Et DNA-molekyl er en struktur som finnes på et kromosom. Ett kromosom inneholder ett slikt molekyl som består av to tråder. DNA-reduplisering er overføring av informasjon etter selvreproduksjon av tråder fra ett molekyl til et annet. Det er iboende i både DNA og RNA. Denne artikkelen diskuterer prosessen med DNA-reduplisering.
Generell informasjon og typer DNA-syntese
Det er kjent at trådene i molekylet er vridd. Men når prosessen med DNA-reduplisering begynner, despiraliserer de, for så å flytte til sidene, og en ny kopi syntetiseres på hver. Ved ferdigstillelse dukker det opp to helt identiske molekyler, som hver inneholder en mor og datter-tråd. Denne syntesen kalles semi-konservativ. DNA-molekyler beveger seg bort, mens de forblir i en enkelt sentromer, og divergerer til slutt bare når denne sentromeren begynner å dele seg.
En annen type syntese kalles reparativ. Han, i motsetning til den forrige,assosiert med et hvilket som helst cellulært stadium, men begynner når DNA-skade oppstår. Hvis de er for omfattende, dør cellen til slutt. Men hvis skaden er lokalisert, kan den repareres. Avhengig av problemet er en enkelt eller to DNA-strenger gjenstand for restaurering. Denne, som det også kalles, ikke-planlagt syntese tar ikke lang tid og krever ikke store energikostnader.
Men når DNA-reduplikering skjer, forbrukes mye energi, materiale, varigheten strekker seg i timevis.
Reduplisering er delt i tre perioder:
- initiering;
- elongation;
- terminering.
La oss se nærmere på denne DNA-reduplikasjonssekvensen.
Initiering
Det er flere titalls millioner basepar i menneskelig DNA (det er bare hundre og ni i dyr). DNA-reduplikasjon starter mange steder i kjeden av følgende årsaker. Omtrent samtidig skjer transkripsjon i RNA, men det er suspendert enkelte steder under DNA-syntese. Før en slik prosess samler det seg derfor en tilstrekkelig mengde av et stoff i cellens cytoplasma for å opprettholde genuttrykk og slik at cellens vitale aktivitet ikke forstyrres. I lys av dette bør prosessen gjennomføres så raskt som mulig. Sending i denne perioden utføres, og transkripsjon utføres ikke. Studier har vist at DNA-reduplisering skjer på en gang i flere tusen punkter - små områder med en visssekvens av nukleotider. De er forbundet med spesielle initiatorproteiner, som igjen er forbundet med andre enzymer for DNA-replikasjon.
DNA-fragmentet der syntesen skjer kalles replikonet. Det starter fra startpunktet og slutter når enzymet fullfører replikasjonen. Replikonet er autonomt, og forsyner også hele prosessen med sin egen støtte.
Prosessen starter kanskje ikke fra alle punkter samtidig, et sted starter den tidligere, et sted senere; kan strømme i en eller to motsatte retninger. Hendelser skjer i følgende rekkefølge når de genereres:
- replikeringsgaffel;
- RNA-primer.
replikeringsgaffel
Denne delen er prosessen der deoksyribonukleine tråder syntetiseres på de løsrevne DNA-trådene. Gaffelen danner det såk alte reduplikasjonsøyet. Prosessen innledes av en rekke handlinger:
- frigjøring fra binding til histoner i nukleosomet - DNA-reduplikasjonsenzymer som metylering, acetylering og fosforylering produserer kjemiske reaksjoner som får proteiner til å miste sin positive ladning, noe som letter frigjøringen;
- despiralisering er avviklingen som er nødvendig for å frigjøre trådene ytterligere;
- bryte hydrogenbindinger mellom DNA-tråder;
- divergensen deres i forskjellige retninger av molekylet;
- fiksering av SSB-proteiner.
RNA-primer
Syntesen utføreret enzym k alt DNA-polymerase. Han kan imidlertid ikke starte det på egen hånd, så andre enzymer gjør det - RNA-polymeraser, som også kalles RNA-primere. De syntetiseres parallelt med deoksyribonukleine tråder i henhold til det komplementære prinsippet. Dermed ender initieringen med syntese av to RNA-primere på to DNA-tråder som brytes og løsner i forskjellige retninger.
