Генетичният код на живите организми се съдържа в ДНК на хромозоми. ДНК молекулата е двойна спирала, изградена от двойки нуклеотиди, всеки състоящ се от фосфатна група, захарна група и азотна основа. Структурата на нуклеотидите е асиметрична, което означава, че двете вериги на двойната спирала на ДНК имат противоположни посоки.
Когато се извършва ДНК синтез по време на репликацията на ДНК, двете нишки на двойната спирала са разделени. Репликацията може да се осъществи само в посока напред към всяка нишка. В резултат на това едната нишка се копира непрекъснато в посока напред, докато другата се копира прекъснато в сегменти, които по-късно се съединяват.
Защо нишките на ДНК имат насока
Страните на молекулите на ДНК с двойна спирала са изградени от фосфатни и захарни групи докато стъпалата са изградени от азотни основи. По споразумение въглеродните атоми във въглеродните вериги или пръстените на органичните молекули се номерират последователно. Въглеродните атоми в азотните основи са номерирани 1, 2, 3 и т.н. За да се разграничат номерираните въглеродни атоми на захарните групи, тези въглероди се номерират с помощта на главен символ, т.е. 1 ', 2', 3 'и т.н., или един прост и т.н.
В захарните групи има пет въглеродни атома, номерирани от 1 до 5. 5 'атомът има a фосфатна група прикрепен към него, докато 3 'въглеродът се свързва с ОН група. За да образува страните на спиралата, 5 'фосфатът от едната страна на захарната група се свързва с 3' OH на следващия нуклеотид. Последователността на тази нишка е 5 'до 3'.
Стъпалата на спиралната молекула се образуват от свързани азотни основи. Четирите основи в молекулите на ДНК са аденин, гуанин, цитозин и тимин, съкратени като A, G, C и T. Базите A и T могат да образуват връзка, а G и C могат да свързват.
Когато нуклеотид от веригата от 5 'до 3' последователност се свързва с друг нуклеотид, за да образува стъпало, другият нуклеотид има противоположната фосфатна / ОН последователност. Това означава, че едната страна на спиралата се движи в посока 5 'до 3', докато другата страна се движи в 3 'до 5' посока.
Прекъсната репликация на ДНК срещу непрекъсната репликация
Синтезът на ДНК може да се осъществи само когато двете нишки на двойната спирала са разделени. По време на репликацията на ДНК ензимът разкъсва спиралата и ДНК полимераза копира всяка нишка. Нишката, движеща се в посока 5 'до 3', се нарича водеща нишка, докато другата нишка с последователност 3 'до 5' е изоставащата нишка.
Полимеразата може да копира само ДНК в 5 'до 3' посока. Това означава, че той може непрекъснато да възпроизвежда водещата нишка, докато се движи от началната точка на разделяне по нишката. За да копира изоставащата нишка, полимеразата трябва да се репликира назад по нишката до началната точка на разделяне.
След това репликацията спира, придвижва се нагоре по нишката и отново се придвижва назад към сегмента, който вече е копиран. Поредица от несвързани копия на ДНК сегмент, наречени Оказаки фрагменти се произвеждат от изоставащата нишка.
ДНК лигаза
С напредването на репликацията на ДНК, ДНК лигазен ензим съединява фрагментите на Okazaki в непрекъсната нишка. Тази комбинация от непрекъснат синтез на водещата верига и на части или прекъсване на репликация на изоставащата верига води до две нови ДНК спирали, след като сегментите на изоставащата верига са свързани заедно.
Всяка нова двойна спирала има родителска верига от оригиналната ДНК молекула и ново реплицирана верига, синтезирана от ДНК полимеразата. Когато репликацията завърши успешно, няма разлика в двете копия на оригиналната ДНК молекула, въпреки че едната е получена чрез непрекъсната репликация, докато другата има прекъсната ДНК репликация.