DNR - dezoksiribonukleino rūgšties - replikacija vyksta prieš ląstelei dalijantis, siekiant užtikrinti, kad abi ląstelės gautų tikslią tėvų genetinės medžiagos kopiją. Nors yra daug panašumų, kaip prokariotinės ir eukariotinės ląstelės pakartoja savo DNR, yra keletas skirtumai tarp jų, dėl skirtingo molekulių dydžio ir kompleksiškumo, įskaitant laiką, per kurį reikia užbaigti procesas.
Eukariotinių ir prokariotinių ląstelių skirtumai
Prokariotinių ląstelių struktūra yra gana paprasta. Jie neturi branduolio, organelių ir nedidelio kiekio DNR vienos, apskritos chromosomos pavidalu. Kita vertus, eukariotinės ląstelės turi branduolį, daug organelių ir daugiau DNR, išsidėsčiusių keliose linijinėse chromosomose.
DNR replikacijos etapai
DNR replikacija prasideda tam tikroje DNR molekulės vietoje, vadinamoje replikacijos kilme. Kilmės vietoje fermentai išvynioja dvigubą spiralę, todėl jos komponentai yra prieinami replikacijai. Tada kiekviena spiralės sruoga atsiskiria nuo kitos, atidengdama dabar nesuporuotas bazes, kurios bus naujų sruogų šablonai. Nedidelis RNR segmentas - ribonukleino rūgštis - pridedamas kaip pradas, tada gali būti surenkamos naujos nukleotidų bazės, papildančios neporines bazes, kad būtų sudarytos dvi dukterinės sruogos šalia kiekvienos pirminės grandinės. Šis surinkimas atliekamas naudojant fermentus, vadinamus DNR polimerazėmis. Kai procesas bus baigtas, susidarė dvi DNR molekulės, identiškos viena kitai ir pagrindinei molekulei.
Prokariotinės ir eukariotinės DNR replikacijos panašumai
DNR replikacijos etapai paprastai yra vienodi visiems prokariotiniams ir eukariotiniams organizmams. DNR išvyniojimas atliekamas fermentu, pavadintu DNR helikaze. Naujų DNR grandinių gamybą organizuoja fermentai, vadinami polimerazėmis.
Abiejų tipų organizmai taip pat vadovaujasi pusiau konservatyvia replikacija. Pagal šį modelį atskiros DNR grandinės gaminamos skirtingomis kryptimis, sukuriant pirmaujančią ir atsilikusią grandinę. Atsiliekančios sruogos sukuriamos gaminant mažus DNR fragmentus, vadinamus Okazaki fragmentais, kurie galiausiai sujungiami. Abiejų tipų organizmai taip pat pradeda naujas DNR grandines su mažu RNR pradmeniu.
Prokariotinės ir eukariotinės DNR replikacijos skirtumai
Skirtumai tarp prokariotinės ir eukariotinės DNR replikacijos daugiausia susiję su DNR ir šių organizmų ląstelių dydžio ir sudėtingumo kontrastais. Vidutinė eukariotinė ląstelė turi 25 kartus daugiau DNR nei prokariotinė ląstelė.
Prokariotinėse ląstelėse yra tik vienas kilmės taškas, replikacija vyksta dviem priešingomis kryptimis tuo pačiu metu ir vyksta ląstelės citoplazmoje. Kita vertus, eukariotinės ląstelės turi kelis kilmės taškus ir ląstelės branduolyje naudoja vienakryptę replikaciją. Prokariotinėse ląstelėse yra vienas ar du polimerazių tipai, o eukariotuose - keturi ar daugiau.
Replikacija taip pat vyksta daug greičiau prokariotinėse ląstelėse nei eukariotuose. Kai kurios bakterijos užtrunka tik 40 minučių, o gyvūnų ląstelės, tokios kaip žmonės, gali užtrukti iki 400 valandų. Be to, eukariotai taip pat turi aiškų procesą, kaip replikuoti telomerus jų chromosomų galuose. Turėdami žiedines chromosomas, prokariotai neturi galų sintetinti. Galiausiai, trumpa replikacija prokariotuose vyksta beveik nuolat, tačiau eukariotinės ląstelės DNR replikuojasi tik ląstelės ciklo S fazės metu.