DNA je genetický materiál, ktorý definuje každú bunku. Pred a bunka duplikáty a je rozdelený na nové dcérske bunky prostredníctvom jedného z nich mitosis alebo meiosis, biomolekuly a organely musia byť skopírované, aby sa rozdelili medzi bunky. DNA, nájdená v rámci jadro, sa musia replikovať, aby sa zabezpečilo, že každá nová bunka dostane správny počet chromozómy. Nazýva sa proces duplikácie DNA Replikácia DNA. Replikácia nasleduje niekoľko krokov, ktoré zahŕňajú viac proteíny nazývané replikačné enzýmy a RNA. V eukaryotických bunkách, ako sú napr živočíšne bunky a rastlinné bunkyV DNA sa vyskytuje replikácia DNA S fáza interfázy Počas bunkový cyklus. Proces replikácie DNA je nevyhnutný pre rast buniek, ich opravu a reprodukciu v organizmoch.
DNA alebo kyselina deoxyribonukleová je typ molekuly známy ako nukleová kyselina. Skladá sa z 5-uhlíkového deoxyribózového cukru, fosfátu a dusíkatej bázy. Dvojvláknová DNA pozostáva z dvoch špirálových reťazcov nukleových kyselín, ktoré sú skrútené do a
Dvojitý helix tvar. Toto skrútenie umožňuje, aby bola DNA kompaktnejšia. Aby sa zmestili do jadra, DNA je zabalená do tesne zvinutých štruktúr nazývaných chromatín. Chromatín kondenzuje chromozómy počas delenia buniek. Pred replikáciou DNA sa chromatín uvoľňuje, čím umožňuje strojovému replikačnému prístupu prístup k reťazcom DNA.Pred replikáciou DNA musí byť dvojvláknová molekula „rozzipovaná“ na dva jednoreťazcové vlákna. DNA má štyri bázy adenín (A), tymín (T), cytozín (C) a guanín (G) ktoré tvoria páry medzi dvoma prameňmi. Adenín sa páruje iba s tymínom a cytozín sa viaže iba s guanínom. Aby sa DNA uvoľnila, musia sa prerušiť tieto interakcie medzi pármi báz. Toto sa uskutočňuje pomocou enzýmu známeho ako DNA helikázy. DNA helikáza narušuje vodíková väzba medzi pármi báz, aby sa vlákna oddeľovali do tvaru Y známeho ako replikačná vidlica. Táto oblasť bude šablónou pre začatie replikácie.
DNA je smer v obidvoch prameňoch, označený 5 'a 3' koncom. Tento zápis znamená, ktorá vedľajšia skupina je pripojená k kostre DNA. 5 'koniec má naviazanú fosfátovú (P) skupinu, zatiaľ čo 3 'koniec má naviazanú hydroxylovú (OH) skupinu. Táto smernosť je dôležitá pre replikáciu, pretože postupuje iba v smere od 5 'do 3'. Replikačná vidlica je však obojsmerná; jeden prameň je orientovaný v smere 3 'až 5' (vodiaca vetva) zatiaľ čo druhý je orientovaný 5 'na 3' (zaostávajúca vetva). Obe strany sa preto replikujú dvoma rôznymi procesmi, aby sa prispôsobili smerovým rozdielom.
Najdôležitejší reťazec sa replikuje najjednoduchšie. Akonáhle sa reťazce DNA oddelia, krátky kúsok RNA nazýva sa primer sa viaže na 3 'koniec vlákna. Primér sa vždy viaže ako východiskový bod pre replikáciu. Priméry sa generujú enzýmom DNA primáza.
Enzýmy známe ako DNA polymerázy sú zodpovedné za vytvorenie nového reťazca procesom nazývaným predĺženie. Existuje päť rôznych známych typov DNA polymeráz baktérie a ľudské bunky. V baktériách, ako je E. coli, polymeráza III je hlavný replikačný enzým, zatiaľ čo polymeráza I, II, IV a V sú zodpovedné za kontrolu a opravu chýb. DNA polymeráza III sa viaže na vlákno v mieste priméru a počas replikácie začína pridávať nové páry báz komplementárne k vláknu. V eukaryotických bunkách sú polymerázy alfa, delta a epsilon primárnymi polymerázami zapojenými do replikácie DNA. Pretože replikácia prebieha v smere 5 'až 3' na vodiacom vlákne, novoformovaný vlákno je kontinuálne.
zaostávajúci prameň začína replikáciu väzbou s viacerými primermi. Každý primer je od seba vzdialený iba niekoľko báz. DNA polymeráza potom pridá kúsky DNA, tzv Fragmenty Okazaki, do oblasti medzi primermi. Tento proces replikácie je prerušovaný, pretože novo vytvorené fragmenty sú disjoinované.
Len čo sa vytvoria spojité aj diskontinuálne vlákna, volá sa enzým exonuclease odstráni všetky priméry RNA z pôvodných vlákien. Tieto priméry sa potom nahradia vhodnými bázami. Ďalšia exonukleáza „koriguje“ novovytvorenú DNA na kontrolu, odstránenie a nahradenie akýchkoľvek chýb. Nazýva sa ďalší enzým DNA ligáza spája fragmenty Okazaki dohromady a vytvára jediný zjednotený reťazec. Konce lineárnej DNA predstavujú problém, pretože DNA polymeráza môže pridávať nukleotidy iba v smere 5 'až 3'. Konce rodičovských vlákien pozostávajú z opakovaných sekvencií DNA nazývaných teloméry. Teloméry pôsobia ako ochranné čiapky na konci chromozómov, aby zabránili fúzii blízkych chromozómov. Špeciálny typ enzýmu DNA polymerázy nazývaný telomeráza katalyzuje syntézu telomérových sekvencií na koncoch DNA. Po dokončení sa rodičovský reťazec a jeho komplementárny reťazec DNA navinú do známeho Dvojitý helix tvar. Nakoniec replikácia vytvorí dve DNA molekuly, každý s jedným vláknom z rodičovskej molekuly a jedným novým vláknom.
Replikácia DNA je identická DNA helixy z jednej dvojvláknovej molekuly DNA. Každá molekula pozostáva z vlákna z pôvodnej molekuly az novo vytvoreného vlákna. Pred replikáciou sa DNA odvíja a oddeľujú sa vlákna. Vytvorí sa replikačná vidlica, ktorá slúži ako šablóna pre replikáciu. Priméry sa viažu na DNA a DNA polymerázy pridávajú nové nukleotidové sekvencie v smere 5 'až 3'.
Toto pridávanie je nepretržité vo vodiacom vlákne a fragmentované v zaostávacom vlákne. Po dokončení predlžovania vlákien DNA sa vlákna skontrolujú na chyby, vykonajú sa opravy a na konce DNA sa pridajú telomerové sekvencie.