DNR replikacija– Tai jo padvigubėjimo procesas prieš ląstelių dalijimąsi. Kartais sakoma „DNR reduplicacija“. Dubliavimasis vyksta ląstelės ciklo tarpfazės S fazėje.

Akivaizdu, kad gyvojoje gamtoje genetinės medžiagos savaiminis kopijavimas yra būtinas. Tik tokiu būdu dalijimosi metu susidariusiose dukterinėse ląstelėse gali būti tiek pat DNR, kiek iš pradžių buvo pradinėje. Replikacijos dėka visos genetiškai užprogramuotos struktūrinės ir medžiagų apykaitos ypatybės perduodamos per kelias kartas.

Ląstelių dalijimosi metu kiekviena DNR molekulė iš poros identiškų patenka į savo dukterinę ląstelę. Tai užtikrina tikslų paveldimos informacijos perdavimą.

DNR sintezei sunaudojama energija, t.y. tai daug energijos reikalaujantis procesas.

DNR replikacijos mechanizmas

Pati DNR molekulė (be dubliavimosi) yra dviguba spiralė. Reduplikacijos proceso metu nutrūksta vandenilio ryšiai tarp dviejų vienas kitą papildančių gijų. Ir ant kiekvienos atskiros grandinės, kuri dabar tarnauja kaip šabloninė matrica, statoma nauja ją papildanti grandinė. Tokiu būdu susidaro dvi DNR molekulės. Kiekvienas iš jų gauna vieną grandinę iš savo motinos DNR, antroji yra naujai susintetinta. Todėl DNR replikacijos mechanizmas yra pusiau konservatyvus(viena grandinėlė sena, kita nauja). Šis replikacijos mechanizmas buvo įrodytas 1958 m.

DNR molekulėje grandinės yra antilygiagrečios. Tai reiškia, kad vienas siūlas eina kryptimi nuo 5" galo iki 3", o papildomas - priešinga kryptimi. Skaičiai 5 ir 3 rodo anglies atomų skaičių dezoksiribozėje, kuri yra kiekvieno nukleotido dalis. Per šiuos atomus nukleotidai yra sujungti vienas su kitu fosfodiesterio ryšiais. Ir kur viena grandinė turi 3" jungtis, kita turi 5" jungtis, nes ji yra apversta, tai yra, ji eina į kitą pusę. Aiškumo dėlei galite įsivaizduoti, kad dedate ranką ant rankos, kaip pirmokas sėdi prie stalo.

Pagrindinis fermentas, vykdantis naujos DNR grandinės augimą, gali tai padaryti tik viena kryptimi. Būtent: prijunkite naują nukleotidą tik prie 3" galo. Taigi sintezė gali vykti tik kryptimi nuo 5" iki 3".

Grandinės yra antilygiagrečios, o tai reiškia, kad sintezė ant jų turi vykti skirtingomis kryptimis. Jei DNR grandinės pirmiausia visiškai išsiskirtų, o vėliau ant jų būtų pastatyta nauja, papildoma, tai nebūtų problema. Tiesą sakant, grandinės tam tikra prasme skiriasi replikacijos ištakos, ir šiose matricų vietose iškart prasideda sintezė.

Taip vadinamas replikacijos šakės. Šiuo atveju vienoje motininėje grandinėje sintezė vyksta šakės nukrypimo kryptimi, ir ši sintezė vyksta nuolat, be pertraukų. Antroje matricoje vyksta sintezė išvirkščia pusė nuo pirminių DNR grandinių divergencijos krypties. Todėl tokia atvirkštinė sintezė gali vykti tik gabalėliais, kurie vadinami Okazaki fragmentai. Vėliau tokie fragmentai „susiuvami“.

Duktinė grandis, kuri nuolat kartojasi, vadinama vedantis, arba vadovaujantis. Tas, kuris sintezuojamas per Okazaki fragmentus, yra atsilieka arba atsilieka, nes fragmentuota replikacija yra lėtesnė.

