Mikä on DNA: n reduplikaatio? DNA: n reduplikaatioprosessi

DNA-molekyyli sijaitsee kromosomissarakenne. Yksi kromosomi sisältää yhden tällaisen molekyylin, joka koostuu kahdesta säikeestä. DNA: n reduplikaatio on tiedon siirtäminen sen jälkeen, kun säikeet ovat lisääntyneet itse molekyylistä toiseen. Se on ominaista sekä DNA: lle että RNA: lle. Tässä artikkelissa käsitellään DNA: n reduplikaation prosessia.

Yleistä tietoa ja DNA-synteesityypit

Tiedetään, että molekyylin säikeet ovat kiertyneet.Kuitenkin, kun DNA: n reduplikaatioprosessi alkaa, he pyrkivät toipumaan, siirtyvät sitten sivuille ja jokaisesta syntetisoidaan uusi kopio. Valmistuttuaan ilmestyy kaksi täysin identtistä molekyyliä, joista kukin sisältää äiti- ja tytärsäikeet. Tätä synteesiä kutsutaan puolikonservatiiviseksi. DNA-molekyylit siirtyvät pois, samalla kun ne pysyvät yhdessä sentromeerissä, ja lopulta eroavat toisistaan ​​vasta, kun jakautumisprosessi alkaa tällä sentromeerillä.

Toista synteesityyppiä kutsutaan korjaavaksi.Toisin kuin edellinen, se ei liity mihinkään soluvaiheeseen, vaan alkaa, kun DNA-vaurio tapahtuu. Jos ne ovat liian laajoja, solu lopulta kuolee. Jos vahinko on kuitenkin paikallinen, se voidaan korjata. Ongelmasta riippuen erillinen tai kaksi DNA-säiettä on palautettava kerralla. Tämä, kuten sitä kutsutaan myös, suunnittelematon synteesi ei kestä kauan eikä vaadi suurta energiankulutusta.
Mutta kun DNA: n reduplikaatio tapahtuu, kulutetaan paljon energiaa, materiaalia, sen kesto kestää tunteja.
Reduplikaatio on jaettu kolmeen jaksoon:

• aloittaminen;
• venymä;
• irtisanominen.

Katsotaanpa tarkemmin tätä DNA: n reduplikaatiosekvenssiä.

Aloitus

Ihmisen DNA sisältää kymmeniä miljoonia parejanukleotidit (eläimissä on vain sata yhdeksän). DNA: n reduplikaatio alkaa monista ketjun kohdista seuraavista syistä. Noin samaan aikaan transkriptio tapahtuu RNA: ssa, mutta DNA-synteesin aikana se pysähtyy joissakin erillisissä paikoissa. Siksi ennen tällaista prosessia solun sytoplasmaan kertyy riittävä määrä ainetta geeniekspression ylläpitämiseksi ja siten, että solun elintärkeä toiminta ei häiriinty. Tämän vuoksi prosessin tulisi edetä mahdollisimman nopeasti. Lähetys tänä aikana suoritetaan, mutta transkriptiota ei suoriteta. Tutkimukset ovat osoittaneet, että DNA: n reduplikaatio tapahtuu kerralla useissa tuhannissa pisteissä - pienillä alueilla, joilla on tietty nukleotidisekvenssi. Ne yhdistetään erityisillä initiaattoriproteiineilla, joihin puolestaan ​​kiinnittyvät muut DNA: n reduplikaation entsyymit.

DNA-fragmenttia, jossa synteesi tapahtuu, kutsutaankopio. Se alkaa alkuperästä ja päättyy, kun entsyymi viimeistelee replikaation. Replikoni on itsenäinen ja tarjoaa myös koko prosessille oman tarjouksensa.
Prosessi ei välttämättä käynnisty kaikista kohdista kerralla,jossain se alkaa aikaisemmin, jossain myöhemmin; voi virrata yhteen tai kahteen vastakkaiseen suuntaan. Tapahtumat tapahtuvat seuraavassa järjestyksessä, kun ne luodaan:

• replikointihaarukka;
• RNA-aluke.

Replikatiivinen haarukka

Tämä osa on prosessi, jolladeoksiribonukleiinisäikeiden synteesi tapahtuu irrotetuilla DNA-juosteilla. Tässä tapauksessa haarukat muodostavat niin sanotun reduplikaatiosilmän. Prosessia edeltää joukko toimia:

• vapautuminen yhteydestä nukleosomin histoneihin -DNA: n reduplikaatioentsyymit, kuten metylointi, asetylointi ja fosforylaatio, tuottavat kemiallisia reaktioita, joiden seurauksena proteiinit menettävät positiivisen varauksensa, mikä edistää niiden vapautumista;
• despiralisointi on purkautumassa, mikä on välttämätöntä langan edelleen vapauttamiseksi;
• rikkovat vetysidoksia DNA-säikeiden välillä;
• niiden ero molekyylin eri suuntiin;
• kiinnitys SSB-proteiineilla.

RNA-aluke

Synteesi suoritetaan entsyymillä nimeltäDNA-polymeraasi. Hän ei kuitenkaan voi aloittaa sitä yksin, joten muut entsyymit tekevät sen - RNA-polymeraasit, joita kutsutaan myös RNA-alukeiksi. Ne syntetisoidaan rinnakkain deoksiribonukleiinisäikeiden kanssa täydentävällä tavalla. Siten initiaatio päättyy kahden RNA-alukkeen synteesillä kahdella rikkoutuneella DNA-säikeellä, jotka ovat siirtyneet eri suuntiin.

