Dezoksiribonukleino rūgštis arba DNR yra gamtos molekulė, perduodanti genetinę informaciją ištisoms kartoms. Daugumoje kiekvienoje jūsų kūno ląstelėje yra 46 chromosomos - 23 rinkiniai iš kiekvieno iš tėvų - kurias ląstelė turi pakartoti, kad galėtų padalyti.
Skaitykite daugiau apie DNR struktūrą, funkciją ir svarbą.
Kita vertus, bakterija (ir kiti prokariotai) paprastai turi vieną chromosomą. Keista, bet maždaug tuo pačiu metu, maždaug valandą ar mažiau, reikia, kad jūs ir bakterija DNR replikuotumėte per tuos pačius DNR replikacijos etapus.
DNR pagrindai: struktūra
Replikacijos laikas priklauso nuo DNR replikacijos greičio, DNR kiekio ląstelėje ir kiekvienos DNR molekulės replikacijos pradų skaičiaus. DNR yra ilgas polimeras, kurio pagrindas yra kintančios cukraus ir fosfato grupės. Viena iš keturių azoto nukleotidų bazių pakimba nuo kiekvienos cukraus grupės. Pagrindų seka yra keturių raidžių abėcėlė, kuri apibūdina aminorūgščių seką baltymuose, molekulėse, kurios yra atsakingos už jūsų fizines savybes ir biochemiją.
DNR pagrindai: replikacija
Chromosomos yra kompaktiškos DNR ir baltymų pakuotės. Dvi DNR grandinės sudaro dvigubą spiralę kiekvienos chromosomos širdyje.
Skaitykite daugiau apie tai, kas yra chromosoma.
Norint, kad replikacija vyktų, ląstelės mechanizmas turi atsegti dvigubą spiralę ir kiekvieną atvirą sruogą naudoti kaip šabloną kuriant naują partnerio giją. Tai yra pusiau konservatyvi replikacija, kurios metu galutinis produktas yra du spiralės, kurių kiekvienoje yra originali grandinė ir nauja. Šablono grandinėje esančios bazės poros nustato naujosios grandinės dalis per papildomo poravimosi procesą - kiekvienas nukleotidų bazės tipas gali poruotis tik su konkrečiu partneriu.
Bendrieji DNR replikacijos žingsniai
Tai yra DNR replikacijos DNR pagrindai.
1 žingsnis: Replikavimo šakių formos. Fermentas, vadinamas DNR helikase, dvigubą spiralę „atriša“ į Y formos šakelę.
2 žingsnis: susieti pradmenis. DNR pradmenys jungiasi prie tų vietų, kur replikacijos fermentas, DNR polimerazė, pradės daugintis. Pradmenys veikia kaip signalas fermentui ir leidžia jam žinoti, nuo ko pradėti ir kokia kryptimi eiti.
3 žingsnis: pailgėjimas. Tai fazė, kurioje DNR faktiškai replikuojama. DNR polimerazė „pailgina“ naują grandinę, vadinasi, ji pradeda gaminti naują grandinę kiekvienos šablono grandinės pagrindu.
4 žingsnis: nutraukimas. Kai replikacija bus baigta, įvyksta pora dalykų. Pirma, fermentas, vadinamas „eksonukleaze“, pašalina pradmenis nuo DNR ir tos dėmės užpildomos tinkama DNR seka.
Tada vienai grandinei (vadinama „atsiliekančia“ grandine “) reikia DNR ligazės, kad būtų galima sujungti ką tik replikuotus DNR fragmentus. Kitas fermentas ateina patikrinti ir ištaisyti visas replikacijos metu padarytas klaidas. Paskutinis DNR replikacijos etapas yra tada, kai telomerazė prie sruogų galo prideda specialias sekas, vadinamas „telomeromis“.
Bakterijų replikacija
Viena bakterijos chromosoma yra dvigubos grandinės DNR kilpa. Bazių skaičius gali skirtis priklausomai nuo rūšies. Gerai žinomos bakterijos E. coli turi 4,7 milijono bazių porų, kurių pakartojimas trunka apie 40 minučių, o tai reiškia, kad greitis viršija 1000 bazių per sekundę.
Replikacija prasideda vienoje fiksuotoje vietoje ir tęsiasi kiekvienoje grandinėje priešingomis kryptimis. Replikacijos procesas apima korektūros žingsnį, kuris užtikrina ne didesnį kaip vienas iš vieno milijardo klaidų lygį.
Eukariotinė replikacija
Žmonių ir kitų eukariotų ląstelės yra sutvarkiusios branduolius, apimančius chromosomų rinkinį. Tipiška žmogaus chromosoma turi apie 150 milijonų bazių porų, kurias ląstelė replikuoja 50 porų per sekundę greičiu. Esant tokiam DNR replikacijos greičiui, ląstelei prireiktų daugiau nei mėnesio, kad nukopijuotų chromosomą.
Tai, kad tai trunka tik vieną valandą, yra dėl daugybinių replikacijų pradų. Replikacija vyksta vienu metu iš daugelio skirtingų chromosomos taškų, o fermentai sujungia sekcijas ir sudaro galutinę nepažeistą kopiją. Visos 46 žmogaus chromosomos dauginasi tuo pačiu metu, per ląstelės ciklo S fazę.