Diagramoje pirminės DNR grandinės palaipsniui skiriasi ta kryptimi, kuria sintezuojama pagrindinė dukterinė grandinė. Atsiliekančios grandinės sintezė vyksta priešinga divergencijos kryptimi, todėl ji yra priversta atlikti dalimis.

Kitas pagrindinio DNR sintezės fermento (polimerazės) bruožas yra tas, kad jis pats negali pradėti sintezės, tik tęsia. Jam reikia sėkla arba gruntas. Todėl pirminėje grandinėje pirmiausia susintetinama nedidelė papildoma RNR dalis, o tada grandinė pratęsiama naudojant polimerazę. Vėliau gruntai nuimami ir skylės užpildomos.

Diagramoje sėklos rodomos tik atsiliekančioje sruogoje. Tiesą sakant, jie taip pat yra pirmaujantys. Tačiau čia jums reikia tik vieno grunto vienai šakutei.

Kadangi motinos DNR gijos ne visada skiriasi nuo galų, o iniciacijos taškuose, iš tikrųjų susidaro ne tiek šakės, kiek akys ar burbuliukai.

Kiekvienas burbulas gali turėti dvi šakes, t.y. grandinės skirsis dviem kryptimis. Tačiau jie gali padaryti tik vieną dalyką. Jei vis dėlto nukrypimas yra dvikryptis, tada nuo iniciacijos taško vienoje DNR grandinėje sintezė vyks dviem kryptimis - pirmyn ir atgal. Tokiu atveju viena kryptimi bus atliekama nuolatinė sintezė, o kita – Okazaki fragmentai.

Prokariotų DNR nėra linijinė, bet turi apskritą struktūrą ir tik vieną replikacijos pradžią.

Diagramoje pavaizduotos dvi pagrindinės DNR molekulės grandinės raudonos ir mėlynos spalvos. Naujai susintetintos sruogos rodomos punktyrinėmis linijomis.

Prokariotuose DNR savaime kopijuojasi greičiau nei eukariotuose. Jei eukariotuose reduplikacijos greitis yra šimtai nukleotidų per sekundę, tai prokariotuose jis siekia tūkstantį ar daugiau.

Replikacijos fermentai

DNR replikaciją užtikrina visas kompleksas fermentų, vadinamų atgrasus. Yra daugiau nei 15 replikacijos fermentų ir baltymų. Svarbiausi yra išvardyti žemiau.

Pagrindinis replikacijos fermentas yra jau minėtasis DNR polimerazė(iš tikrųjų yra keletas skirtingų), kurie tiesiogiai pratęsia grandinę. Tai nėra vienintelė fermento funkcija. Polimerazė gali „patikrinti“, kuris nukleotidas bando prisijungti prie galo. Jei jis netinka, ji jį ištrina. Kitaip tariant, dalinis DNR remontas, ty jos replikacijos klaidų taisymas, vyksta jau sintezės stadijoje.

Nukleoplazmoje (arba bakterijų citoplazmoje) randami nukleotidai egzistuoja trifosfatų pavidalu, t.y. jie yra ne nukleotidai, o deoksinukleozidų trifosfatai (dATP, dTTP, dGTP, dCTP). Jie yra panašūs į ATP, kuriame yra trys fosfato liekanos, iš kurių dvi yra sujungtos didelės energijos jungtimi. Nutrūkus tokiems ryšiams, išsiskiria daug energijos. Be to, deoksinukleozidų trifosfatai turi dvi didelės energijos jungtis. Polimerazė atskiria paskutinius du fosfatus ir naudoja išlaisvintą energiją DNR polimerizacijos reakcijai.

Fermentas helicase atskiria šablonines DNR grandines, nutraukdamas tarp jų esančius vandenilinius ryšius.

