Реплікація ДНК - дезоксирибонуклеїнової кислоти - відбувається до поділу клітини, щоб гарантувати, що обидві клітини отримують точну копію генетичного матеріалу батьків. Хоча існує багато подібностей у тому, як прокаріотичні та еукаріотичні клітини реплікують свою ДНК, існує декілька відмінності між ними через різний розмір і складність молекул, включаючи час, необхідний для їх завершення процес.
Відмінності між еукаріотичними та прокаріотичними клітинами
Клітини прокаріотів досить прості за будовою. Вони не мають ядра, органел і невеликої кількості ДНК у вигляді єдиної кругової хромосоми. Еукаріотичні клітини, навпаки, мають ядро, множинні органели та більше ДНК, розташованих у безлічі лінійних хромосом.
Етапи реплікації ДНК
Реплікація ДНК починається з конкретного місця на молекулі ДНК, яке називається джерелом реплікації. За початком ферменти розмотують подвійну спіраль, роблячи її компоненти доступними для реплікації. Потім кожна нитка спіралі відокремлюється від іншої, оголюючи неспарені нині основи, слугуючи шаблонами для нових ниток. Невеликий сегмент РНК - рибонуклеїнова кислота - додається як праймер, тоді нові нуклеотидні основи, що доповнюють непарні основи, можуть бути зібрані, щоб утворити дві дочірні ланцюги поруч із кожним батьківським ланцюгом. Ця збірка здійснюється за допомогою ферментів, званих ДНК-полімеразами. Коли процес завершений, дві молекули ДНК утворюються ідентичними одна одній і батьківській молекулі.
Подібність між реплікацією ДНК прокаріотів та еукаріотів
Етапи реплікації ДНК, як правило, однакові для всіх прокаріотичних та еукаріотичних організмів. Розмотування ДНК здійснюється за допомогою ферменту під назвою ДНК-геліказа. Виробництво нових ланцюгів ДНК організовується ферментами, які називаються полімеразами.
Обидва типи організмів також дотримуються моделі, яка називається напівконсервативною реплікацією. За цією схемою окремі нитки ДНК виробляються в різних напрямках, утворюючи провідний і відстаючий ланцюг. Відстаючі нитки створюються шляхом утворення невеликих фрагментів ДНК, які називаються фрагментами Оказакі, які з часом з’єднуються. Обидва типи організмів також починають нові нитки ДНК з невеликого праймера РНК.
Відмінності між реплікацією ДНК прокаріотів та еукаріотів
Відмінності між реплікацією ДНК прокаріотів та еукаріотів значною мірою пов’язані з контрастами в розмірах та складності ДНК та клітин цих організмів. Середня клітина еукаріотів має у 25 разів більше ДНК, ніж клітина прокаріотів.
У прокаріотичних клітинах існує лише одна точка походження, реплікація відбувається одночасно у двох протилежних напрямках і відбувається в цитоплазмі клітини. Еукаріотичні клітини, з іншого боку, мають кілька точок походження і використовують односпрямовану реплікацію в ядрі клітини. Клітини прокаріотів мають один або два типи полімераз, тоді як еукаріоти мають чотири і більше.
Реплікація також відбувається набагато швидше у прокаріотичних клітинах, ніж у еукаріотів. Деякі бактерії займають лише 40 хвилин, тоді як клітини тварин, такі як люди, можуть зайняти до 400 годин. Крім того, у еукаріотів також є чіткий процес реплікації теломер на кінцях їх хромосом. З їх круговими хромосомами прокаріоти не мають кінців для синтезу. Нарешті, коротка реплікація у прокаріотів відбувається майже безперервно, але еукаріотичні клітини піддаються реплікації ДНК лише під час S-фази клітинного циклу.