Hva er replikasjonsgaffelen?

De replikasjonsgaffel Det er punktet hvor DNA-replikasjon skjer, det kalles også et vekstpunkt. Den er Y-formet, og når replikasjon skjer, beveger hårnålen seg gjennom DNA-molekylet.

DNA-replikasjon er den cellulære prosessen som involverer duplisering av genetisk materiale i cellen. DNA-strukturen er en dobbel helix, og for å replikere innholdet må den åpnes. Hver av strengene vil være en del av den nye DNA-kjeden, siden replikering er en semi-konservativ prosess.

Replikasjonsgaffelen dannes nøyaktig mellom krysset mellom den nylig separerte malen eller malstrengene og dupleks-DNA som ennå ikke er duplisert. Når du starter DNA-replikering, kan en av strengene enkelt dupliseres, mens den andre strengen står overfor et polaritetsproblem..

Enzymet som har ansvaret for polymerisering av kjeden - DNA-polymerase - syntetiserer bare DNA-strengen i 5'-3'-retningen. Dermed er den ene strengen kontinuerlig, og den andre gjennomgår diskontinuerlig replikering og genererer Okazaki-fragmenter..

Artikkelindeks

• 1 DNA-replikasjon og replikasjonsgaffel
  • 1.1 Enveis og toveis replikering
  • 1.2 Enzymer involvert
  • 1.3 Initiering av replikasjon og dannelse av hårnål
  • 1.4 Forlengelse og bevegelse av gaffelen
  • 1.5 Oppsigelse
• 2 DNA-replikasjon er semi-konservativ
• 3 Problemet med polaritet
  • 3.1 Hvordan fungerer polymerase?
  • 3.2 Produksjon av Okazaki Shards
• 4 Referanser

DNA-replikasjon og replikasjonsgaffel

DNA er molekylet som lagrer den nødvendige genetiske informasjonen til alle levende organismer - med unntak av noen virus.

Denne enorme polymeren består av fire forskjellige nukleotider (A, T, G og C) ligger i kjernen til eukaryoter, i hver av cellene som utgjør vevet til disse vesenene (unntatt i modne røde blodlegemer fra pattedyr, som mangler kjerne).

Hver gang en celle deler seg, må DNA replikere for å skape en dattercelle med genetisk materiale.

Enveis og toveis replikering

Replikering kan være ensrettet eller toveis, avhengig av dannelsen av replikasjonsgaffelen på utgangspunktet..

Logisk sett, når det gjelder replikasjon i en retning, dannes bare en hårnål, mens det i toveis replikasjon dannes to hårnål.

Enzymer involvert

For denne prosessen er det nødvendig med et komplekst enzymatisk maskineri som fungerer raskt og som kan replikere DNA presist. De viktigste enzymene er DNA-polymerase, DNA-primase, DNA-helikase, DNA-ligase og topoisomerase..

Initiering av replikasjon og dannelse av hårnål

DNA-replikering starter ikke noe tilfeldig sted i molekylet. Det er spesifikke regioner i DNA som markerer replikasjonsstart.

I de fleste bakterier har bakteriekromosomet et enkelt AT-rikt startpunkt. Denne sammensetningen er logisk, siden det letter åpningen av regionen (AT-parene er forbundet med to hydrogenbindinger, mens GC-paret med tre).

Når DNA begynner å åpne, dannes en Y-formet struktur: replikasjonsgaffelen..

Gaffel forlengelse og bevegelse

DNA-polymerase kan ikke starte datterkjedesyntese fra bunnen av. Du trenger et molekyl som har en 3'-ende, slik at polymerasen har hvor du skal begynne å polymerisere.

Denne gratis 3'-enden er levert av et lite nukleotidmolekyl kalt primer. Den første fungerer som en slags krok for polymerasen.

I løpet av replikasjonen har replikasjonsgaffelen muligheten til å bevege seg langs DNA. Gjennomgangen av replikasjonsgaffelen etterlater to enkeltbånds DNA-molekyler som styrer dannelsen av dobbeltbåndsdattermolekylene..

Hårnålen kan gå videre takket være virkningen av helikaseenzymer som avvikler DNA-molekylet. Dette enzymet bryter hydrogenbindinger mellom basepar og tillater hårnålsforskyvning..