Kadangi DNR molekulė yra dviguba spiralė, ryšių nutraukimas išprovokuoja dar didesnį sukimąsi. Įsivaizduokite virvę iš dviejų virvių, susuktų viena kitos atžvilgiu, ir iš vienos pusės traukite vieną galą į dešinę, kitą į kairę. Austinė dalis dar labiau susiraitys ir taps tvirtesnė.

Norint pašalinti tokią įtampą, būtina, kad vis dar nenutrūkusi dviguba spiralė greitai suktųsi aplink savo ašį, „atstatant“ susidariusią superspiralizaciją. Tačiau tai per daug sunaudoja energijos. Todėl ląstelėse įgyvendinamas kitoks mechanizmas. Fermentas topoizomerazė nutraukia vieną iš siūlų, antrą prakiša pro tarpą ir vėl susiuva pirmąjį. Taip pašalinamos susidariusios superspiralės.

Šablono DNR grandinės, kurios atsiskyrė dėl helikazės veikimo, vėl bando prisijungti prie savo vandenilinių ryšių. Kad taip nenutiktų, jie imasi veiksmų DNR surišantys baltymai. Tai nėra fermentai ta prasme, kad jie nekatalizuoja reakcijų. Tokie baltymai prisitvirtina prie DNR grandinės per visą jos ilgį ir neleidžia užsidaryti papildomoms šabloninės DNR grandinėms.

Gruntai yra sintetinami RNR primazės. Ir jie ištrinami egzonukleazė. Nuėmus gruntą, skylė užpildoma kitos rūšies polimeraze. Tačiau šiuo atveju atskiros DNR dalys nėra sujungtos.

Atskiros susintetintos grandinės dalys yra susietos replikacijos fermentu, pvz DNR ligazė.

Padalinys ląstelės atsiranda per mitozę, o siekiant išvengti nuostolių genetinė informacija, visas branduolio genomas pirmiausia padvigubėja ląstelės ciklo S fazėje. S fazės trukmė yra 8 valandos. Chromosomų centromerų DNR replikuojasi vidurinėje mitozės stadijoje, kuri yra prieš chromosomų segregacijos procesą.

Replikacija mitochondrijų ir branduolinių atsiranda skirtingose ​​ląstelės ciklo fazėse. Nepaisant to, kad aukštesniųjų būtybių (eukariotų) ir bakterijų (prokariotų) branduolinės DNR replikacijos bendra etapų seka yra vienoda, pats procesas turi nedidelių skirtumų. Taigi eukariotuose replikacijos metu DNR (branduolinė) išlieka nukleosominėje konfigūracijoje.

Fragmentai DNR, gausu garų G-C bazės(R-juostos euchromatino sutankintame chromatine) išreiškia namų tvarkymo genus, kurie veikia visose kūno ląstelėse. Šie fragmentai yra atkartojami Ankstyva stadija S fazės. Heterochromatino regionai, kuriuose gausu porų bazės A-T(G juostos), išreiškia nedidelį genų skaičių ir dauginasi vėlyvoje S fazėje.

Genai su daugybe turinio garas A-T, koduojančios įvairias savybes ir veikiančios tik tam tikrose ląstelėse, yra fakultatyvinio heterochromatino dalis. Jų replikacija vyksta ankstyvoje S fazėje tik tose ląstelėse, kuriose jie yra ekspresuojami, o vėlesniuose etapuose ląstelėse, kuriose ekspresija nevyksta.

Spiralinė sritis DNR, kuris pirmiausia išsivynioja replikacijos pradžioje, vadinamas replikacijos pradžia (replikonu). Šiuo metu dvigubą grandinę išskleidžia fermentas helikazė, kuris atskleidžia bazių seką. Replikacijos procesas vyksta išilgai vienos grandinės maždaug 40-50 nukleotidų per sekundę greičiu vienu metu abiem kryptimis. Aukštesnės būtybės turi daug replikonų, esančių 50 000–300 000 bp atstumu. DNR grandinės skilimo vietoje atsiranda replikacijos iškilimai, kurių kiekviename gale susidaro replikacijos šakutė.

