Генетичний код живих організмів міститься в ДНК хромосом. Молекула ДНК - це подвійна спіраль, що складається з пар нуклеотиди, кожен з яких складається з фосфатної групи, цукрової групи та основи азоту. Структура нуклеотидів є асиметричною, що означає, що дві нитки подвійної спіралі ДНК мають протилежні напрямки.
Коли під час реплікації ДНК відбувається синтез ДНК, дві нитки подвійної спіралі розділяються. Реплікація може відбуватися лише в прямому напрямку кожної нитки. В результаті одна нитка копіюється безперервно в прямому напрямку, тоді як інша копіюється періодично в сегменти, які згодом з'єднуються.
Чому нитки ДНК мають напрямок
Сторони молекул подвійної спіралі ДНК складаються з фосфатна та цукрова групи поки ступінь складається з азотисті основи. За домовленістю, атоми вуглецю в вуглецевих ланцюгах або кільцях органічних молекул нумеруються послідовно. Атоми вуглецю в азотистих основах пронумеровані 1, 2, 3 тощо. Щоб розрізнити пронумеровані атоми вуглецю цукрових груп, ці вуглеці нумерують, використовуючи простий символ, тобто 1 ', 2', 3 'тощо, або один простий і т.д.
У групах цукру є п’ять атомів вуглецю з номерами від 1 до 5. Атом 5 'має фосфатна група прикріплений до нього, тоді як 3 'вуглець пов'язує з Група ОН. Щоб утворити сторони спіралі, 5 'фосфат з одного боку цукрової групи зв'язується з 3' ОН наступного нуклеотиду. Послідовність цієї нитки така 5 'до 3'.
Сходинки молекули спіралі утворені з пов'язаних азотистих основ. Чотири основи в молекулах ДНК - це аденін, гуанін, цитозин і тимін, скорочені як A, G, C і T. Основи A і T можуть утворювати посилання, а G і C - посилання.
Коли нуклеотид з ланцюга 5 'до 3' послідовності зв'язується з іншим нуклеотидом, утворюючи ступінь, інший нуклеотид має протилежну послідовність фосфат / ОН. Це означає, що одна сторона спіралі проходить у напрямку 5 'до 3', а інша сторона рухається в напрямку 3 'до 5' напрямку.
Переривча реплікація ДНК проти безперервної реплікації
Синтез ДНК може відбуватися лише тоді, коли дві нитки подвійної спіралі розділені. Під час реплікації ДНК фермент розриває спіраль і ДНК-полімераза копіює кожну пасмо. Пасмо, що проходить у напрямку від 5 'до 3', називається провідною ниткою, тоді як інша нитка, що має послідовність від 3 'до 5', є відстаючою ниткою.
Полімераза може копіювати лише ДНК в 5 'до 3' напрямок. Це означає, що він може постійно повторювати провідну нитку, рухаючись від початкової точки відокремлення вздовж нитки. Щоб скопіювати відстаючу нитку, полімераза повинна повторюватися назад вздовж нитки до початкової точки поділу.
Потім реплікація зупиняється, рухається вгору по нитці і знову рухається назад до вже скопійованого сегмента. Серія відключених копій сегментів ДНК називається Фрагменти Оказакі виробляються з відстаючої нитки.
ДНК-лігаза
У міру реплікації ДНК, ДНК-лігазний фермент з’єднує фрагменти Оказакі у суцільну нитку. Це поєднання безперервного синтезу провідного ланцюга та поштучно або розривної реплікації відстаючий ланцюг утворює дві нові спіралі ДНК, як тільки сегменти відстаючого ланцюга з’єднуються разом.
Кожна нова подвійна спіраль має батьківський ланцюг із вихідної молекули ДНК та нещодавно відтворену ланцюг, синтезовану ДНК-полімеразою. Коли реплікація завершилася успішно, у двох копіях вихідної ДНК немає різниці молекула, хоча одна була отримана шляхом безперервної реплікації, тоді як інша мала розривчасту ДНК реплікація.