ЧТО ТАКОЕ ВИЛКА РЕПЛИКАЦИИ? - БИОЛОГИЯ - 2025

Вилка репликации является точкой , в которой происходит репликация ДНК, это также называется точкой роста. Он имеет Y-образную форму, и во время репликации шпилька перемещается через молекулу ДНК.

Репликация ДНК - это клеточный процесс, который включает дублирование генетического материала в клетке. Структура ДНК представляет собой двойную спираль, и для воспроизведения ее содержимого ее необходимо раскрыть. Каждая из цепей будет частью новой цепи ДНК, поскольку репликация - это полуконсервативный процесс.

Источник: Masur на основе Gluon (испанская версия Алехандро Порто)

Репликационная вилка формируется точно между стыком между недавно разделенной матрицей или цепями матрицы и дуплексной ДНК, которая еще не дублировалась. При инициации репликации ДНК одна из цепей может быть легко продублирована, в то время как другая цепь сталкивается с проблемой полярности.

Фермент, отвечающий за полимеризацию цепи - ДНК-полимераза - синтезирует цепь ДНК только в направлении 5'-3 '. Таким образом, одна цепь является непрерывной, а другая подвергается прерывистой репликации, генерируя фрагменты Окадзаки.

Репликация ДНК и вилка репликации

ДНК - это молекула, хранящая необходимую генетическую информацию для всех живых организмов, за исключением некоторых вирусов.

Этот огромный полимер, состоящий из четырех разных нуклеотидов (A, T, G и C), находится в ядре эукариот, в каждой из клеток, составляющих ткани этих существ (за исключением зрелых красных кровяных телец млекопитающих, в которых отсутствуют ядро).

Каждый раз, когда клетка делится, ДНК должна реплицироваться, чтобы создать дочернюю клетку с генетическим материалом.

Односторонняя и двусторонняя репликация

Репликация может быть однонаправленной или двунаправленной, в зависимости от формирования репликационной вилки в точке происхождения.

Логично, что при репликации в одном направлении образуется только одна шпилька, а при двунаправленной репликации - две шпильки.

Вовлеченные ферменты

Для этого процесса необходим сложный ферментативный механизм, который работает быстро и может точно воспроизводить ДНК. Наиболее важными ферментами являются ДНК-полимераза, ДНК-примаза, ДНК-геликаза, ДНК-лигаза и топоизомераза.

Начало репликации и формирование шпильки

Репликация ДНК не начинается в любом случайном месте молекулы. В ДНК есть определенные области, которые отмечают начало репликации.

У большинства бактерий бактериальная хромосома имеет одну точку начала, богатую AT. Такой состав логичен, поскольку способствует раскрытию области (пары АТ соединены двумя водородными связями, а пара GC - тремя).

Когда ДНК начинает открываться, образуется Y-образная структура: вилка репликации.

Удлинение и движение вилки

ДНК-полимераза не может начать синтез дочерней цепи с нуля. Вам нужна молекула с 3 'концом, чтобы у полимеразы было место для начала полимеризации.

Этот свободный 3'-конец предлагается небольшой нуклеотидной молекулой, называемой праймером или праймером. Первый действует как своего рода крючок для полимеразы.

В процессе репликации вилка репликации может перемещаться по ДНК. Прохождение репликационной вилки оставляет две однозонные молекулы ДНК, которые направляют образование двухзонных дочерних молекул.

Шпилька может двигаться вперед благодаря действию ферментов геликазы, раскручивающих молекулу ДНК. Этот фермент разрывает водородные связи между парами оснований и позволяет шпильке двигаться.

прекращение

Репликация завершена, когда две шпильки находятся при температуре 180 ° C от источника.

В этом случае мы говорим о том, как протекает процесс репликации в бактериях, и необходимо выделить весь процесс кручения кольцевой молекулы, который подразумевает репликация. Топоизомеразы играют важную роль в раскручивании молекулы.

Репликация ДНК полуконсервативная

Вы когда-нибудь задумывались, как происходит репликация в ДНК? Другими словами, из двойной спирали должна выйти еще одна двойная спираль, но как это происходит? В течение нескольких лет этот вопрос оставался открытым для биологов. Может быть несколько перестановок: две старые нити вместе и две новые нити вместе, или одна новая нить и одна старая, чтобы образовать двойную спираль.

В 1957 году на этот вопрос ответили исследователи Мэтью Мезельсон и Франклин Шталь. Предложенная авторами модель репликации была полуконсервативной.

Мезельсон и Шталь утверждали, что результатом репликации являются две молекулы двойной спирали ДНК. Каждая из полученных молекул состоит из старой цепи (исходной или исходной молекулы) и вновь синтезированной новой цепи.

Проблема полярности

Как работает полимераза?

Спираль ДНК состоит из двух антипараллельных цепочек: одна идет в направлении 5'-3 ', а другая 3'-5'.

Наиболее важным ферментом в процессе репликации является ДНК-полимераза, которая отвечает за катализирование объединения новых нуклеотидов, которые будут добавлены к цепи. ДНК-полимераза может удлинять цепь только в направлении 5'-3 '. Это препятствует одновременному дублированию цепей в репликационной вилке.

Зачем? Добавление нуклеотидов происходит на свободном конце 3 ', где есть гидроксильная группа (-ОН). Таким образом, только одна из цепей может быть легко амплифицирована добавлением терминального нуклеотида к 3'-концу. Это называется проводящей или непрерывной жилой.

Производство осколков Окадзаки

Другая цепь не может быть удлиненной, потому что свободный конец - это 5 ', а не 3', и ни одна полимераза не катализирует присоединение нуклеотидов к 5 'концу. Задача решается путем синтеза множества коротких фрагментов (от 130 до 200 нуклеотидов), каждый из которых имеет нормальное направление репликации от 5´ до 3´.

Этот прерывистый синтез фрагментов заканчивается объединением каждой из частей, реакцией, катализируемой ДНК-лигазой. В честь открывателя этого механизма Рейджи Окадзаки небольшие синтезированные сегменты называются фрагментами Окадзаки.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Брей, Д., Хопкин, К., Джонсон, А.Д., Льюис, Дж., Рафф, М.,… и Уолтер, П. (2015). Существенная клеточная биология. Наука о гирляндах.
2. Канн И.К., Ишино Ю. (1999). Репликация архейной ДНК: определение частей для решения головоломки. Генетика, 152 (4), 1249-67.
3. Купер, GM, и Хаусман, Р. Э. (2004). Клетка: молекулярный подход. Медицинская наклада.
4. Гарсия-Диас, М., и Бебенек, К. (2007). Многочисленные функции ДНК-полимераз. Критические обзоры в науках о растениях, 26 (2), 105-122.
5. Левин, Б. (2008). гены IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
6. Щербакова П.В., Бебенек К., Кункель Т.А. (2003). Функции ДНК-полимераз эукариот. Science's SAGE KE, 2003 (8), 3.
7. Стейтц, Т.А. (1999). ДНК-полимеразы: структурное разнообразие и общие механизмы. Журнал биологической химии, 274 (25), 17395-17398.
8. Уотсон, JD (2006). Молекулярная биология гена. Panamerican Medical Ed.
9. Ву, С., Борода, Вашингтон, Педерсен, Л.Г., и Уилсон, С.Х. (2013). Структурное сравнение архитектуры ДНК-полимеразы предполагает нуклеотидный шлюз к активному сайту полимеразы. Химические обзоры, 114 (5), 2759-74.