- Vilice za podvajanje in replikacijo DNK
- Enosmerna in dvosmerna replikacija
- Encimi vpleteni
- Začetek razmnoževanja in oblikovanje lasnic
- Raztezek in gibanje vilic
- Prekinitev
- Podvajanje DNK je pol-konzervativno
- Problem polarnosti
- Kako deluje polimeraza?
- Izdelava orezki Orodki
- Reference
Vilice replikacije je točka, pri kateri pride do replikacije DNA, se imenuje tudi točka rast. V obliki črke Y je, medtem ko se lasnica odvija skozi molekulo DNK.
Podvajanje DNK je celični proces, ki vključuje podvajanje genetskega materiala v celici. Struktura DNK je dvojna vijačnica, zato da se njena vsebina posnema, jo je treba odpreti. Vsak od pramenov bo del nove verige DNK, saj je podvajanje konzervativni proces.
Vir: Masur, ki temelji na Gluonu (španska različica Alejandro Porto)
Replikacijske vilice tvorijo natančno med stičiščem med na novo ločenim nizom predloge ali predloge in dupleksno DNK, ki še ni bila podvojena. Ko začnete s podvajanjem DNK, je mogoče eno od pramen enostavno podvajati, medtem ko se drugi sklop spopada s polariteto.
Encim, zadolžen za polimerizacijo verige - DNK polimeraza - sintetizira samo verigo DNK v smeri 5'-3 '. Tako je en pramen neprekinjen, drugi pa se nenehno podvaja, pri čemer nastajajo fragmenti Okazaki.
Vilice za podvajanje in replikacijo DNK
DNK je molekula, ki hrani potrebne genetske informacije za vse žive organizme - razen nekaterih virusov.
Ta ogromen polimer, sestavljen iz štirih različnih nukleotidov (A, T, G in C), prebiva v jedru evkariotov, v vsaki od celic, ki sestavljajo tkiva teh bitij (razen v zrelih rdečih krvnih celicah sesalcev, ki jim primanjkuje jedro).
Vsakič, ko se celica deli, mora DNK ponoviti, da ustvari hčerinsko celico z genskim materialom.
Enosmerna in dvosmerna replikacija
Razmnoževanje je lahko enosmerno ali dvosmerno, odvisno od nastanka replikacijske vilice na mestu izvora.
Logično je, da v primeru podvajanja v eno smer tvorimo le en lasnik, pri dvosmerni podvajanju pa dva lasnika.
Encimi vpleteni
Za ta postopek je potrebna zapletena encimska naprava, ki deluje hitro in lahko natančno presnovi DNK. Najpomembnejši encimi so DNK polimeraza, DNA primaza, DNA helikaza, ligaza DNA in topoizomeraza.
Začetek razmnoževanja in oblikovanje lasnic
Podvajanje DNK se ne začne na nobenem naključnem mestu v molekuli. V DNK obstajajo posebna področja, ki označujejo začetek podvajanja.
V večini bakterij ima bakterijski kromosom eno samo izhodišče, bogato z AT. Ta sestava je logična, saj omogoča odpiranje območja (pari AT se povezujejo z dvema vodikovima vezoma, GC par s tremi).
Ko se DNK začne odpirati, se tvori struktura v obliki črke Y: replikacijske vilice.
Raztezek in gibanje vilic
DNA polimeraza ne more začeti sinteze hčerinskih verig iz nič. Potrebujete molekulo s 3 'koncem, tako da ima polimeraza kraj, da začnete polimerizirati.
Ta prosti 3 'konec ponuja majhna nukleotidna molekula, imenovana primer ali primer. Prva deluje kot nekakšna kljuka za polimerazo.
Med podvajanjem se vilice za replikacijo lahko premikajo po DNK. Prehod replikcijske vilice pušča dve enopasovni molekuli DNK, ki usmerjata tvorbo dvopasovnih hčerinskih molekul.
Lasje se lahko premika naprej zahvaljujoč delovanju encima helikaze, ki odvijejo molekulo DNK. Ta encim razbije vodikove vezi med osnovnimi pari in omogoča, da se lasnica premika.
