Et DNA-molekyle er en struktur, der findes på et kromosom. Et kromosom indeholder et sådant molekyle bestående af to strenge. DNA-reduplikation er overførsel af information efter selvreproduktion af tråde fra et molekyle til et andet. Det er iboende i både DNA og RNA. Denne artikel diskuterer processen med DNA-reduplikation.
Generel information og typer af DNA-syntese
Det er kendt, at trådene i molekylet er snoet. Men når processen med DNA-reduplikation begynder, despiraliserer de, bevæger sig derefter til siderne, og en ny kopi syntetiseres på hver. Efter færdiggørelsen dukker to helt identiske molekyler op, som hver indeholder en mor og datter tråd. Denne syntese kaldes semi-konservativ. DNA-molekyler bevæger sig væk, mens de forbliver i en enkelt centromer, og til sidst divergerer de først, når denne centromer begynder at dele sig.
En anden type syntese kaldes reparativ. Han, i modsætning til den forrige,forbundet med et hvilket som helst cellulært stadie, men begynder, når der opstår DNA-skade. Hvis de er for omfattende, dør cellen til sidst. Men hvis skaden er lokaliseret, så kan den repareres. Afhængigt af problemet er en enkelt eller to DNA-strenge genstand for restaurering. Denne, som det også kaldes, ikke-planlagt syntese tager ikke lang tid og kræver ikke store energiomkostninger.
Men når der sker DNA-reduplikation, forbruges der meget energi, materiale, og dets varighed strækker sig i timevis.
Reduplicering er opdelt i tre perioder:
- initiering;
- elongation;
- terminering.
Lad os se nærmere på denne DNA-redupliceringssekvens.
Initiation
Der er flere titusinder af basepar i menneskets DNA (der er kun hundrede og ni i dyr). DNA-reduplikation starter mange steder i kæden af følgende årsager. Omtrent samtidig sker der transkription i RNA, men det er suspenderet nogle separate steder under DNA-syntese. Derfor ophobes der før en sådan proces en tilstrækkelig mængde af et stof i cellens cytoplasma for at opretholde genekspression og for at cellens vitale aktivitet ikke forstyrres. I lyset af dette bør processen gennemføres så hurtigt som muligt. Udsendelse i denne periode udføres, og transskription udføres ikke. Undersøgelser har vist, at DNA-reduplicering sker på én gang i flere tusinde punkter - små områder med en vissekvens af nukleotider. De er forbundet af specielle initiatorproteiner, som igen er forbundet af andre enzymer til DNA-replikation.
Dna-fragmentet, hvor syntesen finder sted, kaldes replikonet. Det starter fra startpunktet og slutter, når enzymet fuldfører replikation. Replikonet er autonomt og forsyner også hele processen med sin egen support.
Processen starter muligvis ikke fra alle punkter på én gang, et eller andet sted starter den tidligere, et sted senere; kan flyde i en eller to modsatte retninger. Hændelser forekommer i følgende rækkefølge, når de genereres:
- replikeringsgaffel;
- RNA-primer.
replikeringsgaffel
Denne del er den proces, hvorved deoxyribonukleinstrenge syntetiseres på de løsrevne DNA-strenge. Gaflerne danner det såkaldte reduplikationsøje. Processen er forudgået af en række handlinger:
- frigivelse fra binding til histoner i nukleosomet - DNA-redupliceringsenzymer såsom methylering, acetylering og phosphorylering producerer kemiske reaktioner, der får proteiner til at miste deres positive ladning, hvilket letter deres frigivelse;
- despiralisering er den afvikling, der er nødvendig for yderligere at frigive trådene;
- bryde hydrogenbindinger mellem DNA-strenge;
- deres divergens i forskellige retninger af molekylet;
- fiksering af SSB-proteiner.
RNA-primer
Syntesen udføreset enzym kaldet DNA-polymerase. Han kan dog ikke starte det selv, så det gør andre enzymer - RNA-polymeraser, som også kaldes RNA-primere. De syntetiseres parallelt med deoxyribonukleinstrenge ifølge det komplementære princip. Således slutter initieringen med syntesen af to RNA-primere på to DNA-strenge, der er knækket og løsnet i forskellige retninger.
