Co je to replikační vidlice?



replikační vidlice je to bod, ve kterém dochází k replikaci DNA, nazývá se také bod růstu. Má tvar Y, a jak replikace pokračuje, vlásenka je nahrazena molekulou DNA.

Replikace DNA je buněčný proces, který zahrnuje duplikaci genetického materiálu v buňce. Struktura DNA je dvojitá spirála a za účelem replikace jejího obsahu musí být otevřena. Každý řetězec bude součástí nového řetězce DNA, protože replikace je polokonzervativní proces.

Replikační vidlice je vytvořena pouze mezi spojením nově oddělených templátových nebo templátových řetězců a duplexní DNA, která ještě nebyla duplikována. Při iniciaci replikace DNA může být jeden z řetězců snadno duplikován, zatímco druhý řetězec čelí problému s polaritou.

Enzym zodpovědný za polymeraci řetězce - DNA polymeráza - syntetizuje pouze DNA řetězec ve směru 5'-3 '. Jeden řetězec je tedy spojitý a druhý má diskontinuální replikaci, která generuje fragmenty Okazaki.

Index

  • 1 Replikace DNA a replikační vidlice
    • 1.1 Jednosměrná a obousměrná replikace
    • 1.2 Zapojené enzymy
    • 1.3 Zahájení replikace a vytváření vidlic
    • 1.4 Prodloužení a pohyb vidlice
    • 1.5 Ukončení
  • 2 Replikace DNA je polokonzervativní
  • 3 Problém s polaritou
    • 3.1 Jak polymeráza funguje?
    • 3.2 Produkce Okazakiho fragmentů
  • 4 Odkazy

Replikace DNA a replikační vidlice

DNA je molekula, která obsahuje nezbytné genetické informace všech živých organismů - s výjimkou některých virů.

Tento velký polymer složený ze čtyř různých nukleotidů (A, T, G a C), je umístěn v jádře eukaryotických, v každé z buněk, které tvoří tkáně tyto bytosti (s výjimkou zralých červených krvinek savců, chybí jádro).

Pokaždé, když se buňka rozdělí, musí být DNA replikována, aby se vytvořila dceřiná buňka s genetickým materiálem.

Jednosměrná a obousměrná replikace

Replikace může být jednosměrná nebo obousměrná, v závislosti na vytvoření vidlice replikace v místě původu.

Logicky se v případě replikace v jednom směru vytvoří pouze jedna vidlice, zatímco ve dvoucestné replikaci se vytvoří dvě vidlice.

Zapojené enzymy

Pro tento proces je zapotřebí komplexního enzymatického aparátu, který funguje rychle a dokáže přesně replikovat DNA. Nejdůležitějšími enzymy jsou DNA polymeráza, DNA primáza, DNA helicasa, DNA ligasa a topoizomeráza.

Začátek replikace a vytvoření vidlice

Replikace DNA nezačíná na žádném náhodném místě v molekule. Existují specifické oblasti v DNA, které označují začátek replikace.

Ve většině bakterií má chromozom bakterií jeden počáteční bod bohatý na AT. Toto složení je logické, protože usnadňuje otevření oblasti (páry AT jsou spojeny dvěma vodíkovými můstky, zatímco dvojice GC tři)..

Když se DNA začíná otevírat, tvoří se struktura ve tvaru Y: replikační vidlice.

Prodloužení a pohyb vidlice

DNA polymeráza nemůže začít syntézu dceřiných řetězců od nuly. Potřebujete molekulu, která má 3'-konec, takže polymeráza má začít polymerovat.

Tento volný 3 'konec nabízí malá molekula nukleotidů nazývaná primer nebo primer. První působí jako druh háčku pro polymerázu.

V průběhu replikace má replikační vidlice schopnost pohybovat se podél DNA. Rozteč replikační vidlice ponechává dvě jednopásové molekuly DNA, které řídí tvorbu dvoustranných dceřiných molekul.

