Replikacja DNA – kwasu dezoksyrybonukleinowego – ma miejsce przed podziałem komórki, aby zapewnić, że obie komórki otrzymają dokładną kopię materiału genetycznego rodzica. Chociaż istnieje wiele podobieństw w sposobie replikacji DNA komórek prokariotycznych i eukariotycznych, jest ich kilka różnice między nimi ze względu na różną wielkość i złożoność cząsteczek, w tym czas potrzebny na ukończenie proces.
Różnice między komórkami eukariotycznymi i prokariotycznymi
Komórki prokariotyczne mają dość prostą budowę. Nie mają jądra, organelli i niewielką ilość DNA w postaci pojedynczego, kolistego chromosomu. Z drugiej strony komórki eukariotyczne mają jądro, wiele organelli i więcej DNA ułożonych w wiele liniowych chromosomów.
Kroki w replikacji DNA
Replikacja DNA rozpoczyna się w określonym miejscu na cząsteczce DNA, zwanym początkiem replikacji. Na początku enzymy rozwijają podwójną helisę, udostępniając jej składniki do replikacji. Każda nić helisy następnie oddziela się od drugiej, odsłaniając teraz niesparowane zasady, które służą jako matryce dla nowych nici. Mały segment RNA – kwas rybonukleinowy – jest dodawany jako starter, a następnie można złożyć nowe zasady nukleotydowe, które uzupełniają niesparowane zasady, tworząc dwie potomne nici obok każdej macierzystej nici. To połączenie jest realizowane za pomocą enzymów zwanych polimerazami DNA. Po zakończeniu procesu powstają dwie cząsteczki DNA identyczne ze sobą i z cząsteczką rodzicielską.
Podobieństwa między replikacją DNA prokariotycznego i eukariotycznego
Etapy replikacji DNA są zasadniczo takie same dla wszystkich organizmów prokariotycznych i eukariotycznych. Odwijanie DNA odbywa się za pomocą enzymu o nazwie helikaza DNA. Produkcja nowych nici DNA jest kierowana przez enzymy zwane polimerazami.
Oba typy organizmów również podążają za wzorcem zwanym replikacją półkonserwatywną. W tym schemacie poszczególne nici DNA są wytwarzane w różnych kierunkach, tworząc nić wiodącą i opóźnioną. Opóźnione nici są tworzone przez produkcję małych fragmentów DNA zwanych fragmentami Okazaki, które ostatecznie są ze sobą łączone. Oba typy organizmów również rozpoczynają nowe nici DNA od małego startera RNA.
Różnice między replikacją DNA prokariotycznego i eukariotycznego
Różnice między replikacją DNA prokariotycznego i eukariotycznego są w dużej mierze związane z kontrastami wielkości i złożoności DNA i komórek tych organizmów. Przeciętna komórka eukariotyczna ma 25 razy więcej DNA niż komórka prokariotyczna.
W komórkach prokariotycznych istnieje tylko jeden punkt początkowy, replikacja zachodzi jednocześnie w dwóch przeciwnych kierunkach i zachodzi w cytoplazmie komórki. Z drugiej strony komórki eukariotyczne mają wiele punktów pochodzenia i wykorzystują jednokierunkową replikację w jądrze komórki. Komórki prokariotyczne posiadają jeden lub dwa rodzaje polimeraz, podczas gdy eukarionty mają cztery lub więcej.
Replikacja zachodzi również znacznie szybciej w komórkach prokariotycznych niż u eukariontów. Niektórym bakteriom zajmuje to tylko 40 minut, podczas gdy komórki zwierzęce, takie jak ludzie, mogą zająć do 400 godzin. Ponadto eukarionty mają również odrębny proces replikacji telomerów na końcach swoich chromosomów. Dzięki swoim kolistym chromosomom prokariota nie mają końca do syntezy. Wreszcie, krótka replikacja u prokariotów zachodzi prawie w sposób ciągły, ale komórki eukariotyczne przechodzą replikację DNA tylko podczas fazy S cyklu komórkowego.