Replikacja DNA odpowiada duplikacji materiału genetycznego, ponieważ DNA tworzy kopię samego siebie. Dwie nici tworzące cząsteczkę oddzielają się i kierują tworzeniem komplementarnych nici, które je połączą.
Cykl komórkowy można podzielić na dwa momenty: interfazę i podział komórki, na przykład mitozę. Z kolei interfaza jest najdłuższą fazą, ponieważ przedstawia replikację DNA oraz odstępy przed i po duplikacji materiału genetycznego.
Co to jest replikacja DNA?
DNA, które w komórkach eukariotycznych znajduje się w jądrze, zawiera całą informację genetyczną istoty, a proces jego powielania jest ważny dla wzrostu, reprodukcji i naprawy komórek.
Cząsteczka DNA składa się z dwóch pasm, które wzajemnie się uzupełniają. Na przykład, jeśli mamy taśmę F i inną F outra, w procesie replikacji taśmy oddzielają się i są używane jako formy do formowania taśm komplementarnych. Stąd sekwencja nukleotydowa F określa sekwencję nowej nici F', a F' wskazuje skład nowej nici F.
Zanim komórki uformują się w procesie podziału, zawartość komórki macierzystej musi zostać podwojona, aby mogła zostać rozprowadzona. Dlatego replikacja DNA gwarantuje, że komórki potomne otrzymają tę samą informację genetyczną.
Struktura DNA
O DNA, podwójna nić w postaci spirali (podwójna helisa), jest kwasem nukleinowym utworzonym przez zasady azotowe, deoksyrybozę pentozową i grupę fosforanową. Struktura ta jest połączona wiązaniami wodorowymi pomiędzy zasadami azotowymi, adeniną (A), tyminą (T), cytozyną (C) i guaniną (G), które tworzą pary AT i C-G.
Wiązania fosfodiestrowe łączą nukleotydy w cząsteczce DNA. Końce nici DNA są klasyfikowane jako 5' i 3', ponieważ odpowiadają liczbie atomów węgla. pentozy, gdzie znajduje się grupa fosforanowa i grupa hydroksylowa (OH), które łączą się w wiązanie. fosfodiestr. Na końcu 5' znajduje się wolna grupa fosforanowa, a na końcu 3' wolny hydroksyl.
dowiedz się więcej o nukleotydy i kwasy nukleinowe.
Proces replikacji DNA
Krótko mówiąc, replikacja DNA zachodzi w kierunku 5’ → 3’, a nici są rozdzielone działaniem enzymy, które rozrywają wiązania między zasadami azotowymi i rozwijają łańcuchy, otwierając podwójne śmigło.
Gdy zachodzi rozwijanie DNA, inne enzymy działają poprzez katalizowanie syntezy dwóch nowych sekwencji przy użyciu macierzystych nici jako matrycy. Każda stworzona nić łączy się z oryginalną nicią DNA. Dlatego proces jest klasyfikowany jako semikonserwatywny.
DNA jest cząsteczką podwójnej helisy i aby ją zduplikować, pierwszym krokiem jest rozpakowanie tej struktury poprzez działanie enzymu helikazy DNA. Helikaza rozpoznaje początek replikacji i działa poprzez zerwanie wiązań wodorowych w zasadach azotowych A-T i C-G. Proces ten zachodzi w różnych punktach i tworzy „bąbelki replikacji”.
Gdy wiązania się rozplątują, przypomina to otwarcie zamka błyskawicznego, więc ten krok wywołuje strukturę w kształcie litery Y, zwaną widelcem replikacyjnym, będącym punktem początkowym powielania.
Enzym primazy jest odpowiedzialny za syntezę części RNA, zwanej Elementarz. Na tym etapie kilka podkłady są generowane i dołączają do łańcucha, aby zainicjować syntezę DNA.
Enzym polimeraza DNA jest enzymem replikacyjnym odpowiedzialnym za wydłużenie nowego łańcucha poprzez dodanie zasad (A, C, G i T). Ten etap jest skierowany od końca 5' z grupą fosforanową do końca 3' z grupą hydroksylową. Ta faza nazywa się ciągłą replikacją.
