Генетический код живых организмов содержится в ДНК хромосомы. Молекула ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из пар нуклеотиды, каждая из которых состоит из фосфатной группы, сахарной группы и азотного основания. Структура нуклеотидов асимметрична, что означает, что две нити двойной спирали ДНК имеют противоположные направления.
Когда во время репликации ДНК происходит синтез ДНК, две нити двойной спирали разделяются. Репликация может происходить только в прямом направлении каждой нити. В результате одна нить непрерывно копируется в прямом направлении, а другая - прерывисто в сегментах, которые позже соединяются.
Почему нити ДНК имеют направление
Стороны молекул ДНК с двойной спиралью состоят из фосфатные и сахарные группы в то время как ступени состоят из азотистые основания. Условно атомы углерода в углеродных цепочках или кольцах органических молекул нумеруются последовательно. Атомы углерода в азотистых основаниях пронумерованы 1, 2, 3 и т. Д. Чтобы различать пронумерованные атомы углерода сахарных групп, эти атомы углерода пронумерованы с использованием символа штриха, то есть 1 ', 2', 3 'и т. Д., Или одного штриха и т. Д.
В сахарных группах пять атомов углерода, пронумерованных от 1 до 5. 5 'атом имеет фосфатная группа прикреплен к нему, в то время как углеродный 3 'соединяется с Группа ОН. Чтобы сформировать стороны спирали, 5'-фосфат на одной стороне сахарной группы соединяется с 3'-ОН следующего нуклеотида. Последовательность этой нити От 5 футов до 3 футов.
Ступени спиральной молекулы образованы связанными азотистыми основаниями. Четыре основания в молекулах ДНК - это аденин, гуанин, цитозин и тимин, сокращенно A, G, C и T. Базы A и T могут образовывать связь, а G и C могут связываться.
Когда нуклеотид цепи последовательности от 5 'до 3' связывается с другим нуклеотидом, образуя ступеньку, другой нуклеотид имеет противоположную последовательность фосфат / ОН. Это означает, что одна сторона спирали проходит в направлении от 5 футов до 3 футов, а другая сторона - в направлении От 3 до 5 футов направление.
Прерывистая репликация ДНК против непрерывной репликации
Синтез ДНК может происходить только тогда, когда две нити двойной спирали разделены. Во время репликации ДНК фермент разрывает спираль и ДНК-полимераза копирует каждую прядь. Нить, идущая в направлении от 5 футов до 3 футов, называется ведущей нитью, тогда как другая нить с последовательностью от 3 футов до 5 футов является отстающей нитью.
Полимераза может копировать ДНК только в Направление от 5 футов до 3 футов. Это означает, что он может непрерывно воспроизводить ведущую нить по мере ее движения от начальной точки разделения вдоль нити. Чтобы скопировать отстающую нить, полимераза должна реплицироваться в обратном направлении вдоль нити до начальной точки разделения.
Затем репликация останавливается, перемещается вверх по цепочке и снова возвращается к сегменту, который уже был скопирован. Серия разрозненных копий сегментов ДНК, называемая Фрагменты Окадзаки производятся из отстающей пряди.
ДНК-лигаза
По мере того, как репликация ДНК прогрессирует, Фермент ДНК-лигаза соединяет фрагменты Окадзаки в непрерывную нить. Эта комбинация непрерывного синтеза ведущей цепи и кусочного или прерывистого воспроизведения отстающая нить приводит к двум новым спиралям ДНК после того, как сегменты отстающей нити были соединены все вместе.
Каждая новая двойная спираль имеет родительскую цепь из исходной молекулы ДНК и вновь реплицированную цепь, синтезируемую ДНК-полимеразой. После успешного завершения репликации две копии исходной ДНК не различаются. молекула, хотя одна была получена путем непрерывной репликации, а другая имела прерывистую ДНК репликация.