POLIMERAZĖ: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Kad polimerazės yra fermentai, kurių funkcija yra susijusi su replikacijos ir transkripcijos nukleino rūgščių procesus. Yra du pagrindiniai šių fermentų tipai: DNR polimerazė ir RNR polimerazė.

DNR polimerazė yra atsakinga už naujos DNR grandinės sintezę replikacijos proceso metu, pridedant naujų nukleotidų. Jie yra dideli, sudėtingi fermentai ir skiriasi savo struktūra, atsižvelgiant į tai, ar jie randami eukariotiniame, ar prokariotiniame organizme.

Taq polimerazė: fermentas, naudojamas PGR.
Šaltinis: Lijealso

Panašiai RNR polimerazė veikia DNR transkripcijos metu, sintezuodama RNR molekulę. Kaip ir DNR polimerazė, ji randama ir eukariotuose, ir prokariotuose, o jo struktūra ir sudėtingumas skiriasi priklausomai nuo grupės.

Žvelgiant iš evoliucijos perspektyvos, galima manyti, kad pirmieji fermentai turėjo turėti polimerazės aktyvumą, nes vienas iš esminių gyvenimo vystymosi reikalavimų yra genomo replikacijos gebėjimas.

Pagrindinė molekulinės biologijos dogma

Vadinamoji molekulinės biologijos „dogma“ apibūdina baltymų susidarymą iš genų, užšifruotų DNR, trimis etapais: replikacija, transkripcija ir transliacija.

Procesas prasideda DNR molekulės replikacija, kur pusiau konservatyviai sukuriamos dvi jos kopijos. Tada žinia iš DNR yra perrašoma į RNR molekulę, vadinamą pasiuntinio RNR. Galiausiai messenger ribosomų mechanizmu virsta baltymais.

Šiame straipsnyje nagrinėsime du svarbiausius fermentus, susijusius su pirmaisiais dviem minėtais procesais.

Verta paminėti, kad yra ir centrinės dogmos išimčių. Daugelis genų nėra perkeliami į baltymus, o kai kuriais atvejais informacijos srautas vyksta iš RNR į DNR (kaip ir retrovirusuose).

DNR polimerazė

funkcijos

DNR polimerazė yra fermentas, atsakingas už tikslią genomo replikaciją. Fermento darbas turi būti pakankamai efektyvus, kad būtų užtikrinta genetinės informacijos palaikymas ir jos perdavimas kitoms kartoms.

Jei atsižvelgsime į genomo dydį, tai gana sudėtinga užduotis. Pvz., Jei iškeltume sau užduotį perrašyti 100 puslapių dokumentą savo kompiuteryje, mes tikrai turėtume vieną klaidą (arba daugiau, atsižvelgiant į mūsų koncentraciją) kiekviename puslapyje.

Polimerazė gali pridėti daugiau nei 700 nukleotidų kiekvieną sekundę, ir ji neteisinga tik kas 10 ⁹ arba 10 ¹⁰ įterptų nukleotidų, nepaprastas skaičius.

Polimerazė turi turėti mechanizmus, leidžiančius tiksliai nukopijuoti genomo informaciją. Todėl yra įvairių polimerazių, turinčių galimybę atkartoti ir pataisyti DNR.

Charakteristikos ir struktūra

DNR polimerazė yra fermentas, veikiantis 5'-3 'kryptimi ir veikiantis pridedant nukleotidus prie galinio galo kartu su laisva -OH grupe.

Viena iš tiesioginių šios savybės pasekmių yra ta, kad vieną iš sruogų galima susintetinti be jokių nepatogumų, bet kaip su styga, kurią reikia sintetinti 3'-5 'kryptimi?

Ši grandinė yra sintetinta vadinamuose „Okazaki“ fragmentuose. Taigi, normalia kryptimi susintetinami maži segmentai 5'-3 ', kurie vėliau sujungiami fermentu, vadinamu ligaze.

Struktūriškai DNR polimerazės turi dvi aktyvias vietas, turinčias metalo jonus. Juose randame aspartatų ir kitų aminorūgščių liekanų, kurios koordinuoja metalus.

Tipai

Tradiciškai prokariotuose buvo išskirtos trijų tipų polimerazės, kurios pavadintos romėniškais skaitmenimis: I, II ir III. Eukariotuose atpažįstami penki fermentai, kurie yra pavadinti graikų abėcėlės raidėmis, būtent: α, β, γ, δ ir ε.

