KAS YRA REPLIKAVIMO ŠAKUTĖ? - BIOLOGIJA - 2025

Replikacijos šakutės yra taškas, kuriame įvyksta DNR replikacijos, ji taip pat vadinama augimo taškas. Jis yra Y formos, o kai vyksta replikacija, plaukų segtukas juda per DNR molekulę.

DNR replikacija yra ląstelės procesas, apimantis genetinės medžiagos dubliavimąsi ląstelėje. DNR struktūra yra dviguba spiralė, o norint pakartoti jos turinį, ją reikia atidaryti. Kiekviena gija bus naujos DNR grandinės dalis, nes replikacija yra pusiau konservatyvus procesas.

Šaltinis: „Masur“ remiantis Gluonu (ispanų kalba pateikė Alejandro Porto)

Replikacijos šakutė susidaro tiksliai tarp naujai atskirto šablono ar šablono sruogų jungties ir dupleksinės DNR, kuri dar nebuvo dubliuojama. Pradėjus DNR replikaciją, vieną iš gijų galima lengvai dubliuoti, o kitą - gijos susiduria su poliškumo problema.

Fermentas, atsakingas už grandinės polimerizavimą, - DNR polimerazė, sintezuoja DNR grandinę tik 5'-3 'kryptimi. Taigi, viena gija yra ištisinė, o kita kartojasi nepertraukiamai, sukuriant Okazaki fragmentus.

DNR replikacija ir replikacijos šakutė

DNR yra molekulė, kurioje saugoma reikiama genetinė informacija apie visus gyvus organizmus, išskyrus kai kuriuos virusus.

Šis milžiniškas polimeras, sudarytas iš keturių skirtingų nukleotidų (A, T, G ir C), yra eukariotų branduolyje, kiekvienoje ląstelėje, sudarančioje šių būtybių audinius (išskyrus subrendusius žinduolių raudonuosius kraujo kūnelius, kurių nėra branduolys).

Kiekvieną kartą, kai ląstelė dalijasi, DNR turi atkartoti, kad būtų sukurta dukterinė ląstelė su genetine medžiaga.

Replikacija į vieną pusę ir į abi puses

Replikacija gali būti vienakryptė arba dvikryptė, atsižvelgiant į replikacijos šakutės susidarymą kilmės vietoje.

Logiškai mąstant, jei replikacija vykdoma viena kryptimi, formuojamas tik vienas plaukų segtukas, o dvikryptis replikavimas - du plaukų segtukai.

Dalyvaujantys fermentai

Šiam procesui reikalinga sudėtinga fermentinė mašina, kuri greitai veikia ir gali tiksliai atkartoti DNR. Svarbiausi fermentai yra DNR polimerazė, DNR primazė, DNR helikazė, DNR ligazė ir topoizomerazė.

Replikacijos ir plaukų segtuko formavimo pradžia

DNR replikacija neprasideda jokioje atsitiktinėje molekulės vietoje. DNR yra specifiniai regionai, žymintys replikacijos pradžią.

Daugelio bakterijų bakterijų chromosoma turi vieną pradžios tašką, kuriame gausu AT. Ši sudėtis yra logiška, nes palengvina regiono atsivėrimą (AT poros yra sujungtos dviem vandenilio jungtimis, o GC pora - trimis).

Kai DNR pradeda atsidaryti, susidaro Y formos struktūra: replikacijos šakutė.

Šakės pailgėjimas ir judėjimas

DNR polimerazė negali pradėti dukterinės grandinės sintezės nuo nulio. Jums reikia molekulės, kurios galas yra 3 ', kad polimerazė turėtų vietą, kur pradėti polimerizuotis.

Šią laisvą 3 'galą siūlo maža nukleotido molekulė, vadinama pradmeniu arba pradmeniu. Pirmasis veikia kaip savotiškas kabliukas polimerazei.

Replikacijos metu replikacijos šakutė turi galimybę judėti išilgai DNR. Praėjus replikacijos šakutei, susidaro dvi vienos juostos DNR molekulės, nukreipiančios dvigubų juostų dukterines molekules.

