КАКВО Е ВИЛИЦАТА ЗА РЕПЛИКАЦИЯ? - БИОЛОГИЯ - 2025

На вилицата репликация е точката, в която се среща ДНК репликация, то се нарича също точката на растеж. Той има Y-образна форма и докато се извършва репликация, фибичката се движи през молекулата на ДНК.

ДНК репликацията е клетъчният процес, който включва дублирането на генетичен материал в клетката. Структурата на ДНК е двойна спирала и за да се възпроизведе съдържанието й, тя трябва да бъде отворена. Всеки от нишките ще бъде част от новата верига на ДНК, тъй като репликацията е полуконсервативен процес.

Източник: Масур на базата на Gluon (испанска версия от Алехандро Порто)

Вилицата за репликация се формира точно между кръстовището между току-що отделените нишки на шаблон или шаблон и дуплексната ДНК, която все още не е дублирана. При започване на репликация на ДНК, една от нишките може лесно да се дублира, докато другата нишка е изправена пред проблем с полярността.

Ензимът, отговорен за полимеризацията на веригата - ДНК полимераза - синтезира само веригата на ДНК в посока 5'-3 '. По този начин, едната верига е непрекъсната, а другата претърпява непрекъсната репликация, генерирайки фрагменти на Okazaki.

ДНК репликация и репликационна вилка

ДНК е молекулата, която съхранява необходимата генетична информация за всички живи организми - с изключение на някои вируси.

Този огромен полимер, съставен от четири различни нуклеотиди (A, T, G и C), се намира в ядрото на еукариотите, във всяка от клетките, които съставляват тъканите на тези същества (с изключение на зрели червени кръвни клетки на бозайници, които нямат ядро).

Всеки път, когато клетката се дели, ДНК трябва да се репликира, за да създаде дъщерна клетка с генетичен материал.

Еднопосочна и двупосочна репликация

Репликацията може да бъде еднопосочна или двупосочна, в зависимост от формирането на вилицата за репликация в точката на начало.

Логично е, че в случай на репликация в една посока се формира само една фибичка, докато при двупосочна репликация се оформят две фиби.

Ензими, участващи

За този процес е необходима сложна ензимна машина, която работи бързо и може да репликира ДНК точно. Най-важните ензими са ДНК полимераза, ДНК примаза, ДНК хеликаза, ДНК лигаза и топоизомераза.

Начало на репликация и формиране на космите

Репликацията на ДНК не започва на произволно място в молекулата. В ДНК има специфични региони, които бележат началото на репликацията.

При повечето бактерии бактериалната хромозома има единична начална точка, богата на AT. Този състав е логичен, тъй като улеснява отварянето на региона (AT двойките са съединени от две водородни връзки, докато двойката GC с три).

Когато ДНК започва да се отваря, се образува Y-образна структура: вилицата за репликация.

Удължаване на вилицата и движение

ДНК полимеразата не може да започне синтеза на дъщерната верига от нулата. Имате нужда от молекула, която има 3 'край, така че полимеразата да има къде да започне полимеризация.

Този свободен 3 'край се предлага от малка нуклеотидна молекула, наречена праймер или праймер. Първият действа като вид кука за полимеразата.

В хода на репликацията вилицата за репликация има способността да се движи по ДНК. Преминаването на вилицата за репликация оставя две еднолентови ДНК молекули, които насочват формирането на двулентовите дъщерни молекули.

Косата може да се движи напред благодарение на действието на ензимите хеликаза, които развиват молекулата на ДНК. Този ензим разрушава водородните връзки между двойките основи и позволява на косата да се движи.

Прекратяване на договора

Репликацията е завършена, когато двата фиби са на 180 ° C от началото.

В този случай говорим за това как протича процесът на репликация в бактериите и е необходимо да се подчертае целият процес на усукване на кръговата молекула, който репликацията предполага. Топоизомеразите играят важна роля за размотаването на молекулата.

Репликацията на ДНК е полуконсервативна

Замисляли ли сте се как става репликацията в ДНК? С други думи, от двойната спирала трябва да излезе друга двойна спирала, но как става? За няколко години това беше открит въпрос сред биолозите. Може да има няколко пермутации: две стари нишки заедно и две нови нишки заедно, или едно ново, и едно старо, което да образува двойната спирала.

През 1957 г. на този въпрос отговориха изследователите Матю Мезелсън и Франклин Щал. Моделът на репликация, предложен от авторите, беше полуконсервативен.

Меселсън и Стал твърдят, че резултатът от репликацията са две ДНК двойни спирални молекули. Всяка от получените молекули е съставена от стара верига (от родителската или първоначалната молекула) и наскоро синтезирана нова верига.

Проблемът за полярността

Как действа полимеразата?

ДНК спиралата е изградена от две вериги, които вървят антипаралелно: едната върви в посока 5'-3 ', а другата 3'-5'.

Най-известният ензим в процеса на репликация е ДНК полимераза, която е отговорна за катализирането на съединението на новите нуклеотиди, които ще бъдат добавени към веригата. ДНК полимеразата може да удължи веригата само в посока 5'-3 '. Този факт затруднява едновременното дублиране на веригите във вилицата за репликация.

Защо? Добавянето на нуклеотиди става в свободния край 3 ', където има хидроксилна група (-ОН). По този начин, само една от веригите може лесно да се амплифицира чрез терминалното добавяне на нуклеотида към 3 'края. Това се нарича проводяща или непрекъсната нишка.

Производство на парчета Okazaki

Другата нишка не може да бъде удължена, тъй като свободният край е 5 ', а не 3' и нито една полимераза катализира добавянето на нуклеотиди към 5 'края. Проблемът се решава със синтеза на множество къси фрагменти (от 130 до 200 нуклеотида), всеки в нормална посока на репликация от 5 'до 3'.

Този прекъснат синтез на фрагменти завършва с обединението на всяка от частите, реакция, катализирана от ДНК лигаза. В чест на откривателя на този механизъм, Реджии Оказаки, малките синтезирани сегменти се наричат ​​фрагменти от Оказаки.

Препратки

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Съществена клетъчна биология. Garland Science.
2. Cann, IK, & Ishino, Y. (1999). Археална репликация на ДНК: идентифициране на парчетата за решаване на пъзел. Генетика, 152 (4), 1249-67.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Клетката: Молекулен подход. Медицинска наклада.
4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Множество функции на ДНК полимерази. Критически рецензии в науките за растенията, 26 (2), 105-122.
5. Lewin, B. (2008). гени IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
6. Shcherbakova, PV, Bebenek, K., & Kunkel, TA (2003). Функции на еукариотни ДНК полимерази. SAGE KE на Science, 2003 (8), 3.
7. Steitz, TA (1999). ДНК полимерази: структурно разнообразие и общи механизми. Journal of Biological Chemistry, 274 (25), 17395-17398.
8. Watson, JD (2006). Молекулярна биология на гена. Panamerican Medical Ed.
9. Wu, S., Beard, WA, Pedersen, LG, & Wilson, SH (2013). Структурното сравнение на архитектурата на ДНК полимераза предполага нуклеотиден шлюз към активното място на полимеразата. Химически рецензии, 114 (5), 2759-74.