Дезоксирибонуклеїнова кислота, або ДНК, є молекулою природи для передачі генетичної інформації між поколіннями. Більшість кожних клітин у вашому тілі містить 46 хромосом - набір по 23 від кожного з батьків - що клітина повинна реплікація, перш ніж зможе ділитися.
Дізнайтеся більше про структуру, функції та значення ДНК.
З іншого боку, бактерія (та інші прокаріоти) зазвичай має одну хромосому. На диво, приблизно один і той же час, приблизно годину або менше, потрібно для того, щоб ви і бактерія розмножили ДНК через ті самі етапи реплікації ДНК.
Основи ДНК: Структура
Час реплікації залежить від швидкості реплікації ДНК, кількості ДНК у клітині та кількості джерел реплікації на кожній молекулі ДНК. ДНК - це довгий полімер з основою, що змінює цукрову та фосфатну групи. Одна з чотирьох азотистих нуклеотидних основ звисає з кожної цукрової групи. Послідовність основ - це алфавіт із чотирьох літер, який визначає послідовність амінокислот у білках, молекулах, що відповідають за ваші фізичні риси та біохімію.
Основи ДНК: реплікація
Хромосоми - це компактні упаковки ДНК та білків. Дві нитки ДНК утворюють подвійну спіраль в основі кожної хромосоми.
Прочитайте більше про те, що таке хромосома.
Для продовження реплікації механізм клітини повинен розпакувати подвійну спіраль і використовувати кожну відкриту нитку як шаблон для побудови нової нитки партнера. Це напівконсервативна реплікація, в якій кінцевий продукт - це дві спіралі, кожна з оригінальною ниткою та новою. Пари основ в ланцюжку шаблону визначають пари нового ланцюга через процес додаткового сполучення - кожен тип нуклеотидної основи може поєднуватися лише з певним партнером.
Загальні етапи реплікації ДНК
Це основи ДНК реплікації ДНК.
Крок 1: Форми для форми реплікації. Фермент, який називається ДНК-геліказа, «розпаковує» подвійну спіраль у Y-роздвоєну формацію.
Крок 2. Праймери зв'язуються. ДНК-праймери зв'язуються з ділянками, де фермент реплікації, ДНК-полімераза, почне реплікацію. Праймери діють як сигнал для ферменту і дають йому знати, з чого почати і в якому напрямку рухатися.
Крок 3: Подовження. Це фаза, коли ДНК насправді реплікується. ДНК-полімераза "подовжує" новий ланцюг, тобто починає виробляти новий ланцюг на основі кожного ланцюга-матриці.
Крок 4: Припинення. Коли реплікація завершена, відбувається кілька речей. По-перше, фермент під назвою "екзонуклеаза" видаляє праймери з ДНК, і ці плями заповнюються відповідною послідовністю ДНК.
Далі, одному ланцюгу (який називається «відстаючим» ланцюгом) потрібна ДНК-лігаза, щоб з’єднати фрагменти ДНК, які щойно були репліковані. Інший фермент проходить перевірку та виправлення помилок, допущених під час реплікації. Останній із етапів реплікації ДНК - це коли теломераза додає до кінця ниток спеціальні послідовності, звані «теломерами».
Реплікація бактерій
Поодинока хромосома бактерії - це петля дволанцюжкової ДНК. Кількість основ може варіюватися від одного виду до іншого. Добре відомі бактерії E. coli має 4,7 мільйона пар основ, на відтворення яких потрібно близько 40 хвилин, маючи на увазі швидкість понад 1000 основ в секунду.
Реплікація починається з одного фіксованого місця і протікає на кожному пасма в протилежних напрямках. Процес реплікації включає етап коректури, який забезпечує рівень помилок не вище одного на один мільярд.
Реплікація еукаріотів
Клітини людини та інших еукаріотів мають організовані ядра, що охоплюють набір хромосом. Типова хромосома людини має близько 150 мільйонів пар основ, які клітина реплікується зі швидкістю 50 пар в секунду. При такій швидкості реплікації ДНК клітині знадобиться більше місяця, щоб скопіювати хромосому.
Той факт, що це займає лише одну годину, пов'язаний з кількома джерелами реплікації. Реплікація одночасно відбувається з багатьох різних точок хромосоми, і ферменти приєднуються до ділянок разом, утворюючи остаточну цілу копію. Всі 46 хромосом людини реплікуються одночасно, протягом S фази клітинного циклу.