Forskjellen mellom DNA-replikasjon og transkripsjon

Hovedforskjell - DNA Replikasjon vs Transkripsjon

Både DNA-replikasjon og transkripsjon er involvert i binding av komplementære nukleotider til DNA, hvilket gir henholdsvis en ny DNA- og RNA-streng. I DNA-replikasjon produserer DNA to nøyaktige replikaer av hele genomet for å gjennomgå celledeling. På den annen side er transkripsjon det første trinnet i genuttrykk, hvor de nødvendige proteiner for cellens funksjon er produsert. Ved transkripsjon blir bare små DNA-sekvenser transkribert inn i RNA. De nøkkelforskjell mellom DNA-replikasjon og transkripsjon er det DNA-replikasjon er prosessen med å lage en nøyaktig kopi av genomet mens transkripsjon er overføringen av genetisk informasjon av et bestemt segment av et DNA til RNA.

Denne artikkelen studerer,

1. Hva er DNA-replikasjon
     - Definisjon, Funksjon, Prosess, Funksjoner
2. Hva er transkripsjon
     - Definisjon, Funksjon, Prosess, Funksjoner
3. Hva er forskjellen mellom DNA-replikasjon og transkripsjon

Hva er DNA Replication

DNA-replikasjon er referert til som produksjon av to eksakte replikaer av DNA fra et originalt DNA-molekyl. Den genetiske informasjonen lagret i DNA er arvet gjennom avkom ved replikering av DNA. Under replikasjon tjener begge DNA-strengene som maler. Derfor antas DNA-replikasjon å forekomme på en semikonservativ måte.

DNA-replikasjon initieres ved opprinnelsen til replikasjon i hvert kromosom. Prosessen utføres av gruppen av enzymer kalt DNA polymeraser. DNA-polymerase krever en kort streng av RNA kjent som en primer for å initiere replikasjonen. Avviklingen av dobbelt-helixen i genomet produserer replikasjonsgaflene. Ved replikasjonsgaffelen er forskjellige enzymer assosiert med replikasjonen. DNA-replikasjon skjer toveis ved replikasjonsgaffelen. Den nye DNA-strengen, som kontinuerlig syntetiseres, refereres til som den ledende strengen. Den andre strengen, som er syntetisert som stykker kalt Okazaki-fragmenter, refereres til som den laggende strengen.

DNA-polymerase syntetiserer den nye streng ved å tilsette nukleotider som er komplementære til malen. Tilsetningen av nukleotider skjer i 3 'til 5'-retningen, startende fra 3'-enden av den eksisterende nukleotidkjede. Sukkerfosfatskelettet dannes av fosfodiesterbindingsdannelsen mellom den proximale fosfatgruppen og 3'OH av pentose-ringen av innkommende nukleotid. Topoisomerase, helikase, DNA-primase og DNA-ligase er de andre enzymene som er involvert i DNA-replikasjonen. DNA-replikasjon avsluttes ved de telomeriske områdene av kromosomet.   

Vanligvis opprettholder DNA-polymeraser høy troskap fordi inkorporeringen av en mismatch er mindre enn en til 10⁷ inkorporerte nukleotider. De består også av korrekturlesingsaktiviteten 3 'til 5', der de kan fjerne de inkorporerte feilene fra slutten. På den annen side kan feilparametere repareres av reparasjonsmekanismer etter replikering. Endelig feil inkorporering rate er mindre enn en til 10⁹ inkorporerte nukleotider.  

Figur 1: DNA-replikasjon

I vitro DNA-replikasjon utføres ved hjelp av kunstige DNA-primere og DNA-polymeraser, som er isolert fra bakterier. Polymerasekjedereaksjon (PCR) er den molekylærbiologiske teknikken som brukes til in vitro replikasjon av DNA. Det enzymet som brukes i PCR er Taq polymerase. Ved å bruke et par DNA-primere, syntetiserer PCR DNA-fragmenter fra en kjent sekvens.

Hva er transkripsjon

Transskripsjon er prosessen med å kopiere en DNA-sekvens inn i RNA ved hjelp av enzymet, RNA-polymerase. Gen transkriberes til mRNA for å initiere genuttrykket. RNA-polymerase syntetiserer primært transkripsjons mRNA ved å lese antisense-DNA-strengen fra 3 'til 5' retning. Den resulterende RNA-strengen er komplementær og antiparallell til malen. Den er syntetisert fra 5 'til 3' retning. Et gen består av både kodende sekvens og regulatoriske sekvenser. Kodesekvensen koder for aminosyresekvensen til et protein mens de regulatoriske sekvenser regulerer genuttrykket.  

Figur 2: Transkripsjon ved RNA-polymerase

Transkripsjon initieres ved binding av RNA-polymerase til promotoren ved hjelp av transkripsjonsfaktorer. Bindingen danner en transkripsjonsboble, bestående av omtrent 14 baser av den viklede dobbeltstrengede promotoren. Etter valget av transkripsjonsinitieringsstedet blir nukleotider tilsatt ved RNA-polymerase. Ved avslutning av transkripsjon legges polyadenylat-halen til 3'-enden av primærtranskriptet. I eukaryoter blir polyadenylering, 5'-endekapping og spleising av exoner kollektivt kalt post-transkripsjonelle modifikasjoner. Gener kan også kode for ikke-kodende RNA, rRNA og tRNA som følgelig hjelper til syntetisering, regulering og behandling av proteiner.

