Unterschied zwischen Genkloning und PCR

Schlüsselunterschied - Genkloning gegen PCR
 

Die Synthese vieler Kopien von DNA aus einem spezifischen DNA -Fragment wird als DNA -Amplifikation bezeichnet. Es gibt zwei HauptdNA -Amplifikationsprozesse, nämlich Genklonierung und PCR. Der Schlüsselunterschied zwischen Genkloning und PCR ist, Das Genkloning produziert die mehrfachen Kopien eines bestimmten Gens In vivo Durch die Konstruktion einer rekombinanten DNA und durch Wachstum innerhalb eines Wirtsbakteriums, während die PCR Millionen von Kopien eines spezifischen DNA -Fragments erzeugt in vitro durch wiederholte Denaturierungszyklen und Synthese unterzogen.

INHALT
1. Überblick und wichtiger Unterschied
2. Was ist das Genklonen
3. Was ist PCR
4. Seite an Seitenvergleich - Genkloning gegen PCR
5. Zusammenfassung

Was ist das Genklonen?

Das Genkloning ist eine Technik, die ein spezifisches Gen aus der extrahierten genomischen DNA eines Organismus durch die Konstruktion von rekombinanter DNA verwendet und multipliziert wird. Genomische DNA enthält Tausende verschiedener Gene, die für Proteine ​​kodiert sind. Wenn DNA extrahiert wird, enthält sie alle möglichen Gene, die sie tragen können. Die Genklonierungstechnik hat den Nachweis eines spezifischen Gens aus der gesamten DNA ermöglicht. Daher dient das Genkloning als wichtiges Werkzeug in der Molekularbiologie.

Das Erstellen einer genomischen Bibliothek eines Organismus ist für das Genklonieren von wesentlicher Bedeutung, wenn es keinen Hinweis auf den Ort des relevanten Gens in der DNA gibt. Eine genomische Bibliothek wird aus den folgenden Schritten durchgeführt.

Schritt 1: Extraktion der Gesamt -DNA aus einem Organismus, das das gewünschte Gen enthält.

Schritt 2: Restriktionsverdauung der extrahierten DNA zur Herstellung kleiner, überschaubarer Fragmente. Dieser Schritt wird durch Restriktionsendonukleasen erleichtert.

Schritt 3: Auswahl eines geeigneten Vektors und Öffnen der Vektor -DNA unter Verwendung der gleichen Restriktionsendonukleasen. Bakterielle Plasmide werden üblicherweise als Vektoren verwendet, um fremde DNA zu tragen. Plasmide sind kleine DNA -Kreise in Bakterien.

Schritt 4: Kombination der Vektor -DNA und fragmentierten DNA, um rekombinantes DNA -Molekül zu erzeugen. Dieser Schritt unterliegt der DNA -Ligase.

Schritt 5: Übertragung von rekombinanten DNA -Molekülen in Wirtsbakterien. Dieser Schritt wird als Transformation bezeichnet und unter Verwendung eines Hitzeschocks durchgeführt.

Schritt 5: Screening transformierter Bakterienzellen auf einem Kulturmedium. Eine gemischte Population von transformierten und nicht transformierten Wirtszellen wird am Ende des Transformationsprozesses erhalten. Als interessierendes Gen umfasst nur in transformierte Wirtszellen. Daher ist es notwendig, transformierte Zellen auszuwählen. Die Auswahl wird mit selektiven Medien getroffen, die Antibiotika enthalten. Nur die transformierten Zellen wachsen auf diesem Screening -Medium, das die Auswahl ermöglicht.

Schritt 6: Anbau von Bakterien zur Herstellung einer Genbibliothek. In diesem Schritt werden die transformierten Wirtszellen in frische Kulturmedien eingeführt, was eine optimale Wachstumsanforderungen bietet. Gesamtkolonien auf den Kulturplatten repräsentieren die Genombibliothek dieses Organismus.

Schritt 7: Das rekombinante DNA -Molekül, das das interessierende Gen enthält. Es kann durch die Verwendung von Sonden erreicht werden, die das spezifische Gen oder das spezifische Proteinergebnisse aus diesem Gen markieren.

Sobald das interessierte Gen, das die Bakterienkolonie enthält.

Genklonierung wird zur Herstellung von Genbibliotheken verwendet, die spezielle Protein, Vitamine, Antibiotika, Hormone, Sequenzierung und Kartierung von Genomen der Organismen produziert, wodurch mehrere Kopien von Individuen -DNA in Forensik usw. hergestellt werden.

Abbildung_1: Genklonen

Was ist PCR?

