En DNA-molekyl är en struktur som finns på en kromosom. En kromosom innehåller en sådan molekyl som består av två strängar. DNA-reduplicering är överföring av information efter självreproduktion av trådar från en molekyl till en annan. Det är inneboende i både DNA och RNA. Den här artikeln diskuterar processen för DNA-reduplicering.
Allmän information och typer av DNA-syntes
Det är känt att trådarna i molekylen är tvinnade. Men när processen med DNA-reduplicering börjar, despiraliseras de, flyttar sig sedan till sidorna och en ny kopia syntetiseras på var och en. När de är färdiga uppstår två helt identiska molekyler, som var och en innehåller en mor och dotter tråd. Denna syntes kallas semi-konservativ. DNA-molekyler rör sig bort, medan de förblir i en enda centromer, och divergerar slutligen först när denna centromer börjar dela sig.
En annan typ av syntes kallas reparativ. Han, till skillnad från den förra,associeras med vilket cellulärt stadium som helst, men börjar när DNA-skada uppstår. Om de är för omfattande dör cellen så småningom. Men om skadan är lokaliserad kan den repareras. Beroende på problemet är en eller två DNA-strängar föremål för restaurering. Denna, som det också kallas, oplanerad syntes tar inte lång tid och kräver inte stora energikostnader.
Men när DNA-reduplicering sker, förbrukas mycket energi, material, dess varaktighet sträcker sig i timmar.
Reduplicering är uppdelad i tre perioder:
- initiering;
- elongation;
- uppsägning.
Låt oss ta en närmare titt på denna DNA-redupliceringssekvens.
Initiering
Det finns flera tiotals miljoner baspar i mänskligt DNA (det finns bara hundra och nio i djur). DNA-reduplicering börjar på många ställen i kedjan av följande skäl. Ungefär samtidigt sker transkription i RNA, men det suspenderas på några separata ställen under DNA-syntesen. Före en sådan process ackumuleras därför en tillräcklig mängd av ett ämne i cellens cytoplasma för att upprätthålla genuttryck och för att cellens vitala aktivitet inte ska rubbas. Med tanke på detta bör processen genomföras så snabbt som möjligt. Sändning under denna period utförs och transkription utförs inte. Studier har visat att DNA-reduplicering sker på en gång i flera tusen punkter - små områden med en visssekvens av nukleotider. De är förenade av speciella initiatorproteiner, som i sin tur är förenade av andra enzymer för DNA-replikation.
DNA-fragmentet där syntesen sker kallas replikon. Det börjar från startpunkten och slutar när enzymet slutför replikationen. Replikonen är autonom och förser även hela processen med sitt eget stöd.
Processen kanske inte börjar från alla punkter samtidigt, någonstans börjar den tidigare, någonstans senare; kan flöda i en eller två motsatta riktningar. Händelser inträffar i följande ordning när de genereras:
- replikeringsgaffel;
- RNA-primer.
replikeringsgaffel
Denna del är den process genom vilken deoxiribonukleinsträngar syntetiseras på de lossnade DNA-strängarna. Gafflarna bildar det så kallade redupliceringsögat. Processen föregås av en serie åtgärder:
- frisättning från bindning till histoner i nukleosomen - DNA-redupliceringsenzymer som metylering, acetylering och fosforylering producerar kemiska reaktioner som gör att proteiner förlorar sin positiva laddning, vilket underlättar deras frisättning;
- despiralization är avvecklingen som är nödvändig för att ytterligare släppa trådarna;
- bryta vätebindningar mellan DNA-strängar;
- deras divergens i olika riktningar av molekylen;
- fixering av SSB-proteiner.
RNA-primer
Syntes genomförsett enzym som kallas DNA-polymeras. Han kan dock inte starta det på egen hand, så andra enzymer gör det - RNA-polymeraser, som också kallas RNA-primers. De syntetiseras parallellt med deoxiribonukleinsträngar enligt den komplementära principen. Sålunda slutar initieringen med syntes av två RNA-primrar på två DNA-strängar som bryts och lossnar i olika riktningar.
