Replikácia DNA zodpovedá duplikácii genetického materiálu, pretože DNA vytvára svoju kópiu. Dva vlákna, ktoré tvoria molekulu, sa oddeľujú a vedú tvorbu komplementárnych vlákien, ktoré sa k nim pripoja.
Bunkový cyklus možno rozdeliť na dva momenty: medzifázové a bunkové delenie, napríklad mitóza. Interfáza je zase najdlhšou fázou, pretože predstavuje replikáciu DNA a intervaly pred a po duplikácii genetického materiálu.
Čo je to replikácia DNA?
DNA, ktorá sa v eukaryotických bunkách nachádza v jadre, obsahuje všetky genetické informácie bytosti a jej duplikátny proces je dôležitý pre rast, reprodukciu a opravu buniek.
Molekula DNA je tvorená dvoma vláknami, ktoré sa navzájom dopĺňajú. Napríklad, ak máme F pásku a inú F outru, v procese replikácie sa pásky oddelia a používajú sa ako formy na tvarovanie doplnkových pások. Preto nukleotidová sekvencia F určuje sekvenciu nového F 'vlákna a F' označuje zloženie nového F vlákna.
Predtým, ako sa bunky rozdelia na bunky, musí sa obsah materskej bunky podrobiť duplikácii, aby sa mohli distribuovať. Preto je pri replikácii DNA zaručené, že dcérske bunky dostanú rovnakú genetickú informáciu.
Štruktúra DNA
O DNA, dvojvlákno vo forme špirály (dvojzávitnice), je nukleová kyselina tvorená dusíkatými bázami, pentózo-deoxyribózou a fosfátovou skupinou. Táto štruktúra je spojená vodíkovými väzbami medzi dusíkatými bázami, adenín (A), tymín (T), cytozín (C) a guanín (G), ktoré tvoria páry A-T a C-G.
Fosfodiesterové väzby držia nukleotidy pohromade v molekule DNA. Konce reťazca DNA sú klasifikované ako 5 'a 3', pretože zodpovedajú uhlíkovému číslu. pentózy, kde sú umiestnené fosfátová skupina a hydroxylová (OH) skupina, ktoré sa spájajú vo väzbe. fosfodiester. Na 5 'konci je voľná fosfátová skupina a na 3' konci je voľný hydroxyl.
vedieť viac o nukleotidy a nukleové kyseliny.
Proces replikácie DNA
Stručne povedané, replikácia DNA nastáva v smere 5 ‘→ 3’ a vlákna sú oddelené pôsobením enzýmy, ktoré prerušujú väzby medzi dusíkatými bázami a odvíjajú reťazce, čím sa dvojitá látka otvára vrtuľa.
Keď dôjde k odvíjaniu DNA, ďalšie enzýmy pôsobia tak, že katalyzujú syntézu dvoch nových sekvencií pomocou materských vlákien ako templátu. Každý vytvorený reťazec sa spája s originálnym reťazcom DNA. Preto je proces klasifikovaný ako polokonzervatívny.
DNA je molekula dvojitej špirály a v záujme jej duplikovania je prvým krokom rozbalenie tejto štruktúry pôsobením enzýmu DNA helikázy. Helikáza rozpoznáva pôvod replikácie a pôsobí rozbitím vodíkových väzieb v dusíkatých bázach A-T a C-G. Tento proces sa vyskytuje v rôznych bodoch a vytvára „replikačné bubliny“.
Keď sa väzby rozpadnú, je to ako otvor na zips, takže tento krok prinesie štruktúru v tvare Y, ktorá sa nazýva replikačná vidlica, východiskový bod duplikácie.
Enzým primáza je zodpovedný za syntézu časti RNA nazývanej základný náter. V tejto fáze niekoľko primery sú generované a pripájajú sa k reťazcu na zahájenie syntézy DNA.