Vidlice může postupovat díky působení enzymů helikázy, které odvíjí molekulu DNA. Tento enzym rozbíjí vodíkové vazby mezi páry bází a umožňuje posunutí vidlice.

Ukončení

Replikace je ukončena, když jsou dvě vidlice při 180 ° C od počátku.

V tomto případě mluvíme o jako tekoucí proces replikace v bakteriích, a je třeba poznamenat, proces kroucení kruhovou molekulu zahrnující replikace. Topoisomerasy hrají důležitou roli při odvíjení molekuly.

Replikace DNA je polokonzervativní

Přemýšleli jste někdy, jak k replikaci dochází v DNA? To znamená, že z dvojité šroubovice musí vycházet další dvojitá šroubovice, ale jak se to stane? Několik let to byla biologická otázka otevřená. Mohlo by existovat několik permutací: dva staré prameny dohromady a dva nové dohromady, nebo nové vlákno a staré, které tvoří dvojitou spirálu.

V roce 1957 tuto otázku zodpověděli vědci Matthew Meselson a Franklin Stahl. Replikační model navržený autory byl polokonzervativní.

Meselson a Stahl uvedli, že výsledkem replikace jsou dvě molekuly dvouvláknové DNA. Každá z výsledných molekul se skládá ze starého řetězce (z mateřské nebo počáteční molekuly) a nově syntetizovaného nového řetězce..

Problém s polaritou

Jak polymeráza funguje?

DNA šroubovice je tvořena dvěma řetězci, které běží v antiparalelní způsobem: jeden jde v 5'-3 ‚a druhý 3'-5‘.

Nejvýznamnější procesu replikace enzym je DNA polymeráza, která je zodpovědná za katalýzu vázání nových nukleotidů se přidá k řetězci. DNA polymeráza může rozšířit pouze řetěz v 5'-3‘. To brzdí současné zdvojnásobení strun do vidlice replikace.

Proč? K adici nukleotidů dochází na volném konci 3 ', kde se nachází hydroxylová skupina (-OH). Tudíž pouze jeden z řetězců může být snadno amplifikován terminálním přidáním nukleotidu na 3 'konec. To se nazývá vodivé nebo spojité vlákno.

Produkce Okazaki fragmentů

Druhý řetězec nemůže protáhlé, protože volný konec je 5 ‚a nikoliv 3‘ a každá polymeráza katalyzuje přidání nukleotidů na 5 ‚konci. Problém je řešen se syntézou několika krátkých fragmentů (nukleotidy 130 až 200), z nichž každá ve směru kolmém replikace 5 ‚až 3‘.

Tato diskontinuální syntéza fragmentů končí spojením každé části, reakce katalyzované DNA ligázou. Na počest objevitele tohoto mechanismu, Reiji Okazaki, syntetizované malé segmenty se nazývají fragmenty Okazaki.

Odkazy

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Základní buněčná biologie. Garland věda.
  2. Cann, I. K., & Ishino, Y. (1999). Archaeal DNA replikace: identifikace kusů vyřešit puzzle. Genetika, 152(4), 1249-67.
  3. Cooper, G.M., & Hausman, R.E. (2004). Buňka: Molekulární přístup. Medicinska naklada.
  4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Více funkcí DNA polymeráz. Kritická hodnocení věd o rostlinách, 26(2), 105-122.
  5. Lewin, B. (2008). geny IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
  6. Shcherbakova, P. V., Bebenek, K., & Kunkel, T. A. (2003). Funkce eukaryotických DNA polymeráz. Science SAGE KE, 2003(8), 3.
  7. Steitz, T. A. (1999). DNA polymerázy: strukturní diverzita a společné mechanismy. Žurnál biologické chemie, 274(25), 17395-17398.
  8. Watson, J. D. (2006). Molekulární biologie genu. Panamericana Medical.
  9. Wu, S., Beard, W. A., Pedersen, L.G., & Wilson, S. H. (2013). Strukturní srovnání DNA polymerázové architektury navrhuje nukleotidovou bránu do polymerázově aktivního místa. Chemická hodnocení, 114(5), 2759-74.