Forlængelse
Denne periode begynder med tilføjelsen af et nukleotid og 3'-enden af RNA-primeren, som udføres af den allerede nævnte DNA-polymerase. Til det første knytter hun det andet, tredje nukleotid og så videre. Baserne af den nye streng er forbundet med moderkæden ved hjælp af hydrogenbindinger. Det antages, at filamentsyntese fortsætter i 5'-3' retningen.
Hvor den finder sted mod replikationsgaflen, fortsætter syntesen kontinuerligt og forlænges, mens den gør det. Derfor kaldes en sådan tråd ledende eller ledende. RNA-primere dannes ikke længere på den.
Men på den modsatte moderstreng fortsætter DNA-nukleotider med at binde til RNA-primeren, og deoxyribonukleinkæden syntetiseres i den modsatte retning fra reduplikationsgaffelen. I dette tilfælde kaldes det lagging eller lagging.
På den efterslæbende streng sker syntese fragmentarisk, hvor syntesen ved slutningen af et afsnit begynder på et andet sted i nærheden ved brug af den samme RNA-primer. Der er således to fragmenter på den h altende streng, der er forbundet med DNA og RNA. De kaldes Okazaki-fragmenter.
Så gentages alt. Så afvikles endnu en drejning af helixen, brintbindingerne brydes, strengene divergerer til siderne, den førende streng forlænges, det næste fragment af RNA-primeren syntetiseres på den efterliggende, hvorefter Okazaki-fragmentet. Derefter ødelægges RNA-primerne på den lagging-streng, og DNA-fragmenterne kombineres til én. Så på dette kredsløb sker det samtidigt:
- dannelse af nye RNA-primere;
- syntese af Okazaki-fragmenter;
- destruktion af RNA-primere;
- genforening til én enkelt kæde.
Opsigelse
Processen fortsætter, indtil to replikationsgafler mødes, eller en af dem når enden af molekylet. Efter gaflerne mødes, er datterstrengene af DNA forbundet med et enzym. I tilfælde af, at gaflen er flyttet til enden af molekylet, afsluttes DNA-reduplikation ved hjælp af specielle enzymer.
Rettelse
I denne proces gives en vigtig rolle til kontrol (eller korrektion) af reduplicering. Alle fire typer nukleotider leveres til syntesestedet, og ved forsøgsparring udvælger DNA-polymerase dem, der er nødvendige.
Det ønskede nukleotid skal kunne danne lige så mange hydrogenbindinger som det samme nukleotid på DNA-templatestrengen. Derudover skal der være en vis konstant afstand mellem sukker-fosfat-rygraden, svarende til tre ringe i to baser. Hvis nukleotidet ikke opfylder disse krav, vil forbindelsen ikke ske.
Kontrollen udføres før dets medtagelse i kæden og førinklusion af det næste nukleotid. Derefter dannes en binding i rygraden af sukkerfosfatet.
mutationsvariation
Mekanismen for DNA-replikation, på trods af den høje procentdel af nøjagtighed, har altid forstyrrelser i trådene, hovedsageligt kaldet "genmutationer". Cirka tusinde basepar har én fejl, som kaldes konvariant reduplikation.
Det sker af forskellige årsager. For eksempel ved en høj eller for lav koncentration af nukleotider, deaminering af cytosin, tilstedeværelsen af mutagener i synteseområdet med mere. I nogle tilfælde kan fejl rettes ved reparationsprocesser, i andre bliver rettelse umulig.
Hvis skaden har rørt et inaktivt sted, vil fejlen ikke have alvorlige konsekvenser, når DNA-reduplikationsprocessen indtræffer. Nukleotidsekvensen af et bestemt gen kan forekomme med en mismatch. Så er situationen anderledes, og både denne celles død og hele organismens død kan blive et negativt resultat. Det skal også tages i betragtning, at genmutationer er baseret på mutationsvariabilitet, hvilket gør genpuljen mere plastisk.
Methylering
På syntesetidspunktet eller umiddelbart efter det sker kædemethylering. Det menes, at hos mennesker er denne proces nødvendig for at danne kromosomer og regulere gentransskription. I bakterier tjener denne proces til at beskytte DNA'et mod at blive skåret af enzymer.