Forlengelse
Denne perioden begynner med tilsetning av et nukleotid og 3'-enden av RNA-primeren, som utføres av den allerede nevnte DNA-polymerasen. Til det første fester hun det andre, tredje nukleotidet, og så videre. Basene til den nye tråden er koblet til moderkjeden med hydrogenbindinger. Det antas at filamentsyntese fortsetter i 5'-3'-retningen.
Der den skjer mot replikasjonsgaffelen, fortsetter syntesen kontinuerlig og forlenges etter hvert. Derfor kalles en slik tråd ledende eller ledende. RNA-primere dannes ikke lenger på den.
Men på den motsatte morstrengen fortsetter DNA-nukleotider å feste seg til RNA-primeren, og deoksyribonukleinkjeden syntetiseres i motsatt retning fra reduplikasjonsgaffelen. I dette tilfellet kalles det lagging eller lagging.
På den etterslepende tråden skjer syntese fragmentarisk, der syntesen på slutten av en seksjon begynner på et annet sted i nærheten ved bruk av den samme RNA-primeren. Dermed er det to fragmenter på den etterslepende tråden som er forbundet med DNA og RNA. De kalles Okazaki-fragmenter.
Så gjentar alt seg. Deretter avvikles en ny vending av helixen, hydrogenbindingene brytes, trådene divergerer til sidene, den ledende tråden forlenges, neste fragment av RNA-primeren syntetiseres på den etterslepende, hvoretter Okazaki-fragmentet. Etter det, på den etterslepende tråden, blir RNA-primerne ødelagt, og DNA-fragmentene kombineres til ett. Så på denne kretsen skjer samtidig:
- dannelse av nye RNA-primere;
- syntese av Okazaki-fragmenter;
- ødeleggelse av RNA-primere;
- gjenforening til én enkelt kjede.
Oppsigelse
Prosessen fortsetter til to replikasjonsgafler møtes, eller en av dem når slutten av molekylet. Etter at gaflene møtes, er datterstrengene av DNA forbundet med et enzym. I tilfelle gaffelen har flyttet seg til enden av molekylet, avsluttes DNA-reduplisering ved hjelp av spesielle enzymer.
Korreksjon
I denne prosessen er en viktig rolle gitt til kontroll (eller korreksjon) av reduplikering. Alle fire typer nukleotider tilføres syntesestedet, og ved prøveparing velger DNA-polymerase de som trengs.
Det ønskede nukleotidet må kunne danne like mange hydrogenbindinger som det samme nukleotidet på DNA-templatetråden. I tillegg må det være en viss konstant avstand mellom sukker-fosfat-ryggradene, tilsvarende tre ringer i to baser. Hvis nukleotidet ikke oppfyller disse kravene, vil ikke forbindelsen skje.
Kontrollen utføres før det tas med i kjeden og førinkludering av neste nukleotid. Etter det dannes en binding i ryggraden i sukkerfosfatet.
mutasjonsvariasjon
Mekanismen for DNA-replikasjon har, til tross for den høye prosentandelen av nøyaktighet, alltid forstyrrelser i trådene, hovedsakelig k alt "genmutasjoner". Omtrent tusen basepar har én feil, som kalles konvariant reduplikasjon.
Det skjer av ulike årsaker. For eksempel ved høy eller for lav konsentrasjon av nukleotider, deaminering av cytosin, tilstedeværelse av mutagener i synteseområdet, med mer. I noen tilfeller kan feil rettes ved reparasjonsprosesser, i andre blir retting umulig.
Hvis skaden har berørt et inaktivt sted, vil ikke feilen få alvorlige konsekvenser når DNA-redupliseringsprosessen inntreffer. Nukleotidsekvensen til et bestemt gen kan vises med en mismatch. Da er situasjonen annerledes, og både døden til denne cellen og døden til hele organismen kan bli et negativt resultat. Det bør også tas i betraktning at genmutasjoner er basert på mutasjonsvariabilitet, noe som gjør genpoolen mer plastisk.
Methylation
På syntesetidspunktet eller rett etter det skjer kjedemetylering. Det antas at hos mennesker er denne prosessen nødvendig for å danne kromosomer og regulere gentranskripsjon. I bakterier tjener denne prosessen til å beskytte DNA fra å bli kuttet av enzymer.
