Skillnad mellan DNA-replikation och transkription

Huvudskillnad - DNA-replikation vs transkription

Både DNA-replikation och transkription är involverade i bindning av komplementära nukleotider i DNA, vilket ger en ny DNA respektive RNA-strängar. Vid DNA-replikation producerar DNA två exakta replikor av hela genomet för att genomgå celldelning. Å andra sidan är transkription det första steget med genuttryck, där de nödvändiga proteinerna för cellfunktionen produceras. Vid transkription transkriberas endast små DNA-sekvenser till RNA. De nyckelskillnad mellan DNA-replikation och transkription är det DNA-replikation är processen att göra en exakt replika av genomet medan transkription är överföringen av genetisk information av ett visst segment av ett DNA till RNA.

Denna artikel studerar,

1. Vad är DNA-replikation
     - Definition, Funktion, Process, Funktioner
2. Vad är transkription
     - Definition, Funktion, Process, Funktioner
3. Vad är skillnaden mellan DNA-replikation och transkription

Vad är DNA-replikation

DNA-replikation hänvisas till som produktion av två exakta replikor av DNA från en original DNA-molekyl. Den genetiska informationen som lagras i DNA ärvt genom avkomman genom replikering av DNA. Under replikering fungerar båda DNA-strängarna som mallar. Följaktligen anses DNA-replikation att ske på ett semikonservativt sätt.

DNA-replikation initieras vid ursprunget för replikation i varje kromosom. Processen utförs av gruppen av enzymer som kallas DNA-polymeraser. DNA-polymeras kräver en kort sträng av RNA känd som en primer för att initiera replikationen. Avlindningen av dubbel-helixen i genomet producerar replikationsgafflarna. Vid replikationsgaffeln är olika enzymer associerade med replikationen. DNA-replikation sker dubbelriktat vid replikationsgaffeln. Den nya DNA-strängen, som kontinuerligt syntetiseras, kallas den ledande strängen. Den andra strängen, som syntetiseras som bitar som kallas Okazaki-fragment, kallas förslagen sträng.

DNA-polymeras syntetiserar den nya strängen genom att tillsätta nukleotider som är komplementära till mallen. Tillsatsen av nukleotider sker i 3'-5'-riktningen, utgående från 3'-änden av den befintliga nukleotidkedjan. Socker-fosfatskelettet bildas av fosfodiesterbindningsbildningen mellan den proximala fosfatgruppen och 3'OH av pentosringen hos inkommande nukleotid. Topoisomeras, helikas, DNA-primas och DNA-ligas är de andra enzymerna som är inblandade i DNA-replikationen. DNA-replikation termineras vid de telomera områdena av kromosomen.   

Vanligtvis bibehåller DNA-polymeraser hög trovärdighet, eftersom inkorporeringen av en mismatch är mindre än en till 10⁷ inkorporerade nukleotider. De består också av 3 'till 5' korrekturläsningsaktivitet där de kan ta bort de inkorporerade felaktigheterna från slutet. Å andra sidan kan felparametrar repareras av reparationsmekanismerna efter replikering. Slutlig felintegreringsgrad är mindre än en till 10⁹ inkorporerade nukleotider.  

Figur 1: DNA-replikation

I vitro DNA-replikation utförs med hjälp av artificiella DNA-primrar och DNA-polymeraser, vilka isoleras från bakterier. Polymeraskedjereaktion (PCR) är den molekylära biologiska tekniken som används in vitro replikation av DNA. Det enzym som används i PCR är Taq polymeras. Genom att använda ett par DNA-primers, syntetiserar PCR DNA-fragment från en känd sekvens.

Vad är transkription

Transkription är processen att kopiera en DNA-sekvens i RNA med hjälp av enzymet, RNA-polymeras. Gener transkriberas till mRNA för att initiera genuttrycket. RNA-polymeras syntetiserar primära transkriptet mRNA genom att läsa antisens-DNA-strängen från 3 'till 5' riktning. Den resulterande RNA-strängen är komplementär och antiparallell till mallen. Den syntetiseras från 5 'till 3' riktning. En gen består av både kodande sekvens och regulatoriska sekvenser. Kodningssekvensen kodar för aminosyrasekvensen för ett protein medan de regulatoriska sekvenserna reglerar genuttrycket.  

Figur 2: Transkription vid RNA-polymeras

Transkription initieras genom bindning av RNA-polymeras till promotorn med hjälp av transkriptionsfaktorer. Bindningen bildar en transkriptionsbubbla, som består av cirka 14 baser av den avvikande dubbelsträngade promotorn. Efter selektionen av transkriptionsinitiationsstället tillsätts nukleotider med RNA-polymeras. Vid avslutning av transkription tillsätts polyadenylat-svansen till 3'-änden av primärtranskriptet. I eukaryoter kallas polyadenylering, 5'-ändkapsling och splitsning av exoner kollektivt efter transkriptionella modifikationer. Gener kan också koda för icke-kodande RNA, rRNA och tRNA som följaktligen hjälper till att syntetisera, reglera och bearbeta proteiner.