Die Polymerasekettenreaktion (PCR) ist eine Technik, die eine große Anzahl von Kopien eines bestimmten DNA -Fragments erzeugt. Die exponentielle Amplifikation einer spezifischen DNA -Sequenz wird durch PCR unter erhalten in vitro Bedingungen. Diese Technik ist ein sehr leistungsfähiges Werkzeug in der molekularen Biologie, da sie eine kleine DNA -Probe in eine verwendbare Menge multiplizieren kann. Die PCR wurde 1983 von Kary Mullis eingeführt, und diese preisgekrönte Erfindung führte zu einem enormen Fortschritt in der Molekularbiologie.

Die PCR -Technik folgt wiederholte PCR -Reaktionen, wie in Abbildung 02 gezeigt. Eine PCR -Reaktion besteht aus drei Hauptschritten, die bei drei verschiedenen Temperaturen auftreten. Denaturierung von doppelt gestrandeten DNA bei 94 ⁰C, Glühen von Primern bei 68 ⁰C und Strangverlängerung bei 72 ⁰C. Wenn die PCR ausgeführt wird. PCR wird in einer PCR -Maschine in PCR -Röhrchen durchgeführt. PCR -Röhrchen sind mit korrekten PCR -Gemischen, die Template -DNA, Taq -Polymerase, Primer, DNTPs und Puffer enthalten, beladen. Die Denaturierung der doppelt gestrandeten Proben -DNA in einsträngige DNA wird durch Brechen der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Komplementärbasen bei 94 - 98 durchgeführt ⁰C. Dann werden einzelne Template -DNA für Primer ausgesetzt. Es sollte ein Paar Primer (vorwärts und umgekehrt) bereitgestellt werden, und sie sollten thermostell sein, um hohe Temperaturen zu tolerieren. Primer sind einzeln gestrandete kurze DNA -Sequenzen komplementär zu Enden des Ziel -DNA -Fragments. Synthetische Primer werden in PCR verwendet. Primer binden mit den komplementären Grundlagen der Proben -DNA und initiieren die Synthese eines neuen Strangs. Dieser Schritt wird durch ein Enzym namens TAQ -Polymerase katalysiert; ein thermostbares DNA -Polymerase -Enzym, isoliert aus Thermous auqaticus. Wenn Primer und Nukleotide (Bausteine) verfügbar sind, konstruiert Taq -Polymerase den neuen DNA -Strang, der zu Template -DNA komplementär ist. Am Ende des PCR -Programms wird amplifiziertes DNA -Fragment unter Verwendung einer Gelelektrophorese beobachtet. Wenn eine weitere Analyse erforderlich ist, wird das PCR -Produkt aus dem Gel gereinigt.

PCR ist sehr nützlich für die Diagnose und Überwachung von genetischen und erworbenen Krankheiten, der Identifizierung von Kriminellen (im Bereich der Forensik), der Untersuchung der Struktur und Funktion eines gezielten Segments der DNA, der Sequenzierung und Kartierung von Organismengenomen usw. Die PCR ist zu einer routinemäßigen Labortechnik in medizinischen und molekularen Biologie -Forschungslabors unter Wissenschaftlern geworden, da sie über eine Vielzahl von Anwendungen verfügt.

Abbildung_2: Polymerasekettenreaktion

Was ist der Unterschied zwischen Genkloning und PCR?

Zusammenfassung - Genklonierung gegen PCR

Genklonierung und PCR sind zwei Methoden zur DNA -Amplifikation. PCR ist ein in vitro Prozess, der mehrere Kopien der DNA eines bestimmten DNA -Fragments ohne Verwendung rekombinanter DNA und eines Wirtsorganismus herstellt. Genklonen ist in erster Linie ein In vivo Prozess, der zu mehreren Kopien eines interessierten Gens im Wirtsorganismus durch Konstruktion rekombinanter DNA führt. Dies ist der Unterschied zwischen Genkloning und PCR.

Referenz:
1. Griffiths, Anthony JF. „Klon ein bestimmtes Gen.Moderne genetische Analyse. U.S. Nationalbibliothek für Medizin, 01. Januar. 1999. Netz. 22 Feb. 2017
2.”Polymerasekettenreaktion (PCR).Nationales Zentrum für Biotechnologieinformationen. U.S. Nationalbibliothek für Medizin, n.D. Netz. 22 Feb. 2017

Bild mit freundlicher Genehmigung:
1. "Abbildung 17 01 06" von CNX OpenStax -(CC by 4.0) über Commons Wikimedia
2. "PCR" von MadPrime - eigene Arbeit (CC BY -SA 3.0) über Commons Wikimedia