Az élő organizmusok genetikai kódját a kromoszómák. A DNS-molekula kettős spirál, amely két párból áll nukleotidok, mindegyik foszfátcsoportból, cukorcsoportból és nitrogénbázisból áll. A nukleotidok szerkezete aszimmetrikus, vagyis a kettős spirál DNS két szála ellentétes irányú.
Amikor a DNS-szintézis a DNS-replikáció során történik, a kettős spirál két szála elválik. A replikáció csak az egyes szálak előrefelé történhet. Ennek eredményeként az egyik szálat folyamatosan előre, míg a másikat szakaszosan másoljuk a később összekapcsolt szegmensekben.
Miért van iránya a DNS-szálaknak?
A kettős spirál DNS-molekulák oldala foszfát- és cukorcsoportok míg a lépcsők abból állnak nitrogénes bázisok. Megállapodás szerint a szerves molekulák szénláncaiban vagy gyűrűiben lévő szénatomok sorrendben vannak megszámozva. A nitrogénbázisokban lévő szénatomok száma 1, 2, 3 stb. A cukorcsoportok számozott szénatomjainak megkülönböztetéséhez ezeket a szénatomokat prím szimbólummal, azaz 1 ', 2', 3 'stb., Vagy egy prím stb.
A cukorcsoportokban öt szénatom van, 1 '-től 5-ig számozva. Az 5 'atomnak van egy foszfátcsoport miközben a 3'-szén kapcsolódik egy an OH csoport. A spirál oldalainak kialakításához a cukorcsoport egyik oldalán lévő 5'-foszfát kapcsolódik a következő nukleotid 3'-OH-jához. Ennek a szálnak a szekvenciája: 5 '- 3'.
A spirálmolekula lépcsői összekapcsolt nitrogénbázisokból képződnek. A DNS-molekulák négy bázisa az adenin, a guanin, a citozin és a timin, rövidítve A, G, C és T. Az A és T bázisok kapcsolatot alkothatnak, G és C pedig összekapcsolódhatnak.
Amikor az 5'-3 'szekvenciájú lánc nukleotidja kapcsolódik egy másik nukleotidhoz, hogy egy lépcsőt képezzen, a másik nukleotid foszfát / OH szekvenciája ellentétes. Ez azt jelenti, hogy a spirál egyik oldala az 5 '- 3' irányban halad, míg a másik oldala a 3 '- 5' irány.
Folyamatos DNS-replikáció versus folyamatos replikáció
A DNS-szintézis csak akkor mehet végbe, ha a kettős spirál két szála el van választva. A DNS-replikáció során egy enzim feltöri a hélixet és DNS-polimeráz minden szálat lemásol. Az 5 '- 3' irányban futó szálat vezető szálnak nevezzük, míg a másik szál 3 '- 5' szekvenciával a lemaradó szál.
A polimeráz csak a DNS-t képes lemásolni 5 '- 3' irányba. Ez azt jelenti, hogy folyamatosan képes megismételni a vezető szálat, amikor elmozdul a szétválás kezdeti pontjától a szál mentén. A lemaradó szál lemásolásához a polimeráznak vissza kell replikálódnia a szál mentén az elválasztás kezdeti pontjáig.
Ezután a replikáció leáll, feljebb lép a szálon és visszafelé mozog a már átmásolt szegmenshez. Leválasztott DNS szegmens másolatok sora hívott Okazaki töredékek a lemaradt szálból állítják elő.
DNS-ligáz
A DNS-replikáció előrehaladtával a DNS-ligáz enzim az Okazaki-töredékeket folytonos szálrá egyesíti. Ez a kombináció a vezető szál folyamatos szintézisével és a részenkénti vagy szakaszos replikációjával a lemaradó szál két új DNS-spirált eredményez, amint a lemaradó szál szegmensei összekapcsolódnak együtt.
Minden új kettős spirálnak van egy szülője az eredeti DNS-molekulából és egy újonnan replikált szál, amelyet a DNS-polimeráz szintetizál. Ha a replikáció sikeresen befejeződött, nincs különbség az eredeti DNS két példányában molekula, bár az egyiket folyamatos replikációval nyertük, míg a másiknak megszakított DNS-e volt replikáció.