Nukleinsyrer spiller en vigtig rolle i at sikre den vitale aktivitet af cellerne i levende organismer. En vigtig repræsentant for denne gruppe af organiske forbindelser er DNA, som bærer al den genetiske information og er ansvarlig for manifestationen af de nødvendige egenskaber.
Hvad er replikering?
I processen med celledeling er det nødvendigt at øge mængden af nukleinsyrer i kernen, så der ikke sker tab af genetisk information i processen. I biologi er replikation duplikering af DNA gennem syntese af nye strenge.
Hovedformålet med denne proces er at overføre genetisk information til datterceller uændret uden nogen mutationer.
Enzymer og replikationsproteiner
Duplikering af DNA-molekylet kan sammenlignes med enhver metabolisk proces i cellen, som kræver de passende proteiner. Da replikation er en vigtig komponent i celledeling i biologi, er mange hjælpepeptider involveret her.
DNA-polymerase er det vigtigste reduplikationsenzym, der er ansvarligtil syntese af datterkæden af deoxyribonukleinsyre. I cellens cytoplasma, i replikationsprocessen, er tilstedeværelsen af nukleintrifosfater obligatorisk, som bringer alle nukleinbaserne
Disse baser er nukleinsyremonomerer, så hele kæden af molekylet er bygget af dem. DNA-polymerase er ansvarlig for samlingsprocessen i den rigtige rækkefølge, ellers er alle slags mutationer uundgåelige.
- Primase er et protein, der er ansvarlig for dannelsen af en primer på DNA-templatekæden. Denne primer kaldes også en primer, den har strukturen af RNA. For DNA-polymeraseenzymet er tilstedeværelsen af initiale monomerer vigtig, hvorfra yderligere syntese af hele polynukleotidkæden er mulig. Denne funktion udføres af primeren og dens tilsvarende enzym.
- Helikase (helikase) danner en replikationsgaffel, som er en divergens af matrixkæder ved at bryde hydrogenbindinger. Dette gør det lettere for polymeraser at nærme sig molekylet og begynde syntese.
- Topoisomerase. Hvis man forestiller sig et DNA-molekyle som et snoet reb, vil der, efterhånden som polymerasen bevæger sig langs kæden, dannes en positiv spænding på grund af kraftig vridning. Dette problem løses af topoisomerase, et enzym, der bryder kæden i kort tid og folder hele molekylet ud. Derefter sys det beskadigede område sammen igen, og DNA'et bliver ikke stresset.
- Ssb-proteiner hæfter sig som klynger til DNA-strenge ved replikationsgaffelen for at forhindre gendannelse af hydrogenbindinger før afslutningen af reduplikationsprocessen.
- Ligaer. Enzym funktionbestår i at sy Okazaki-fragmenter på DNA-molekylets lagging streng. Dette sker ved at skære primere ud og indsætte native deoxyribonukleinsyremonomerer i deres sted.
I biologi er replikation en kompleks flertrinsproces, der er ekstremt vigtig i celledeling. Derfor er brugen af forskellige proteiner og enzymer nødvendig for effektiv og korrekt syntese.
Redupliceringsmekanisme
Der er 3 teorier, der forklarer DNA-duplikationsprocessen:
- Konservativ siger, at et dattermolekyle af nukleinsyren har en matrixkarakter, og det andet er fuldstændig syntetiseret fra bunden.
- Semi-konservativ foreslået af Watson og Crick og bekræftet i 1957 i eksperimenter på E. Coli. Denne teori siger, at begge datter-DNA-molekyler har en gammel streng og en nysyntetiseret.
- Spredningsmekanismen er baseret på teorien om, at dattermolekyler har alternerende sektioner langs hele deres længde, bestående af både gamle og nye monomerer.
Nu videnskabeligt bevist semi-konservativ model. Hvad er replikation på molekylært niveau? I begyndelsen bryder helicasen DNA-molekylets hydrogenbindinger og åbner derved begge kæder for polymeraseenzymet. Sidstnævnte begynder efter dannelsen af frø syntesen af nye kæder i retningen 5'-3'.
egenskaben ved DNA-antiparallelisme er hovedårsagen til dannelsen af ledende og efterslæbende tråde. På den forreste streng bevæger DNA-polymerase sig kontinuerligt, mens den ligger pådet danner Okazaki-fragmenter, som vil blive forbundet med ligase i fremtiden.
Funktioner ved replikering
Hvor mange DNA-molekyler er der i kernen efter replikation? Selve processen indebærer en fordobling af cellens genetiske sæt, derfor har det diploide sæt i løbet af den syntetiske periode med mitose dobbelt så mange DNA-molekyler. En sådan post er norm alt markeret som 2n 4c.
Ud over den biologiske betydning af replikation har videnskabsmænd fundet anvendelse af processen inden for forskellige områder af medicin og videnskab. Hvis i biologi replikation er duplikation af DNA, så bruges reproduktionen af nukleinsyremolekyler i laboratoriet til at skabe flere tusinde kopier.
Denne metode kaldes polymerasekædereaktionen (PCR). Mekanismen for denne proces ligner replikation in vivo, derfor bruges lignende enzymer og buffersystemer til dens forløb.
Konklusioner
Replikation er af stor biologisk betydning for levende organismer. Overførslen af genetisk information under celledeling er ikke fuldstændig uden duplikering af DNA-molekyler, så enzymernes koordinerede arbejde er vigtigt i alle stadier.