Pomiędzy podkłady przyłączone do oryginalnej nici, kilka kawałków DNA jest przyłączonych i są one nazywane fragmentami Okazaki. Ponieważ sekcje będą musiały zostać połączone później, faza ta nazywana jest opóźnioną.
Enzym egzonukleazy jest odpowiedzialny za usuwanie podkłady oryginalnych taśm po uformowaniu taśm ciągłych i nieciągłych. Aby uniknąć błędów w sekwencjonowaniu, przegląd i, jeśli to konieczne, korektę przeprowadza inna egzonukleaza.
Enzym ligaza DNA powoduje łączenie fragmentów DNA i sekwencjonowanie DNA w dwie ciągłe nici.
Ćwiczenia z replikacji DNA
Skorzystaj z poniższych pytań, aby sprawdzić swoją wiedzę na temat tego, czego właśnie dowiedziałeś się o replikacji DNA.
Pytanie 1
Dlaczego replikacja DNA jest uważana za proces półkonserwatywny?
Odpowiadać:
Replikacja jest uważana za proces półkonserwatywny, ponieważ cząsteczki DNA po duplikacji są składający się z oryginalnej taśmy i innej uzupełniającej taśmy utworzonej z oryginalnej taśmy jako pleśń.
pytanie 2
Wymień co najmniej trzy enzymy, które odgrywają rolę w replikacji DNA i jaką odgrywają rolę.
Odpowiadać:
Helikaza DNA: rozpakowuje strukturę DNA, usuwając wiązania wodorowe między zasadami azotowymi cząsteczki w celu zainicjowania replikacji.
Primase DNA: odpowiedzialna za syntezę części DNA, zwanych starterami, które wiążą się z oryginalną nicią DNA.
Polimeraza DNA: enzym replikacyjny odpowiedzialny za wydłużenie nowej nici utworzonej podczas replikacji.? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?
pytanie 3
Obserwuj kroki w procesie replikacji DNA.
JA. Tworzenie wideł replikacyjnych
II. Wolne wiązanie nukleotydów
III. Synteza i sprzęganie podkłady
IV. Łączenie fragmentów i tworzenie nici DNA
Prawidłowa sekwencja zgodnie z kolejnością, w jakiej występują w duplikacji, to:
a) II, I, IV i III
b) I, III, II i IV
c) III, II, IV i I
d) I, II, III i IV
Prawidłowa alternatywa: b) I, III, II i IV.
JA. Tworzenie widełek replikacyjnych. Enzymy helikazy rozpoczynają proces od oddzielenia nici DNA.
III. Synteza i sprzęganie startery, które są fragmentami RNA, które działają jako inicjatory duplikacji.
II. Wolne wiązanie nukleotydów. Enzymy polimerazy wiążą wolne nukleotydy ze starterami.
IV. Wiązanie fragmentów i tworzenie nici DNA. Wiązanie jest wykonywane przez enzymy ligazowe.
pytanie 4
Podczas oddzielania podwójnej helisy cząsteczki DNA, istnieje następująca sekwencja zasad azotowych jednej z nici, która zostanie użyta jako matryca: ATCGGTTA
Sekwencja komplementarnej nici, która zostanie wytworzona w celu związania oryginalnej nici, to:
a) TGCCAAT
b) CGATTGGC
c) TAGCCAAT
d) GCGTTAAC
Prawidłowa alternatywa: c) TAGCCAAT.
Zasady azotowe zawsze tworzą te same pary, gdy się wiążą, to znaczy tymina wiąże się z adeniną (A-T), a guanina z cytozyną (G-C).
Zatem sekwencja zasad azotowych ATCGGTTA będzie wiązać się z sekwencją TAGCCAAT, jak na literę c.
Zdobądź więcej wiedzy dzięki zawartości:
- DNA i RNA
- Zasady azotowe
- ćwiczenia DNA