Venymä

Tämä kausi alkaa liittymisestänukleotidi ja RNA-alukkeen 3 "pää, jonka suorittaa jo mainittu DNA-polymeraasi. Ensimmäiseen se kiinnittää toisen, kolmannen nukleotidin ja niin edelleen. Uuden juosteen emäkset on kytketty emoketjuun Uskotaan, että langan synteesi etenee 5 "suuntaan - 3".
Synteesi etenee jatkuvasti ja pidentyy samanaikaisesti replikointihaaran suuntaan. Siksi tällaista säiettä kutsutaan johtavaksi tai johtavaksi. RNA-siemeniä ei enää muodostu siihen.

Kuitenkin päinvastaisessa äidin säikeessäDNA-nukleotidit kiinnittyvät edelleen RNA-alukkeeseen, ja deoksiribonukleiiniketju syntetisoidaan päinvastaisessa suunnassa kuin pelkistyshaarukka. Tässä tapauksessa sitä kutsutaan viivästykseksi.

Viivästyneessä säikeessä synteesi tapahtuu hajanaisesti,jossa yhden kohdan lopussa synteesi alkaa toisessa lähellä olevassa paikassa käyttäen samaa RNA-aluketta. Täten jäljessä olevassa juosteessa on kaksi fragmenttia, jotka on kytketty toisiinsa DNA: lla ja RNA: lla. Niitä kutsutaan Okazakin fragmenteiksi.

Sitten kaikki toistetaan.Sitten kierretään toinen kierre kierrosta, vetysidokset katkeavat, langat hajoavat sivuille, johtava ketju pidennetään, RNA-alukkeen seuraava fragmentti syntetisoidaan jäljessä olevalle, minkä jälkeen Okazaki-fragmentti syntetisoidaan . Sen jälkeen RNA-alukkeet tuhoutuvat jäljessä olevalle juosteelle ja DNA-fragmentit yhdistetään yhdeksi. Joten tässä ketjussa se tapahtuu samanaikaisesti:

• uusien RNA-siementen muodostuminen;
• Okazaki-fragmenttien synteesi;
• RNA-siementen tuhoaminen;
• yhdistyminen yhdeksi ketjuksi.

Irtisanominen

Prosessi jatkuu kahteen astireplikatiiviset haarukat eivät kohtaa tai yksi niistä ei tule molekyylin loppuun. Haarukoiden kohtaamisen jälkeen tytär-DNA-säikeet yhdistetään entsyymillä. Jos haarukka on siirtynyt molekyylin päähän, DNA: n reduplikaatio päättyy erityisten entsyymien avulla.

korjaus

Tässä prosessissa tärkeä rooli on kontrollillareduplikaation (tai korjauksen). Kaikki neljä nukleotidityyppiä saapuvat synteesikohtaan, ja testipariliitoksella DNA-polymeraasi valitsee tarvittavat.

Vaaditun nukleotidin on kyettävämuodostavat niin monta vetysidosta kuin samanlainen nukleotidi templaatti-DNA-juosteessa. Lisäksi sokeri-fosfaattirunkojen välillä on oltava tietty vakioetäisyys, joka vastaa kolmea rengasta kahdessa emäksessä. Jos nukleotidi ei täytä näitä vaatimuksia, yhteyttä ei tapahdu.
Kontrolli suoritetaan ennen sen sisällyttämistä ketjuun ja ennen seuraavan nukleotidin sisällyttämistä. Sen jälkeen sokerifosfaatin runkoon muodostuu sidos.

Mutaatioiden vaihtelu

DNA: n reduplikaation mekanismi suuresta huolimattaTarkkuuden prosenttiosuudella säikeissä on aina poikkeavuuksia, joita kutsutaan pääasiassa "geenimutaatioiksi". Noin tuhannessa emäsparissa on yksi virhe, jota kutsutaan muuttujan reduplikaatioksi.

Se tapahtuu useista syistä.Esimerkiksi korkealla tai liian matalalla nukleotidikonsentraatiolla sytosiinin deaminaatio, mutageenien läsnäolo synteesialueella ja paljon muuta. Joissakin tapauksissa virheet voidaan korjata korjausprosesseilla, toisissa korjaus on mahdotonta.

Jos vaurio koskettaa passiivista paikkaa,virheellä ei ole vakavia seurauksia, kun DNA: n reduplikaatioprosessi tapahtuu. Tietyn geenin nukleotidisekvenssi voi esiintyä paritteluvirheellä. Sitten tilanne on erilainen, ja sekä tämän solun että koko organismin kuolemasta voi tulla negatiivinen tulos. On myös pidettävä mielessä, että geenimutaatiot perustuvat mutaatioiden vaihtelevuuteen, mikä tekee geenivarastosta plastisemman.

Metylointi

Synteesin hetkellä tai välittömästi sen jälkeenketjun metylaatio. Uskotaan, että tätä prosessia tarvitaan ihmisillä kromosomien muodostamiseksi ja geenien transkription säätelemiseksi. Bakteereissa tämä prosessi suojaa DNA: ta entsyymien pilkkomiselta.