Mikä on replikointihaarukka?



replikointihaarukka se on kohta, jossa DNA: n replikaatio tapahtuu, sitä kutsutaan myös kasvupisteeksi. Siinä on Y-muoto, ja replikoitumisen edetessä DNA-molekyyli siirtää hiusneulan.

DNA-replikaatio on soluprosessi, johon liittyy geneettisen materiaalin päällekkäisyys solussa. DNA: n rakenne on kaksoiskierre ja sen sisällön toistamiseksi se on avattava. Kukin säikeistä on osa uutta DNA-ketjua, koska replikaatio on puolikonservatiivinen prosessi.

Replikointiaukko on muodostettu juuri vastakkain erotetun mallin tai templaattiketjujen ja duplex-DNA: n välillä, jota ei ole vielä toistettu. DNA-replikaation aloittamisen yhteydessä yksi säikeistä voidaan helposti kopioida, kun taas toinen juoste on polaarisuusongelmassa.

Ketjun polymeroinnista vastaava entsyymi - DNA-polymeraasi - syntetisoi vain DNA-juosteen 5'-3'-suunnassa. Siten yksi juoste on jatkuva ja toinen kärsii epäjatkuvasta replikaatiosta, jolloin muodostuu Okazakin fragmentteja.

indeksi

  • 1 DNA: n replikointi ja haarukan replikointi
    • 1.1 Yksisuuntainen ja kaksisuuntainen replikointi
    • 1.2 Entsyymit
    • 1.3 Kopioinnin alkaminen ja haarukan muodostuminen
    • 1.4 Haarukan venymä ja liike
    • 1.5 Lopettaminen
  • 2 DNA: n replikaatio on puolisonservatiivinen
  • 3 Polaarisuusongelma
    • 3.1 Miten polymeraasi toimii?
    • 3.2 Okazakin fragmenttien valmistus
  • 4 Viitteet

DNA: n replikointi ja haarukan replikointi

DNA on molekyyli, jolla on kaikkien elävien organismien tarpeellinen geneettinen informaatio - eräitä viruksia lukuun ottamatta.

Tämä valtava polymeeri, joka koostuu neljästä eri nukleotidista (A, T, G ja C), sijaitsee eukaryoottien ytimessä jokaisessa solussa, joka muodostaa näiden olentojen kudokset (lukuun ottamatta nisäkkäiden kypsiä punasoluja, jotka puuttuvat ydin).

Joka kerta, kun solu jakautuu, DNA: n on replikoitava tyttärisolun tuottamiseksi geneettisellä materiaalilla.

Yksisuuntainen ja kaksisuuntainen replikointi

Replikointi voi olla yksisuuntainen tai kaksisuuntainen, riippuen replikaation haarukan muodostumisesta alkupisteessä.

Loogisesti, jos replikointi tapahtuu yhdessä suunnassa, muodostuu vain yksi haarukka, kun taas kaksisuuntaisessa replikoinnissa muodostetaan kaksi haarukkaa.

Entsyymit

Tätä prosessia varten tarvitaan monimutkainen entsymaattinen kone, joka toimii nopeasti ja joka voi replikoida DNA: ta tarkasti. Tärkeimmät entsyymit ovat DNA-polymeraasi, DNA-primaasi, DNA-helikaasi, DNA-ligaasi ja topoisomeraasi.

Replikoitumisen alkaminen ja haarukan muodostuminen

DNA-replikaatio ei käynnisty millään molekyylin satunnaisella paikalla. DNA: ssa on tiettyjä alueita, jotka merkitsevät replikaation alkua.

Useimmissa bakteereissa bakteeri-kromosomilla on yksi AT-rikas lähtökohta. Tämä koostumus on looginen, koska se helpottaa alueen avaamista (AT-parit on liitetty kahteen vety- siltaan, kun taas GC-pari kolmella).

Kun DNA alkaa avautua, muodostaa Y: n muotoinen rakenteen muoto: replikointihaarukka.

Haarukan venymä ja liike

DNA-polymeraasi ei voi aloittaa tyttäriketjujen synteesiä tyhjästä. Tarvitset molekyylin, jossa on 3'-pää, niin että polymeraasilla on mistä aloittaa polymeroinnin.

Tämä vapaa 3'-pää tarjoaa pienen nukleotidimolekyylin, jota kutsutaan alukkeeksi tai alukkeeksi. Ensimmäinen toimii eräänlainen koukku polymeraasille.

Replikoinnin aikana replikointiaukolla on kyky liikkua pitkin DNA: ta. Replikointikahvan piste jättää kaksi yhden kaistan DNA-molekyyliä, jotka ohjaavat kaksoisnauhojen tytärmolekyylien muodostumista.

