Diferença chave – PCR vs replicação de DNA
A replicação do DNA é um processo natural que ocorre em organismos vivos. Envolve a produção de duas cópias idênticas de uma molécula de DNA. A replicação do DNA é um processo extremamente importante de herança biológica. A informação genética é passada de pais para filhos principalmente devido à capacidade de replicação do DNA. Portanto, é um processo essencial que ocorre em quase todos os organismos vivos. Este processo ocorre in vivo. No entanto, a replicação do DNA também pode ser feita através de métodos in vitro. A Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) é um desses métodos in vitro de replicação de DNA. PCR é um método de amplificação de DNA realizado em laboratórios. Produz de milhares a milhões de cópias de DNA a partir de um fragmento de DNA ou gene interessado. Existem diferenças entre a replicação do DNA in vivo e a PCR. A principal diferença entre esses dois é que a PCR é realizada em uma máquina de PCR em temperaturas mantidas para produzir um grande número de cópias de DNA, enquanto a replicação do DNA ocorre dentro do corpo à temperatura corporal para produzir duas cópias idênticas de uma única molécula de DNA.
O que é PCR?
Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) é uma técnica de amplificação de DNA in vitro que é realizada rotineiramente em laboratórios de Biologia Molecular. Este método permitiu a produção de milhares a milhões de cópias de um fragmento de DNA particularmente interessante. A PCR foi introduzida por Kary Mullis em 1980. Nesta técnica, o fragmento de DNA interessado serve como molde para fazer cópias. A enzima chamada Taq polimerase é usada como enzima DNA polimerase e catalisará a síntese de novas fitas do fragmento de DNA. Os primers que estão na mistura de PCR funcionarão como pontos de partida para as extensões dos fragmentos. Ao final da reação de PCR, muitas cópias da amostra de DNA podem ser obtidas.
Todos os ingredientes necessários para fazer cópias de DNA estão incluídos na mistura de PCR. São amostras de DNA, DNA polimerase (Taq polimerase), primers (primers diretos e reversos), nucleotídeos (blocos de construção do DNA) e um tampão. A reação de PCR é executada em uma máquina de PCR e deve ser alimentada com a mistura de PCR correta e o programa de PCR correto. Se a mistura de reação e o programa estiverem corretos, ele produzirá a quantidade necessária de cópias de uma seção específica de DNA a partir de uma quantidade muito pequena de DNA.
Existem três etapas principais envolvidas em uma reação de PCR: desnaturação, hibridização do primer e extensão da fita. Essas três etapas ocorrem em três temperaturas diferentes. O DNA existe como uma hélice de fita dupla. Duas fitas estão ligadas por pontes de hidrogênio. Antes da amplificação, o DNA de fita dupla é separado dando uma alta temperatura. Em alta temperatura, DNA de fita dupla desnaturado em fitas simples. Em seguida, os primers hibridizam com as extremidades flanqueadoras do fragmento interessado ou do gene do DNA. O primer é um pequeno pedaço de DNA de fita simples que é complementar às extremidades da sequência alvo. Os primers diretos e reversos hibridizam com as bases complementares nas extremidades flanqueadoras da amostra de DNA desnaturada na temperatura de hibridização.
Quando os primers são emparelhados com o DNA, a enzima Taq polimerase inicia a síntese das novas fitas adicionando nucleotídeos que são complementares ao DNA molde. A Taq polimerase é uma enzima estável ao calor que é isolada de uma bactéria termofílica chamada Thermus aquaticus. O tampão de PCR mantém as condições ideais para a ação da Taq polimerase. Esses três estágios da reação de PCR são repetidos para produzir a quantidade necessária do produto de PCR. A cada reação de PCR, o número da cópia de DNA está dobrando. Assim, uma amplificação exponencial pode ser observada na PCR. O produto de PCR pode ser observado usando eletroforese em gel, pois produz a quantidade visível de DNA em um gel e pode ser purificado para estudos posteriores, como sequenciamento etc.
