DNA: n - deoksiribonukleiinihapon - replikaatio tapahtuu ennen solun jakautumista sen varmistamiseksi, että molemmat solut saavat tarkan kopion vanhemman geneettisestä materiaalista. Vaikka prokaryootti- ja eukaryoottisolut replikoivat DNA: ta, on monia yhtäläisyyksiä, mutta niitä on useita erot niiden välillä, johtuen molekyylien erilaisesta koosta ja monimutkaisuudesta, mukaan lukien loppuun kuluva aika prosessi.
Eukaryoottisten ja prokaryoottisten solujen erot
Prokaryoottisolut ovat rakenteeltaan melko yksinkertaisia. Niillä ei ole ydintä, ei organelleja ja pieni määrä DNA: ta yhden, pyöreän kromosomin muodossa. Toisaalta eukaryoottisoluilla on ydin, useita organelleja ja enemmän DNA: ta, jotka on järjestetty useisiin lineaarisiin kromosomeihin.
DNA-replikaation vaiheet
DNA-replikaatio alkaa DNA-molekyylin tietystä kohdasta, jota kutsutaan replikaation aloituskohdaksi. Alkuperässä entsyymit purkautuvat kaksoiskierteestä, jolloin sen komponentit ovat replikoitavissa. Kukin kierukan säie erottuu sitten toisesta, paljastaen nyt parittomat emäkset toimimaan mallina uusille säikeille. Pieni segmentti RNA: ta - ribonukleiinihappo - lisätään alukkeena, minkä jälkeen uudet nukleotidiemäkset, jotka täydentävät parittomia emäksiä, voidaan koota muodostamaan kaksi tytärjuostoa kunkin emäs juosteen viereen. Tämä kokoonpano toteutetaan entsyymeillä, joita kutsutaan DNA-polymeraaseiksi. Kun prosessi on valmis, on muodostettu kaksi DNA-molekyyliä, jotka ovat identtisiä toistensa ja kantamolekyylin kanssa.
Prokaryoottisen ja eukaryoottisen DNA-replikaation väliset yhtäläisyydet
DNA-replikaation vaiheet ovat yleensä samat kaikille prokaryoottisille ja eukaryoottisille organismeille. DNA: n purkaminen tapahtuu DNA-helikaasin nimisellä entsyymillä. Uusien DNA-säikeiden valmistusta organisoivat entsyymit, joita kutsutaan polymeraaseiksi.
Molemmat organismityypit noudattavat myös mallia, jota kutsutaan puolikonservatiiviseksi replikaatioksi. Tässä kuviossa DNA: n yksittäiset säikeet valmistetaan eri suuntiin, jolloin syntyy johtava ja jäljessä oleva säie. Viivästyneet säikeet syntyvät tuottamalla pieniä DNA-fragmentteja, joita kutsutaan Okazaki-fragmenteiksi ja jotka lopulta liitetään toisiinsa. Molemmat organismityypit aloittavat myös uudet DNA-säikeet pienellä RNA-alukkeella.
Ero prokaryoottisen ja eukaryoottisen DNA-replikaation välillä
Prokaryoottisen ja eukaryoottisen DNA-replikaation erot liittyvät suurelta osin näiden organismien DNA: n ja solujen koon ja monimutkaisuuden kontrasteihin. Keskimääräisessä eukaryoottisolussa on 25 kertaa enemmän DNA: ta kuin prokaryoottisolussa.
Prokaryoottisoluissa on vain yksi lähtöpiste, replikaatio tapahtuu kahdessa vastakkaisessa suunnassa samanaikaisesti ja tapahtuu solun sytoplasmassa. Toisaalta eukaryoottisoluilla on useita lähtöpisteitä ja ne käyttävät yksisuuntaista replikaatiota solun ytimessä. Prokaryoottisoluissa on yksi tai kaksi polymeraasityyppiä, kun taas eukaryooteilla on neljä tai enemmän.
Replikaatio tapahtuu myös paljon nopeammin prokaryoottisoluissa kuin eukaryooteissa. Jotkut bakteerit vievät vain 40 minuuttia, kun taas eläinsolut, kuten ihmiset, voivat kestää jopa 400 tuntia. Lisäksi eukaryooteilla on myös erillinen prosessi telomeerien replikoimiseksi niiden kromosomien päissä. Pyöreiden kromosomiensa ansiosta prokaryooteilla ei ole loppuja syntetisoida. Lopuksi lyhyt replikaatio prokaryooteissa tapahtuu melkein jatkuvasti, mutta eukaryoottisolut replikoituvat DNA: n vasta solusyklin S-vaiheen aikana.