Mekanisme for DNA-replikation (forklaret med diagrammer)
Mekanisme for DNA-replikation!
Hele processen med DNA-replikation kan diskuteres i mange trin. Disse trin kræver brug af mere end dusin enzymer og proteinfaktorer. Under semi-konservativ replikationsmodus finder først afvikling af dobbelt helix sted.
Disse to tråde er let adskilles, fordi de hydrogenbindinger, som holder de to tråde, er meget svage i modsætning til andre kemiske bindinger. Når disse to tråde adskilles, udgør hver del af en streng den komplementære del af den anden streng.
To forældrenes tråde adskilles ikke fuldstændigt, men åbnes op ved det såkaldte replikationsgaffel. Som et resultat ville modsat A, T passe modsat C; G ville komme og så videre. På grund af denne proces vil nøjagtig nukleotidsekvens automatisk blive dannet.
Således forekommer regenerering af DNA-helix med en streng af original-helix, der kombinerer med frisk dannet komplement til dannelse af et dobbeltstrenget DNA-molekyle. Denne type replikering er også blevet kaldt som lynlås-duplikering. Den ovenfor diskuterede tilstand af DNA-replikation senere bekræftet af eksperimenter af forskellige sorter.
Nærmere oplysninger om DNA-replikation kan diskuteres under følgende overskrifter:
1. Aktivering af deoxyribonukleosider:
De fire nukleosider af DNA, dvs. AMP, GMP, CMP og TMP er fundet flydende fri i kernen. De alle aktiveres af ATP til dannelse af deoxyribonucleosidtriphosphataser kaldet ATP, GTP, CTP og TTP. Enzym, der kræves ved dette trin, er phosphorylase, og trin kaldes phosphorylering.
2. Anerkendelse af indledende punkt:
På hvilket sted for DNA-molekylreplikation skal starte? Fra et bestemt tidspunkt starter afviklingen af DNA-molekylet. Dette specifikke punkt hedder startpunkt. Til identifikation af initieringspunktet på DNA-molekyle er specifikke initiatorproteiner nødvendige.
I vira og prokaryoter som bakterier kan der kun være en replikationsorigin. I eukaryoter med stort DNA-molekyle kan der være mange initieringspunkter (oprindelse) af replikation, som til sidst fusionere med hinanden.
3. Afvikling af DNA-molekyle:
DNA-dobbelthelixen afvikler og opløser i enkelte tråde af DNA ved nedbrydning af svage hydrogenbindinger. Afvikling af helix hjælpes af enzymhelicaser. Enzymer kaldet topoisomeraser skæres og genforenes med en streng DNA, der hjælper adskillelsen af DNA-helix.
Hvis to stærkt blandede tove trækkes fra hinanden ved at anvende kraft, sner de to snor af tov automatisk mellem vin, så snart kraftpåvirkning stoppes. Og hvis en af tråde af inter-wined reb er skåret, er spændingen lettet og to tråde undlader at komme sammen.
Enzymer som topoisomeraser lindrer således spændingen af DNA-tråde og to tråde af helix adskilles. På grund af denne udpakning af dobbeltstrenget DNA dannes replikationsbobler, som efterfølgende strækker sig som en Y-formet replikationsgaffel. I bakterier og mange DNA-fager er denne udvidelse tovejs.
4. Formation af RNA primer:
Den DNA-rettede RNA-polymerase danner RNA-primeren. Det er forholdsvis nemmere at tilføje på allerede eksisterende lille kæde kaldet primer dannet fra DNA-skabelon (figur 6.17). Dette opnås ved syntese af et kort segment af RNA primer.
Dette frembringer en 3'-hydroxylende på sekvensen af ribonukleotider, hvortil deoxyribonukleotider tilsættes. RNA-primeren fjernes i sidste ende enzymatisk og efterlader et hul i den nyligt syntetiserede deoxyribonukleotidstreng. Dette mellemrum skal udfyldes.
Dannelse af nye DNA-kæder:
Enzymp DNA-polymerasen kan kun polymerisere nucleotiderne i 5'-3'-retning. DNA-polymerase er ansvarlig for den template-rettede kondensation af deoxyribonukleotid
triphosphatases. Syntese af ny komplementær streng forløber fra primerens 3 'OH terminus, hvilket forårsager forlængelse eller vækst i 5'-3'-retning.
Fordi de to tråde af DNA er i antiparallel retning, skal de to tråde syntetiseres ved vækst der forekommer i modsat retning. Tilsætningen af deoxyribonukleotider udføres ved DNA-polymerase i nærværelse af ATP.
Enzymet syntetiserer en ny streng i et kontinuerligt stykke i 5'-3 'retning og kaldes førende streng. På den anden DNA-streng danner enzymet DNA-fragmenter i små stykker igen i 5'-3'-retning, der starter fra RNA-primer.
Primeren dannes ved hjælp af primasenzym. De små segmenter hedder Okazaki-fragmenter. De er samlet sammen for at producere en kontinuerlig datterstreng. Ved hjælp af DNA ligase "(sammenføjning)." Denne streng kaldes laggingstreng.
Fjernelse af RNA-primere:
Når først de små stykker af Okazaki-fragmenter er dannet, fjernes RNA-primer fra 5'-ender en efter en ved DNA-polymeraseens exonukleaseaktivitet.
Bevis læsning og DNA reparation:
Specificiteten af baseparring sikrer nøjagtig replikation. På en eller anden måde er det muligt, at forkerte baser kan komme ind i en sjælden hyppighed på en ud af 10.000. Disse fejlagtigt indførte baser kan fjernes ved aktiviteten af enzym-DNA-polymerase.
Selv de forkerte baser, der er indtastet i DNA-helix ved mutation (undslippes ved DNA-testmekanismen) kan identificeres og korrigeres af reparationsenzymer. Disse reparationsenzymer (fx nukleaser) afskærer DNA-aflejringssegmentet og introducerer og slutter (ved enzymligase) det normale korrekte segment.
En anden skade, som kan repareres, skyldes UV-bestråling. I sådanne tilfælde danner pyrimidiner som thymin tymin dimer. Dannelsen af en sådan dimer blokerer replikationen. En sådan defekt kan repareres enzymatisk, hvilket punkner det defekte TT-dinukleotid. Defekten omdannes derefter ved enzymatisk indsættelse af korrekt nukleotid-komplement.