Prekinitev
Razmnoževanje je končano, ko sta dva lasnika na 180 ° C od izvora.
V tem primeru govorimo o tem, kako teče proces razmnoževanja v bakterijah in je treba izpostaviti celoten torzijski proces krožne molekule, ki ga implicira replikacija. Topoizomeraze igrajo pomembno vlogo pri odvijanju molekule.
Podvajanje DNK je pol-konzervativno
Ste se že kdaj vprašali, kako se v DNK pojavlja replikacija? Z drugimi besedami, iz dvojne vijačnice mora izhajati še ena dvojna vijačnica, toda kako se to zgodi? Nekaj let je bilo to med biologi odprto vprašanje. Permutacije je lahko več: dve stari prameni skupaj in dve novi prameni skupaj ali ena nova nit in ena stara, ki tvorita dvojno vijačnico.
Leta 1957 sta na to vprašanje odgovorila raziskovalca Matthew Meselson in Franklin Stahl. Model podvajanja, ki so ga predlagali avtorji, je bil konzervativen.
Meselson in Stahl sta trdila, da sta rezultat replikacije dve molekuli dvojne vijačnice DNA. Vsaka od nastalih molekul je sestavljena iz starega pramena (iz matične ali začetne molekule) in na novo sintetiziranega novega pramena.
Problem polarnosti
Kako deluje polimeraza?
DNA vijačnico sestavljata dve verigi, ki tečeta protiparalno: ena gre v 5'-3 'smeri, druga pa 3'-5'.
Najpomembnejši encim v procesu razmnoževanja je DNK polimeraza, ki je odgovorna za kataliziranje združitve novih nukleotidov, ki bodo dodani v verigo. DNA polimeraza lahko podaljša verigo le v 5'-3 'smeri. To dejstvo ovira istočasno podvajanje verig v vilici za replikacijo.
Zakaj? Dodajanje nukleotidov se zgodi na prostem koncu 3 ', kjer obstaja hidroksilna skupina (-OH). Tako lahko s končnim dodajanjem nukleotida na 3 'konec enostavno amplificiramo le enega od pramenov. Temu pravimo prevodni ali neprekinjeni pramen.
Izdelava orezki Orodki
Drugega sklopa ni mogoče podolgovati, ker je prosti konec 5 'in ne 3' in nobena polimeraza katalizira dodajanje nukleotidov na 5 'koncu. Problem je rešen s sintezo več kratkih fragmentov (od 130 do 200 nukleotidov), vsak v normalni smeri replikacije od 5 'do 3'.
Ta neprekinjena sinteza fragmentov se konča z združitvijo vsakega dela, reakcijo, ki jo katalizira DNA ligaza. V čast odkritju tega mehanizma, Reijiju Okazakiju, se majhni sintetizirani segmenti imenujejo fragmenti Okazaki.
Reference
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Bistvena celična biologija. Garland Science.
- Cann, IK, & Ishino, Y. (1999). Razmnoževanje arhejske DNK: prepoznavanje kosov za reševanje uganke. Genetika, 152 (4), 1249–67.
- Cooper, GM in Hausman, RE (2004). Celica: Molekularni pristop. Medicinska naklada.
- Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Več funkcij DNA polimeraz. Kritični pregledi v rastlinskih znanostih, 26 (2), 105–122.
- Lewin, B. (2008). geni IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
- Shcherbakova, PV, Bebenek, K., & Kunkel, TA (2003). Funkcije evkariontske DNA polimeraze. Science SAGE KE, 2003 (8), 3.
- Steitz, TA (1999). DNK polimeraze: strukturna raznolikost in skupni mehanizmi. Časopis za biološko kemijo, 274 (25), 17395-17398.
- Watson, JD (2006). Molekularna biologija gena. Panamerican Medical Ed.
- Wu, S., Beard, WA, Pedersen, LG, & Wilson, SH (2013). Strukturna primerjava arhitekture DNA polimeraze kaže na nukleotidni prehod na aktivno mesto polimeraze. Kemični pregledi, 114 (5), 2759–74.