Deoksyribonukleinsyre, eller DNA, er naturens molekyl for overføring av genetisk informasjon gjennom generasjonene. De fleste hver celle i kroppen din inneholder 46 kromosomer - et sett på 23 fra hver av foreldrene - som cellen må replikere før den kan dele seg.
Les mer om strukturen, funksjonen og viktigheten av DNA.
På den annen side har en bakterie (og andre prokaryoter) vanligvis et enkelt kromosom. Overraskende nok tar det omtrent samme tid, omtrent en time eller mindre, for deg og en bakterie å replikere DNA gjennom de samme DNA-replikasjonstrinnene.
DNA-grunnleggende: Struktur
Tidspunktet for replikering avhenger av hastigheten på DNA-replikasjon, mengden DNA i cellen og antall replikasjonsopprinnelser på hvert DNA-molekyl. DNA er en lang polymer med en ryggrad av vekslende sukker- og fosfatgrupper. En av fire nitrogenholdige nukleotidbaser henger av hver sukkergruppe. Basesekvensen er et alfabet på fire bokstaver som staver ut sekvensen av aminosyrer i proteiner, molekylene som er ansvarlige for dine fysiske egenskaper og biokjemi.
Grunnleggende om DNA: Replikering
Kromosomer er kompakte pakker med DNA og proteiner. To DNA-tråder danner en dobbel helix i hjertet av hvert kromosom.
Les mer om hva et kromosom er.
For at replikering skal fortsette, må cellens maskineri pakke ut den dobbelte helixen og bruke hver eksponert streng som en mal for å bygge en ny partnerstreng. Dette er halvkonservativ replikering, der det endelige produktet er to helixer, hver med en original streng og en ny. Baseparene i malstrengen bestemmer de i den nye strengen gjennom en prosess med komplementær sammenkobling - hver type nukleotidbase kan bare pares med en spesifikk partner.
Generelle trinn for DNA-replikering
Dette er DNA-grunnleggende DNA-replikasjon.
Trinn 1: Replikeringsgaffelformer. Et enzym kalt DNA-helikase "pakker ut" den dobbelte helixen til en Y-gaffelformasjon.
Trinn 2: Primers Bind. DNA-primere binder seg til områdene der replikasjonsenzymet, DNA-polymerase, begynner å replikere. Primerne fungerer som et signal til enzymet og lar det vite hvor du skal begynne og hvilken retning du skal gå i.
Trinn 3: Forlengelse. Dette er fasen der DNA faktisk blir replikert. DNA-polymerasen "forlenger" den nye strengen, noe som betyr at den begynner å lage den nye strengen basert på hver malstreng.
Trinn 4: Oppsigelse. Når replikeringen er fullført, skjer det et par ting. For det første tar et enzym kalt "exonuklease" primere av DNA og disse flekkene fylles ut med riktig DNA-sekvens.
Deretter trenger en streng (kalt "lagging" strand ") DNA-ligase for å koble fragmentene av DNA som nettopp ble replikert. Et annet enzym kommer gjennom for å kontrollere og fikse eventuelle feil som er gjort under replikering. Det siste av DNA-replikeringstrinnene er når telomerase legger til spesielle sekvenser kalt "telomerer" til enden av strengene.
Bakteriell replikering
Enkeltkromosomet til en bakterie er en løkke med dobbeltstrenget DNA. Antall baser kan variere fra art til art. De velkjente bakteriene E. coli har 4,7 millioner basepar som det tar omtrent 40 minutter å replikere, noe som innebærer en hastighet på over 1000 baser per sekund.
Replikering starter på et enkelt fast sted og fortsetter på hver streng i motsatt retning. Replikasjonsprosessen inkluderer et korrekturlesingstrinn som sikrer en feilrate ikke høyere enn en av en milliard.
Eukaryot replikering
Cellene til mennesker og andre eukaryoter har organisert kjerner som omslutter et sett med kromosomer. Det typiske menneskelige kromosomet har omtrent 150 millioner basepar som cellen replikerer med en hastighet på 50 par per sekund. Med den hastigheten av DNA-replikering ville det ta cellen over en måned å kopiere et kromosom.
Det faktum at det bare tar en time skyldes flere replikasjonsopprinnelser. Replikering fortsetter samtidig fra mange forskjellige punkter på kromosomet, og enzymer slutter seksjonene sammen for å danne den endelige intakte kopien. Alle 46 menneskelige kromosomer replikerer samtidig under S-fasen i cellesyklusen.