Haarukka pystyy etenemään DNA-molekyyliä purkaavien helikaasientsyymien vaikutuksesta. Tämä entsyymi rikkoo vetysidokset emäsparien välillä ja sallii haarukan siirtymisen.

valmistuminen

Replikointi lopetetaan, kun kaksi haarukkaa ovat 180 ° C: ssa alkuperästä.

Tässä tapauksessa puhumme siitä, miten replikointiprosessi bakteereissa virtaa ja että on tarpeen korostaa ympyränmolekyylin koko vääntöprosessia, johon liittyy replikaatio. Topoisomeraaseilla on tärkeä rooli molekyylin purkamisessa.

DNA: n replikaatio on puolisäteilevä

Oletko koskaan miettinyt, miten replikointi tapahtuu DNA: ssa? Toisin sanoen kaksinkertaisen heliksin tulee nousta toiselle kaksoiskierreelle, mutta miten se tapahtuu? Tämä oli monien vuosien ajan avoin kysymys biologien keskuudessa. Voi olla useita permutaatioita: kaksi vanhaa säikettä yhdessä ja kaksi uutta, tai uusi lanka ja vanha, joka muodostaa kaksoiskierteen.

Vuonna 1957 tähän kysymykseen vastasi tutkijat Matthew Meselson ja Franklin Stahl. Kirjoittajien ehdottama replikaatiomalli oli puolisonservatiivinen.

Meselson ja Stahl totesivat, että replikaation tulos on kaksi kaksisäikeistä DNA-molekyyliä. Kukin tuloksena olevista molekyyleistä koostuu vanhasta juosteesta (äidistä tai alkumolekyylistä) ja vasta syntetisoidusta uudesta juosteesta..

Polaarisuusongelma

Miten polymeraasi toimii?

DNA-heliksin muodostavat kaksi ketjua, jotka kulkevat rinnakkain: yksi menee 5'-3 'suuntaan ja toinen 3'-5'.

Tärkein entsyymi replikointiprosessissa on DNA-polymeraasi, joka on vastuussa ketjuun lisättävien uusien nukleotidien sitoutumisen katalysoinnista. DNA-polymeraasi voi laajentaa ketjua vain 5'-3'-suuntaan. Tämä seikka estää ketjujen samanaikaisen kopioinnin replikointihaarassa.

Miksi? Nukleotidien lisäys tapahtuu vapaassa päässä 3 ', jossa on hydroksyyliryhmä (-OH). Siten vain yhtä ketjuista voidaan helposti amplifioida nukleotidin terminaalisella lisäyksellä 3'-päähän. Tätä kutsutaan johtavaksi tai jatkuvaksi juosteeksi.

Okazakin fragmenttien tuotanto

Toinen säike ei voi pidentyä, koska vapaa pää on 5 'eikä 3' eikä mikään polymeraasi katalysoi nukleotidien lisäystä 5'-päähän. Ongelma ratkaistaan ​​synteesällä useita lyhyitä fragmentteja (130 - 200 nukleotidia), joista kukin on normaalissa replikaation suunnassa 5 '- 3'.

Tämä fragmenttien epäjatkuva synteesi päättyy kunkin osan liitokseen, DNA-ligaasin katalysoimaan reaktioon. Tämän mekanismin löytäjän kunniaksi, Reiji Okazaki, syntetisoidut pienet segmentit kutsutaan Okazakin fragmenteiksi.

viittaukset

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Oleellinen solubiologia. Garland Science.
  2. Cann, I. K., ja Ishino, Y. (1999). Archaeal-DNA-replikaatio: palojen tunnistaminen palapelin ratkaisemiseksi. genetiikka, 152(4), 1249-67.
  3. Cooper, G. M., ja Hausman, R. E. (2004). Solu: Molekyylinen lähestymistapa. Medicinska naklada.
  4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). DNA-polymeraasien useita toimintoja. Kriittiset arvioinnit kasvitieteissä, 26(2), 105 - 122.
  5. Lewin, B. (2008). geenit IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
  6. Shcherbakova, P. V., Bebenek, K., ja Kunkel, T. A. (2003). Eukaryoottisten DNA-polymeraasien toiminnot. Tiedon SAGE KE, 2003(8), 3.
  7. Steitz, T. A. (1999). DNA-polymeraasit: rakennemuutos ja yhteiset mekanismit. Journal of Biological Chemistry, 274(25), 17395 - 17398.
  8. Watson, J. D. (2006). Geenin molekyylibiologia. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wu, S., Beard, W. A., Pedersen, L. G., & Wilson, S. H. (2013). DNA-polymeraasiarkkitehtuurin rakenteellinen vertailu viittaa nukleotidi- yhdyskäytävään polymeraasiaktiiviseen kohtaan. Kemialliset arviot, 114(5), 2759 - 74.