Nauja DNR sintezuojamas dalyvaujant fermentams, vadinamiems DNR polimerazėmis iš dezoksiribonukleotido trifosfatų (ATP, GTP ir kt.), kurie paverčiami monofosfatiniais nukleotidais (AMP, GMP ir kt.). Pirofosfatų pašalinimas ir hidrolizė iš trifosfatų suteikia procesui energijos ir daro jį visiškai negrįžtamu, todėl DNR molekulė yra gana stabili.

Visi DNR polimerazės gali sukurti naują DNR tik kryptimi nuo 5" iki 3" galo. Tai reiškia, kad fermentai turi judėti šablono grandine nuo 3 colių iki 5 colių galo. Šiuo atžvilgiu replikacija gali nuolat vykti iš replikono tik išilgai vienos grandinės, vadinamos priekine. Dėl cukrų išsidėstymo replikacija išilgai antrosios atsiliekančios grandinės vyksta tik trumpais ruožais, vadinamais Okazaki fragmentais.

Naujas ilgis DNR fragmentai, susidaręs išilgai atsiliekančios grandinės, vidutiniškai sudaro 100-200 nukleotidų porų. Sintezės metu Okazaki fragmentus sujungia fermentas DNR ligazė. Kol laukiama replikacijos, atsiliekančios grandinės pirminės vienos grandinės nukleotidų sekos stabilumą palaiko vienos grandinės DNR surišantis baltymas (arba spiralę destabilizuojantis baltymas).

Sintezei pažengęs grandinei reikalingas fermentas DNR polimerazė S, o atsiliekančios grandinės sintezei – DNR polimerazė a. Pastarasis turi subvienetą, vadinamą DNRprimaze, kuris sintetina trumpą RNR pradmenį, kuris veikia kaip pradmuo. Mitochondrijų DNR replikacija vyksta nepriklausomai nuo procesų branduolyje. Šiame procese naudojami keli kiti fermentai, vienas iš jų yra DNR polimerazė γ.

Esama genome didelis egzempliorių skaičius penki histono genai, dėl kurių susintetinama daug histonų (ypač S fazės metu), kurie iškart po replikacijos prisijungia prie naujos DNR grandinės.
Reikėtų pažymėti, kad procesas replikacija vadinama pusiau konservatyvia, nes dukterinės DNR molekulės apima vieną pirminę grandinę ir vieną sintezuotą grandinę.

Telomerų DNR replikacija

Pagrindinė sintezės problema DNR atsiliekančios grandinės pabaigoje DNR polimerazė a turi prisitvirtinti prieš replikuojamos sekos pabaigą ir veikti proksimaliai kryptimi nuo 5 colių iki 3 colių galo. Norėdami išspręsti šią problemą, mums reikia DNR sintetinio fermento telomerazės, kuris pratęsia atsiliekančią grandinę.

Telomerazė- ribonukleoproteinas, turintis pasiuntinio RNR, kurios seka 3"-AAUCCCAAU-5", kuri yra komplementari pusantro šešių bazių telomerinės DNR kartojimo (5"-GGGTTA-3"). RNR telomerazės 3"-AAU sekos fragmentas prisijungia prie TTA-5" šablono atsiliekančios grandinės galo, o likusi RNR lieka laisva. Tada prie šios pasiuntinio RNR pridedami dezoksiribonukleotidai, taip pratęsiant pasikartojimo seką DNR vienu segmentu.

Po to telomerazė yra atskiriamas ir nukreipiamas į kitą galinį galą su TTA-5" seka, ir procesas kartojamas. Kai tik atsiranda pakankamai ilgas galinis pasikartojimas, DNR polimerazė a prisitvirtina prie gauto vienos grandinės fragmento ir užbaigia antrąją grandinę. naudojant komplementarumo metodą proksimaline 5"-3"- kryptimi, judant link jau esančios dvigrandės srities, su kuria vėlesnis susiliejimas vyksta dėl DNR ligazės veikimo.

