Bir DNA Molekülünün Çoğalması Ne Kadar Zaman Alır?

Deoksiribonükleik asit veya DNA, nesiller boyunca genetik bilgiyi iletmek için doğanın molekülüdür. Vücudunuzdaki her hücrenin çoğu, hücrenin bölünmeden önce kopyalaması gereken, her ebeveynden 23'lük bir set olan 46 kromozom içerir.
DNA'nın yapısı, işlevi ve önemi hakkında daha fazla bilgi edinin.

Öte yandan, bir bakteri (ve diğer prokaryotlar) genellikle tek bir kromozoma sahiptir. Şaşırtıcı bir şekilde, sizin ve bir bakterinin DNA'yı aynı DNA replikasyon adımlarıyla kopyalaması yaklaşık aynı süreyi, yaklaşık bir saat veya daha azını alır.

Replikasyonun zamanlaması, DNA replikasyonunun hızına, hücredeki DNA miktarına ve her DNA molekülündeki replikasyon orijinlerinin sayısına bağlıdır. DNA, alternatif şeker ve fosfat gruplarından oluşan bir omurgaya sahip uzun bir polimerdir. Dört azotlu nükleotid bazından biri, her şeker grubundan sarkar. Bazların sırası, proteinlerdeki amino asitlerin sırasını, fiziksel özelliklerinizden ve biyokimyanızdan sorumlu molekülleri heceleyen dört harfli bir alfabedir.

Kromozomlar, kompakt DNA ve protein paketleridir. İki DNA dizisi, her kromozomun kalbinde bir çift sarmal oluşturur.
Kromozomun ne olduğu hakkında daha fazla bilgi edinin.

Çoğaltmanın devam etmesi için hücrenin makineleri çift sarmalı açmalı ve açıkta kalan her bir ipliği yeni bir ortak iplik oluşturmak için şablon olarak kullanmalıdır. Bu, nihai ürünün, her biri orijinal bir iplik ve yeni bir iplik içeren iki sarmal olduğu yarı korunumlu çoğaltmadır. Şablon zincirdeki baz çiftleri, yeni zincirdekileri tamamlayıcı bir eşleşme süreci aracılığıyla belirler - her bir nükleotid bazı türü yalnızca belirli bir ortakla eşleşebilir.

Bunlar, DNA replikasyonunun DNA temelleridir.

Adım 1: Çoğaltma Çatal Formları. DNA helikaz adı verilen bir enzim, çift sarmalı bir Y-çatallı formasyona "açar".

Adım 2: Primerler Bağlanır. DNA primerleri, replikasyon enzimi olan DNA polimerazın replikasyona başlayacağı alanlara bağlanır. Primerler, enzime bir sinyal görevi görür ve nereden başlayacağını ve hangi yöne gideceğini bilmesini sağlar.

Adım 3: Uzama. Bu, DNA'nın gerçekte kopyalandığı aşamadır. DNA polimeraz, yeni ipliği "uzatır", yani her bir şablon iplikten yola çıkarak yeni ipliği oluşturmaya başlar.

Adım 4: Sonlandırma. Çoğaltma tamamlandığında, birkaç şey olur. İlk olarak, "eksonükleaz" adı verilen bir enzim, primerleri DNA'dan alır ve bu noktalar uygun DNA dizisi ile doldurulur.

Daha sonra, bir iplikçik ("gecikmeli" iplik olarak adlandırılır), henüz kopyalanmış DNA parçalarını bağlamak için DNA ligazına ihtiyaç duyar. Replikasyon sırasında yapılan hataları kontrol etmek ve düzeltmek için başka bir enzim gelir. DNA replikasyon adımlarının sonuncusu, telomerazın ipliklerin sonuna "telomerler" adı verilen özel diziler eklemesidir.

Bir bakterinin tek kromozomu, çift sarmallı bir DNA halkasıdır. Bazların sayısı bir türden diğerine değişebilir. İyi bilinen bakteri E. coli'nin çoğaltılması yaklaşık 40 dakika süren 4,7 milyon baz çifti vardır ve bu da saniyede 1.000 bazdan fazla bir hız anlamına gelir.

Çoğaltma, tek bir sabit konumda başlar ve her bir iplik üzerinde zıt yönlerde ilerler. Çoğaltma işlemi, bir milyarda birden fazla olmayan bir hata oranı sağlayan bir düzeltme adımı içerir.

İnsanların ve diğer ökaryotların hücreleri, bir dizi kromozomu çevreleyen düzenli çekirdeklere sahiptir. Tipik insan kromozomu, hücrenin saniyede 50 çift oranında kopyaladığı yaklaşık 150 milyon baz çiftine sahiptir. Bu DNA replikasyonu hızında, hücrenin bir kromozomu kopyalaması bir aydan fazla sürerdi.

Yalnızca bir saat sürmesi, birden çok çoğaltma kaynağından kaynaklanmaktadır. Replikasyon, kromozom üzerindeki birçok farklı noktadan eşzamanlı olarak ilerler ve enzimler, son bozulmamış kopyayı oluşturmak için bölümleri birleştirir. 46 insan kromozomunun tümü, hücre döngüsünün S fazı sırasında aynı anda çoğalır.