Replikace DNA odpovídá duplikaci genetického materiálu, protože DNA vytváří její kopii. Dva řetězce, které tvoří molekulu, se oddělují a řídí tvorbu komplementárních řetězců, které se k nim připojí.
Buněčný cyklus lze rozdělit na dva momenty: mezifázové a buněčné dělení, například mitóza. Mezifáze je zase nejdelší fází, protože představuje replikaci DNA a intervaly před a po duplikaci genetického materiálu.
Co je replikace DNA?
DNA, která se v eukaryotických buňkách nachází v jádru, obsahuje všechny genetické informace o bytosti a její duplikační proces je důležitý pro růst, reprodukci a opravu buněk.
Molekula DNA je tvořena dvěma řetězci, které se navzájem doplňují. Například pokud máme F pásku a další F outru, v procesu replikace se pásky oddělí a používají se jako formy pro tvorbu doplňkových pásek. Nukleotidová sekvence F tedy určuje sekvenci nového F 'vlákna a F' označuje složení nového F vlákna.
Před vytvořením buněk v buněčném dělení musí být obsah mateřské buňky podroben duplikaci, aby mohl být distribuován. Díky replikaci DNA je tedy zaručeno, že dceřiné buňky obdrží stejnou genetickou informaci.
Struktura DNA
Ó DNA, dvojité vlákno ve formě spirály (dvojité šroubovice), je nukleová kyselina tvořená dusíkatými bázemi, pentózo-deoxyribózou a fosfátovou skupinou. Tato struktura je spojena vodíkovými vazbami mezi dusíkatými bázemi, adeninem (A), thyminem (T), cytosinem (C) a guaninem (G), které tvoří páry A-T a C-G.
Fosfodiesterové vazby drží nukleotidy pohromadě v molekule DNA. Konce řetězce DNA jsou klasifikovány jako 5 'a 3', protože odpovídají uhlíkovému číslu. pentózy, kde jsou umístěny fosfátová skupina a hydroxylová (OH) skupina, které se spojují ve vazbě. fosfodiester. Na 5 'konci je volná fosfátová skupina a na 3' konci je volná hydroxylová skupina.
vědět více o nukleotidy a nukleové kyseliny.
Proces replikace DNA
Stručně řečeno, replikace DNA probíhá ve směru 5 ‘→ 3’ a vlákna jsou oddělena působením enzymy, které rozbíjejí vazby mezi dusíkatými bázemi a odvíjejí řetězce a otevírají dvojnou vrtule.
Jak probíhá odvíjení DNA, jiné enzymy působí tak, že katalyzují syntézu dvou nových sekvencí pomocí mateřských řetězců jako templátu. Každý vytvořený řetězec se připojí k původnímu řetězci DNA. Proces je proto klasifikován jako polokonzervativní.
DNA je molekula dvojité šroubovice a za účelem její duplikace je prvním krokem rozbalení této struktury působením enzymu DNA helikázy. Helikáza rozpoznává počátek replikace a působí rozbitím vodíkových vazeb v dusíkatých bázích A-T a C-G. K tomuto procesu dochází v různých bodech a tvoří „bubliny replikace“.
Jak se dluhopisy rozpadají, je to jako otevření zipu, takže tento krok přináší strukturu ve tvaru Y zvanou replikační vidlice, výchozí bod duplikace.
Enzym primázy je zodpovědný za syntézu části RNA, která se nazývá primer. V této fázi několik primery jsou generovány a připojují se k řetězci za účelem zahájení syntézy DNA.
Enzym DNA polymerázy je replikační enzym odpovědný za prodloužení nového řetězce přidáním bází (A, C, G a T). Tento krok je směrován od 5 'konce s fosfátovou skupinou k 3' konci s hydroxylovou skupinou. Tato fáze se nazývá kontinuální replikace.
Mezi primery připojené k původnímu řetězci je připojeno několik kousků DNA, které se nazývají fragmenty Okazaki. Vzhledem k tomu, že sekce bude nutné spojit později, se tato fáze nazývá zpožděná.
Enzym exonukleázy je odpovědný za odstranění primery původních pásek po vytvoření kontinuálních a diskontinuálních pásek. Aby se zabránilo chybám při sekvenování, provede se kontrola a v případě potřeby korekce jinou exonukleázou.
Enzym DNA ligázy způsobí, že se fragmenty DNA spojí a DNA se sekvenuje do dvou souvislých řetězců.
Cvičení na replikaci DNA
Pomocí následujících otázek si otestujte své znalosti toho, co jste se právě dozvěděli o replikaci DNA.
Otázka 1
Proč je replikace DNA považována za semikonzervativní proces?
Odpověď:
Replikace je považována za semikonzervativní proces, jako jsou molekuly DNA po duplikaci skládající se z původní pásky a další doplňkové pásky vytvořené pomocí původní pásky jako plíseň.
otázka 2
Pojmenujte alespoň tři enzymy, které hrají roli v replikaci DNA a jakou roli hrají.
Odpověď:
DNA helikáza: rozbalí strukturu DNA uvolněním vodíkových vazeb mezi dusíkatými bázemi molekuly a zahájí replikaci.
DNA primáza: odpovídá za syntézu částí DNA, nazývaných primery, které se budou vázat na původní řetězec DNA.
DNA polymeráza: replikační enzym odpovědný za prodloužení nového řetězce vytvořeného během replikace.
otázka 3
Sledujte kroky v procesu replikace DNA.
I. Vytvoření replikačních vidlic
II. Volná vazba nukleotidů
III. Syntéza a kopulace primery
IV. Spojení fragmentů a vytvoření řetězce DNA
Správná sekvence podle pořadí, ke kterému dochází při duplikaci, je:
a) II, I, IV a III
b) I, III, II a IV
c) III, II, IV a I
d) I, II, III a IV
Správná alternativa: b) I, III, II a IV.
I. Vytvoření replikačních vidlic. Enzymy helikázy zahajují proces oddělením řetězců DNA.
III. Syntéza a kopulace primery, což jsou kousky RNA, které fungují jako iniciátory duplikace.
II. Volná vazba nukleotidů. Enzymy polymerázy váží volné nukleotidy na primery.
IV. Vazba fragmentů a tvorba řetězce DNA. Vazba se provádí ligázovými enzymy.
otázka 4
Při separaci dvojité šroubovice molekuly DNA existuje následující sekvence dusíkatých bází jednoho z řetězců, které budou použity jako templát: ATCGGTTA
Sekvence komplementárního řetězce, která bude vytvořena k navázání na původní řetězec, je:
a) TGCCAAT
b) CGATTGGC
c) TAGCCAAT
d) GCGTTAAC
Správná alternativa: c) TAGCCAAT.
Dusíkaté báze vytvářejí vždy stejné páry, když se vážou, to znamená, že thymin se váže na adenin (A-T) a guanin se váže na cytosin (G-C).
Sekvence dusíkatých bází ATCGGTTA se tedy váže na sekvenci TAGCCAAT podle písmene c.
Získejte více znalostí s obsahem:
- DNA a RNA
- Dusíkaté báze
- Cvičení DNA
