MIKÄ ON REPLIKAATIOHAARUKKA? - BIOLOGIA - 2026

Replikaatiohaarukan on piste, jossa DNA: n replikaatio tapahtuu, se on myös kutsutaan kasvua kohtaan. Se on Y-muotoinen ja replikaation tapahtuessa hiusneula liikkuu DNA-molekyylin läpi.

DNA-replikaatio on soluprosessi, johon sisältyy geneettisen materiaalin päällekkäisyys solussa. DNA: n rakenne on kaksoiskierre, ja sen sisällön toistamiseksi se on avattava. Jokainen juoste tulee olemaan osa uutta DNA-ketjua, koska replikaatio on puolikonservatiivinen prosessi.

Lähde: Maslu perustuu Gluoniin (espanjankielisen version on kirjoittanut Alejandro Porto)

Replikointihaarukka muodostuu tarkalleen vasta erotetun templaatin tai templaatin juosteiden ja dupleksi-DNA: n välisen liitoksen välillä, jota ei ole vielä kopioitu. Käynnistettäessä DNA-replikaatiota, yksi juosteista voidaan helposti kopioida, kun taas toisella juosteella on polaarisuusongelma.

Ketjun polymeroinnista vastaava entsyymi - DNA-polymeraasi - syntetisoi vain DNA-juosteen 5'-3'-suunnassa. Siten yksi juoste on jatkuva ja toinen läpikäy epäjatkuvasti, generoimalla Okazaki-fragmentteja.

DNA: n replikaatio ja replikaatiohaarukka

DNA on molekyyli, joka tallentaa tarvittavan geneettisen tiedon kaikille eläville organismeille - joitakin viruksia lukuun ottamatta.

Tämä valtava polymeeri, joka koostuu neljästä eri nukleotidistä (A, T, G ja C), sijaitsee eukaryootien ytimessä, jokaisessa solussa, joka muodostaa näiden olentojen kudokset (paitsi nisäkkäiden kypsissä punasoluissa, joista puuttuu ydin).

Joka kerta kun solu jakaa, DNA: n on replikoitava tytärsolun luomiseksi geenimateriaalilla.

Yksisuuntainen ja kaksisuuntainen kopiointi

Kopiointi voi olla yksisuuntainen tai kaksisuuntainen riippuen replikaatiohaarukan muodostumisesta lähtöpisteessä.

Loogisesti, jos replikaatio tapahtuu yhdessä suunnassa, muodostetaan vain yksi hiusneula, kun taas kaksisuuntaisessa replikaatiossa muodostuu kaksi hiusneulaa.

Entsyymit mukana

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

Kopioinnin ja hiusneulan muodostumisen aloitus

DNA: n replikaatio ei ala missään satunnaisessa paikassa molekyylissä. DNA: ssa on tiettyjä alueita, jotka merkitsevät replikaation alkamista.

Useimmissa bakteereissa bakteerikromosomilla on yksi AT-rikas lähtökohta. Tämä koostumus on looginen, koska se helpottaa alueen avautumista (AT-pareja yhdistää kaksi vety sidosta, kun taas GC-pari kolme).

Kun DNA alkaa avautua, muodostuu Y-muotoinen rakenne: replikaatiohaarukka.

Haarukan venymä ja liike

DNA-polymeraasi ei voi aloittaa tytärketjujen synteesi tyhjästä. Tarvitset molekyylin, jolla on 3'-pää, jotta polymeraasilla on paikka aloittaa polymerointi.

Tämän vapaan 3'-pään tarjoaa pieni nukleotidimolekyyli, nimeltään aluke tai aluke. Ensimmäinen toimii eräänlaisena koukuna polymeraasille.

Replikaation aikana replikaatiohaarukalla on kyky liikkua pitkin DNA: ta. Replikointihaarukan kulku jättää kaksi yksikaistaista DNA-molekyyliä, jotka ohjaavat kaksikaistaisten tytärmolekyylien muodostumista.

Hiusneula voi liikkua eteenpäin DNA-molekyylin purkautuvien helikaasientsyymien toiminnan ansiosta. Tämä entsyymi hajottaa vety sidokset emäsparien välillä ja antaa hiusneulalle liikkua.

päättyminen

Replikointi on valmis, kun molemmat hiusneulat ovat 180 ° C: ssa alkuperästä.

Tässä tapauksessa puhutaan siitä, kuinka replikaatioprosessi virtaa bakteereissa, ja on tarpeen korostaa ympyrämolekyylin koko vääntöprosessia, jonka replikaatio tarkoittaa. Topoisomeraaseilla on tärkeä rooli molekyylin kelautumisessa.