Plaukų segtukas gali judėti į priekį veikdamas helikazės fermentų, kurie atlaisvina DNR molekulę. Šis fermentas nutraukia vandenilio ryšius tarp bazinių porų ir leidžia plaukams judėti.

Nutraukimas

Replikacija baigta, kai abu plaukų segtukai yra 180 ° C nuo pradinės.

Šiuo atveju mes kalbame apie tai, kaip replikacijos procesas vyksta bakterijose, ir būtina pabrėžti visą apskritimo molekulės sukimo procesą, kurį reiškia replikacija. Topoizomerazės vaidina svarbų vaidmenį vykstant molekulei.

DNR replikacija yra pusiau konservatyvi

Ar kada susimąstėte, kaip vyksta DNR replikacija? Kitaip tariant, iš dvigubos spiralės turi atsirasti dar viena dviguba spiralė, bet kaip tai atsitiks? Keletą metų tai buvo atviras klausimas tarp biologų. Gali būti keletas permutacijų: dvi senos gijos kartu ir dvi naujos gijos kartu arba viena nauja gija ir viena sena, kad sudarytų dvigubą spiralę.

1957 m. Į šį klausimą atsakė tyrėjai Matthew Meselson ir Franklin Stahl. Autorių pasiūlytas replikacijos modelis buvo pusiau konservatyvus.

Meselsonas ir Stahlas teigė, kad replikacijos rezultatas yra dvi DNR dvigubos spiralės molekulės. Kiekvieną gautą molekulę sudaro sena grandinė (iš pirminės arba pradinės molekulės) ir naujai susintetinta nauja grandinė.

Poliškumo problema

Kaip veikia polimerazė?

DNR spiralė yra sudaryta iš dviejų grandinių, einančių antiparaleliai: viena eina 5'-3 'kryptimi, kita - 3'-5'.

Ryškiausias fermentas replikacijos procese yra DNR polimerazė, kuri yra atsakinga už naujų nukleotidų, kurie bus dedami į grandinę, sąjungą. DNR polimerazė gali pratęsti grandinę tik 5'-3 'kryptimi. Šis faktas trukdo tuo pačiu metu dubliuoti grandines replikacijos šakėje.

Kodėl? Nukleotidų pridėjimas vyksta laisvajame gale 3 ', kur yra hidroksilo grupė (-OH). Taigi, galutinai pridedant nukleotidą prie 3 'galo, galima lengvai amplifikuoti tik vieną iš sruogų. Tai vadinama laidžiu ar ištisiniu pluoštu.

„Okazaki“ ryklių gamyba

Kita grandinė negali būti pailginta, nes laisvas galas yra 5 ', o ne 3', ir nė viena polimerazė nekatalizuoja nukleotidų pridėjimo prie 5 'galo. Problema išspręsta sintezuojant kelis trumpus fragmentus (nuo 130 iki 200 nukleotidų), kurių kiekvienas yra normalios replikacijos kryptimi nuo 5´ iki 3´.

Ši nepertraukiama fragmentų sintezė baigiasi kiekvienos dalies sujungimu, reakcija, kurią katalizuoja DNR ligazė. Šio mechanizmo atradėjo Reiji Okazaki garbei maži sintezuoti segmentai vadinami Okazaki fragmentais.

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 apžvalgos augalų moksle, 26 (2), 105–122.
5. Lewinas, B. (2008). genai IX. „Mc Graw-Hill Interamericana“.
6. Shcherbakova, PV, Bebenek, K., ir Kunkel, TA (2003). Eukariotų DNR polimerazių funkcijos. Mokslo SAGE KE, 2003 (8), 3.
7. Steitz, TA (1999). DNR polimerazės: struktūrinė įvairovė ir bendrieji mechanizmai. Journal of Biological Chemistry, 274 (25), 17395–17398.
8. Watsonas, JD (2006). Geno molekulinė biologija. Panamerican Medical Ed.
9. 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.