Naujausi tyrimai nustatė penkių tipų DNR Escherichia coli, 8 - mielėse Saccharomyces cerevisiae ir daugiau nei 15 - žmonių. Augalų kilmės fermentas buvo mažiau ištirtas. Tačiau Arabidopsis thaliana organizme buvo aprašyta apie 12 fermentų.

Programos

Vienas iš dažniausiai naudojamų metodų molekulinės biologijos laboratorijose yra PGR arba polimerazės grandininė reakcija. Ši procedūra pasinaudoja DNR polimerazės polimerizacijos gebėjimu keliais dydžiais amplifikuoti DNR molekulę, kurią norime ištirti.

Kitaip tariant, procedūros pabaigoje turėsime tūkstančius savo tikslinės DNR kopijų.PGR panaudojimas yra labai įvairus. Jis gali būti naudojamas moksliniams tyrimams, diagnozuojant kai kurias ligas ar net ekologijai.

RNR polimerazė

funkcijos

RNR polimerazė yra atsakinga už RNR molekulės generavimą, pradedant nuo DNR šablono. Gautas nuorašas yra kopija, papildanti DNR segmentą, kuris buvo naudojamas kaip šablonas.

Messenger RNR yra atsakinga už informacijos pernešimą į ribosomą, baltymo generavimą. Jie taip pat dalyvauja kitų rūšių RNR sintezėje.

Tai negali veikti atskirai, norint sėkmingai atlikti savo funkcijas, reikia baltymų, vadinamų transkripcijos veiksniais.

Charakteristikos ir struktūra

RNR polimerazės yra dideli fermentų kompleksai. Jie yra sudėtingesni eukariotų kilmėje nei prokariotai.

Eukariotuose yra trijų tipų polimerazės: Pol I, II ir III, kurios yra centrinės ribosomų, pasiuntinių ir pernešančios RNR sintezės mašinos. Priešingai, prokariotuose visi jų genai yra perdirbami vieno tipo polimerazės.

Skirtumai tarp DNR ir RNR polimerazės

Nors abu fermentai naudoja DNR atkaitinimą, jie skiriasi trimis pagrindiniais būdais. Pirmiausia, DNR polimerazei reikia pradmens, kad būtų galima inicijuoti replikaciją ir sujungti nukleotidus. Gruntas arba gruntas yra molekulė, sudaryta iš kelių nukleotidų, kurių sekos papildo specifinę DNR vietą.

Gruntas suteikia laisvą –OH polimerazei, kad būtų galima pradėti jos katalizinį procesą. Priešingai, RNR polimerazės gali pradėti savo darbą nereikalaudamos grunto.

Antra, DNR polimerazė turi keletą DNR molekulės rišamųjų sričių. RNR polimerazė gali jungtis tik prie genų promotoriaus sekų.

Galiausiai, DNR polimerazė yra fermentas, kuris savo darbą atlieka labai tiksliai. RNR polimerazė yra jautresnė daugiau klaidų, kas 10 ⁴ nukleotidus įvesdama neteisingą nukleotidą.

Nuorodos

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… ir Walter, P. (2015). Esminė ląstelių biologija. Girlianda mokslas.
2. Cann, IK, & Ishino, Y. (1999). Archealinės DNR replikacija: vienetų identifikavimas, norint išspręsti galvosūkį. Genetika, 152 (4), 1249–67.
3. Cooperis, GM ir Hausmanas, RE (2004). Ląstelė: molekulinis požiūris. Medicinska naklada.
4. M. Garcia-Diaz ir Bebenek, K. (2007). Daugybė DNR polimerazių funkcijų. Kritinės augalų mokslų apžvalgos, 26 (2), 105–122.
5. Lewinas, B. (1975). Genų išraiška. UMI Books on Demand.
6. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… ir Matsudaira, P. (2008). Molekulinių ląstelių biologija. Macmillanas.
7. Pierce, BA (2009). Genetika: konceptualus požiūris. Panamerican Medical Ed.
8. Shcherbakova, PV, Bebenek, K., ir Kunkel, TA (2003). Eukariotų DNR polimerazių funkcijos. Mokslo SAGE KE, 2003 (8), 3.
9. Steitz, TA (1999). DNR polimerazės: struktūrinė įvairovė ir bendrieji mechanizmai. Journal of Biological Chemistry, 274 (25), 17395–17398.
10. Wu, S., Beard, WA, Pedersen, LG ir Wilson, SH (2013). Struktūrinis DNR polimerazės architektūros palyginimas rodo nukleotidinius vartus į aktyvią polimerazės vietą. Cheminių medžiagų apžvalgos, 114 (5), 2759–74.