Kaj je replikacijska vilica?



The replika to je točka, v kateri se pojavi replikacija DNK, imenovana tudi točka rasti. Ima obliko Y, in ker se replikacija nadaljuje, se molekula DNK premakne z ostankom.

Replikacija DNA je celični proces, ki vključuje podvajanje genskega materiala v celici. Struktura DNK je dvojna vijačnica, zato da bi jo lahko posnemali, jo je treba odpreti. Vsaka od verig bo del nove verige DNA, ker je replikacija polkonzervativni proces.

Replikacijska vilica se tvori le med stičiščem med novo ločeno šablono ali vzorčno verigo in dupleksno DNA, ki še ni bila podvojena. Pri sprožitvi replikacije DNK se lahko ena od verig zlahka podvoji, medtem ko je druga veja soočena s problemom polarnosti..

Enzim, ki je odgovoren za polimerizacijo verige - DNA polimeraza - sintetizira samo verigo DNA v smeri 5'-3 '. Tako je ena veriga neprekinjena in druga trpi diskontinualno replikacijo, ki ustvarja fragmente Okazakija.

Indeks

  • 1 Podvajanje DNK in replikacijske vilice
    • 1.1 Enosmerno in dvosmerno podvajanje
    • 1.2 Vpleteni encimi
    • 1.3 Začetek replikacije in oblikovanje vilic
    • 1.4 Raztezek in gibanje vilic
    • 1.5 Prenehanje
  • 2 Replikacija DNA je polkonzervativna
  • 3 Težava s polarnostjo
    • 3.1 Kako deluje polimeraza?
    • 3.2 Proizvodnja delcev Okazaki
  • 4 Reference

Replikacija DNK in replikacijske vilice

DNA je molekula, ki vsebuje potrebne genetske informacije vseh živih organizmov - razen nekaterih virusov.

Ta ogromen polimer, sestavljen iz štirih različnih nukleotidov (A, T, G in C), se nahaja v jedru evkariontov, v vsaki od celic, ki sestavljajo tkiva teh bitij (razen pri zrelih rdečih krvnih celicah sesalcev, ki nimajo zadostnega deleža). jedra).

Vsakič, ko se celica razdeli, je treba DNK ponoviti, da bi ustvarila hčerinsko celico z genetskim materialom.

Enosmerno in dvosmerno podvajanje

Replikacija je lahko enosmerna ali dvosmerna, odvisno od oblikovanja vilice podvajanja na točki izvora.

Logično je, da se pri replikaciji v eni smeri tvori le ena vilica, v dvosmerni replikaciji pa sta oblikovani dve vilici..

Vpleteni encimi

Za ta proces je potreben kompleksen encimski stroj, ki deluje hitro in lahko natančno replicira DNK. Najpomembnejši encimi so DNA polimeraza, DNA primaza, DNA helikaza, DNA ligaza in topoizomeraza.

Začetek replikacije in oblikovanje vilic

Replikacija DNA se ne začne na nobeni naključni lokaciji v molekuli. V DNK obstajajo posebne regije, ki označujejo začetek replikacije.

V večini bakterij ima bakterijski kromosom eno samo AT-bogato izhodišče. Ta sestava je logična, ker olajša odpiranje območja (AT pari sta povezana z dvema vodikima mostoma, medtem ko GC par za tri)..

Ko se DNK začne odpreti, se oblikuje struktura v obliki črke Y: vilica replikacije.

Raztezek in gibanje vilic

DNA polimeraza ne more začeti sinteze hčerinskih verig iz nič. Potrebujete molekulo, ki ima 3'-konec, tako da ima polimeraza kje začeti polimerizirati.

Ta prost 3 'konec ponuja majhna molekula nukleotidov, imenovana primer ali primer. Prva deluje kot nekakšen kavelj za polimerazo.

Z razmnoževanjem se replikacijska vilica lahko premika vzdolž DNK. Nagib vilice replikacije pušča dve enopasovni molekuli DNA, ki usmerjata nastanek hčerinskih molekul z dvema pasovoma.

Vilice lahko napredujejo zahvaljujoč delovanju helicaznih encimov, ki odvijajo molekulo DNA. Ta encim razreže vodikove vezi med baznimi pari in omogoča premik vilic.

