Replikace DNA: 3 důležité pojmy

Obsah

Jaký model replikace DNA je přijat?

Modely z replikace DNA (typy replikace DNA) jsou charakterizovány dvěma různými způsoby:

  1. Klasifikace modelu replikace DNA na základě perzistence vláken rodičovské DNA
  2. Klasifikace modelu replikace DNA na základě vzoru replikace

Založeno na perzistenci rodičovských řetězců DNA

  1. Disperzní
  2. Konzervativní
  3. Polokonzervativní

Disperzní: Tento druh replikace přináší dva řetězce se střídajícími se sekvencemi jak rodičovských, tak nedávno začleněných řetězců.

Konzervativní: Tento druh replikace navrhuje, že dva rodičovské řetězce byly tak či onak zachovány dohromady v jediném potomstvu a druhý bude mít nově syntetizované řetězce.

Polokonzervativní: Tento druh replikace doporučuje, aby DNA dvojitá spirála v potomstvu se skládá z rodičovského řetězce také známého jako templátový řetězec a druhý bude nedávno syntetizovaný.

typy replikace dna
Obrázek: Model replikace DNA založený na perzistenci rodičovských řetězců DNA. Obrázek Kredit: Biologické Libretexty

Na základě vzoru replikace DNA

  1. Model Jacoba a Brennera
  2. Model Carin
  3. Model Yoshikawa
  4. Model rotujícího kruhu

Jabocův a Brennerův model:

V dělící se eukaryotické buňce jsou sesterské chromozomy uspořádány ve stejných vzdálenostech v buňce. V eukaryotické buňce je tato segregace sesterských chromozomů prováděna vlákny mitotického vřeténka.

U prokaryot tento proces chybí. Jacob a Brenner poskytli model k objasnění replikace a segregace dceřiných chromozomů.

Jak ukazuje tento model, chromozom se spojí s mesozomem v místě počátku replikace.

Na konci replikace se poblíž předchozího místa objeví další membránové spojení. Pramen, který fungoval jako šablona, ​​zůstává v kruhu, zatímco nový pramen byl přerušen.

Jeden z volných terminálů nedávno syntetizovaného chromozomu se připojuje k novému vazebnému místu membrány. Během procesu replikace zůstávají replikační vidlice a enzymový komplex fixované, zatímco řetězec DNA se pohybuje a duplikuje se.

Paralelně se mezi nimi vytvoří další vrstva a oba genomy se izolují. Nedávno syntetizovaný řetězec DNA se poté stává kruhovým.

Model Carin

V určitém bodě (počátek replikace) se DNA zlomí a replikace začne a pokračuje dvěma obrácenými způsoby. Jak replikace pokračuje, vlákno DNA se uvolňuje (odvíjení DNA).

Toto jednostranné odvíjení (druhá strana se nemůže otevřeně uvolnit) vytváří napětí a je přesunuto do nereplikované části, čímž dochází k superkroucení v dvojité šroubovici DNA. To způsobí zastavení replikace DNA.

Spusťte novou replikační událost a v jednom řetězci DNA se vytvoří 'nick' prostřednictvím rotujícího proteinu. Tím se zahájí rotace pramene a přerušení se následně uzavře.

Model Yoshikawa

Je to jen modifikace modelu Cairn. Jak zmínil Yoshikawa, nově syntetizovaná vlákna DNA se kovalentně připojují k terminálu templátového chromozomu.

Model Rolling Circle:

Toto je model replikace DNA uznávaný pro replikaci jednovláknové DNA ve virech (ɸ x 174). Kruhová jednořetězcová DNA se převede na dvouřetězcovou DNA vytvořením dalšího řetězce začínajícího v počátku replikace.

Jeden řetězec těchto duplexních DNA kruhů je okamžitě odříznut v místě enzymem známým pod názvem endonukleáza. V souladu s tím je syntetizován lineární řetězec DNA s 3′ a 5′ koncem. 3′ konec působí jako primer pro syntézu nového vlákna.

Z tohoto důvodu je využito celé vlákno; přičemž samotný rodičovský prvek funguje jako šablona. 5′ terminál vlákna se připojuje k membráně.

Mezitím se původní, celý pramen uvolní a segreguje a ocas zůstane připojen k membráně. Ocas se zařezává do určité délky, která je známá jako Progeny tyč. Tyč se otáčí a vytváří kruh, přičemž oba konce DNA spojuje DNA ligáza.