Skillnad mellan DNA-replikation och transkription

Definition

DNA-replikation: DNA-replikation producerar två exakta replikor av den ursprungliga dubbelsträngade DNA-molekylen. Var och en av de nya strängarna består av en original DNA-sträng.

Transkription: Transkription producerar en enkelsträngad RNA-molekyl med användning av dubbelsträngat DNA.

Fungera

DNA-replikation: Det överför hela genomet till dess avkommor.

Transkription: Det genererar RNA kopior av en viss gen.

Enzym krävs

DNA-replikation: Topoisomeras, helikas, DNA-primas och DNA-ligas.  

Transkription: Transkriptas (typ av DNA-helikas) och RNA-polymeras.

Förekomst i cellcykeln

DNA-replikation: Det förekommer i S-fasen när cellen förbereder sig för uppdelningen.

Transkription: Det förekommer i G1 och G2 faser när cellen behöver syntetisera proteiner.

Nukleotidprekursorer

DNA-replikation: Det använder dATP, dGTP, dTTP och dCTP som prekursorer.

Transkription: Det använder ATP, UTP, GTP och CTP som prekursorer.

Trohet

DNA-replikation: DNA-polymeras upprätthåller högtrohet genom dess 3'-5'-exonukleasaktivitet.

Transkription: RNA-polymeras upprätthåller mindre trovärdighet jämfört med DNA-polymeras.

Längden på den nyare stranden

DNA-replikation: Det syntetiserar långa DNA-strängar.

Transkription: Det syntetiserar relativt korta RNA-strängar.

Obligation

DNA-replikation: Nysyntetiserad DNA-sträng binds till sin mall genom vätebindningar.

Transkription: Transkriberad RNA skiljer sig från sin mall.

primers

DNA-replikation: DNA-polymeras kräver en RNA-primer för initiering av replikationen.

Transkription: RNA-polymeras kräver inga primers.

Okazaki-fragmentet

DNA-replikation: Den släpande strängen alstrar Okazaki-fragment.

Transkription: Transkription sker endast i 5 'till 3' riktning, med undantag för Okazaki-fragmenten.

Produkter

DNA-replikation: Två dottersträngar produceras.

Transkription: MRNA, tRNA, rRNA och icke-kodande RNA, såsom mikroRNA, produceras.

Produktens öde

DNA-replikation: Replicerat DNA förblir i kärnan.

Transkription: En större del av produkten passerar in i cytoplasman.

Livslängd för produkterna

DNA-replikation: Replikerat DNA konserveras genom avkomma.

Transkription: De flesta av RNAs försämras redan innan de fungerar.

bearbetning

DNA-replikation: Nysyntetiserat DNA genomgår ingen behandling.

Transkription: Transkriberade RNA genomgår post-transkriptionella modifikationer.

Slutsats

DNA-replikation sker när cellen förbereder sig för celldelning. Därigenom genomgår hela genomet hos en organism genast replikering. Därför tjänar båda strängarna som mallar för replikationen. I replikationsgaffeln syntetiseras ledande sträng kontinuerligt, och den lagrande strängen syntetiseras genom Okazaki-fragment. Slutligen bör DNA-polymeraser bibehålla höga trovärdigheter, eftersom repliken kommer att bli avkommans genom. Vid transkription kopieras gener till RNA för att syntetisera proteiner för cellfunktionerna. Endast antisenssträngen transkriberas eftersom RNA är en enkelsträngad molekyl. RNA-polymeraser bibehåller mindre trovärdighet jämfört med DNA-polymeraser eftersom RNA är kortlivade. Därför är huvudskillnaden mellan DNA-replikation och transkription i sina ultimata produkter.

Referens:
1. "DNA-replikation". Wikipedia, den fria encyklopedin, 2017. https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_replication. Åtkomst 19 februari 2017
2. "Molekylär mekanism för DNA-replikation". Khanacedamy, 2017. https://www.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-replication/a/molecular-mechanism-of-dna-replication. Åtkomst 19 februari 2017
3. "Transkription (biologi)". Wikipedia, den fria encyklopedin, 2017. https://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_(biology). Åtkomst 19 februari 2017
4. Sagar Aryal, "Skillnad mellan replikation och transkription". MIKROBIOLOGI INFO, Online Microbiology Notes, 2014. http://www.microbiologyinfo.com/difference-replication-transcription/. Åtkomst 19 februari 2017

Image Courtesy:
1. "DNA-replikation en.svg". Av LadyofHats Mariana Ruiz - Egent arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "RNAP TEC small.jpg". Av Abbondanzieri på den engelska Wikipedia - Skapat med reningsprogrammet Protein Explorer med hjälp av koordinaterna 1H38 deponeras i RCSB PDB-repository (Public Domain) via Commons Wikimedia