DNR taisymo mechanizmai

Kartais auga grandine netyčia įterpiama netinkama bazė, bet, laimei, sveikose ląstelėse yra poreplikacijos atkūrimo fermentai ir neatitikimo korekcijos sistema, kuri ištaiso tokias klaidas. Šių sistemų veikimo mechanizmas pagrįstas klaidingai įterptų bazių pašalinimu ir pakeitimu pagal šablono grandinės seką. Jų funkcionavimui reikalingos DNR polimerazės b ir e.

DNR yra patikima genetinės informacijos saugykla. Bet jį reikia ne tik saugoti, bet ir perduoti palikuonims. Nuo to priklauso rūšies išlikimas. Juk tėvai turi perduoti savo vaikams viską, ką jie pasiekė evoliucijos eigoje. Ji įrašo viską: nuo galūnių skaičiaus iki akių spalvos. Žinoma, mikroorganizmai turi daug mažiau šios informacijos, tačiau ją taip pat reikia perduoti. Norėdami tai padaryti, ląstelė dalijasi. Kad genetinė informacija patektų į abi dukterines ląsteles, ji turi būti padvigubinta – procesas vadinamas „DNR replikacija“. Tai įvyksta prieš ląstelių dalijimąsi, nesvarbu, kuri iš jų. Tai gali būti bakterija, kuri nusprendė daugintis. Arba tai gali būti, kad pjūvio vietoje auga nauja oda. Dezoksiribonukleino rūgšties dubliavimosi procesas turi būti aiškiai reguliuojamas ir baigtas prieš prasidedant ląstelių dalijimuisi.

Kur atsiranda padvigubėjimas?

DNR replikacija vyksta tiesiogiai branduolyje (eukariotuose) arba citoplazmoje (prokariotuose). Nukleino rūgštis susideda iš nukleotidų – adenino, timino, citozino ir guanino. Abi molekulės grandinės pastatytos pagal komplementarumo principą: adeninas vienoje grandinėje atitinka timiną, o guaninas – citoziną. Molekulės padvigubėjimas turi vykti taip, kad dukterinėse spiralėse būtų išsaugotas komplementarumo principas.

Replikacijos pradžia – inicijavimas

Dezoksiribonukleorūgštis yra dvigrandė spiralė. DNR replikacija vyksta pridedant dukterines grandines išilgai kiekvienos pagrindinės grandinės. Kad ši sintezė taptų įmanoma, spiralės turi būti „išnarpliotos“, o grandinės atskirtos viena nuo kitos. Šį vaidmenį atlieka helikazė – ji išvynioja dezoksiribonukleino rūgšties spiralę, sukasi dideliu greičiu. DNR dubliavimosi pradžia negali prasidėti iš bet kurios vietos tokiam sudėtingam procesui reikalinga specifinė molekulės dalis – replikacijos pradžios vieta. Nustačius dubliavimo pradžios tašką ir helikazei pradėjus spiralės išnarpliojimą, DNR grandinės atsiskiria ir susidaro replikacijos šakutė. Ant jų sėdi DNR polimerazės. Būtent jie sintetins dukterines grandines.

Pailgėjimas

Vienoje dezoksiribonukleino rūgšties molekulėje gali susidaryti nuo 5 iki 50 replikacijos šakučių. Dukterinių grandinių sintezė vyksta vienu metu keliose molekulės dalyse. Tačiau užbaigti komplementarių nukleotidų konstravimą nėra lengva. Nukleino rūgščių grandinės yra priešingos viena kitai. Skirtingos tėvų grandinių kryptys turi įtakos dubliavimuisi, tai lemia sudėtingą DNR replikacijos mechanizmą. Viena iš grandinių nuolat užbaigiama vaiko ir vadinama vadovaujančia. Tai teisinga, nes polimerazei labai patogu prijungti laisvą nukleotidą prie ankstesnio 3’-OH galo. Ši sintezė vyksta nuolat, priešingai nei procesas antroje grandinėje.

