Elävien organismien geneettinen koodi sisältyy DNA: han kromosomit. DNA-molekyyli on kaksoiskierre, joka koostuu parista nukleotiditjokainen koostuu fosfaattiryhmästä, sokeriryhmästä ja typpiemästä. Nukleotidien rakenne on epäsymmetrinen, mikä tarkoittaa, että kaksoiskierteen DNA: n kahdella säikeellä on vastakkaiset suunnat.
Kun DNA-synteesi tapahtuu DNA-replikaation aikana, kaksoiskierteen kaksi säikettä erotetaan. Replikointi voi tapahtua vain kunkin säikeen eteenpäin. Seurauksena on, että yksi säie kopioidaan jatkuvasti eteenpäin, kun taas toinen kopioidaan epäjatkuvasti segmenteissä, jotka myöhemmin liitetään.
Miksi DNA-säikeillä on suunta
Kaksoiskierteen DNA-molekyylien sivut koostuvat fosfaatti- ja sokeriryhmät kun pylväät koostuvat typpipitoiset emäkset. Tavanomaisesti orgaanisten molekyylien hiiliketjuissa tai renkaissa olevat hiiliatomit on numeroitu peräkkäin. Typpipitoisten emästen hiiliatomit on numeroitu 1, 2, 3 jne. Sokeriryhmien numeroitujen hiiliatomien erottamiseksi nämä hiilet numeroidaan käyttämällä alkusymbolia, ts. 1 ', 2', 3 'jne., Tai yhtä alkua jne.
Sokeriryhmissä on viisi hiiliatomia, jotka on numeroitu 1 '- 5'. 5'-atomilla on fosfaattiryhmä kiinnitetty siihen samalla kun 3'-hiili liittyy OH-ryhmä. Kierteen sivujen muodostamiseksi sokeriryhmän toisella puolella oleva 5'-fosfaatti liittyy seuraavan nukleotidin 3'-OH: han. Tämän juosteen sekvenssi on 5 '- 3'.
Kierukkamolekyylin pylväät muodostuvat kytketyistä typpipitoisista emäksistä. DNA-molekyylien neljä emästä ovat adeniini, guaniini, sytosiini ja tymiini, jotka on lyhennetty A, G, C ja T. A- ja T-emäkset voivat muodostaa linkin, ja G ja C voivat linkittää.
Kun 5'-3'-sekvenssiketjun nukleotidi kytkeytyy toiseen nukleotidiin muodostaen pylvään, toisella nukleotidilla on päinvastainen fosfaatti / OH-sekvenssi. Tämä tarkoittaa sitä, että kierukan toinen puoli kulkee 5 '- 3' suuntaan, kun taas toinen puoli kulkee 3 '- 5' suunta.
Jatkuva DNA-replikaatio vs. jatkuva replikaatio
DNA-synteesi voi tapahtua vain, kun kaksoiskierteen kaksi säikettä on erotettu. DNA-replikaation aikana entsyymi rikkoo heliksin ja DNA-polymeraasi kopioi jokaisen säikeen. 5 '- 3' -suunnassa kulkevaa juosetta kutsutaan johtavaksi juosteeksi, kun taas toinen juoste, jolla on 3'-5'-sekvenssi, on jäljessä oleva juoste.
Polymeraasi voi kopioida vain DNA: ta 5 '- 3' suuntaan. Tämä tarkoittaa, että se voi jatkuvasti kopioida johtavan juosteen, kun se liikkuu alkuperäisestä erotuspaikasta pitkin säikettä. Jäljellä olevan juosteen kopioimiseksi polymeraasin on replikoitava taaksepäin säikettä pitkin erottamisen alkupisteeseen.
Replikointi pysähtyy, liikkuu säikeestä ylöspäin ja siirtyy takaisin taaksepäin jo kopioidulle segmentille. Sarja irrotettuja DNA-segmenttikopioita kutsutaan Okazaki-fragmentit tuotetaan jäljessä olevasta säikeestä.
DNA-ligaasi
DNA: n replikaation edetessä DNA-ligaasientsyymi yhdistää Okazaki-fragmentit jatkuvaksi säikeeksi. Tämä yhdistelmä johtavan juosteen jatkuvaa synteesiä ja lohkon paloittainen tai epäjatkuva replikaatio viivästynyt juoste johtaa kahteen uuteen DNA-kierteeseen, kun jäljessä olevan juosteen segmentit on yhdistetty yhdessä.
Jokaisella uudella kaksoiskierteellä on alkuperäisnauha alkuperäisestä DNA-molekyylistä ja vasta replikoitu juoste, jonka DNA-polymeraasi syntetisoi. Kun replikaatio on saatu päätökseen, alkuperäisen DNA: n kahdessa kopiossa ei ole eroa molekyyli, vaikka yksi oli johdettu jatkuvan replikaation avulla, kun taas toisella oli epäjatkuva DNA replikointi.