Nukleinsyror spelar en viktig roll för att säkerställa den vitala aktiviteten hos cellerna i levande organismer. En viktig representant för denna grupp av organiska föreningar är DNA, som bär all genetisk information och ansvarar för manifestationen av de nödvändiga egenskaperna.
Vad är replikering?
I processen med celldelning är det nödvändigt att öka mängden nukleinsyror i kärnan så att det inte sker någon förlust av genetisk information i processen. Inom biologi är replikation duplicering av DNA genom syntes av nya strängar.
Huvudsyftet med denna process är att överföra genetisk information till dotterceller oförändrade utan några mutationer.
Enzymer och replikationsproteiner
Duplicering av DNA-molekylen kan jämföras med vilken metabolisk process som helst i cellen, som kräver lämpliga proteiner. Eftersom replikering är en viktig komponent i celldelning inom biologin är därför många hjälppeptider involverade här.
DNA-polymeras är det viktigaste redupliceringsenzymet som är ansvarigtför syntesen av dotterkedjan av deoxiribonukleinsyra. I cellens cytoplasma, i replikationsprocessen, är närvaron av nukleintrifosfater obligatorisk, vilket ger alla nukleinbaser
Dessa baser är nukleinsyramonomerer, så hela kedjan av molekylen är uppbyggd av dem. DNA-polymeras ansvarar för monteringsprocessen i rätt ordning, annars är alla typer av mutationer oundvikliga.
- Primase är ett protein som är ansvarigt för bildandet av en primer på DNA-mallkedjan. Denna primer kallas också en primer, den har strukturen av RNA. För DNA-polymerasenzymet är närvaron av initiala monomerer viktig, från vilka ytterligare syntes av hela polynukleotidkedjan är möjlig. Denna funktion utförs av primern och dess motsvarande enzym.
- Helikas (helikas) bildar en replikationsgaffel, som är en divergens av matriskedjor genom att bryta vätebindningar. Detta gör det lättare för polymeraser att närma sig molekylen och påbörja syntesen.
- Topoisomeras. Om du föreställer dig en DNA-molekyl som ett tvinnat rep, när polymeraset rör sig längs kedjan, kommer en positiv spänning att bildas på grund av kraftig vridning. Detta problem löses av topoisomeras, ett enzym som bryter kedjan under en kort tid och vecklar ut hela molekylen. Därefter sys det skadade området ihop igen, och DNA:t belastas inte.
- Ssb-proteiner fäster som kluster till DNA-strängar vid replikationsgaffeln för att förhindra återbildning av vätebindningar före slutet av reduplikationsprocessen.
- Ligas. Enzymfunktionbestår i att sy Okazaki-fragment på den eftersläpande strängen av DNA-molekylen. Detta sker genom att skära ut primers och infoga naturliga deoxiribonukleinsyramonomerer i deras ställe.
Inom biologi är replikering en komplex process i flera steg som är extremt viktig vid celldelning. Därför är användningen av olika proteiner och enzymer nödvändig för effektiv och korrekt syntes.
Redupliceringsmekanism
Det finns tre teorier som förklarar DNA-dupliceringsprocessen:
- Konservativt anger att en dottermolekyl av nukleinsyran har en matrisnatur, och den andra är helt syntetiserad från grunden.
- Halvkonservativt föreslagit av Watson och Crick och bekräftat 1957 i experiment på E. Coli. Denna teori säger att båda dotter-DNA-molekylerna har en gammal sträng och en nysyntetiserad.
- Dispersionsmekanismen är baserad på teorin att dottermolekyler har alternerande sektioner längs hela sin längd, bestående av både gamla och nya monomerer.
Nu vetenskapligt bevisad semi-konservativ modell. Vad är replikation på molekylär nivå? I början bryter helikaset vätebindningarna i DNA-molekylen och öppnar därigenom båda kedjorna för polymerasenzymet. De senare börjar, efter frönsbildningen, syntesen av nya kedjor i riktningen 5'-3'.
egenskapen hos DNA-antiparallellism är huvudorsaken till bildandet av ledande och eftersläpande strängar. På den ledande strängen rör sig DNA-polymeras kontinuerligt, medan det ligger efterdet bildar Okazaki-fragment, som kommer att förenas med ligas i framtiden.
Funktioner för replikering
Hur många DNA-molekyler finns i kärnan efter replikering? Själva processen innebär en fördubbling av cellens genetiska uppsättning, därför har den diploida uppsättningen dubbelt så många DNA-molekyler under den syntetiska perioden av mitos. En sådan post markeras vanligtvis som 2n 4c.
Förutom den biologiska innebörden av replikering, har forskare funnit tillämpning av processen inom olika områden av medicin och vetenskap. Om i biologi replikering är duplicering av DNA, så används reproduktionen av nukleinsyramolekyler i laboratoriet för att skapa flera tusen kopior.
Denna metod kallas polymeraskedjereaktion (PCR). Mekanismen för denna process liknar replikation in vivo, därför används liknande enzymer och buffertsystem för dess förlopp.
slutsatser
Replikation är av stor biologisk betydelse för levande organismer. Överföringen av genetisk information under celldelning är inte komplett utan duplicering av DNA-molekyler, så enzymernas samordnade arbete är viktigt i alla stadier.
