Nukleinsyrer spiller en viktig rolle i å sikre den vitale aktiviteten til cellene til levende organismer. En viktig representant for denne gruppen av organiske forbindelser er DNA, som bærer all genetisk informasjon og er ansvarlig for manifestasjonen av de nødvendige egenskapene.
Hva er replikering?
I prosessen med celledeling er det nødvendig å øke mengden nukleinsyrer i kjernen slik at det ikke blir tap av genetisk informasjon i prosessen. I biologi er replikasjon duplisering av DNA gjennom syntese av nye tråder.
Hovedformålet med denne prosessen er å overføre genetisk informasjon til datterceller uendret uten noen mutasjoner.
Enzymer og replikasjonsproteiner
Duplisering av DNA-molekylet kan sammenlignes med enhver metabolsk prosess i cellen, som krever de riktige proteinene. Siden replikering er en viktig komponent i celledeling i biologi, er derfor mange hjelpepeptider involvert her.
DNA-polymerase er det viktigste reduplikasjonsenzymet som er ansvarligfor syntesen av datterkjeden til deoksyribonukleinsyre. I cytoplasmaet til cellen, i replikasjonsprosessen, er tilstedeværelsen av nukleintrifosfater obligatorisk, som bringer alle nukleinbasene
Disse basene er nukleinsyremonomerer, så hele kjeden til molekylet er bygget opp fra dem. DNA-polymerase er ansvarlig for monteringsprosessen i riktig rekkefølge, ellers er alle slags mutasjoner uunngåelige.
- Primase er et protein som er ansvarlig for dannelsen av en primer på DNA-templatekjeden. Denne primeren kalles også en primer, den har strukturen til RNA. For DNA-polymerase-enzymet er tilstedeværelsen av initiale monomerer viktig, hvorfra videre syntese av hele polynukleotidkjeden er mulig. Denne funksjonen utføres av primeren og dens tilsvarende enzym.
- Helikase (helikase) danner en replikasjonsgaffel, som er en divergens av matrisekjeder ved å bryte hydrogenbindinger. Dette gjør det lettere for polymeraser å nærme seg molekylet og begynne syntese.
- Topoisomerase. Hvis du ser for deg et DNA-molekyl som et vridd tau, når polymerasen beveger seg langs kjeden, vil det dannes en positiv spenning på grunn av sterk vridning. Dette problemet løses av topoisomerase, et enzym som bryter kjeden i kort tid og folder ut hele molekylet. Etter det sys det skadede området sammen igjen, og DNA-et blir ikke stresset.
- Ssb-proteiner festes som klynger til DNA-tråder ved replikasjonsgaffelen for å forhindre re-dannelse av hydrogenbindinger før slutten av reduplikasjonsprosessen.
- Ligas. Enzymfunksjonbestår i å sy Okazaki-fragmenter på den etterslepende tråden til DNA-molekylet. Dette skjer ved å kutte ut primere og sette inn native deoksyribonukleinsyremonomerer i stedet for dem.
I biologi er replikering en kompleks flertrinnsprosess som er ekstremt viktig i celledeling. Derfor er bruk av ulike proteiner og enzymer nødvendig for effektiv og korrekt syntese.
Redupliseringsmekanisme
Det er 3 teorier som forklarer DNA-dupliseringsprosessen:
- Konservativ sier at ett dattermolekyl av nukleinsyren har en matrisenatur, og det andre er fullstendig syntetisert fra bunnen av.
- Semi-konservativ foreslått av Watson og Crick og bekreftet i 1957 i eksperimenter på E. Coli. Denne teorien sier at begge datter-DNA-molekylene har én gammel tråd og én nylig syntetisert.
- Dispersjonsmekanismen er basert på teorien om at dattermolekyler har alternerende seksjoner langs hele lengden, bestående av både gamle og nye monomerer.
Nå vitenskapelig bevist semi-konservativ modell. Hva er replikasjon på molekylært nivå? I begynnelsen bryter helikasen hydrogenbindingene til DNA-molekylet, og åpner dermed begge kjedene for polymeraseenzymet. Sistnevnte, etter dannelsen av frø, begynner syntesen av nye kjeder i retning 5'-3'.
egenskapen til DNA-antiparallelisme er hovedårsaken til dannelsen av ledende og etterslepende tråder. På den ledende tråden beveger DNA-polymerase seg kontinuerlig, mens den ligger etterden danner Okazaki-fragmenter, som vil bli sammenføyd med ligase i fremtiden.
Replikeringsfunksjoner
Hvor mange DNA-molekyler er det i kjernen etter replikasjon? Selve prosessen innebærer en dobling av det genetiske settet til cellen, derfor har det diploide settet dobbelt så mange DNA-molekyler i løpet av den syntetiske perioden med mitose. En slik oppføring er vanligvis merket som 2n 4c.
I tillegg til den biologiske betydningen av replikering, har forskere funnet anvendelse av prosessen innen ulike felt innen medisin og vitenskap. Hvis i biologi replikering er duplisering av DNA, så i laboratoriet, blir reproduksjonen av nukleinsyremolekyler brukt til å lage flere tusen kopier.
Denne metoden kalles polymerasekjedereaksjonen (PCR). Mekanismen for denne prosessen ligner på replikering in vivo, derfor brukes lignende enzymer og buffersystemer for forløpet.
Konklusjoner
Replikasjon er av stor biologisk betydning for levende organismer. Overføringen av genetisk informasjon under celledeling er ikke fullstendig uten duplisering av DNA-molekyler, så det koordinerte arbeidet til enzymer er viktig i alle stadier.
