Mis on replikatsiooni kahvel?



The replikatsiooni kahvel see on punkt, kus toimub DNA replikatsioon, seda nimetatakse ka kasvupunktiks. Sellel on Y-kuju ja replikatsioon jätkub, DNA-molekul liigutab juuksenõela.

DNA replikatsioon on rakuline protsess, mis hõlmab geneetilise materjali dubleerimist rakus. DNA struktuur on topeltheliks ja selle sisu kordamiseks tuleb see avada. Iga ahel on osa uuest DNA ahelast, kuna replikatsioon on poolkonservatiivne protsess.

Replikatsioonikahv on moodustatud vahetult üksteisest eraldatud matriitsi või matriitsahelate ja duplexi DNA vahel, mis ei ole veel dubleeritud. DNA replikatsiooni käivitamisel saab ühte ahelat hõlpsasti dubleerida, samas kui teine ​​ahel on polaarsuse probleemiga.

Keti polümeriseerimise eest vastutav ensüüm - DNA polümeraas - sünteesib DNA ahela ainult 5'-3 'suunas. Seega on üks ahel pidev ja teine ​​kannatab katkematu replikatsiooniga, tekitades Okazaki fragmente.

Indeks

  • 1 DNA ja replikatsiooni kahvli replikatsioon
    • 1.1 Ühesuunaline ja kahesuunaline replikatsioon
    • 1.2 Asjaomased ensüümid
    • 1.3 Replikatsiooni algus ja kahvli moodustamine
    • 1.4 Kahvli pikendamine ja liikumine
    • 1.5 Lõpetamine
  • 2 DNA replikatsioon on poolkonservatiivne
  • 3 Polaarsuse probleem
    • 3.1 Kuidas polümeraas töötab?
    • 3.2 Okazaki fragmentide tootmine
  • 4 Viited

DNA ja replikatsiooni kahvli replikatsioon

DNA on molekul, mis omab kõigi elusorganismide vajalikku geneetilist teavet - välja arvatud mõned viirused.

See suur polümeer, mis koosneb neljast erinevast nukleotiidist (A, T, G ja C), asub eukarüootide tuumas, igas rakus, mis moodustab nende olendite kuded (välja arvatud imetajate küpsed punased verelibled, mis puuduvad tuum).

Iga kord, kui rakk jaguneb, tuleb DNA-d kopeerida, et saada tütarrakk geneetilise materjaliga.

Ühesuunaline ja kahesuunaline replikatsioon

Replikatsioon võib olla ühesuunaline või kahesuunaline, sõltuvalt replikatsioonikahvi moodustumisest lähtepunktis.

Loogiliselt on ühes suunas tehtud replikatsiooni korral moodustatud ainult üks kahvl, samal ajal kui kahesuunaline replikatsioon moodustab kaks kahvli..

Ensüümid

Selle protsessi jaoks on vaja kompleksset ensümaatilist masinat, mis toimib kiiresti ja mis suudab DNA-d korrata täpselt. Kõige olulisemad ensüümid on DNA polümeraas, DNA primaas, DNA helikaas, DNA ligaas ja topoisomeraas.

Replikatsiooni algus ja kahvli moodustamine

DNA replikatsioon ei alga mistahes juhuslikust kohast molekulis. DNA-s on spetsiifilised piirkonnad, mis tähistavad replikatsiooni algust.

Enamikus bakterites on bakterite kromosoomil üks AT-rikas lähtepunkt. See kompositsioon on loogiline, kuna see hõlbustab piirkonna avamist (AT-paarid on ühendatud kahe vesinik sillaga, samas kui GC-paar kolmega).

Kui DNA hakkab avanema, vormib Y-kujuline struktuur: replikatsioonikahv.

Kahvli pikenemine ja liikumine

DNA polümeraas ei saa alustada tütarahelate sünteesi nullist. Sul on vaja molekuli, millel on 3'-ots, nii et polümeraasil oleks võimalik alustada polümeriseerumist.

Selle vaba 3 'otsa pakub väike molekul nukleotiide, mida nimetatakse praimeriks või praimeriks. Esimene toimib polümeraasi konksuna.

Replikatsiooni käigus on replikatsioonikangil võimalik DNA-d liigutada. Replikatsioonikahvli kõrgus jätab kaks ühe riba DNA molekuli, mis suunavad topeltriba tütarmolekulide moodustumist.

