A DNS - dezoxiribonukleinsav - replikációja a sejt szétválása előtt történik, hogy mindkét sejt megkapja a szülő genetikai anyagának pontos másolatát. Noha sok hasonlóság mutatkozik abban, hogy a prokarióta és az eukarióta sejtek hogyan replikálják a DNS-ét, több is van megkülönböztetés közöttük, a molekulák eltérő mérete és összetettsége miatt, beleértve a teljes időigényt is a folyamat.
Különbségek az eukarióta és a prokarióta sejtek között
A prokarióta sejtek felépítése meglehetősen egyszerű. Nincsenek sejtmagjaik, nincsenek sejtjeik és kis mennyiségű DNS egyetlen, kör alakú kromoszóma formájában. Az eukarióta sejteknek viszont van egy magja, több organelluma és több DNS-e van elrendezve, több, lineáris kromoszómában.
A DNS-replikáció lépései
A DNS-replikáció a DNS-molekula egy meghatározott pontján kezdődik, amelyet replikációs origónak nevezünk. Az eredetnél az enzimek kikapcsolják a kettős spirált, hozzáférhetővé téve annak összetevőit a replikációhoz. Ezután a spirál minden szála elválik a másiktól, így a most párosítatlan alapok sablonként szolgálnak az új szálak számára. Az RNS egy kis szegmensét - ribonukleinsavat - primerként adjuk hozzá, majd a párosítatlan bázisokat kiegészítő új nukleotidbázisok összeállíthatók, és két leányszálat képezhetnek az egyes szülőszálak mellett. Ezt az összeszerelést DNS-polimerázoknak nevezett enzimekkel hajtják végre. Amikor a folyamat befejeződött, két DNS-molekula képződött egymással és az alapmolekulával megegyezően.
A prokarióta és az eukarióta DNS replikáció közötti hasonlóságok
A DNS replikációjának lépései minden prokarióta és eukarióta szervezet esetében általában azonosak. A DNS letekerését egy DNS-helikáz nevű enzim végzi. Az új DNS-szálak előállítását az úgynevezett polimeráz enzimek szervezik.
Mindkét organizmustípus a félkonzervatív replikációnak nevezett mintát is követi. Ebben a mintában az egyes DNS-szálak különböző irányokban készülnek, előidézve egy vezető és egy elmaradó szálat. A lemaradó szálakat kis Okazaki-fragmenseknek nevezett DNS-fragmensek előállítása hozza létre, amelyek végül összekapcsolódnak. Mindkét fajta organizmus új DNS-szálakat is elkezd egy kis RNS-láncindítóval.
Különbségek a prokarióta és az eukarióta DNS-replikáció között
A prokarióta és az eukarióta DNS-replikáció közötti különbségek nagymértékben összefüggenek ezen organizmusok DNS-e és sejtjei méretének és összetettségének kontrasztjaival. Az átlagos eukarióta sejt 25-ször több DNS-t tartalmaz, mint egy prokarióta sejt.
A prokarióta sejtekben csak egy kiindulási pont van, a replikáció két ellentétes irányban történik egyszerre, és a sejt citoplazmájában megy végbe. Az eukarióta sejteknek viszont több kiindulási pontjuk van, és egyirányú replikációt alkalmaznak a sejt magjában. A prokarióta sejtekben egy vagy kétféle polimeráz van, míg az eukariótákban négy vagy több.
A replikáció sokkal gyorsabban történik a prokarióta sejtekben is, mint az eukariótákban. Egyes baktériumok csak 40 percet vesznek igénybe, míg az állati sejtek, például az emberek, akár 400 órát is igénybe vehetnek. Ezenkívül az eukariótáknak külön eljárása van a kromoszómájuk végén lévő telomerek replikálására is. Kör alakú kromoszómáikkal a prokariótáknak nincs végük a szintetizálásra. Végül a rövid replikáció a prokariótákban szinte folyamatosan történik, de az eukarióta sejtek csak a sejtciklus S-fázisában mennek keresztül DNS-replikáción.