Avslutning

Replikeringen er fullført når de to hårnålene er 180 ° C fra opprinnelsen.

I dette tilfellet snakker vi om hvordan replikasjonsprosessen strømmer i bakterier, og det er nødvendig å markere hele torsjonsprosessen til det sirkulære molekylet som replikasjon innebærer. Topoisomeraser spiller en viktig rolle i avviklingen av molekylet.

DNA-replikasjon er semi-konservativ

Har du noen gang lurt på hvordan replikasjon skjer i DNA? Det vil si at en annen dobbel helix må dukke opp fra dobbel helix, men hvordan skjer det? I flere år var dette et åpent spørsmål blant biologer. Flere permutasjoner kan eksistere: to gamle tråder sammen og to nye sammen, eller en ny streng og en gammel streng for å danne den dobbelte helixen..

I 1957 ble dette spørsmålet besvart av forskerne Matthew Meselson og Franklin Stahl. Replikasjonsmodellen foreslått av forfatterne var den semi-konservative.

Meselson og Stahl argumenterte for at resultatet av replikasjon er to DNA-dobbelt-helixmolekyler. Hver av de resulterende molekylene består av en gammel streng (fra det opprinnelige eller opprinnelige molekylet) og en nylig syntetisert ny streng.

Problemet med polaritet

Hvordan fungerer polymerase?

DNA-helixen består av to kjeder som går antiparallell: den ene går i 5'-3'-retning og den andre 3'-5 '.

Det mest fremtredende enzymet i replikasjonsprosessen er DNA-polymerase, som er ansvarlig for å katalysere foreningen av de nye nukleotidene som vil bli lagt til kjeden. DNA-polymerase kan bare utvide kjeden i 5'-3'-retning. Dette faktum hindrer samtidig duplisering av kjedene i replikasjonsgaffelen..

Hvorfor? Tilsetningen av nukleotider skjer i den frie enden 3 der en hydroksylgruppe (-OH) er funnet. Således kan bare en av strengene lett amplifiseres ved terminal tilsetning av nukleotidet til 3'-enden. Dette kalles en ledende eller kontinuerlig streng.

Produksjon av Okazaki Shards

Den andre strengen kan ikke være langstrakt, fordi den frie enden er 5 'og ikke 3', og ingen av polymerasene katalyserer tilsetningen av nukleotider til 5'-enden. Problemet løses med syntesen av flere korte fragmenter (130 til 200 nukleotider), hver i normal replikasjonsretning fra 5 'til 3'..

Denne diskontinuerlige syntesen av fragmenter ender med foreningen av hver av delene, en reaksjon katalysert av DNA-ligase. Til ære for oppdageren av denne mekanismen, Reiji Okazaki, kalles de små syntetiserte segmentene Okazaki-fragmenter..

Referanser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A. D., Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Essensiell cellebiologi. Garland vitenskap.
2. Cann, I. K., og Ishino, Y. (1999). Archaeal DNA-replikering: identifisere brikkene for å løse et puslespill. Genetikk, 152(4), 1249-67.
3. Cooper, G. M. og Hausman, R. E. (2004). Cellen: Molekylær tilnærming. Medicinska naklada.
4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Flere funksjoner av DNA-polymeraser. Kritiske anmeldelser i plantevitenskap, 26(2), 105-122.
5. Lewin, B. (2008). gener IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
6. Shcherbakova, P. V., Bebenek, K., & Kunkel, T. A. (2003). Funksjoner av eukaryote DNA-polymeraser. Vitenskapens SAGE KE, 2003(8), 3.
7. Steitz, T. A. (1999). DNA-polymeraser: strukturelt mangfold og vanlige mekanismer. Tidsskrift for biologisk kjemi, 274(25), 17395-17398.
8. Watson, J. D. (2006). Molekylærbiologi av genet. Panamerican Medical Ed..
9. Wu, S., Beard, W. A., Pedersen, L. G., & Wilson, S. H. (2013). Strukturell sammenligning av DNA-polymerasearkitektur antyder en nukleotidport til det aktive polymerase-stedet. Kjemiske vurderinger, 114(5), 2759-74.