DNA: n replikaatio on puolikonservatiivista

Oletko koskaan miettinyt kuinka replikaatio tapahtuu DNA: ssa? Toisin sanoen kaksoiskierroksesta täytyy ilmetä toinen kaksoiskierre, mutta miten se tapahtuu? Useiden vuosien ajan tämä oli avoin kysymys biologien keskuudessa. Permutaatioita voi olla useita: kaksi vanhaa säiettä yhdessä ja kaksi uutta säiettä yhdessä, tai yksi uusi säie ja yksi vanha kaksoiskierroksen muodostamiseksi.

Tutkijat Matthew Meselson ja Franklin Stahl vastasivat tähän kysymykseen vuonna 1957. Kirjailijoiden ehdottama replikaatiomalli oli puolikonservatiivinen.

Meselson ja Stahl väittivät, että replikaation tuloksena on kaksi DNA: n kaksoisheeliksimolekyyliä. Jokainen tuloksena saatu molekyyli koostuu vanhasta juosteesta (lähtö- tai lähtömolekyylistä) ja vasta syntetisoidusta uudesta juosteesta.

Napaisuusongelma

Kuinka polymeraasi vaikuttaa?

DNA-kierre koostuu kahdesta ketjusta, jotka kulkevat rinnakkain: yksi kulkee 5'-3 '-suuntaan ja toinen 3'-5' -suuntaan.

Näkyvin entsyymi replikaatioprosessissa on DNA-polymeraasi, joka vastaa ketjuun lisättävien uusien nukleotidien liiton katalysoinnista. DNA-polymeraasi voi pidentää ketjua vain 5'-3'-suunnassa. Tämä tosiasia estää ketjujen samanaikaisen kopioinnin replikaatiohaarukassa.

Miksi? Nukleotidien lisääminen tapahtuu vapaassa päässä 3 ', jossa on hydroksyyliryhmä (-OH). Siten vain yksi juosteista voidaan helposti monistaa lisäämällä nukleotidi terminaalisesti 3'-päähän. Tätä kutsutaan johtavaksi tai jatkuvaksi säikeeksi.

Okazaki-haarojen tuotanto

Toista juostetta ei voida pidentää, koska vapaa pää on 5 'eikä 3' eikä kumpikaan polymeraasi katalysoi nukleotidien lisäämistä 5'-päähän. Ongelma ratkaistaan ​​syntetisoimalla useita lyhyitä fragmentteja (130 - 200 nukleotidia), joista jokainen on normaalissa replikaatiosuunnassa välillä 5 - 3 ".

Tämä fragmenttien epäjatkuva synteesi päättyy kunkin osan yhdistymiseen, reaktioon, jota katalysoi DNA-ligaasi. Tämän mekanismin löytäjän Reiji Okazakin kunniaksi pieniä syntetisoituja segmenttejä kutsutaan Okazaki-fragmentteiksi.

Viitteet

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… ja Walter, P. (2015). Oleellinen solubiologia. Garland Science.
2. Cann, IK, & Ishino, Y. (1999). Arkeologisen DNA: n kopiointi: palajen tunnistaminen palapelin ratkaisemiseksi. Genetics, 152 (4), 1249 - 67.
3. Cooper, GM, ja Hausman, RE (2004). Solu: Molekyylinen lähestymistapa. Medicinska naklada.
4. Garcia-Diaz, M., ja Bebenek, K. (2007). DNA-polymeraasien monitoiminnot. Kriittiset katsaukset kasvitieteissä, 26 (2), 105-122.
5. Lewin, B. (2008). geenit IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
6. Shcherbakova, PV, Bebenek, K., ja Kunkel, TA (2003). Eukaryoottisten DNA-polymeraasien toiminnot. Tieteen SAGE KE, 2003 (8), 3.
7. Steitz, TA (1999). DNA-polymeraasit: rakenteellinen monimuotoisuus ja yleiset mekanismit. Journal of Biological Chemistry, 274 (25), 17395 - 17398.
8. Watson, JD (2006). Geenin molekyylibiologia. Panamerican Medical Ed.
9. Wu, S., Beard, WA, Pedersen, LG ja Wilson, SH (2013). DNA-polymeraasiarkkitehtuurin rakenteellinen vertailu viittaa nukleotidiväylään polymeraasin aktiiviseen kohtaan. Chemical Reviews, 114 (5), 2759-74.