Den genetiska koden för levande organismer finns i DNA: n kromosomer. DNA-molekylen är en dubbel helix som består av par av nukleotider, var och en bestående av en fosfatgrupp, en sockergrupp och en kvävebas. Nukleotidernas struktur är asymetrisk, vilket innebär att de två strängarna i dubbelhelix-DNA har motsatta riktningar.
När DNA-syntes sker under DNA-replikering separeras de två strängarna i dubbelhelixen. Replikering kan bara ske i framåtriktningen för varje sträng. Som ett resultat kopieras en sträng kontinuerligt i riktning framåt medan den andra kopieras diskontinuerligt i segment som senare förenas.
Varför DNA-strängarna har en riktning
Sidorna av de dubbla helix-DNA-molekylerna består av fosfat- och sockergrupper medan stigarna består av kvävehaltiga baser. Enligt konvention numreras kolatomerna i kolkedjorna eller ringarna i organiska molekyler i sekvens. Kolatomerna i kvävebaserna är numrerade 1, 2, 3, etc. För att urskilja de numrerade kolatomerna i sockergrupperna numreras dessa kol med en primsymbol, dvs 1 ', 2', 3 ', etc., eller en prime etc.
Det finns fem kolatomer i sockergrupperna, numrerade 1 'till 5'. 5'-atomen har en fosfatgrupp fäst vid den medan 3'-kolet kopplas till en OH-grupp. För att bilda spiralens sidor länkar 5'-fosfatet på ena sidan av sockergruppen till 3'OH i nästa nukleotid. Sekvensen för denna sträng är 5 'till 3'.
Helixmolekylens steg består av kopplade kvävebaser. De fyra baserna i DNA-molekyler är adenin, guanin, cytosin och tymin förkortat A, G, C och T. A- och T-baserna kan bilda en länk och G och C kan länka.
När en nukleotid i 5 'till 3'-sekvenskedjan länkar till en annan nukleotid för att bilda ett steg, har den andra nukleotiden motsatt fosfat / OH-sekvens. Det betyder att ena sidan av helixen går i 5 'till 3' riktning medan den andra sidan kör i 3 'till 5' riktning.
Diskontinuerlig DNA-replikering kontra kontinuerlig replikering
DNA-syntes kan bara äga rum när de två trådarna i dubbelhelixen är separerade. Under DNA-replikation bryter ett enzym upp spiralen och DNA-polymeras kopierar varje sträng. Strängen som löper i 5 'till 3' riktningen kallas den ledande strängen medan den andra strängen, med en 3 'till 5' sekvens, är den eftersläpande strängen.
Polymeraset kan bara kopiera DNA i 5 'till 3' riktning. Detta innebär att den kontinuerligt kan replikera den ledande strängen när den rör sig från den första separationspunkten längs strängen. För att kopiera den släpande strängen måste polymeraset replikera bakåt längs strängen till den initiala separationspunkten.
Replikering stoppar sedan, rör sig uppåt i strängen och rör sig bakåt igen till det segment som redan har kopierats. En serie avkopplade DNA-segmentkopior kallas Okazaki-fragment produceras från den släpande strängen
DNA-ligas
När DNA-replikering fortskrider, DNA-ligasenzym förenar Okazaki-fragmenten till en kontinuerlig sträng. Denna kombination av kontinuerlig syntes av den ledande strängen och bitvis eller diskontinuerlig replikering av den släpande strängen resulterar i två nya DNA-helixer när segmenten av den släpande strängen har sammanfogats tillsammans.
Varje ny dubbelhelix har en modersträng från den ursprungliga DNA-molekylen och en nyligen replikerad tråd, syntetiserad av DNA-polymeraset. När replikering har avslutats framgångsrikt är det ingen skillnad i de två kopiorna av det ursprungliga DNA: t molekyl, även om en härleddes genom kontinuerlig replikering medan den andra hade diskontinuerligt DNA replikering.