Atsilikusi grandinėlė, O'Kazaki fragmentai

Sunkumai kyla su kita grandine, nes ten laisvas 5’ galas, prie kurio neįmanoma prijungti laisvo nukleotido. Tada DNR polimerazė veikia iš kitos pusės. Siekiant užbaigti dukterinę grandinę, sukuriamas gruntas, kuris papildo pagrindinę grandinę. Jis susidaro pačioje replikacijos šakutėje. Čia prasideda mažo gabalėlio sintezė, tačiau „teisingu“ keliu - nukleotidai pridedami 3' gale. Taigi grandinės užbaigimas antrojoje dukterinėje spiralėse vyksta nepertraukiamai ir turi priešingą kryptį nei replikacijos šakės judėjimas. Šie fragmentai buvo vadinami O'Kazaki fragmentais ir yra apie 100 nukleotidų ilgio. Sukūrus fragmentą iki ankstesnio užbaigto gabalo, pradmenys išpjaunami specialiu fermentu, o iškirpta vieta užpildoma trūkstamais nukleotidais.

Nutraukimas

Padvigubinimas baigiamas, kai abi grandinėlės užbaigia savo dukterines grandines ir visi O'Kazaki fragmentai yra susiūti. Eukariotuose DNR replikacija baigiasi, kai replikacijos šakės susiduria viena su kita. Tačiau prokariotuose ši molekulė yra apskrita, o padvigubėjimo procesas vyksta prieš tai nenutraukiant grandinės. Pasirodo, kad visa dezoksiribonukleorūgštis yra vienas didelis replikonas. Ir dubliavimas baigiasi, kai replikacijos šakės susitinka priešingoje žiedo pusėje. Pasibaigus replikacijai, abi pradinės dezoksiribonukleino rūgšties grandinės turi būti vėl sujungtos, o po to abi molekulės susukamos, kad susidarytų superspiralės. Tada abi DNR molekulės yra metilintos prie adenino -GATC- regione. Tai neatskiria grandinių ir netrukdo jų papildymui. Tai būtina molekulėms sulankstyti į chromosomas, taip pat reguliuoti genų skaitymą.

Replikacijos greitis ir tikslumas

Antrasis DNR padvigubėjimo (pailgėjimo) etapas vyksta maždaug 700 nukleotidų per sekundę greičiu. Jei prisiminsime, kad viename nukleino rūgšties apsisukime yra 10 porų monomerų, paaiškėja, kad „išvyniojimo“ metu molekulė sukasi 70 apsisukimų per sekundę dažniu. Palyginimui: aušintuvo sukimosi greitis kompiuterio sisteminiame bloke yra maždaug 500 apsisukimų per sekundę. Tačiau nepaisant didelio greičio, DNR polimerazė beveik niekada nedaro klaidų. Juk ji tiesiog atrenka papildomus nukleotidus. Bet net jei ir suklysta, DNR polimerazė ją atpažįsta, žengia žingsnį atgal, nuplėšia neteisingą monomerą ir pakeičia jį tinkamu. DNR replikacijos mechanizmas yra labai sudėtingas, tačiau mes sugebėjome suprasti pagrindinius dalykus. Svarbu suprasti jo reikšmę tiek mikroorganizmams, tiek daugialąstelėms būtybėms.

Nukleino rūgštys atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant gyvų organizmų ląstelių gyvybinę veiklą. Svarbus šios organinių junginių grupės atstovas yra DNR, kuri neša visą genetinę informaciją ir yra atsakinga už būtinų savybių pasireiškimą.

Kas yra replikacija?

Kai ląstelės dalijasi, jų skaičius turi didėti nukleino rūgštys branduolyje, kad proceso metu nebūtų prarasta genetinė informacija. Biologijoje replikacija yra DNR dubliavimasis sintetinant naujas grandines.