Förlängning
Denna period börjar med tillägget av en nukleotid och 3'-änden av RNA-primern, vilket utförs av det redan nämnda DNA-polymeraset. Till den första fäster hon den andra, tredje nukleotiden och så vidare. Baserna i den nya strängen är anslutna till moderkedjan med vätebindningar. Man tror att filamentsyntes fortsätter i 5'-3'-riktningen.
Där den sker mot replikationsgaffeln, fortgår syntesen kontinuerligt och förlängs när den gör det. Därför kallas en sådan tråd ledande eller ledande. RNA-primrar bildas inte längre på den.
Men på den motsatta modersträngen fortsätter DNA-nukleotider att fästa till RNA-primern, och deoxiribonukleinkedjan syntetiseras i motsatt riktning från redupliceringsgaffeln. I det här fallet kallas det lagging eller lagging.
På den eftersläpande strängen sker syntes fragmentariskt, där, i slutet av en sektion, börjar syntesen på en annan plats i närheten med användning av samma RNA-primer. Således finns det två fragment på den eftersläpande strängen som är sammankopplade med DNA och RNA. De kallas Okazaki-fragment.
Sedan upprepas allt. Sedan lindas ytterligare ett varv av helixen av, vätebindningarna bryts, strängarna divergerar åt sidorna, den ledande strängen förlängs, nästa fragment av RNA-primern syntetiseras på den eftersläpande, varefter Okazaki-fragmentet. Efter det, på den eftersläpande strängen, förstörs RNA-primrarna och DNA-fragmenten kombineras till ett. Så på den här kretsen sker samtidigt:
- bildning av nya RNA-primrar;
- syntes av Okazaki-fragment;
- förstörelse av RNA-primrar;
- återförening till en enda kedja.
Uppsägning
Processen fortsätter tills två replikeringsgafflar möts, eller en av dem når slutet av molekylen. Efter att gafflarna möts kopplas dottersträngarna av DNA samman med ett enzym. I händelse av att gaffeln har flyttat till änden av molekylen, avslutas DNA-reduplicering med hjälp av speciella enzymer.
Correction
I denna process ges en viktig roll åt kontrollen (eller korrigeringen) av reduplicering. Alla fyra typer av nukleotider tillförs syntesstället, och genom testparning väljer DNA-polymeras ut de som behövs.
Den önskade nukleotiden måste kunna bilda lika många vätebindningar som samma nukleotid på DNA-mallsträngen. Dessutom måste det finnas ett visst konstant avstånd mellan sockerfosfatryggraden, motsvarande tre ringar i två baser. Om nukleotiden inte uppfyller dessa krav kommer kopplingen inte att ske.
Kontroll utförs innan den tas med i kedjan och föreinkludering av nästa nukleotid. Därefter bildas en bindning i ryggraden i sockerfosfatet.
mutationsvariation
Mekanismen för DNA-replikation, trots den höga andelen noggrannhet, har alltid störningar i trådarna, främst kallade "genmutationer". Ungefär tusen baspar har ett fel, vilket kallas konvariant reduplikation.
Det händer av olika anledningar. Till exempel vid hög eller för låg koncentration av nukleotider, deaminering av cytosin, förekomst av mutagener i syntesområdet med mera. I vissa fall kan fel korrigeras genom reparationsprocesser, i andra blir korrigering omöjlig.
Om skadan har berört en inaktiv plats kommer felet inte att få allvarliga konsekvenser när DNA-redupliceringsprocessen inträffar. Nukleotidsekvensen för en viss gen kan uppträda med en felmatchning. Då är situationen annorlunda, och både denna cells död och hela organismens död kan bli ett negativt resultat. Man bör också ta hänsyn till att genmutationer är baserade på mutationsvariabilitet, vilket gör genpoolen mer plastisk.
Methylation
Vid syntesen eller omedelbart efter den sker kedjemetylering. Man tror att hos människor är denna process nödvändig för att bilda kromosomer och reglera gentranskription. I bakterier tjänar denna process till att skydda DNA:t från att skäras av enzymer.