Figura 01: PCR
PCR é uma ferramenta valiosa na pesquisa médica e biológica. Especialmente em estudos forenses, a PCR tem um valor imenso, pois pode amplificar o DNA para estudos a partir de pequenas amostras dos criminosos e fazer perfis de DNA forense. A PCR é amplamente utilizada em muitas áreas da biologia molecular, incluindo genotipagem, clonagem de genes, detecção de mutações, sequenciamento de DNA, microarranjos de DNA e testes de paternidade etc.
O que é replicação de DNA?
A replicação do DNA refere-se ao processo que produz duas cópias idênticas de DNA a partir de uma molécula de DNA. É um importante processo de herança biológica. A replicação do DNA ocorre em todos os organismos vivos. O genoma da célula-mãe deve ser replicado para transferir o genoma para a célula-filha. O processo de replicação do DNA tem três etapas principais chamadas iniciação, alongamento e terminação. Essas etapas são catalisadas por diferentes enzimas. A replicação do DNA começa a partir do local chamado origem de replicação no genoma das células. No genoma, o DNA existe na forma de fita dupla. Essas duas fitas são separadas no início da replicação do DNA, e isso é feito pela DNA helicase dependente de ATP. O desenrolamento do DNA é o principal evento que ocorre na etapa de iniciação. Ao usar fitas de DNA separadas como moldes, a DNA polimerase sintetiza as novas fitas complementares das fitas molde na direção 5' para 3'. Este é o passo chamado alongamento. A terminação ocorre quando as duas forquilhas de replicação se encontram na extremidade oposta do cromossomo parental.
Figura 02: Replicação do DNA
Além da DNA polimerase, várias enzimas como DNA primase, DNA helicase, DNA ligase e topoisomerase estão envolvidas na replicação do DNA. Uma característica especial da replicação do DNA in vivo é que ela produz fragmentos de Okazaki. Um fio é formado continuamente enquanto o outro se forma em pequenos pedaços.
Quais são as semelhanças entre PCR e replicação de DNA?
- Na replicação de PCR e DNA, o DNA de fita dupla é separado um do outro.
- Em ambos os processos de replicação de PCR e DNA, o DNA é copiado.
- Os processos de replicação de PCR e DNA são realmente importantes.
- Em ambos os processos de PCR e replicação de DNA, a enzima DNA polimerase está envolvida.
Qual é a diferença entre PCR e replicação de DNA?
PCR vs Replicação de DNA |
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| PCR é um método in vitro de amplificação de DNA no qual milhares a milhões de cópias de DNA são produzidas. | A replicação do DNA é um processo natural que produz duas cópias idênticas de DNA a partir de uma molécula de DNA. |
| Passos | |
| PCR tem três etapas; desnaturação, recozimento do primer e extensão da fita. | A replicação de DNA tem três etapas; iniciação, alongamento e terminação. |
| Envolvimento de Primers | |
| PCR precisa de primers artificiais. | A replicação de DNA não precisa de primers artificiais. Um pequeno fragmento de RNA está envolvido na replicação do DNA. |
| Desnaturação das fitas duplas | |
| Os filamentos duplos são separados aplicando uma alta temperatura em PCR. | As fitas duplas são separadas umas das outras pela enzima DNA helicase na Replicação do DNA. |
| Enzima Envolvida | |
| PCR usa polimerase Taq. | A replicação de DNA usa DNA polimerase. |
| Temperatura | |
| PCR ocorre em três temperaturas diferentes dentro de uma máquina. | A replicação do DNA ocorre à temperatura corporal dentro do corpo do organismo vivo. |
| In vivo ou In vitro | |
| PCR é um método in vitro. | A replicação de DNA é um método in vivo. |
Resumo – PCR vs Replicação de DNA
A replicação do DNA é um processo de produção de duas cópias idênticas de DNA a partir de uma única molécula de DNA. Ocorre em todos os organismos vivos, uma vez que oferece um método de transmitir a informação genética dos pais para os descendentes. Consiste em três etapas catalisadas enzimaticamente: iniciação, alongamento e terminação. A replicação do DNA pode ser feita artificialmente no laboratório. A PCR é uma forma de produzir um grande número de cópias de DNA a partir do DNA interessado. A PCR é realizada rotineiramente em laboratórios de biologia molecular, pois é um método fácil de produzir cópias de DNA. Esta é a diferença entre PCR e replicação de DNA.