Pagrindinis šio proceso tikslas – perduoti genetinę informaciją į dukterines ląsteles nepakitusią be jokių mutacijų.

Replikacijos fermentai ir baltymai

DNR molekulės dubliavimąsi galima palyginti su bet kokiu medžiagų apykaitos procesu ląstelėje, kuriam reikalingi atitinkami baltymai. Kadangi replikacija biologijoje yra svarbus ląstelių dalijimosi komponentas, čia dalyvauja daug pagalbinių peptidų.

• DNR polimerazė yra svarbiausias reduplikacijos fermentas, atsakingas už dukterinės grandinės sintezę.

Šios bazės yra nukleino rūgšties monomerai, todėl visa molekulės grandinė yra sudaryta iš jų. DNR polimerazė yra atsakinga už surinkimo procesą teisinga tvarka, kitaip neišvengiama visokių mutacijų atsiradimo.

• Primasė yra baltymas, atsakingas už pradmenų susidarymą DNR šablono grandinėje. Šis pradmuo taip pat vadinamas pradmeniu, jis turi pradinių monomerų, iš kurių galima toliau sintezuoti visą polinukleotidų grandinę. Šią funkciją atlieka pradmuo ir atitinkamas fermentas.
• Helikazė (helikazė) sudaro replikacijos šakutę, kuri yra šablono gijų išsiskyrimas, nutraukiant vandenilio ryšius. Taip polimerazėms lengviau priartėti prie molekulės ir pradėti sintezę.
• Topoizomerazė. Jei įsivaizduojate DNR molekulę kaip susuktą virvę, polimerazei judant išilgai grandinės, dėl stipraus sukimo susidarys teigiama įtampa. Šią problemą išsprendžia topoizomerazė – fermentas, kuris trumpam laikui nutraukia grandinę ir išskleidžia visą molekulę. Po to pažeista vieta vėl susiuvama, o DNR nepatiria įtampos.
• Ssb baltymai, kaip ir klasteriai, prisitvirtina prie DNR grandžių replikacijos šakutėje, kad išvengtų vandenilio ryšių susidarymo dar nepasibaigus reduplikacijos procesui.
• Ligaza. susideda iš Okazaki fragmentų susiuvimo ant atsiliekančios DNR molekulės grandinės. Tai įvyksta išpjaunant pradmenis ir į jų vietą įterpiant natūralius dezoksiribonukleino rūgšties monomerus.

Biologijoje replikacija yra sudėtingas kelių etapų procesas, labai svarbus ląstelių dalijimosi metu. Todėl efektyviai ir teisingai sintezei būtina naudoti įvairius baltymus ir fermentus.

Reduplikacijos mechanizmas

Yra 3 teorijos, paaiškinančios DNR dubliavimosi procesą:

1. Konservatorius teigia, kad viena dukterinė nukleino rūgšties molekulė yra šabloninio pobūdžio, o antroji yra visiškai susintetinta nuo nulio.
2. Pusiau konservatyvųjį pasiūlė Watsonas ir Crickas, o 1957 m. patvirtino eksperimentai su E. Coli. Ši teorija teigia, kad abi dukterinės DNR molekulės turi vieną seną grandinę ir vieną naujai susintetintą.
3. Dispersijos mechanizmas pagrįstas teorija, kad dukterinės molekulės turi kintamus regionus per visą jų ilgį, susidedantį iš senų ir naujų monomerų.

Dabar pusiau konservatyvus modelis buvo moksliškai įrodytas. Kas yra replikacija molekuliniu lygiu? Pirma, helikazė nutraukia DNR molekulės vandenilio ryšius, taip atverdama abi grandines polimerazės fermentui. Pastarieji, susiformavus sėkloms, pradeda naujų grandinių sintezę 5’-3’ kryptimi.

Antiparalelinė DNR savybė yra pagrindinė pirmaujančių ir atsiliekančių grandinių susidarymo priežastis. Pirmojoje grandinėje DNR polimerazė nuolat juda, o atsiliekančioje grandinėje sudaro Okazaki fragmentus, kurie ateityje bus sujungti naudojant ligazę.

