Како се јавља репликација ДНК?

19. 6. 2019.

ДНК је поуздано спремиште генетских информација. Али, неопходно је не само да буде безбедно, већ и да се пренесе на потомство. Од тога зависи стопа преживљавања. На крају крајева, родитељи морају пренети на децу све што су постигли током еволуције. Садржи све, од броја удова до боје очију. Наравно, микроорганизми имају много мање информација, али је потребно и пренијети. За ово се ћелија дели. Да би се добиле генетске информације за обе ћерке ћелије, потребно је да се удвостручи, овај процес се зове "репликација ДНК". То се дешава и раније дељење ћелија, без обзира који. То може бити бактерија која је одлучила да се размножава. Или може бити раст нове коже на месту пресека. Процес удвостручења деоксирибонуклеинске киселине мора бити јасно регулисан и завршен пре почетка ћелијске деобе.

ДНК 400 * 300

Где је дуплирање

Репликација ДНК јавља се директно у језгру (код еукариота) или у цитоплазми (у прокариотима). Нуклеинска киселина се састоји од нуклеотида - аденина, тимина, цитозина и гванина. Оба ланца молекула су изграђена према принципу комплементарности: тимин одговара аденину у једном ланцу, а цитозин одговара гванину. Удвостручавање молекула мора да се одвија на такав начин да је принцип комплементарности такође сачуван у кћерким хеликсима.

Подела ћелија

Почетак репликације - иницијација

Деоксирибонуклеинска киселина је двострука спирала. Репликација ДНК настаје довршавањем ланаца ћерки дуж сваког родитељског ланца. Да би ова синтеза била могућа, спирале треба „раставити“, а ланци треба да буду одвојени један од другог. Ту улогу обавља хелицаза - она ​​врти спиралу деоксирибонуклеинске киселине, ротирајући се великом брзином. Почетак удвостручавања ДНК не може да почне са било ког места, јер тако сложен процес захтева одређени део молекула - место иницијације репликације. Након што је почетна тачка удвостручења одређена, а хеликаза је почела са радом на растављању хеликса, ДНК ланци се разилазе у страну, формирајући репликативну вилицу. Они седе у ДНА полимерази. Они ће синтетизирати дјечје ланце. Креирање репликативне вилице

Елонгатион

Континуирана синтеза на једном ланцу и стварање фрагмената О

У једном молекулу деоксирибонуклеинске киселине може настати од 5 до 50 репликативних вилица. Синтеза кћерких ланаца јавља се истовремено у неколико региона молекула. Али није лако допунити комплементарне нуклеотиде. Ланци нуклеинске киселине антипаралелно. Различита оријентација родитељског ланца утиче на удвостручавање, што доводи до сложеног механизма репликације ДНК. Један од ланаца се непрекидно завршава од стране филијале и назива се водећи. То је тачно, јер је полимераза веома погодна за причвршћивање слободног нуклеотида на 3'-ОХ крај претходног. Ова синтеза је континуална, за разлику од процеса у другом ланцу.

Одложени ланац, фрагменти О'Казакија

Са другим ланцем постоје потешкоће, јер постоји слободан 5'-крај на који је немогуће причврстити слободан нуклеотид. Онда ДНК полимераза делује на другој страни. Да би се завршио ланац детета, креира се прајмер који је комплементаран родитељском ланцу. Формира се на већини репликативних чепова. Из ње почиње синтеза малог комада, али на "десном" путу - везивање нуклеотида долази до краја 3'-краја. Према томе, завршетак ланца код друге кћерке спирале се јавља повремено и има правац супротан од кретања репликативне вилице. Ови фрагменти су названи О'Казаки фрагменти, дужине су око 100 нуклеотида. Након што је фрагмент завршен до претходног готовог комада, прајмери ​​се изрежу посебним ензимом, а место изреза се пуни недостајућим нуклеотидима.

Раскид

Удвостручење је завршено када су оба ланца завршили изградњу своје дјеце, а сви О'Казаки фрагменти су спојени заједно. Код еукариота се репликација ДНК завршава када се репликативни виљушци упознају. А у прокариотима, овај молекул је кружан, а процес његовог удвостручења се одвија без да се прво разбије ланац. Испоставило се да је сва дезоксирибонуклеинска киселина једна велика копија. И дуплирање завршава када се репликативне вилице нађу на супротној страни прстена. Након завршетка репликације, оба ланца родитељске деоксирибонуклеинске киселине морају бити везана назад, након чега се оба молекула увијају пре формирања суперспирала. Даље долази до метилације оба. ДНА молекуле на аденину у парцели-ГАТЗ-. То не одваја ланац и не омета њихову комплементарност. Ово је неопходно за савијање молекула у хромозоме, као и за регулацију читања гена.

Брзина и тачност репликације

Не би требало бити грешака!

Друга фаза дуплирања ДНК (елонгација) одвија се брзином од око 700 нуклеотида у секунди. Ако се сетимо да има 10 мономерних парова по спину нуклеинске киселине, испада да се током "одмотавања" молекула ротира са фреквенцијом од 70 обртаја у секунди. За поређење: брзина ротације хладњака у јединици рачунарског система је око 500 обртаја у секунди. Али упркос високим стопама, ДНК полимераза готово никада не прави грешку. На крају крајева, она само узима комплементарне нуклеотиде. Али чак и ако направи грешку, ДНК полимераза то препознаје, узме корак уназад, откине погрешан мономер и замијени га правим. Механизам репликације ДНК је веома компликован, али смо успели да разјаснимо главне тачке. Важно је разумети њен значај за микроорганизме и вишећелијска створења.