Replikacija DNK ustreza podvajanju genskega materiala, saj DNK naredi svojo kopijo. Dve verigi, ki sestavljata molekulo, se ločujeta in usmerjata tvorbo komplementarnih verig, ki se jima bodo pridružili.
Celični cikel lahko razdelimo na dva trenutka: medfazna in celična delitev, na primer mitoza. Interfaza pa je najdaljša faza, saj predstavlja replikacijo DNA in intervale pred in po podvajanju genskega materiala.
Kaj je replikacija DNA?
DNA, ki se v evkariontskih celicah nahaja v jedru, vsebuje vse genetske informacije o bitju, njen proces podvajanja pa je pomemben za rast, razmnoževanje in obnovo celic.
Molekulo DNA tvorita dve verigi, ki se dopolnjujeta. Na primer, če imamo F trak in še en F outra, se v postopku replikacije trakovi ločijo in se uporabljajo kot kalupi za tvorbo komplementarnih trakov. Nukleotidno zaporedje F torej določa zaporedje novega F 'verige in F' označuje sestavo novega F verige.
Preden celice nastanejo v celični delitvi, se mora vsebina materine celice podvojiti, da se razdeli. Zato je z replikacijo DNA zagotovljeno, da bodo hčerinske celice prejele enake genetske informacije.
Struktura DNK
O DNK, dvojna veriga v obliki spirale (dvojna vijačnica), je nukleinska kislina, ki jo tvorijo dušikove baze, pentoza deoksiriboza in fosfatna skupina. Tej strukturi se pridružujejo vodikove vezi med dušikovimi bazami, adeninom (A), timinom (T), citozinom (C) in gvaninom (G), ki tvorijo pare A-T in C-G.
Fosfodiesterske vezi držijo nukleotide skupaj v molekuli DNA. Konca verige DNA sta razvrščena kot 5 'in 3', saj ustrezata številu ogljika. pentoze, kjer se nahajata fosfatna skupina in hidroksilna (OH) skupina, ki se povežeta v vezi. fosfodiester. Na 5 'koncu je prosta fosfatna skupina, na 3' koncu pa prosti hidroksil.
vedeti več o nukleotidi in nukleinska kislina.
Postopek replikacije DNA
Skratka, replikacija DNK poteka v smeri 5 ’→ 3’ in prameni so ločeni z delovanjem encimi, ki pretrgajo vezi med dušikovimi bazami in odvijejo verige ter tako odprejo dvojnik propeler.
Ko poteka odvijanje DNA, drugi encimi delujejo tako, da katalizirajo sintezo dveh novih zaporedij z uporabo matičnih verig kot predloge. Vsaka ustvarjena veriga združi izvirno verigo DNA. Zato je postopek razvrščen kot polkonservativen.
DNA je molekula dvojne vijačnice in, da bi jo podvojili, je prvi korak razpakiranje te strukture z delovanjem encima DNA helikaze. Helikaza prepozna izvor replikacije in deluje tako, da pretrga vodikove vezi v dušikovih bazah A-T in C-G. Ta postopek se zgodi na različnih točkah in tvori "replikacijske mehurčke".
Ko se vezi razpletejo, je to kot odprtina na zadrgo, zato ta korak prikaže strukturo v obliki črke Y, imenovano replikacijske vilice, izhodišče podvajanja.
Encim primaza je odgovoren za sintezo dela RNA, imenovanega temeljni premaz. Na tej stopnji več primerji nastanejo in se pridružijo verigi, da sprožijo sintezo DNA.
Encim DNA polimeraza je replikacijski encim, ki je odgovoren za razširitev nove verige z dodajanjem baz (A, C, G in T). Ta korak je usmerjen od 5 'konca s fosfatno skupino do 3' konca s hidroksilno skupino. Ta faza se imenuje neprekinjena replikacija.
Med primerji pritrjena na prvotno verigo, je pritrjenih več kosov DNA in se imenujejo fragmenti Okazaki. Ker bo treba odseke združiti pozneje, se ta faza imenuje zakasnela.
Eksonukleazni encim je odgovoren za odstranjevanje primerji originalnih trakov po oblikovanju neprekinjenih in neprekinjenih trakov. Da bi se izognili napakam pri zaporedju, se z drugo eksonukleazo opravi pregled in po potrebi popravek.
Enzim DNA ligaza povzroči, da se fragmenti DNA združijo in DNA sekvencira v dve neprekinjeni verigi.
Vaje za replikacijo DNA
Z naslednjimi vprašanji preizkusite svoje znanje o tem, kaj ste se pravkar naučili o replikaciji DNA.
Vprašanje 1
Zakaj se replikacija DNA šteje za polkonservativni postopek?
Odgovor:
Razmnoževanje se šteje za polkonzervativni postopek, saj po podvajanju molekule DNA so sestavljen iz izvirnega traku in drugega komplementarnega traku, oblikovanega z uporabo originalnega traku kot plesen.
2. vprašanje
Poimenujte vsaj tri encime, ki igrajo vlogo pri razmnoževanju DNA in kakšno vlogo imajo.
Odgovor:
DNA helikaza: razpakira strukturo DNA tako, da pretrga vodikove vezi med dušikovimi bazami molekule, da sproži replikacijo.
DNA primaza: odgovorna za sintezo delov DNA, imenovanih primerji, ki se bodo vezali na prvotno verigo DNA.
DNA polimeraza: replikacijski encim, odgovoren za podaljšanje nove verige, ki je nastala med replikacijo.
3. vprašanje
Upoštevajte korake v postopku replikacije DNA.
JAZ. Ustvarjanje replikacijskih vilic
II. Vezava prostega nukleotida
III. Sinteza in sklopitev primerji
IV. Povezovanje fragmentov in oblikovanje verige DNA
Pravilno zaporedje glede na vrstni red podvajanja je:
a) II, I, IV in III
b) I, III, II in IV
c) III, II, IV in I
d) I, II, III in IV
Pravilna alternativa: b) I, III, II in IV.
JAZ. Ustvarjanje replikacijskih vilic. Encimi helikaze začnejo postopek z ločevanjem verig DNA.
III. Sinteza in sklopitev primerki, ki so kosi RNA, ki delujejo kot iniciatorji podvajanja.
II. Vezava prostega nukleotida. Encimi polimeraze vežejo proste nukleotide na začetnike.
IV. Vezava fragmentov in tvorba verige DNA. Vezavo opravijo encimi ligaze.
4. vprašanje
Pri ločevanju dvojne vijačnice molekule DNA obstaja naslednje zaporedje dušikovih baz ene od verig, ki bo uporabljena kot predloga: ATCGGTTA
Komplementarno zaporedje verig, ki bo nastalo za vezavo na prvotni pramen, je:
a) TGCCAAT
b) CGATTGGC
c) TAGCCAAT
d) GCGTTAAC
Pravilna alternativa: c) TAGCCAAT.
Dušikove baze vedno tvorijo enake pare, ko se vežejo, to pomeni, da se timin veže na adenin (A-T), gvanin pa na citozin (G-C).
Tako se zaporedje dušikovih baz ATCGGTTA veže na zaporedje TAGCCAAT, kot na črko c.
Pridobite več znanja z vsebinami:
- DNA in RNA
- Dušikove baze
- DNA vaje
