Deoksiribonukleinska kislina ali DNA je naravna molekula za prenos genetskih informacij med generacijami. Večina vsake celice v vašem telesu vsebuje 46 kromosomov - 23 iz vsakega od staršev -, ki jih mora celica razmnožiti, preden se lahko razdeli.
Preberite več o strukturi, funkciji in pomembnosti DNA.
Po drugi strani ima bakterija (in drugi prokarionti) običajno en sam kromosom. Presenetljivo je, da potrebujete približno isto uro, približno eno uro ali manj, da vi in bakterija replicirate DNA skozi iste korake replikacije DNA.
Osnove DNK: zgradba
Čas razmnoževanja je odvisen od hitrosti razmnoževanja DNA, količine DNK v celici in števila izvorov replikacije na vsaki molekuli DNA. DNA je dolg polimer s hrbtenico izmeničnih sladkornih in fosfatnih skupin. Ena od štirih dušikovih nukleotidnih baz visi od vsake skupine sladkorja. Zaporedje osnov je štirimestna abeceda, v kateri je zapisano zaporedje aminokislin v beljakovinah, molekulah, ki so odgovorne za vaše fizične lastnosti in biokemijo.
Osnove DNA: replikacija
Kromosomi so kompaktni paketi DNA in beljakovin. Dve verigi DNA tvorita dvojno vijačnico v središču vsakega kromosoma.
Preberite več o tem, kaj je kromosom.
Da se replikacija nadaljuje, morajo stroji celice odpeti dvojno vijačnico in vsako izpostavljeno verigo uporabiti kot predlogo za gradnjo nove partnerske verige. To je polkonzervativna replikacija, pri kateri je končni izdelek dve vijačnici, vsaka z originalnim pramenom in novim. Osnovni pari v verigi predloge določajo tiste v novi verigi s postopkom komplementarnega seznanjanja - vsaka vrsta nukleotidne baze se lahko seznani le z določenim partnerjem.
Splošni koraki replikacije DNA
To so DNK osnove replikacije DNK.
1. korak: obrazci vilic za kopiranje. Encim, imenovan DNA helikaza, "odpne" dvojno vijačnico v tvorbo z vilicami Y.
2. korak: Primers Bind. Primerji DNA se vežejo na področja, kjer se bo replikacijski encim DNA polimeraza začel razmnoževati. Primerji delujejo kot signal za encim in mu sporočajo, kje začeti in v katero smer iti.
3. korak: Raztezek. To je faza, v kateri se DNK dejansko replicira. DNA polimeraza "podaljša" novo verigo, kar pomeni, da začne ustvarjati novo verigo, ki temelji na vsaki verigi predloge.
4. korak: Prenehanje. Ko je replikacija končana, se zgodi nekaj stvari. Najprej encim, imenovan "eksonukleaza", odstrani začetnike z DNA in ta mesta se napolnijo z ustreznim zaporedjem DNA.
Nato ena veriga (imenovana "zaostajajoča" veriga) potrebuje DNA ligazo, da poveže fragmente DNA, ki so bili pravkar ponovljeni. Drugi encim pride skozi, da preveri in odpravi napake med replikacijo. Zadnji korak razmnoževanja DNA je, ko telomeraza na koncu verig doda posebna zaporedja, imenovana "telomeri".
Razmnoževanje bakterij
Posamezni bakterijski kromosom je zanka dvoverižne DNA. Število baz se lahko razlikuje od vrste do vrste. Znane bakterije E. coli ima 4,7 milijona baznih parov, katerih ponovitev traja približno 40 minut, kar pomeni hitrost več kot 1000 baz na sekundo.
Replikacija se začne na enem fiksnem mestu in se nadaljuje na vsakem pramenu v nasprotnih smereh. Postopek kopiranja vključuje lektorski korak, ki zagotavlja stopnjo napak, ki ni višja od ene milijarde.
Evkariotska replikacija
Celice ljudi in drugi evkarionti imajo organizirana jedra, ki zajemajo sklop kromosomov. Tipični človeški kromosom ima približno 150 milijonov baznih parov, ki jih celica razmnoži s hitrostjo 50 parov na sekundo. Pri tej hitrosti replikacije DNA bi celici cel mesec trajalo kopiranje kromosoma.
Dejstvo, da traja le eno uro, je posledica večkratnega kopiranja. Razmnoževanje istočasno poteka z različnih točk na kromosomu in encimi združijo odseke, da tvorijo končno nedotaknjeno kopijo. Vseh 46 človeških kromosomov se replicira hkrati, med fazo S celičnega cikla.
