Що таке вилка реплікації?



The репликація виделкою це точка, в якій відбувається реплікація ДНК, вона також називається точкою росту. Він має форму Y, і, як продовжується реплікація, шпилька зміщується молекулою ДНК.

Реплікація ДНК являє собою клітинний процес, який передбачає дублювання генетичного матеріалу в клітці. Структура ДНК є подвійною спіраллю, і для того, щоб повторити її зміст, вона повинна бути відкрита. Кожна з ниток буде частиною нової ланцюга ДНК, оскільки реплікація є напівконсервативним процесом.

Вилка реплікації формується тільки між стикуванням між знову відокремленим шаблоном або ланцюгом шаблону і дуплексною ДНК, яка ще не була дубльована. При ініціюванні реплікації ДНК, одна з ниток може бути легко дубльована, в той час як інша нитка стикається з проблемою полярності..

Фермент, відповідальний за полімеризацію ланцюга - ДНК-полімеразу - синтезує тільки ланцюг ДНК у напрямку 5'-3 '. Таким чином, одна ланцюг є безперервною, а інша переривається реплікацією, генеруючи фрагменти Окадзакі.

Індекс

  • 1 Реплікація ДНК і вилка реплікації
    • 1.1 Однонаправлена ​​і двонаправлена ​​реплікація
    • 1.2 Залучені ферменти
    • 1.3 Початок реплікації і формування вил
    • 1.4 Подовження і переміщення вилки
    • 1.5 Припинення
  • 2 Реплікація ДНК є напівконсервативною
  • 3 Проблема полярності
    • 3.1 Як працює полімераза?
    • 3.2 Виробництво фрагментів Окадзакі
  • 4 Посилання

Реплікація ДНК і вилка реплікації

ДНК є молекулою, яка містить необхідну генетичну інформацію всіх живих організмів - за винятком деяких вірусів.

Цей величезний полімер, що складається з чотирьох різних нуклеотидів (A, T, G і C), знаходиться в ядрі еукаріотів, у кожній з клітин, що складають тканини цих істот (за винятком зрілих еритроцитів ссавців, яким відсутність ядра).

Кожен раз, коли клітина ділиться, ДНК повинна реплікуватися для того, щоб створити дочірню клітину з генетичним матеріалом.

Односпрямована і двонаправлена ​​реплікація

Реплікація може бути односпрямованою або двонаправленою, залежно від формування вилки реплікації в точці виникнення.

Логічно, у разі реплікації в одному напрямку утворюється тільки одна вилка, а в двосторонній реплікації формуються дві вилки..

Залучені ферменти

Для цього процесу необхідний складний ферментний механізм, який працює швидко і може точно повторювати ДНК. Найважливішими ферментами є ДНК-полімераза, ДНК-примаза, ДНК-геліказа, ДНК-лігаза і топоізомераза.

Початок реплікації і формування вилки

Реплікація ДНК не починається в будь-якому випадковому місці в молекулі. Існують специфічні області в ДНК, які позначають початок реплікації.

У більшості бактерій бактеріальна хромосома має єдину AT-багату відправну точку. Цей склад є логічним, оскільки полегшує відкриття області (пари AT з'єднані двома водневими мостами, а пара GC - трьома)..

По мірі того, як ДНК починає відкриватися, утворюється Y-подібна структура: вилка реплікації.

Подовження і рух вилки

ДНК-полімераза не може почати синтез дочірніх ланцюгів з нуля. Потрібна молекула, яка має 3'-кінець, так що полімераза має де починати полімеризуватися.

Цей вільний 3 'кінець пропонується невеликою молекулою нуклеотидів, званих праймером або праймером. Перший виступає як своєрідний гачок для полімерази.

Під час реплікації вилка реплікації має здатність рухатися по ДНК. Потужність вилки реплікації залишає дві односмугові молекули ДНК, які направляють утворення подвійних дочірніх молекул.

