الأفراد الذين يظهرون تسلسل الحمض النووي الفريد وتحديد المجرمين. في الطب ، يمكن استخدام تسلسل الحمض النووي للكشف عن الجينات المسؤولة عن الأمراض الوراثية والأمراض الأخرى ، والعثور على الجينات المعيبة واستبدالها بالجينات الصحيحة. في الزراعة ، يتم استخدام معلومات تسلسل الحمض النووي لبعض الكائنات الحية الدقيقة لإنتاج المحاصيل المعدلة وراثيا ذات الخصائص المرغوبة اقتصاديًا.
الشكل 03: تسلسل الحمض النووي
ما الفرق بين تسلسل تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) وتسلسل الحمض النووي؟
تسلسل PCR مقابل الحمض النووي |
|
| عملية PCR تخلق آلاف إلى ملايين النسخ من جزء الحمض النووي المهتم. | تسلسل الحمض النووي هو عملية تحديد الترتيب الدقيق للنيوكليوتيدات في جزء معين من الحمض النووي. |
| النتيجة | |
| ينشئ تفاعل البوليميراز المتسلسل آلافًا إلى ملايين النسخ من جزء معين من الحمض النووي | ينتج عن هذا الترتيب الصحيح للقواعد في جزء معين من الحمض النووي. |
| مشاركة ddNTPs | |
| لا يتطلب PCRs ddNTPs. يستخدم dNTPs. | يتطلب تسلسل الحمض النووي ddNTPs لإنهاء تشكيل حبلا. |
ملخص - تسلسل PCR مقابل DNA
تسلسل PCR و DNA هي أدوات مهمة للغاية في العديد من مجالات البيولوجيا الجزيئية. يتم تضخيم شظايا الحمض النووي بواسطة تقنية PCR بينما يتم تحديد الترتيب الصحيح للنيوكليوتيدات لجزء من الحمض النووي بواسطة تسلسل الحمض النووي. هذا هو الفرق بين تسلسل تفاعل البوليميراز المتسلسل والحمض النووي.