Nedávno orámovaná kruhová dvojitá šroubovice DNA se tak může stát rotujícími kruhy. Dědičná informace je chráněna v jednovláknové DNA, která zůstává konzistentně kruhová.

Syntéza nového řetězce DNA probíhá buď z jednořetězcové DNA (původní) nebo z řetězce rotujícího kruhu. Důkaz pro model pohyblivého kruhu byl získán replikací několika virů (M13, P2 T4, X a tak dále).

model rotujícího kruhu
Obrázek: Model Rolling Circle replikace DNA. Obrázek Kredit: Wikimedia

Co je theta model replikace DNA?

Je replikační proces obvykle adaptovaný prokaryotními organismy od jejich DNA je kruhový.

Jak název napovídá, struktura podobná theta (θ) se tvoří uprostřed procesu replikace, a proto je známá jako model replikace DNA theta. Níže jsou uvedeny klíčové kroky zahrnuté v replikaci DNA prostřednictvím modelu theta:

Klíčové kroky v modelu mechanismu theta replikace DNA:

  • Začátek odvíjení DNA v místě počátku replikace a replikační aparát se začíná shromažďovat v místě replikace
  • Vzhledem k tomu, že konstrukce odpovídá řeckému písmenu theta (θ), je po něm pojmenována.
  • Poté se kontinuálně přidávají deoxyribonukleotidy, tento proces je známý jako elongace. Proces prodlužování může být jednosměrný nebo obousměrný
  • Při jednosměrném prodlužování pouze jedna replikační vidlice provádí prodlužování a dostává se zpět na své výchozí místo a vytváří dva dceřiné řetězce DNA. Při obousměrném prodlužování provádějí dvě replikační vidlice protahování a setkávají se z opačných stran.
  • Toto je nejrozšířenější metoda replikace DNA. Vyskytuje se specificky u gramnegativních protobakterií.
  • Běžně se vyskytují plazmidy, jako je RK2, ColE1 a F, stejně jako v bakteriofágu, jako je P1.
theta
Obrázek: Theta model replikace DNA. Kredit obrázku: Výměna zásobníku biologie

Co je semikonzervativní replikace DNA?

Polokonzervativní Proces replikace DNA je proces replikace, který poskytuje maximální integritu genomu

Polokonzervativní replikace zobrazuje systém replikace DNA v téměř každé známé buňce. K replikaci DNA dochází na mnoha počátcích replikace podél templátového řetězce DNA. Jak se šroubovice DNA uvolňuje (odvíjí) helikázou, replikace probíhá nezávisle na obou Antiparalelní řetězce DNA způsob.

Tato metoda replikace je známá jako semikonzervativní proces replikace DNA, protože jsou syntetizovány dvě repliky původního řetězce DNA, přičemž každá replika zachovává data z jedné části původní dvoušroubovice DNA.

Každá replika obsahuje jeden původní řetězec a jeden nedávno syntetizovaný řetězec. (Dvě repliky by měly být totožné, ale to není zcela zaručeno) Struktura DNA naznačuje, že každý jednotlivý řetězec dvojité šroubovice by sloužil jako templát pro syntézu jednoho dalšího vlákna. Nebylo si vědomo toho, jak se nedávno syntetizované řetězce spojují s templátovými řetězci, aby vytvořily dva dvoušroubovicové řetězce DNA.

Četné studie byly zaměřeny na rozhodnutí, jak se DNA replikuje. Semikonzervativní model replikace DNA poprvé navrhl Nikolaj Koltsov a později je ilustrován experimentem Meselson-Stahl. To potvrdilo, že DNA se replikuje semikonzervativním způsobem s využitím dvou izotopů: dusíku-14 (14N) a dusíku-15 (15N). V okamžiku, kdy byl 14N přidán k těžší 15N-15N DNA, byl v prvním potomstvu nalezen hybrid DNA 15N-14N.

Po dalším dělení směs zůstala, byla však pozorována i lehká DNA (14N-14N). To prokázalo, že DNA se replikuje semikonzervativně. Tato metoda replikace DNA považovala každý dceřiný řetězec za zkombinovaný s jeho templátovým řetězcem

messelson
Obrázek: Meselson-Stahlův experiment. Kredit obrázku: Wikimedia

Také čtení:

Zanechat komentář