Čo je to replikačná vidlica?



replikačnej vidlice je to bod, v ktorom dochádza k replikácii DNA, tiež sa nazýva rastový bod. Má tvar Y a ako replikácia pokračuje, vlásenka je nahradená molekulou DNA.

Replikácia DNA je bunkový proces, ktorý zahŕňa duplikáciu genetického materiálu v bunke. Štruktúra DNA je dvojitá špirála a aby sa mohol kopírovať jej obsah, musí sa otvoriť. Každý reťazec bude súčasťou nového reťazca DNA, pretože replikácia je polokonzervatívny proces.

Replikačná vidlica je vytvorená len medzi spojením medzi novo oddelenými templátovými alebo templátovými reťazcami a duplexnou DNA, ktorá ešte nebola duplikovaná. Pri iniciovaní replikácie DNA môže byť jedno z vlákien ľahko duplikované, zatiaľ čo druhé vlákno čelí problému s polaritou.

Enzým zodpovedný za polymerizáciu reťazca - DNA polymerázu - syntetizuje len reťazec DNA v smere 5'-3 '. Jeden reťazec je teda kontinuálny a druhý má diskontinuálnu replikáciu, ktorá vytvára fragmenty Okazaki.

index

  • 1 Replikácia DNA a replikácie vidlice
    • 1.1 Jednosmerná a obojsmerná replikácia
    • 1.2 Zahrnuté enzýmy
    • 1.3 Začiatok replikácie a tvorba vidlice
    • 1.4 Predĺženie a pohyb vidlice
    • 1.5 Ukončenie
  • 2 Replikácia DNA je polokonzervatívna
  • 3 Problém s polaritou
    • 3.1 Ako polymeráza funguje?
    • 3.2 Výroba Okazakiho fragmentov
  • 4 Odkazy

Replikácia DNA a replikácie vidlice

DNA je molekula, ktorá obsahuje potrebné genetické informácie všetkých živých organizmov - s výnimkou niektorých vírusov.

Tento obrovský polymér zložený zo štyroch rôznych nukleotidov (A, T, G a C) sa nachádza v jadre eukaryotov, v každej z buniek, ktoré tvoria tkanivá týchto bytostí (okrem zrelých červených krviniek cicavcov, ktorým chýba jadra).

Vždy, keď sa bunka delí, DNA sa musí replikovať, aby sa vytvorila dcérska bunka s genetickým materiálom.

Jednosmerná a obojsmerná replikácia

Replikácia môže byť jednosmerná alebo obojsmerná v závislosti od vytvorenia replikačnej vidlice v mieste pôvodu.

Logicky, v prípade replikácie v jednom smere je vytvorená iba jedna vidlica, zatiaľ čo v obojsmernej replikácii sú vytvorené dve vidlice.

Zahrnuté enzýmy

Pre tento proces je potrebný komplexný enzymatický aparát, ktorý funguje rýchlo a dokáže presne replikovať DNA. Najdôležitejšie enzýmy sú DNA polymeráza, DNA primáza, DNA helikáza, DNA ligáza a topoizomeráza.

Začiatok replikácie a vytvorenie vidlice

Replikácia DNA nezačína na žiadnom náhodnom mieste v molekule. V DNA sú špecifické oblasti, ktoré označujú začiatok replikácie.

Vo väčšine baktérií má bakteriálny chromozóm jeden počiatočný bod bohatý na AT. Toto zloženie je logické, pretože uľahčuje otvorenie oblasti (páry AT sú spojené dvoma vodíkovými mostíkmi, zatiaľ čo dvojica GC je tri).

Keď sa DNA začína otvárať, vytvára sa štruktúra tvaru Y: replikačná vidlica.

Predĺženie a pohyb vidlice

DNA polymeráza nemôže začať syntézu dcérskych reťazcov od nuly. Potrebujete molekulu, ktorá má 3'-koniec, takže polymeráza má kde začať polymerizovať.

Tento voľný 3 'koniec ponúka malá molekula nukleotidov nazývaná primer alebo primér. Prvá pôsobí ako druh háčika pre polymerázu.

V priebehu replikácie má replikačná vidlica schopnosť pohybovať sa pozdĺž DNA. Rozstup replikačnej vidlice ponecháva dve jednopásové molekuly DNA, ktoré riadia tvorbu dvojpásmových dcérskych molekúl.

