Kako se javlja replikacija DNA?

19. 6. 2019.

DNA je pouzdano spremište genetskih informacija. Ali, to je potrebno ne samo kako bi se sačuvalo, nego i prenijelo na potomstvo. Od toga ovisi stopa preživljavanja. Naposljetku, roditelji moraju prenijeti na djecu sve što su postigli tijekom evolucije. Sadrži sve, od broja udova do boje očiju. Naravno, mikroorganizmi imaju mnogo manje informacija, ali ih je također potrebno prenijeti. Zbog toga se stanica dijeli. Da bi se dobile genetske informacije za obje stanice kćeri, potrebno ju je udvostručiti, ovaj proces se naziva "replikacija DNA". To se događa prije dioba stanica, bez obzira koji. To može biti bakterija koja se odlučila umnožiti. Ili to može biti rast nove kože na mjestu rezanja. Proces udvostručavanja deoksiribonukleinske kiseline mora biti jasno reguliran i završen prije početka stanične diobe.

DNA 400 x 300

Gdje je udvostručenje

Replikacija DNA javlja se izravno u jezgri (kod eukariota) ili u citoplazmi (u prokariotima). Nukleinska kiselina se sastoji od nukleotida - adenina, timina, citozina i gvanina. Oba lanca molekule izgrađena su prema principu komplementarnosti: timin odgovara adeninu u jednom lancu, a citozin odgovara gvaninu. Udvostručavanje molekule mora se odvijati na takav način da se načelo komplementarnosti također očuva u kćerkim heliksima.

Podjela stanica

Započni replikaciju - pokretanje

Deoksiribonukleinska kiselina je dvostruka zavojnica. Replikacija DNA nastaje dovršavanjem lanaca kćeri duž svakog roditeljskog lanca. Da bi ova sinteza bila moguća, spirale je potrebno „rasplesti“, a lanci trebaju biti odvojeni jedan od drugog. Tu ulogu obavlja helicaza - vrti spiralu deoksiribonukleinske kiseline koja se vrti velikom brzinom. Početak udvostručavanja DNA ne može početi s bilo kojeg mjesta, jer takav složen proces zahtijeva određeni dio molekule - mjesto inicijacije replikacije. Nakon što je utvrđena početna točka udvostručenja, a helikaza je počela s radom na rastavljanju spirale, DNA lanci se razilaze prema stranama, tvoreći replikativnu vilicu. Oni sjede u DNA polimerazi. Oni će sintetizirati dječje lance. Stvaranje replikativne vilice

produženje

Kontinuirana sinteza na jednom lancu i stvaranje fragmenata O

U jednoj molekuli deoksiribonukleinske kiseline može nastati od 5 do 50 replikativnih vilica. Sinteza kćerkih lanaca javlja se istovremeno u nekoliko područja molekule. Ali nije lako nadopuniti komplementarne nukleotide. lanac nukleinske kiseline antiparalelno. Različita orijentacija roditeljskog lanca utječe na udvostručenje, što je dovelo do složenog mehanizma replikacije DNA. Jedan od lanaca kontinuirano popunjava podružnica i naziva se vodeći. To je u redu, jer je polimeraza vrlo prikladna za pričvršćivanje slobodnog nukleotida na 3'-OH kraj prethodnog. Ova sinteza je kontinuirana, za razliku od procesa u drugom lancu.

Odgođeni lanac, fragmenti O'Kazakija

S drugim lancem postoje poteškoće, jer postoji slobodan 5'-kraj na koji je nemoguće pričvrstiti slobodni nukleotid. Zatim DNA polimeraza djeluje na drugu stranu. Kako bi se dovršio lanac djeteta, kreira se prajmer koji je komplementaran s roditeljskim lancem. Nastaje na većini replikativnih čepova. Iz nje počinje sinteza malog komada, ali na "desnom" putu - vezivanje nukleotida dolazi do kraja 3'-kraja. Prema tome, dovršenje lanca kod druge spirale kćeri nastupa povremeno i ima smjer suprotan od kretanja replikativne vilice. Ovi fragmenti su nazvani O'Kazaki fragmenti, duljine oko 100 nukleotida. Nakon što je fragment završen do prethodnog gotovog komada, prajmeri se izrežu posebnim enzimom, a mjesto izrezivanja napuni nedostajućim nukleotidima.

završetak

Udvostručenje je dovršeno kada su oba lanca dovršila izgradnju svoje djece, a svi O'Kazaki fragmenti su spojeni zajedno. Kod eukariota, replikacija DNA završava kada se replikativni vilici susreću. A u prokariotima je ova molekula kružna, a proces njenog udvostručenja se odvija bez da se prvo razbije lanac. Ispada da je sva dezoksiribonukleinska kiselina jedna velika replikona. Dupliranje završava kada se replikativne vilice nađu na suprotnoj strani prstena. Nakon završetka replikacije, oba lanca roditeljske deoksiribonukleinske kiseline moraju se povezati natrag, nakon čega se obje molekule uvijaju prije formiranja superspirala. Nastaje daljnje metiliranje oba. DNA molekule na adeninu u parceli-GATZ-. To ne isključuje lance i ne ometa njihovu komplementarnost. To je neophodno za preklapanje molekula u kromosome, kao i za regulaciju čitanja gena.

Brzina i točnost replikacije

Ne bi trebalo biti pogrešaka!

Drugi stupanj dubliranja DNA (elongacija) odvija se brzinom od oko 700 nukleotida u sekundi. Ako se prisjetimo da ima 10 parova monomera po spinu nukleinske kiseline, ispada da se tijekom "odmotavanja" molekula rotira s frekvencijom od 70 okretaja u sekundi. Za usporedbu: brzina rotacije hladnjaka u jedinici računalnog sustava iznosi oko 500 okretaja u sekundi. Ali unatoč visokim stopama, DNA polimeraza gotovo nikad ne čini pogrešku. Naposljetku, ona samo uzima komplementarne nukleotide. Ali čak i ako napravi pogrešku, DNA polimeraza to prepoznaje, uzme korak natrag, otkine pogrešan monomer i zamijeni ga pravim. Mehanizam replikacije DNA je vrlo kompliciran, ali smo uspjeli razabrati glavne točke. Važno je razumjeti njezino značenje i za mikroorganizme i za višestanična stvorenja.