Hogyan történik a DNS-replikáció
A DNS a genetikai információ megbízható tárolója. De nem csak biztonságban kell tartani, hanem át kell adni az utódoknak is. Erre a fajok túlélése függ. Végül is a szülőknek mindenképpen biztosítaniuk kell a gyerekeket, amit az evolúció során elértek. Mindent rögzít: a végtagok számától a szem színéig. Természetesen ez az információ sokkal kevésbé mikroorganizmusokra vonatkozik, de azt is át kell adni. Ehhez a cellát meg kell osztani. A genetikai információ megszerzéséhez mindkét lány sejt esetében meg kell duplázni, ezt a folyamatot "DNS replikációnak" nevezik. Ez a sejtosztódás előtt történik, függetlenül attól, hogy melyik. Baktérium lehet, amely úgy döntött, hogy megszaporodik. Vagy lehet egy új bőr növekedése a vágás helyett. A deoxiribonukleinsav megkétszereződésének folyamatát egyértelműen szabályozni és befejezni kell a sejtosztódás megkezdése előtt.
Ahol duplázódik
A DNS-replikáció közvetlenül a magban (eukariótákban) vagy a citoplazmában (prokariótákban) fordul elő. A nukleinsav nukleotidokból - adenin, timin, citozin és guanin áll. A molekula mindkét láncolata a komplementaritás elvén alapul: az adenin egy láncban megfelel a timin és a guanin - citoszin. A molekula megduplázódásának olyannak kell lennie, hogy a komplementaritás elve megmaradjon a lány spiráljaiban.
A replikáció eredete az iniciálás
A dezoxiribonukleinsav kettős szálú spirál. A DNS-replikáció úgy történik, hogy a gyermekláncokat az egyes szülői láncok kitöltésével végezzük. Ahhoz, hogy ez a szintézis lehetséges legyen, a spirálokat "ki kell nyitni", és a láncok egymástól elválaszthatók. Ezt a szerepet a Helicase hajtja végre - a dezoxiribonukleinsav spirálját, amely nagy sebességgel forog. A DNS megduplázódásának kezdete nem kezdődhet bármely helyről, ilyen összetett folyamat a molekula egy bizonyos területét igényli - a replikáció kezdőhelyét. Miután meghatározták a megduplázás kezdőpontját, és a helicikák megkezdték munkáját a spirál felbomlásával, a DNS-szálak eltérnek az oldalaktól, és egy replikatív villát képeznek. DNS polimerázokat helyeznek rájuk. Ők szintetizálják a gyermek láncokat.
Egy dezoxiribonukleinsav molekulában 5 és 50 replikatív dugó keletkezhet. A lányláncok szintézise a molekula több részében egyszerre megy végbe. De nem könnyű kiegészíteni a komplementer nukleotidokat. A nukleinsavszálak egymáshoz képest párhuzamosak. A szülői láncok eltérő orientációja befolyásolja a megduplázódást, ez a DNS replikáció komplex mechanizmusa. Az egyik lánc a gyerek folyamatosan fejeződik be, és az egyik vezető. Helyes, mivel nagyon alkalmas a polimeráz számára, hogy szabad nukleotidot csatoljon a korábbi 3'-OH végéhez. Az ilyen szintézis folyamatosan zajlik, ellentétben a második lánc folyamatával.
A retardált lánc, O'Kazaki töredékei
A másik lánccal komplikációk vannak, mert van egy szabad 5'-vég, amelyhez nem lehet szabad nukleotidot kötni. Ezután a DNS-polimeráz a másik oldalon működik. A gyermeklánc teljesítéséhez létrehozunk egy alapozót, amely a szülői láncnak megfelelő. A leginkább replikatív villa. Ebből indul egy kis darab szintézise, de már a "jobb" úton haladva - a nukleotidok kötődése a 3'-végig történik. Így a második leány spirál lánca befejezése szakaszosan történik, és ellentétes irányú a replikatív villa mozgásával. Ezeket a fragmentumokat O'Kazaki-fragmensnek neveztük el, körülbelül 100 nukleotid hosszúságúak. Miután a fragmentumot befejeztük az előző befejezett darabhoz, a primereket speciális enzimmel vágjuk, a vágás helyét hiányzó nukleotidokkal töltjük meg.
befejezés
A duplázás akkor fejeződik be, amikor mindkét lánc elkészítette saját gyermekeit, és az O'Kazaki összes töredékét varrják össze. Az eukarióta esetében a DNS replikáció véget ér, ha a replikatív villák találkoznak egymással. A prokariótákban ez a molekula körkörös, és a megduplázódási folyamata a lánc előzetes megszakítása nélkül következik be. Kiderült, hogy az összes deoxiribonukleinsav egy nagy replikon. És a duplázás véget ér, amikor a replikatív villák találkoznak a gyűrű másik oldalán. A replikáció befejeződése után a szülői dezoxiribonukleinsav mindkét láncát vissza kell kötni, majd a két molekula elcsavarodik, hogy szuperkönnyű legyen. Továbbá mindkét DNS-molekulának az adeninnel való metilezése a -GATZ-szakaszban történik. Ez nem vonja le a láncokat, és nem zavarja azok komplementaritását. Ez szükséges a kromoszómák molekuláinak összecsukásához, valamint a génlétszám szabályozásához.
A replikáció sebessége és pontossága
A DNS duplázásának második szakasza (nyúlás) körülbelül 700 nukleotid / másodperc sebességgel halad át. Ha figyelembe vesszük, hogy az egyik tekercs nukleinsavak 10 pár monomerek, kiderül, hogy közben a „letekerés” molekula forog 70 fordulat másodpercenként. Összehasonlításképpen: a hűtőegység forgási sebessége a számítógép rendszeregységében kb. 500 fordulat / másodperc. De a magas arányok ellenére a DNS polimeráz szinte soha nem rossz. Végül is csak szabad nukleotidokat választ. De még ha hibázik is, a DNS polimeráz felismeri, visszalép egy lépést, lecsapja a helytelen monomert, és helyettesíti a megfelelő monomerrel. A DNS-replikáció mechanizmusa nagyon bonyolult, de szétszereljük a főbb pontokat. Fontos megérteni annak jelentőségét mind a mikroorganizmusok, mind a többsejtű állatok számára.