Реплікація ДНК відповідає дублюванню генетичного матеріалу, оскільки ДНК робить свою копію. Дві ланцюги, що входять до складу молекули, відокремлюються та направляють утворення взаємодоповнюючих ланцюгів, які приєднаються до них.
Клітинний цикл можна розділити на два моменти: інтерфазний і клітинний поділ, наприклад, мітоз. Інтерфаза, у свою чергу, є найдовшою фазою, оскільки вона представляє реплікацію ДНК та інтервали до та після дублювання генетичного матеріалу.
Що таке реплікація ДНК?
ДНК, яка в клітинах еукаріотів знаходиться в ядрі, містить всю генетичну інформацію істоти, і процес її розмноження важливий для росту, розмноження та відновлення клітин.
Молекула ДНК утворена двома ланцюгами, які доповнюють одна одну. Наприклад, якщо у нас є стрічка F та інша F сторона, у процесі реплікації стрічки відокремлюються і використовуються як форми для формування додаткових стрічок. Отже, нуклеотидна послідовність F визначає послідовність нового F 'ланцюга, а F' вказує на склад нового F ланцюга.
Перш ніж клітини утворюються в клітинному поділі, вміст материнської клітини повинен зазнати дублювання, щоб розподілитись. Отже, при реплікації ДНК гарантується, що дочірні клітини отримають однакову генетичну інформацію.
Структура ДНК
О ДНК, подвійний ланцюг у формі спіралі (подвійна спіраль) - це нуклеїнова кислота, утворена азотистими основами, пентозою дезоксирибозою та фосфатною групою. До цієї структури приєднуються водневі зв’язки між азотистими основами - аденіном (A), тиміном (T), цитозином (C) та гуаніном (G), які утворюють пари A-T та C-G.
Фосфодіефірні зв’язки утримують нуклеотиди разом у молекулі ДНК. Кінці ланцюга ДНК класифікуються як 5 'і 3', оскільки вони відповідають вуглецевому числу. пентози, де розташовані фосфатна група та гідроксильна (ОН) група, що приєднуються до зв'язку. фосфодіефір. На 5 'кінці знаходиться вільна фосфатна група, а на 3' кінці знаходиться вільний гідроксил.
знати більше про нуклеотиди і нуклеїнові кислоти.
Процес реплікації ДНК
Коротше кажучи, реплікація ДНК відбувається в напрямку 5 ’→ 3’, і нитки розділяються дією ферменти, які розривають зв’язки між азотистими основами і розмотують ланцюги, відкриваючи подвійне гвинт.
У міру розмотування ДНК інші ферменти діють, каталізуючи синтез двох нових послідовностей, використовуючи батьківські ланцюги в якості матриці. Кожен створений ланцюг об’єднує оригінальний ланцюг ДНК. Тому процес класифікують як напівконсервативний.
ДНК - це молекула подвійної спіралі, і для того, щоб дублювати її, першим кроком є розпакування цієї структури дією ферменту гелікази ДНК. Геліказа розпізнає походження реплікації та діє, розриваючи водневі зв’язки в азотистих підставах A-T та C-G. Цей процес відбувається в різних точках і утворює "бульбашки реплікації".
Оскільки зв'язки розплутуються, це схоже на отвір на блискавці, тому цей крок виводить Y-подібну структуру, яка називається вилкою реплікації, початковою точкою дублювання.
Фермент примази відповідає за синтез частини РНК, яка називається грунтовка. На цьому етапі кілька ґрунтовки генеруються і приєднуються до ланцюга для ініціювання синтезу ДНК.
Фермент ДНК-полімерази - це фермент реплікації, відповідальний за розширення нового ланцюга шляхом додавання основ (A, C, G і T). Цей етап спрямований від 5 'кінця з фосфатною групою до 3' кінця з гідроксильною групою. Ця фаза називається безперервною реплікацією.
Між ґрунтовки прикріплений до вихідного ланцюга, прикріплюється кілька шматочків ДНК і називаються фрагментами Оказакі. Оскільки розділи потрібно буде об’єднати пізніше, цей етап називається відкладеним.
Фермент екзонуклеази відповідає за видалення ґрунтовки оригінальних стрічок після формування суцільних та розривних стрічок. Щоб уникнути помилок у послідовності, проводять огляд та, якщо необхідно, корекцію іншою екзонуклеазою.
Фермент ДНК-лігази призводить до з’єднання фрагментів ДНК і послідовності ДНК на дві безперервні ланцюги.
Вправи з реплікації ДНК
Використовуйте наступні запитання, щоб перевірити свої знання про те, що ви щойно дізналися про реплікацію ДНК.
питання 1
Чому реплікація ДНК вважається напівконсервативним процесом?
Відповідь:
Реплікація вважається напівконсервативним процесом, як і молекули ДНК після дублювання що складається з оригінальної стрічки та іншої додаткової стрічки, сформованої з використанням оригінальної стрічки як цвіль.
питання 2
Назвіть принаймні три ферменти, які відіграють роль у реплікації ДНК і яку роль вони відіграють.
Відповідь:
ДНК-геліказа: розпаковує структуру ДНК, розв'язуючи водневі зв'язки між азотистими основами молекули, щоб ініціювати реплікацію.
ДНК-примаза: відповідає за синтез частин ДНК, які називаються праймерами, які зв’язуватимуться з вихідним ланцюгом ДНК.
ДНК-полімераза: реплікаційний фермент, відповідальний за подовження нового ланцюга, що утворився під час реплікації.
питання 3
Дотримуйтесь етапи процесу реплікації ДНК.
Я Створення вилок реплікації
II. Зв’язування вільних нуклеотидів
III. Синтез і зв'язок ґрунтовки
IV. Зв’язування фрагментів і формування ланцюга ДНК
Правильна послідовність згідно з порядком, коли вони трапляються при дублюванні:
а) II, I, IV та III
б) I, III, II та IV
в) III, II, IV та I
г) I, II, III та IV
Правильна альтернатива: б) I, III, II та IV.
Я Створення вилок реплікації. Ферменти гелікази запускають процес, відокремлюючи нитки ДНК.
III. Синтез і зв'язок праймери, які є шматочками РНК, які діють як ініціатори дублювання.
II. Зв’язування вільних нуклеотидів. Ферменти полімерази зв’язують вільні нуклеотиди з праймерами.
IV. Зв’язування фрагментів та утворення ланцюга ДНК. Зв'язування здійснюється ферментами лігази.
питання 4
При розділенні подвійної спіралі молекули ДНК існує наступна послідовність азотистих основ одного з ланцюгів, який буде використовуватися як шаблон: ATCGGTTA
Додаткова послідовність ниток, яка буде створена для зв’язування з вихідною ниткою:
а) TGCCAAT
б) CGATTGGC
в) TAGCCAAT
г) GCGTTAAC
Правильна альтернатива: c) TAGCCAAT.
Основи азоту завжди утворюють однакові пари, коли вони зв’язуються, тобто тимін зв’язується з аденином (A-T), а гуанін - з цитозином (G-C).
Таким чином, послідовність азотистих основ ATCGGTTA зв'язуватиметься з послідовністю TAGCCAAT відповідно до літери c.
Отримайте більше знань зі змістом:
- ДНК і РНК
- Азотні основи
- Вправи на ДНК