Forskjellen mellom DNA-replikasjon og transkripsjon

Definisjon

DNA-replikasjon: DNA-replikasjon produserer to eksakte replikaer av det originale dobbeltstrengede DNA-molekylet. Hver av de nye strengene består av en original DNA-streng.

transkripsjon: Transkripsjon produserer et enkeltstrenget RNA-molekyl ved bruk av dobbeltstrenget DNA.

Funksjon

DNA-replikasjon: Det overfører hele genomet til dets avkom.

transkripsjon: Det genererer RNA kopier av et bestemt gen.

Enzym påkrevd

DNA-replikasjon: Topoisomerase, helikase, DNA-primase og DNA-ligase.  

transkripsjon: Transkriptase (type DNA-helikase) og RNA-polymerase.

Forekomst i cellesyklusen

DNA-replikasjon: Det forekommer i S-fasen når cellen forbereder seg for divisjonen.

transkripsjon: Det forekommer i G1 og G2 faser når cellen trenger å syntetisere proteiner.

Nukleotidprekursorer

DNA-replikasjon: Den benytter dATP, dGTP, dTTP og dCTP som forløpere.

transkripsjon: Den benytter ATP, UTP, GTP og CTP som forløpere.

gjengivelse

DNA-replikasjon: DNA-polymerase opprettholder høy troskap gjennom sin 3 'til 5'-eksonukleaseaktivitet.

transkripsjon: RNA-polymerase opprettholder mindre troskap i forhold til DNA-polymerase.

Lengde på nyere strand

DNA-replikasjon: Det syntetiserer lange DNA-tråder.

transkripsjon: Den syntetiserer relativt korte RNA-tråder.

Knytte bånd

DNA-replikasjon: Nysyntetisert DNA-streng er bundet til sin mal ved hydrogenbindinger.

transkripsjon: Transkribert RNA skiller seg fra sin mal.

primere

DNA-replikasjon: DNA-polymerase krever en RNA-primer for initiering av replikasjonen.

transkripsjon: RNA-polymerase krever ingen primere.

Okazaki Fragment

DNA-replikasjon: Den laggende streng genererer Okazaki-fragmenter.

transkripsjon: Transskripsjon skjer kun i 5 'til 3' retning, unntatt Okazaki-fragmentene.

Produkter

DNA-replikasjon: To datterstrenger produseres.

transkripsjon: MRNA, tRNA, rRNA og ikke-kodende RNA, slik som microRNA, blir produsert.

Produktets skjebne

DNA-replikasjon: Replisert DNA forblir i kjernen.

transkripsjon: Større del av produktet passerer inn i cytoplasma.

Livets levetid

DNA-replikasjon: Replisert DNA er bevart gjennom avkom.

transkripsjon: De fleste av RNAene forringes selv før de fungerer.

Behandling

DNA-replikasjon: Nysyntetisert DNA gjennomgår ingen behandling.

transkripsjon: Transkriberte RNA gjennomgår post-transkripsjonelle modifikasjoner.

Konklusjon

DNA-replikasjon oppstår når cellen forbereder seg på celledeling. Dermed gjennomgår hele genomet av en organisme på en gang replikering. Derfor tjener begge strengene som maler for replikasjonen. I replikasjonsgaffelen syntetiseres ledende streng kontinuerlig, og den lagrende streng syntetiseres gjennom Okazaki-fragmenter. Endelig bør DNA-polymeraser opprettholde høye troverdighetsnivåer, siden replikken skal være avkomets genom. Ved transkripsjon blir gener kopiert til RNA for å syntetisere proteiner for cellefunksjonene. Bare antisensstrengen transkriberes siden RNA er et enkeltstrenget molekyl. RNA-polymeraser opprettholder mindre troskap sammenlignet med DNA-polymeraser siden RNA er kortvarige. Derfor er nøkkelforskjellen mellom DNA-replikasjon og transkripsjon i deres ultimative produkter.

Henvisning:
1. "DNA-replikasjon". Wikipedia, den frie encyklopedi, 2017. https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_replication. Tilgang 19 feb 2017
2. "Molekylær mekanisme for DNA-replikasjon". KHANACEDAMY, 2017. https://www.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism-of-dna-replication. Tilgang 19 feb 2017
3. "Transkripsjon (biologi)". Wikipedia, den frie encyklopedi, 2017. https://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_(biology). Tilgang 19 feb 2017
4. Sagar Aryal, "forskjell mellom replikasjon og transkripsjon". MICROBIOLOGY INFO, Online Microbiology Notes, 2014. http://www.microbiologyinfo.com/difference-replication-transcription/. Tilgang 19 feb 2017

Bilde Courtesy:
1. "DNA-replikasjon en.svg". Av LadyofHats Mariana Ruiz - Eget arbeid (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "RNAP TEC small.jpg". Av Abbondanzieri på den engelske Wikipedia - Lagd med renderingsprogrammet Protein Explorer ved hjelp av koordinatene 1H38 deponert på RCSB PDB-depotet (Public Domain) via Commons Wikimedia