La replicazione del DNA corrisponde alla duplicazione del materiale genetico, poiché il DNA fa una copia di se stesso. I due filamenti che compongono la molecola si separano e guidano la formazione di filamenti complementari che li uniranno.
Il ciclo cellulare può essere diviso in due momenti: interfase e divisione cellulare, ad esempio la mitosi. L'interfase, a sua volta, è la fase più lunga in quanto presenta la replicazione del DNA e gli intervalli prima e dopo la duplicazione del materiale genetico.
Cos'è la replicazione del DNA?
Il DNA, che nelle cellule eucariotiche si trova nel nucleo, contiene tutte le informazioni genetiche di un essere e il suo processo di duplicazione è importante per la crescita, la riproduzione e la riparazione cellulare.
Una molecola di DNA è formata da due filamenti che si completano a vicenda. Ad esempio, se abbiamo un nastro F e un altro F outra, nel processo di replica i nastri si separano e vengono utilizzati come stampi per formare nastri complementari. Quindi, la sequenza nucleotidica di F determina la sequenza di un nuovo filamento F' e F' indica la composizione di un nuovo filamento F.
Prima che le cellule si formino nella divisione cellulare, il contenuto della cellula madre deve subire la duplicazione per essere distribuito. Pertanto, con la replicazione del DNA è garantito che le cellule figlie riceveranno le stesse informazioni genetiche.
struttura del DNA
oh DNA, un doppio filamento a forma di spirale (doppia elica), è un acido nucleico formato da basi azotate, il pentoso desossiribosio e il gruppo fosfato. Questa struttura è unita da legami idrogeno tra le basi azotate, Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina (G), che formano le coppie A-T e C-G.
I legami fosfodiestere tengono insieme i nucleotidi nella molecola del DNA. Le estremità di un filamento di DNA sono classificate come 5' e 3' in quanto corrispondono al numero di carbonio. di pentosio dove si trovano il gruppo fosfato e il gruppo ossidrile (OH) che si uniscono in un legame. fosfodiestere. All'estremità 5' c'è un gruppo fosfato libero e all'estremità 3' c'è un ossidrile libero.
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Processo di replicazione del DNA
In breve, la replicazione del DNA avviene nella direzione 5' → 3' e i filamenti sono separati dall'azione di enzimi, che rompono i legami tra le basi azotate e svolgono le catene, aprendo il doppio opening elica.
Quando avviene lo srotolamento del DNA, altri enzimi agiscono catalizzando la sintesi di due nuove sequenze utilizzando i filamenti genitori come stampo. Ogni filamento creato si unisce a un filamento originale di DNA. Pertanto, il processo è classificato come semiconservativo.
Il DNA è una molecola a doppia elica e, per duplicarla, il primo passo è disimballare questa struttura mediante l'azione dell'enzima DNA elicasi. L'elicasi riconosce l'origine della replicazione e agisce rompendo i legami idrogeno nelle basi azotate A-T e C-G. Questo processo si verifica in vari punti e forma "bolle di replica".
Quando i legami si dipanano è come un'apertura di cerniera, quindi questo passaggio fa apparire una struttura a forma di Y chiamata forcella di replica, il punto di partenza della duplicazione.
L'enzima primasi è responsabile della sintesi di una porzione di RNA, chiamata primer. In questa fase diversi primer vengono generati e si uniscono alla catena per avviare la sintesi del DNA.
L'enzima DNA polimerasi è l'enzima di replicazione responsabile dell'estensione della nuova catena mediante l'aggiunta di basi (A, C, G e T). Questo passaggio è diretto dall'estremità 5', con un gruppo fosfato, all'estremità 3', con un gruppo ossidrile. Questa fase è chiamata replica continua.
Tra i primer attaccati al filamento originale, sono attaccati diversi pezzi di DNA e sono chiamati frammenti di Okazaki. Poiché le sezioni dovranno essere unite in un secondo momento, questa fase è chiamata ritardata.
L'enzima esonucleasi è responsabile della rimozione del primer dei nastri originali dopo aver formato nastri continui e discontinui. Per evitare errori di sequenza viene eseguita una revisione e, se necessario, una correzione da un'altra esonucleasi.
L'enzima DNA ligasi fa sì che i frammenti di DNA vengano uniti e il DNA sequenziato in due filamenti continui.
Esercizi sulla replicazione del DNA
Usa le seguenti domande per testare la tua conoscenza di ciò che hai appena appreso sulla replicazione del DNA.
domanda 1
Perché la replicazione del DNA è considerata un processo semiconservativo?
Rispondere:
La replicazione è considerata un processo semiconservativo, poiché dopo la duplicazione le molecole di DNA sono costituito da un nastro originale e un altro nastro complementare formato utilizzando il nastro originale come muffa.
Domanda 2
Nomina almeno tre enzimi che svolgono un ruolo nella replicazione del DNA e quale ruolo svolgono.
Rispondere:
DNA elicasi: disimballa la struttura del DNA rompendo i legami idrogeno tra le basi azotate della molecola per avviare la replicazione.
DNA primasi: responsabile della sintesi delle porzioni di DNA, chiamate primer, che si legheranno al filamento originale di DNA.
DNA polimerasi: enzima di replicazione responsabile dell'estensione del nuovo filamento formatosi durante la replicazione.
Domanda 3
Osserva le fasi del processo di replicazione del DNA.
IO. Creazione di fork di replica
II. Legame nucleotidico libero
III. Sintesi e accoppiamento di primer
IV. Collegamento di frammenti e formazione di un filamento di DNA
La sequenza corretta in base all'ordine in cui si verificano nella duplicazione è:
a) II, I, IV e III
b) I, III, II e IV
c) III, II, IV e I
d) I, II, III e IV
Alternativa corretta: b) I, III, II e IV.
IO. Creazione di fork di replica. Gli enzimi elicasi iniziano il processo separando i filamenti di DNA.
III. Sintesi e accoppiamento di primer, che sono pezzi di RNA che fungono da iniziatori di duplicazione.
II. Legame nucleotidico libero. Gli enzimi della polimerasi legano i nucleotidi liberi ai primer.
IV. Legame di frammenti e formazione di un filamento di DNA. Il legame è svolto dagli enzimi ligasi.
domanda 4
Quando si separa la doppia elica di una molecola di DNA, si ha la seguente sequenza di basi azotate di uno dei filamenti che verrà utilizzato come stampo: ATCGGTTA
La sequenza di filamenti complementari che sarà prodotta per legarsi al filamento originale è:
a) TGCCAAT
b) CGATTGGC
c) TAGCCAAT
d) GCGTTAAC
Alternativa corretta: c) TAGCCAAT.
Le basi azotate formano sempre le stesse coppie quando si legano, cioè la timina si lega all'adenina (A-T) e la guanina si lega alla citosina (G-C).
Pertanto, una sequenza di basi azotate ATCGGTTA si legherà alla sequenza TAGCCAAT, di cui alla lettera c.
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