Deoksiribonukleinska kiselina ili DNA prirodna je molekula za prijenos genetičkih informacija kroz generacije. Većina svake stanice u vašem tijelu sadrži 46 kromosoma - skup od 23 od svakog roditelja - koje se stanica mora replicirati prije nego što se može podijeliti.
Pročitajte više o strukturi, funkciji i važnosti DNA.
S druge strane, bakterija (i ostali prokarioti) obično imaju jedan kromosom. Iznenađujuće, potrebno je približno isto vrijeme, otprilike sat vremena ili manje, da vi i bakterija replicirate DNA kroz iste korake replikacije DNA.
Osnove DNA: struktura
Vrijeme replikacije ovisi o brzini replikacije DNA, količini DNA u stanici i broju ishodišta replikacije na svakoj molekuli DNA. DNA je dugački polimer s okosnicom izmjeničnih skupina šećera i fosfata. Jedna od četiri dušične nukleotidne baze visi sa svake skupine šećera. Slijed baza je abeceda od četiri slova koja opisuje slijed aminokiselina u proteinima, molekulama koje su odgovorne za vaše fizičke osobine i biokemiju.
Osnove DNA: replikacija
Kromosomi su kompaktna pakiranja DNA i proteina. Dvije niti DNA tvore dvostruku zavojnicu u srcu svakog kromosoma.
Pročitajte više o tome što je kromosom.
Da bi se replikacija nastavila, stanični strojevi moraju otvoriti dvostruku zavojnicu i koristiti svaki izloženi pramen kao predložak za izgradnju novog partnerskog lanca. Ovo je polukonzervativna replikacija, u kojoj je konačni proizvod dvije zavojnice, svaka s izvornim i novim. Parovi baza u lancu predloška određuju one u novom lancu kroz postupak komplementarnog uparivanja - svaka vrsta nukleotidne baze može se upariti samo s određenim partnerom.
Opći koraci replikacije DNA
To su DNA osnove replikacije DNA.
Korak 1: Obrasci vilice za replikaciju. Enzim nazvan DNA helikaza "raspakuje" dvostruku zavojnicu u Y-račvastu formaciju.
Korak 2: Primers Bind. DNA početnici vežu se na područja na kojima će se replikacijski enzim, DNA polimeraza, početi replicirati. Primeri djeluju kao signal enzimu i daju mu do znanja odakle početi i u kojem smjeru ići.
Korak 3: Izduživanje. Ovo je faza u kojoj se DNK zapravo replicira. DNA polimeraza "izdužuje" novi lanac, što znači da počinje stvarati novi lanac na temelju svakog lanca predloška.
Korak 4: Prestanak. Kad je replikacija dovršena, dogodi se nekoliko stvari. Prvo, enzim nazvan "eksonukleaza" uklanja početnice s DNA i ta mjesta se popunjavaju odgovarajućom sekvencom DNA.
Dalje, jednom lancu (koji se naziva "zaostali" lanac) potrebna je DNA ligaza da poveže fragmente DNA koji su upravo replicirani. Drugi enzim dolazi da provjeri i ispravi sve pogreške počinjene tijekom replikacije. Posljednji od koraka replikacije DNA je kada telomeraza dodaje posebne sekvence nazvane "telomere" na kraj niti.
Replikacija bakterija
Pojedinačni kromosom bakterije je petlja dvolančane DNA. Broj baza može varirati od jedne do druge vrste. Poznate bakterije E. coli ima 4,7 milijuna baznih parova kojima treba oko 40 minuta da se repliciraju, što podrazumijeva brzinu od preko 1.000 baza u sekundi.
Replikacija započinje na jednom fiksnom mjestu i nastavlja se na svakom lancu u suprotnim smjerovima. Postupak replikacije uključuje lektorski korak koji osigurava stopu pogrešaka ne veću od jedne na jednu milijardu.
Replikacija eukariota
Stanice čovjeka i drugih eukariota imaju organizirane jezgre koje zatvaraju skup kromosoma. Tipični ljudski kromosom ima oko 150 milijuna baznih parova koje se stanica replicira brzinom od 50 parova u sekundi. Tom brzinom replikacije DNA, stanici bi trebalo preko mjesec dana da kopira kromosom.
Činjenica da je potreban samo jedan sat zbog višestrukog podrijetla replikacije. Replikacija istodobno dolazi iz mnogih različitih točaka na kromosomu, a enzimi spajaju dijelove zajedno dajući konačnu netaknutu kopiju. Svih 46 ljudskih kromosoma replicira se istodobno, tijekom S faze staničnog ciklusa.