DNA-replikaation vaiheet ja prosessi

DNA- on geneettinen materiaali, joka määrittelee jokaisen solun. Ennen a solu kopioi ja jaetaan uusiin tytär solut joko mitoosin tai meioosi, biomolekyylit ja soluelimiin on kopioitava jaettavaksi solujen kesken. DNA, löytyy tuma, on toistettava, jotta voidaan varmistaa, että jokainen uusi solu vastaanottaa oikean määrän soluja kromosomit. DNA-kopiointiprosessia kutsutaan DNA kopiointi. Replikointi seuraa useita vaiheita, joihin liittyy useita proteiineja kutsutaan replikaatioentsyymeiksi ja RNA. Eukaryoottisoluissa, kuten eläinsolut ja kasvisolutDNA: n replikaatio tapahtuu Interfaasin S-vaihe aikana solusykli. DNA: n replikaatioprosessi on elintärkeä solujen kasvulle, parantumiselle ja lisääntymiselle organismeissa.

DNA tai deoksiribonukleiinihappo on molekyylityyppi, joka tunnetaan nimellä nukleiinihappo. Se koostuu 5 hiilen deoksiribosokerista, fosfaatista ja typpipohjaisesta emäksestä. Kaksijuosteinen DNA koostuu kahdesta spiraalisesta nukleiinihappoketjusta, jotka on kierretty a: ksi

Ennen kuin DNA voidaan replikoida, kaksijuosteinen molekyyli on “purettava” kahteen yksittäiseen juosteeseen. DNA: lla on neljä emästä, joita kutsutaan adeniini (A), tymiini (T), sytosiini (C) ja guaniini (G) jotka muodostavat pareja kahden juosteen välillä. Adeniini vain parit tymiinin kanssa ja sytosiini sitoutuvat vain guaniiniin. DNA: n purkamiseksi nämä emäsparien väliset vuorovaikutukset on rikottava. Tämän suorittaa entsyymi, joka tunnetaan nimellä DNA helikaasi. DNA-helikaasi hajottaa vety-sidos pohjaparien välillä säikeiden erottamiseksi Y-muotoon, joka tunnetaan nimellä kopiointihaarukka. Tämä alue on malli replikaation alkamiseksi.

DNA- on suunnattu molemmissa juosteissa, merkitty 5 'ja 3' päillä. Tämä merkintä tarkoittaa, mikä sivuryhmä on kiinnitetty DNA-runkoon. 5 'pää on kiinnitetty fosfaatti (P) -ryhmä, kun taas 3 'pää on kiinnittynyt hydroksyyli (OH) -ryhmään. Tämä suuntaisuus on tärkeä replikaatiolle, koska se etenee vain 5 '- 3' suuntaan. Toisintamishaarukka on kuitenkin kaksisuuntainen; yksi nauha on suunnattu suuntaan 3 '- 5' (johtava nauha) kun taas toinen on suunnattu 5 '- 3' (jäljellä oleva nauha). Siksi molemmat puolet toistetaan kahdella eri prosessilla suuntaeron sovittamiseksi.

Johtava juoste on helpoin toistaa. Kun DNA-juosteet on erotettu, lyhyt pala RNA kutsutaan a pohjamaali sitoutuu juosteen 3'-päähän. Pohjamaali sitoo aina replikaation lähtökohtana. Entsyymi tuottaa alukkeet DNA-primaasi.

Entsyymit, jotka tunnetaan nimellä DNA-polymeraasit ovat vastuussa uuden säikeen luomisesta prosessilla, jota kutsutaan venykseksi. DNA-polymeraaseja tunnetaan viidessä erityyppisessä muodossa bakteerit ja ihmisen solut. Bakteereissa, kuten E. coli, polymeraasi III on pääreplikaatioentsyymi, kun taas polymeraasi I, II, IV ja V vastaavat virheen tarkistuksesta ja korjaamisesta. DNA-polymeraasi III sitoutuu juosteeseen alukkeen kohdalla ja alkaa lisätä uusia emäspareja komplementaarisesti juosteelle replikaation aikana. Eukaryoottisoluissa polymeraasit alfa, delta ja epsilon ovat primaarisia polymeraaseja, jotka osallistuvat DNA-replikaatioon. Koska replikaatio etenee 5 '- 3' suuntaan johtavalla juosteella, vasta muodostettu juoste on jatkuva.

jäljellä oleva nauha aloittaa replikaation sitoutumalla useilla alukkeilla. Jokainen pohjamaali on vain useita emäksiä toisistaan. DNA-polymeraasi lisää sitten DNA-paloja, nimeltään Okazaki-fragmentit, alukkeiden väliseen juosteeseen. Tämä replikointiprosessi on epäjatkuva, koska vasta luodut fragmentit ovat hajonneet.

Kun sekä jatkuva että epäjatkuva juoste on muodostettu, kutsutaan entsyymiä eksonukleaasi poistaa kaikki RNA-alukkeet alkuperäisistä juosteista. Nämä alukkeet korvataan sitten sopivilla emäksillä. Toinen eksonukleaasi “korjaa” vasta muodostetun DNA: n tarkistaa, poistaa ja korvata mahdolliset virheet. Toinen entsyymi nimeltään DNA-ligaasi liittyy Okazaki-fragmentteihin yhdessä muodostaen yhden yhtenäisen juosteen. Lineaarisen DNA: n päät aiheuttavat ongelman, koska DNA-polymeraasi voi lisätä nukleotidejä vain suuntaan 5 ′ - 3 ′. Emoketjujen päät koostuvat toistuvista DNA-sekvensseistä, joita kutsutaan telomeereiksi. Telomeerit toimivat suojakorkeina kromosomien päässä, jotta lähellä olevat kromosomit eivät sulautuisi. Erityinen DNA-polymeraasientsyymi, nimeltään telomeraasia katalysoi telomeerisekvenssien synteesiä DNA: n päissä. Valmistuessaan emoketju ja sen komplementaarinen DNA-juoste kelautuvat tutuksi kaksoiskierre muoto. Lopulta replikointi tuottaa kaksi DNA-molekyylit, jokaisella on yksi juoste lähtömolekyylistä ja yksi uusi juoste.

DNA-replikaatio on identtisen tuotantoa DNA-helices yhdestä kaksijuosteisesta DNA-molekyylistä. Jokainen molekyyli koostuu juosteesta alkuperäisestä molekyylistä ja vasta muodostetusta juosteesta. Ennen replikaatiota DNA kelautuu ja juosteet erottuvat. Muodostetaan replikaatiohaarukka, joka toimii mallina replikaatiota varten. Alukkeet sitoutuvat DNA: han ja DNA-polymeraasit lisäävät uusia nukleotidisekvenssejä suuntaan 5 ′ - 3 ′.

Tämä lisäys on jatkuva johtavassa juosteessa ja hajanainen jäljessä olevassa juosteessa. Kun DNA-juosteiden pidennys on valmis, säikeet tarkistetaan virheiden varalta, korjaukset tehdään ja telomeerisekvenssit lisätään DNA: n päihin.