Kahvel saab edasi liikuda tänu helikaasi ensüümide toimele, mis DNA molekuli katavad. See ensüüm katkestab vesiniksidemed aluspaaride vahel ja võimaldab kahvli nihkumist.

Lõpetamine

Replikatsioon lõpetatakse, kui kaks kahvliharu on päritolust 180 ° C.

Sellisel juhul räägime sellest, kuidas replikatsiooniprotsess bakterites voolab ja on vaja esile tuua ringikujulise molekuli, mis hõlmab replikatsiooni, kogu torsiooniprotsessi. Topoisomeraasid mängivad olulist rolli molekuli lahtipakkumisel.

DNA replikatsioon on poolkonservatiivne

Kas olete kunagi mõelnud, kuidas DNA replikatsioon toimub? See tähendab, et topeltheliksist peab tekkima veel üks kahekordne spiraal, aga kuidas see juhtub? Juba mitu aastat oli see bioloogide avatud küsimus. Võib esineda mitmeid permutatsioone: kaks vana suunda koos ja kaks uut koos, või uus lõng ja vana, et moodustada topelthelix.

1957. aastal vastasid sellele küsimusele teadlased Matthew Meselson ja Franklin Stahl. Autorite pakutud replikatsioonimudel oli poolkonservatiivne.

Meselson ja Stahl teatasid, et replikatsiooni tulemus on kaks kaheahelalist DNA molekuli. Iga saadud molekul koosneb vanast ahelast (emast või algmolekulist) ja äsja sünteesitud uuest ahelast..

Polaarsuse probleem

Kuidas polümeraas töötab?

DNA heeliksi moodustavad kaks ahelat, mis töötavad paralleelselt: üks läheb 5'-3 'suunas ja teine ​​3'-5'.

Replikatsiooniprotsessi kõige olulisem ensüüm on DNA polümeraas, mis vastutab ahelale lisatavate uute nukleotiidide sidumise katalüüsimise eest. DNA polümeraas võib ahelat pikendada ainult 5'-3 'suunas. See asjaolu takistab ahelate samaaegset dubleerimist replikatsioonikangis.

Miks? Nukleotiidide lisamine toimub vaba otsas 3 ', kus leitakse hüdroksüülrühm (-OH). Seega saab ainult ühte ahelat kergesti amplifitseerida nukleotiidi terminaalse lisamisega 3'-otsa. Seda nimetatakse juhtivaks või pidevaks ahelaks.

Okazaki fragmentide tootmine

Teine ahel ei saa pikeneda, sest vaba ots on 5 'ja mitte 3' ja polümeraas katalüüsib nukleotiidide lisamist 5'-otsa. Probleem lahendatakse mitmete lühikeste fragmentide (130 kuni 200 nukleotiidi) sünteesiga, millest igaüks on normaalses replikatsiooni suunas 5 'kuni 3'.

See fragmentide katkendlik süntees lõpeb iga osa ühendusega, mis on DNA ligaasi poolt katalüüsitud reaktsioon. Selle mehhanismi avastaja auks Reiji Okazaki nimetatakse sünteesitud väikesed segmendid Okazaki fragmentideks..

Viited

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Oluline rakubioloogia. Garland Science.
  2. Cann, I. K., ja Ishino, Y. (1999). Arheoloogiline DNA replikatsioon: osade tuvastamine puzzle lahendamiseks. Geneetika, 152(4), 1249-67.
  3. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2004). Rakk: molekulaarne lähenemine. Medicinska naklada.
  4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). DNA polümeraaside mitu funktsiooni. Kriitilised ülevaated taimeteadustes, 26(2), 105-122.
  5. Lewin, B. (2008). geenid IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
  6. Shcherbakova, P. V., Bebenek, K., & Kunkel, T. A. (2003). Eukarüootsete DNA polümeraaside funktsioonid. Teaduse SAGE KE, 2003(8), 3.
  7. Steitz, T. A. (1999). DNA polümeraasid: struktuuriline mitmekesisus ja ühised mehhanismid. Journal of Biological Chemistry, 274(25), 17395-17398.
  8. Watson, J. D. (2006). Geeni molekulaarbioloogia. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wu, S., Beard, W. A., Pedersen, L. G., & Wilson, S. H. (2013). DNA polümeraasi arhitektuuri struktuurne võrdlus viitab nukleotiidide väravale polümeraasi aktiivsesse kohta. Keemilised ülevaated, 114(5), 2759-74.