Вилка може просуватися завдяки дії ферментів геликази, які розмотують молекулу ДНК. Цей фермент розриває водневі зв'язки між парами підстав і дозволяє зміщення вилки.

Припинення

Реплікація припиняється, коли дві вилки знаходяться на 180 ° C від початку.

У цьому випадку ми говоримо про те, як протікає процес реплікації в бактеріях і необхідно виділити весь процес кручення кругової молекули, що передбачає реплікацію. Топоізомерази відіграють важливу роль у розмотуванні молекули.

Реплікація ДНК є напівконсервативною

Ви коли-небудь замислювалися, як відбувається реплікація в ДНК? Тобто інша подвійна спіраль повинна виникати з подвійної спіралі, але як це відбувається? Протягом кількох років це було відкритим питанням серед біологів. Може бути кілька перестановок: дві старі нитки разом і дві нові разом, або новий потік і старий, щоб сформувати подвійну спіраль.

У 1957 році на це питання відповіли дослідники Метью Меселсон і Франклін Шталь. Модель реплікації, запропонована авторами, була напівконсервативною.

Мезельсон і Шталь заявили, що результатом реплікації є дві дволанцюжкові молекули ДНК. Кожна з отриманих молекул складається з старої нитки (від матері або початкової молекули) і знову синтезованої нової нитки..

Проблема полярності

Як працює полімераза?

Спіраль ДНК утворена двома ланцюгами, які протікають антипараллельно: один йде в напрямку 5'-3 ', а інший 3'-5'.

Найбільш важливим ферментом в процесі реплікації є ДНК-полімераза, яка відповідає за каталізацію зв'язування нових нуклеотидів, які будуть додані до ланцюга. ДНК-полімераза може розширювати ланцюг тільки в напрямку 5'-3 '. Цей факт перешкоджає одночасному дублюванню ланцюгів у вилці реплікації.

Чому? Додавання нуклеотидів відбувається на вільному кінці 3 ', де знаходиться гідроксильна група (-ОН). Таким чином, тільки одна з ланцюгів може бути легко амплифицирована за допомогою термінального додавання нуклеотиду до 3 'кінця. Це називається провідною або безперервною ланцюгом.

Виробництво фрагментів Окадзакі

Інша нитка не може витягнути, оскільки вільний кінець є 5 ', а не 3', і ніяка полімераза не каталізує додавання нуклеотидів до 5 'кінця. Задача вирішується синтезом безлічі коротких фрагментів (від 130 до 200 нуклеотидів), кожен в нормальному напрямку реплікації від 5 'до 3'..

Цей переривчастий синтез фрагментів закінчується об'єднанням кожної з частин, реакцією, катализируемой ДНК-лігази. На честь першовідкривача цього механізму, Reiji Okazaki, невеликі синтезовані сегменти називаються фрагментами Okazaki.

Список літератури

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2015). Основна біологія клітини. Гірлянди наука.
  2. Cann, I. K., & Ishino, Y. (1999). Архівна реплікація ДНК: виявлення частин для вирішення головоломки. Генетика, 152(4), 1249-67.
  3. Купер Г. М., Хаусман Р. Е. (2004). Клітина: Молекулярний підхід. Медична наклада.
  4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Множинні функції ДНК-полімераз. Критичні огляди в науках рослин, 26(2), 105-122.
  5. Левін, Б. (2008). гени IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
  6. Щербакова П. В., Бебенк К., Кункель Т. А. (2003). Функції еукаріотичних ДНК-полімераз. Наука SAGE KE, 2003(8), 3.
  7. Steitz, Т. A. (1999). ДНК-полімерази: структурна різноманітність і загальні механізми. Журнал біологічної хімії, 274(25), 17395-17398.
  8. Watson, J. D. (2006). Молекулярна біологія гена. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wu, S., Beard, W.A., Pedersen, L.G., & Wilson, S.H. (2013). Структурне порівняння архітектури ДНК-полімерази передбачає нуклеотидний шлюз до активного сайту полімерази. Хімічні огляди, 114(5), 2759-74.