Replikacijos funkcijos

Kiek DNR molekulių yra branduolyje po replikacijos? Pats procesas apima ląstelės genetinės sandaros padvigubinimą, todėl sintetiniu mitozės periodu diploidiniame rinkinyje yra dvigubai daugiau DNR molekulių. Šis įrašas paprastai žymimas 2n 4c.

Be biologinės replikacijos prasmės, mokslininkai rado šio proceso pritaikymą įvairiose medicinos ir mokslo srityse. Jei biologijoje replikacija yra DNR padvigubėjimas, tai laboratorinėmis sąlygomis nukleorūgščių molekulių atkūrimas naudojamas keliems tūkstančiams kopijų sukurti.

Šis metodas vadinamas polimeraze grandininė reakcija(PGR). Šio proceso mechanizmas yra panašus į replikaciją in vivo, todėl jo atsiradimui naudojami panašūs fermentai ir buferinės sistemos.

išvadas

Replikacija turi svarbią biologinę reikšmę gyviems organizmams. Perdavimas ląstelių dalijimosi metu nėra pilnas be DNR molekulių padvigubėjimo, todėl koordinuotas fermentų darbas yra svarbus visuose etapuose.

Ant pradinės DNR molekulės šablono. Kuriame genetinė medžiaga, užšifruotas DNR, padvigubinamas ir padalijamas tarp dukterinių ląstelių.

Nuorodos

DNR replikacija (animacija) (anglų k.)

Wikimedia fondas. 2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „replikacija (biologija)“ kituose žodynuose:

- (iš vėlyvojo lot. replicatio kartojimas), reduplikacija, autoreplikacija, nukleorūgščių makromolekulių savaiminio dauginimosi procesas, užtikrinantis tikslų genetikos kopijavimą. informacija ir jos perdavimas iš kartos į kartą. R. mechanizmo esmė... ... Biologinis enciklopedinis žodynas

biologija- BIOLOGIJA (iš graikiško žodžio bio life ir logos, doktrina) mokslų visuma apie gyvybę visomis jos formų, savybių, ryšių ir santykių Žemėje apraiškų įvairove. Terminas pirmą kartą buvo pasiūlytas vienu metu ir nepriklausomai 1802 m. Epistemologijos ir mokslo filosofijos enciklopedija

Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. Replikacija. Scheminis replikacijos proceso vaizdas, skaičiai rodo: (1) delsą ... Vikipedija

BIOLOGIJA- mokslų rinkinys apie gyvybę visomis jos formų, savybių, ryšių ir santykių Žemėje apraiškų įvairove. Pirmą kartą šį terminą vienu metu ir nepriklausomai vienas nuo kito 1802 m. pasiūlė žymus prancūzų mokslininkas J.B. Lamarkas ir vokietis...... Mokslo filosofija: pagrindinių terminų žodynas

- (vėlyvoji lot. replicatio kartojimas, iš lot. replico atsisuku, kartoju) reduplikacija, autoreprodukcija, autosintezė, nukleorūgščių savaiminio dauginimosi (savaiminio kopijavimo) procesas, vykstantis visose gyvose ląstelėse (Žr. Nukleino... ... Didelis Sovietinė enciklopedija - Ekstraktas (ląstelinis ekstraktas, sistema be ląstelių) ląstelės, sunaikintos mechaniškai arba chemiškai (osmosinis šokas), naudojamos reprodukcijai biocheminiai procesai"in vitro". Ištraukoms gauti naudojamos ląstelės... Vikipedija

Ląstelė yra elementarus visų gyvų organizmų (išskyrus virusus, kurie dažnai vadinami neląstelinėmis gyvybės formomis) sandaros ir gyvybinės veiklos vienetas, turintis savo medžiagų apykaitą, galintis savarankiškai egzistuoti,... ... Vikipedija