Enzým DNA polymeráza je replikačný enzým zodpovedný za predĺženie nového reťazca pridaním báz (A, C, G a T). Tento krok je smerovaný od 5 'konca s fosfátovou skupinou k 3' koncu s hydroxylovou skupinou. Táto fáza sa nazýva kontinuálna replikácia.
Medzi primery pripojené k pôvodnému vláknu, je pripojených niekoľko kúskov DNA, ktoré sa nazývajú fragmenty Okazaki. Keďže k úsekom bude potrebné pristúpiť neskôr, táto fáza sa nazýva oneskorená.
Za odstránenie je zodpovedný exonukleázový enzým primery pôvodných pások po vytvorení súvislých a diskontinuálnych pások. Aby sa zabránilo chybám sekvenovania, vykoná sa kontrola a v prípade potreby korekcia inou exonukleázou.
Enzým DNA ligáza spôsobí, že sa fragmenty DNA spoja a DNA sa sekvenuje do dvoch súvislých vlákien.
Cvičenia o replikácii DNA
Pomocou nasledujúcich otázok si otestujete svoje vedomosti o tom, čo ste sa práve dozvedeli o replikácii DNA.
Otázka 1
Prečo sa replikácia DNA považuje za polokonzervatívny proces?
Odpoveď:
Replikácia sa považuje za semikonzervatívny proces, pretože po duplikácii sú to molekuly DNA pozostávajúci z originálnej pásky a inej doplnkovej pásky vytvorenej pomocou pôvodnej pásky ako pleseň.
otázka 2
Vymenujte aspoň tri enzýmy, ktoré zohrávajú úlohu pri replikácii DNA a akú úlohu zohrávajú.
Odpoveď:
DNA helikáza: rozbalí štruktúru DNA rozložením vodíkových väzieb medzi dusíkatými bázami molekuly, aby sa iniciovala replikácia.
DNA primáza: je zodpovedná za syntézu častí DNA, nazývaných priméry, ktoré sa budú viazať na pôvodný reťazec DNA.
DNA polymeráza: replikačný enzým zodpovedný za predĺženie nového vlákna vytvoreného počas replikácie.
otázka 3
Sledujte kroky v procese replikácie DNA.
I. Vytvorenie replikačných vidlíc
II. Voľná väzba nukleotidov
III. Syntéza a kopulácia primery
IV. Prepojenie fragmentov a vytvorenie vlákna DNA
Správna postupnosť podľa poradia, v akom sa vyskytujú pri duplikácii, 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
Správna alternatíva: b) I, III, II a IV.
I. Vytvorenie replikačných vidlíc. Enzýmy helikázy zahájia proces oddelením vlákien DNA.
III. Syntéza a kopulácia priméry, čo sú kúsky RNA, ktoré pôsobia ako iniciátory duplikácie.
II. Voľná väzba nukleotidov. Enzýmy polymerázy viažu voľné nukleotidy na priméry.
IV. Väzba fragmentov a tvorba reťazca DNA. Väzba sa uskutočňuje ligázovými enzýmami.
otázka 4
Pri separácii dvojitej špirály molekuly DNA existuje nasledujúca sekvencia dusíkatých báz jedného z reťazcov, ktorá sa použije ako templát: ATCGGTTA
Sekvencia komplementárneho reťazca, ktorá sa vytvorí na naviazanie na pôvodné vlákno, je:
a) TGCCAAT
b) CGATTGGC
c) TAGCCAAT
d) GCGTTAAC
Správna alternatíva: c) TAGCCAAT.
Dusíkaté zásady tvoria vždy, keď sa viažu rovnaké páry, to znamená, že tymín sa viaže na adenín (A-T) a guanín sa viaže na cytozín (G-C).
Sekvencia dusíkatých báz ATCGGTTA sa teda bude viazať na sekvenciu TAGCCAAT podľa písmena c.
Získajte viac poznatkov s obsahom:
- DNA a RNA
- Dusíkaté zásady
- Cvičenia DNA