Vidlica môže napredovať vďaka pôsobeniu enzýmov helikázy, ktoré odvíjajú molekulu DNA. Tento enzým rozbije vodíkové väzby medzi pármi báz a umožní posun vidlice.

absolvovaní

Replikácia je ukončená, keď sú dve vidlice pri 180 ° C od začiatku.

V tomto prípade hovoríme o tom, ako replikačný proces v baktériách prúdi a je potrebné zdôrazniť celý torzný proces kruhovej molekuly, ktorý zahŕňa replikáciu. Topoizomerázy hrajú dôležitú úlohu pri odvíjaní molekuly.

Replikácia DNA je polokonzervatívna

Premýšľali ste niekedy, ako k replikácii dochádza v DNA? To znamená, že z dvojitej špirály musí vyplynúť ďalšia dvojitá špirála, ale ako sa to deje? Už niekoľko rokov to bola otvorená otázka medzi biológmi. Mohlo by to byť niekoľko permutácií: dva staré reťazce spolu a dva nové dohromady, alebo nové vlákno a staré na vytvorenie dvojitej špirály.

V roku 1957 odpovedali na túto otázku výskumníci Matthew Meselson a Franklin Stahl. Replikačný model navrhnutý autormi bol polokonzervatívny.

Meselson a Stahl uviedli, že výsledkom replikácie sú dve molekuly dvojvláknovej DNA. Každá z výsledných molekúl sa skladá zo starého vlákna (z materskej alebo počiatočnej molekuly) a novo syntetizovaného nového vlákna..

Problém s polaritou

Ako polymeráza funguje?

Špirála DNA je tvorená dvomi reťazcami, ktoré prebiehajú antiparalelne: jeden ide v smere 5'-3 'a druhý 3'-5'.

Najdôležitejším enzýmom v procese replikácie je DNA polymeráza, ktorá je zodpovedná za katalýzu väzby nových nukleotidov, ktoré budú pridané do reťazca. DNA polymeráza môže predĺžiť reťazec iba v smere 5'-3 '. Táto skutočnosť bráni súčasnej duplikácii reťazcov v replikačnej vidlici.

Prečo? Pridanie nukleotidov nastáva na voľnom konci 3 ', kde sa nachádza hydroxylová skupina (-OH). Teda iba jeden z reťazcov môže byť ľahko amplifikovaný terminálnym pridaním nukleotidu na 3 'koniec. Toto sa nazýva vodivé alebo spojité vlákno.

Produkcia Okazaki fragmentov

Druhé vlákno sa nemôže predĺžiť, pretože voľný koniec je 5 'a nie 3' a žiadna polymeráza katalyzuje pridanie nukleotidov na 5 'koniec. Problém je riešený syntézou viacerých krátkych fragmentov (130 až 200 nukleotidov), každý v normálnom smere replikácie od 5 'do 3'.

Táto diskontinuálna syntéza fragmentov končí spojením každej z častí, reakciou katalyzovanou DNA ligázou. Na počesť objaviteľa tohto mechanizmu, Reiji Okazaki, sa malé syntetizované segmenty nazývajú fragmenty Okazaki.

referencie

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Základná bunková biológia. Garland Science.
  2. Cann, I. K., & Ishino, Y. (1999). Archaeal DNA replikácie: identifikácia kusov vyriešiť puzzle. genetika, 152(4), 1249-67.
  3. Cooper, G.M., & Hausman, R.E. (2004). Bunka: Molekulárny prístup. Medicinska naklada.
  4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Viacnásobné funkcie DNA polymeráz. Kritické prehľady v rastlinných vedách, 26(2), 105-122.
  5. Lewin, B. (2008). gény IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
  6. Shcherbakova, P. V., Bebenek, K., & Kunkel, T. A. (2003). Funkcie eukaryotických DNA polymeráz. Science SAGE KE, 2003(8), 3.
  7. Steitz, T. A. (1999). DNA polymerázy: štrukturálna diverzita a spoločné mechanizmy. Journal of Biological Chemistry, 274(25), 17395-17398.
  8. Watson, J. D. (2006). Molekulárna biológia génu. Panamericana Medical.
  9. Wu, S., Beard, W. A., Pedersen, L.G., & Wilson, S. H. (2013). Štrukturálne porovnanie DNA polymerázovej architektúry navrhuje nukleotidovú bránu do polymerázovo aktívneho miesta. Chemické prehľady, 114(5), 2759-74.