Dezoksiribonukleīnskābe jeb DNS ir dabas molekula ģenētiskās informācijas nodošanai paaudzēs. Lielākā daļa katras ķermeņa šūnas satur 46 hromosomas - 23 no katra vecāka -, kuras šūnai ir jāatkārto, pirms tā var sadalīties.
Lasiet vairāk par DNS struktūru, funkciju un svarīgumu.
No otras puses, baktērijai (un citiem prokariotiem) parasti ir viena hromosoma. Pārsteidzoši, bet aptuveni vienāds laiks, apmēram stunda vai mazāk, ir vajadzīgs, lai jūs un baktērija DNS replikētos ar vieniem un tiem pašiem DNS replikācijas soļiem.
DNS pamati: struktūra
Replikācijas laiks ir atkarīgs no DNS replikācijas ātruma, DNS daudzuma šūnā un replikācijas sākumu skaita katrā DNS molekulā. DNS ir garš polimērs ar mugurkaulu, kurā mainās cukura un fosfāta grupas. Viena no četrām slāpekļa nukleotīdu bāzēm karājas pie katras cukura grupas. Bāzu secība ir četru burtu alfabēts, kas nosaka aminoskābju secību olbaltumvielās, molekulās, kas ir atbildīgas par jūsu fiziskajām īpašībām un bioķīmiju.
DNS pamati: replikācija
Hromosomas ir kompakti DNS un olbaltumvielu iepakojumi. Divi DNS pavedieni veido dubultu spirāli katras hromosomas centrā.
Lasiet vairāk par to, kas ir hromosoma.
Lai turpinātu replikāciju, šūnas mašīnai jāatslēdz dubultā spirāle un jāizmanto katra pakļautā virkne kā veidne jauna partnera pavediena veidošanai. Šī ir semikonservatīva replikācija, kurā gala produkts ir divi spirāles, no kuriem katram ir oriģināls pavediens un jauns. Bāzes pāri šablona virknē nosaka tos, kuri atrodas jaunajā virknē, izmantojot papildinošu pārošanās procesu - katrs nukleotīdu bāzes tips var savienoties pārī tikai ar noteiktu partneri.
DNS replikācijas vispārīgie soļi
Tie ir DNS replikācijas DNS pamati.
1. solis: Replikācijas dakšas formas. Enzīms, ko sauc par DNS helikāzi, "atslēdz" dubulto spirāli Y-dakšas formējumā.
2. solis: Iesaistiet grunti. DNS primeri saistās ar apgabaliem, kur sāks replikēties fermenta DNS polimerāze. Gruntskrāsas darbojas kā signāls fermentam un ļauj tai zināt, ar ko sākt un kādā virzienā iet.
3. solis: pagarinājums. Šī ir fāze, kurā DNS faktiski tiek atkārtota. DNS polimerāze "pagarina" jauno virkni, kas nozīmē, ka tā sāk izgatavot jauno virkni, balstoties uz katru veidnes virkni.
4. solis: izbeigšana. Kad replikācija ir pabeigta, notiek pāris lietas. Pirmkārt, ferments, ko sauc par "eksonukleāzi", noņem primerus no DNS, un šie plankumi tiek aizpildīti ar pareizu DNS secību.
Pēc tam vienai virknei (sauktu par "atpaliekošo" virkni) ir nepieciešama DNS ligāze, lai savienotu tikko atkārtotos DNS fragmentus. Vēl viens ferments nāk, lai pārbaudītu un novērstu visas kļūdas, kas pieļautas replikācijas laikā. Pēdējais no DNS replikācijas posmiem ir tad, kad telomerāze virkņu galā pievieno īpašas sekvences, ko sauc par "telomeriem".
Baktēriju replikācija
Baktērijas viena hromosoma ir divējāda DNS cilpa. Bāzu skaits dažādās sugās var būt atšķirīgs. Labi zināmās baktērijas E. coli ir 4,7 miljoni bāzes pāru, kuru atkārtošana prasa apmēram 40 minūtes, kas nozīmē ātrumu, kas pārsniedz 1000 bāzes sekundē.
Replikācija sākas vienā fiksētā vietā un turpinās katru virzienu pretējos virzienos. Replikācijas process ietver korektūras darbību, kas nodrošina kļūdu līmeni, kas nepārsniedz vienu no viena miljarda.
Eikariotu replikācija
Cilvēku un citu eikariotu šūnās ir sakārtoti kodoli, kas aptver hromosomu kopumu. Cilvēka tipiskajā hromosomā ir aptuveni 150 miljoni bāzes pāru, kurus šūna atkārto ar ātrumu 50 pāri sekundē. Pie šāda DNS replikācijas ātruma šūnai būtu nepieciešams vairāk nekā mēnesis, lai kopētu hromosomu.
Fakts, ka tas prasa tikai vienu stundu, ir saistīts ar vairākkārtēju replikāciju izcelsmi. Replikācija vienlaikus notiek no daudziem dažādiem hromosomas punktiem, un fermenti savieno sekcijas kopā, veidojot galīgo neskarto kopiju. Šūnu cikla S fāzē visas 46 cilvēka hromosomas atkārtojas vienlaicīgi.