Odpoved

Replikacija se zaključi, ko sta dve vilici pri 180 ° C od izvora.

V tem primeru govorimo o tem, kako poteka replikacijski proces v bakterijah in je potrebno poudariti celoten torzijski proces krožne molekule, ki vključuje replikacijo. Topoizomeraze imajo pomembno vlogo pri odvijanju molekule.

Replikacija DNA je polkonzervativna

Ste se kdaj spraševali, kako se replikacija dogaja v DNA? To pomeni, da mora dvojna vijačnica izhajati iz dvojne vijačnice, toda kako se to zgodi? To je bilo nekaj let odprto vprašanje med biologi. Mogoče je več permutacij: dva stara pramena skupaj in dva nova skupaj, ali nova nit in stara, ki tvorita dvojno vijačnico..

Leta 1957 so na to vprašanje odgovorili raziskovalci Matthew Meselson in Franklin Stahl. Replikacijski model, ki so ga predlagali avtorji, je bil polkonzervativ.

Meselson in Stahl sta izjavila, da sta rezultat replikacije dve molekuli z dvojno verigo. Vsaka od nastalih molekul je sestavljena iz stare verige (iz matere ali začetne molekule) in na novo sintetizirane nove verige..

Problem polarnosti

Kako deluje polimeraza?

DNK vijačnico tvorita dve verigi, ki tečeta na antiparalelni način: ena gre v smeri 5'-3 'in druga 3'-5'..

Najpomembnejši encim v procesu replikacije je DNA polimeraza, ki je odgovorna za kataliziranje vezave novih nukleotidov, ki bodo dodani v verigo. DNA polimeraza lahko verigo razširi le v smeri 5'-3 '. To dejstvo ovira istočasno podvajanje verig v replikacijski vilici.

Zakaj? Dodatek nukleotidov se pojavi na prostem koncu 3 ', kjer najdemo hidroksilno skupino (-OH). Tako lahko le eno verigo zlahka pomnožimo s terminalnim dodajanjem nukleotida na 3 'konec. To se imenuje prevodna ali zvezna veriga.

Proizvodnja fragmentov Okazakija

Drugi del se ne more podaljšati, ker je prosti konec 5 'in ne 3' in nobena polimeraza ne katalizira dodajanje nukleotidov na 5 'konec. Problem rešujemo s sintezo več kratkih fragmentov (130 do 200 nukleotidov), vsak v normalni smeri replikacije od 5 'do 3'..

Ta diskontinuirana sinteza fragmentov se konča z združitvijo vsakega izmed delov, reakcijo, ki jo katalizira DNA ligaza. V čast odkritelju tega mehanizma, Reiji Okazaki, se majhni sintetizirani segmenti imenujejo fragmenti Okazakija.

Reference

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Bistvena celična biologija. Garland Science.
  2. Cann, I. K., & Ishino, Y. (1999). Replika arhejske DNA: identifikacija kosov za reševanje sestavljanke. Genetika, 152(4), 1249-67.
  3. Cooper, G. M., in Hausman, R. E. (2004). Celica: Molekularni pristop. Medicinska naklada.
  4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Večkratne funkcije DNA polimeraz. Kritični pregledi v rastlinskih znanostih, 26(2), 105-122.
  5. Lewin, B. (2008). geni IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
  6. Shcherbakova, P. V., Bebenek, K., in Kunkel, T. A. (2003). Funkcije evkariotskih DNA polimeraz. Znanstvena SAGE KE, 2003(8), 3.
  7. Steitz, T.A. (1999). DNA polimeraze: strukturna raznolikost in skupni mehanizmi. Journal of Biological Chemistry, 274(25), 17395-17398.
  8. Watson, J. D. (2006). Molekularna biologija gena. Ed Panamericana Medical.
  9. Wu, S., Beard, W.A., Pedersen, L.G., & Wilson, S.H. (2013). Strukturna primerjava arhitekture DNA polimeraze nakazuje nukleotidni prehod na aktivno polimerazno mesto. Pregledi kemikalij, 114(5), 2759-74.