デオキシリボ核酸（DNA）は、世代を超えて遺伝情報を伝達するための自然の分子です。 あなたの体のほとんどすべての細胞は46の染色体を含んでいます-各親からの23のセット-それが分裂することができる前に細胞は複製しなければなりません。
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一方、細菌（および他の原核生物）は通常、単一の染色体を持っています。 驚いたことに、あなたとバクテリアが同じDNA複製ステップでDNAを複製するのに、ほぼ同じ時間、約1時間以内かかります。
DNAの基本：構造
複製のタイミングは、DNA複製の速度、細胞内のDNAの量、および各DNA分子の複製起点の数によって異なります。 DNAは、糖基とリン酸基が交互になっている骨格を持つ長いポリマーです。 4つの窒素ヌクレオチド塩基の1つが、各糖グループにぶら下がっています。 塩基の配列は4文字のアルファベットで、タンパク質のアミノ酸の配列、つまり身体的特徴と生化学に関与する分子を詳しく説明しています。
DNAの基本：複製
染色体は、DNAとタンパク質のコンパクトなパッケージです。 DNAの2本の鎖は、各染色体の中心で二重らせんを形成します。
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複製を進めるには、細胞の機械が二重らせんを解凍し、露出した各ストランドを新しいパートナーストランドを構築するためのテンプレートとして使用する必要があります。 これは半保存的複製であり、最終製品は2つのらせんであり、それぞれに元のストランドと新しいストランドがあります。 テンプレート鎖の塩基対は、相補的なペアリングのプロセスを通じて新しい鎖の塩基対を決定します。各タイプのヌクレオチド塩基は、特定のパートナーとのみペアリングできます。
DNA複製の一般的な手順
これらは、DNA複製のDNAの基本です。
ステップ1：レプリケーションフォークフォーム。 DNAヘリカーゼと呼ばれる酵素は、二重らせんをY分岐型に「解凍」します。
ステップ2：プライマー結合。 DNAプライマーは、複製酵素であるDNAポリメラーゼが複製を開始する領域に結合します。 プライマーは酵素へのシグナルとして機能し、どこから始めてどの方向に進むかを酵素に知らせます。
ステップ3：伸び。 これは、DNAが実際に複製されるフェーズです。 DNAポリメラーゼは新しい鎖を「伸長」します。つまり、各テンプレート鎖に基づいて新しい鎖を作り始めます。
ステップ4：終了。 レプリケーションが完了すると、いくつかのことが起こります。 まず、「エキソヌクレアーゼ」と呼ばれる酵素がプライマーをDNAから取り除き、それらのスポットが適切なDNA配列で埋められます。
次に、1本の鎖（「ラギング」鎖と呼ばれる）は、複製されたばかりのDNAの断片を接続するためにDNAリガーゼを必要とします。 別の酵素がやって来て、複製中に発生したエラーをチェックして修正します。 DNA複製ステップの最後は、テロメラーゼが「テロメア」と呼ばれる特別な配列を鎖の末端に追加するときです。
細菌の複製
細菌の一本染色体は二本鎖DNAのループです。 塩基の数は種によって異なります。 よく知られているバクテリアE。 コリには470万塩基対があり、複製には約40分かかります。これは、毎秒1,000塩基以上の速度を意味します。
複製は単一の固定された場所から始まり、各ストランドで反対方向に進みます。 複製プロセスには、10億分の1以下のミス率を保証する校正ステップが含まれています。
真核生物の複製
人間や他の真核生物の細胞は、染色体のセットを囲む核を組織化しています。 典型的なヒト染色体には約1億5000万塩基対があり、細胞は毎秒50ペアの速度で複製します。 DNA複製のその速度では、染色体をコピーするのに1か月以上かかるでしょう。
1時間しかかからないのは、複製起点が複数あるためです。 複製は染色体上の多くの異なる点から同時に進行し、酵素がセクションを結合して最終的な無傷のコピーを形成します。 46のヒト染色体はすべて、細胞周期のS期に同時に複製します。