Je replikace DNA antiparalelní? 5 faktů, které by začátečníci měli vědět

Replikace DNA je proces, při kterém organismus kopíruje svůj genetický materiál, aby jej předával z jedné generace na druhou.

Ano, replikace DNA probíhá antiparalelním způsobem. Replikaci DNA charakterizují 2 body – její semikonzervativní charakter a antiparalelní směr.

Pokud je dotázáno replikace DNA je antiparalelní? odpověď by byla, že 2 vlákna ve šroubovici DNA jsou navzájem antiparalelní, kde jedno vlákno jde od 5' do 3', zatímco opačné jde od 3' do 5'.

Jak je replikace DNA antiparalelní?

Replikace DNA sama o sobě není paralelní, ale je tak označena.

Dva řetězce dvojité šroubovice DNA probíhají v antiparalelních směrech, a proto je každý řetězec replikován antiparalelním způsobem, aby vytvořil dvojitý řetězec.

is-dna-replication antiparalelní
Reprezentace replikační vidlice zobrazující antiparalelní vlákna
Obrázek: Wikipedia

Molekula DNA se skládá ze 2 řetězců běžících v opačných směrech. Jsou spojeny vodíkovými vazbami mezi doplňkovými dusíkatými bázemi v nukleotidech.

Adenin doplňuje thymin, zatímco cytosin guanin. Dva prameny jsou znázorněny jako jeden 3' až 5' a protilehlý, probíhající od 5' do 3'. Oba řetězce jsou replikovány jednotlivě, čímž se zachovává jeden řetězec v každé nové dvoušroubovici DNA z původní DNA.

Jak antiparalelní ovlivňuje replikaci?

Jediný důvod, proč může dojít k replikaci, je ten, že dva řetězce DNA jsou antiparalelní.

Tyto dva řetězce jsou uspořádány antiparalelně, což zajišťuje, že se komplementární páry bází mohou navzájem vázat ve správné konfiguraci.

Vzhledem k tomu, řetězce DNA běží v opačných směrech, může je replikační vidlice označit jako vedoucí a zaostávající vlákna. Protože vedoucí vlákno vytváří kontinuální komplement, zaostávající vlákno je doplněno Okazakiho fragmenty.

800px DNA replikace split.svg
Jak šroubovice DNA je rozbalen a replikován
Obrázek: Wikipedia

To pomáhá dosáhnout semikonzervativní povahy replikace DNA. Bez výše uvedeného opatření by se dva komplementární řetězce mohly vzájemně proplétat nebo vázat.

Polokonzervativní replikace DNA znamená, že v dceřiných šroubovicích DNA jeden z vláken pochází z mateřské šroubovice, zatímco druhý je vytvořen procesem replikace.

Jak se replikuje antiparalelní vlákno?

Řetězce DNA se replikují vytvořením replikační vidlice a pomocí enzymů.

Tyto dva řetězce se rozvinou a oddělí, aby vytvořily replikační vidlici, po které jsou dva řetězce jednotlivě replikovány. Po tomto procesu se dceřiná dvouvlákna DNA opět navíjejí.

800px DNA polymeráza.svg
Kroky, kterými DNA polymeráza vytváří nový doplňkový řetězec
Obrázek: Wikipedia

Krok 1:

Na antiparalelní replikaci DNA se podílejí celkem čtyři enzymy. helikáza, primáza, DNA polymeráza a ligáza. Vzhledem k tomu, že vodíkové vazby vážou 2 vlákna DNA dohromady, prvním krokem je rozvinout zkroucení a otevřít dva řetězce. Tuto funkci vykonává enzym helikáza. Malé proteiny zvané SBB nebo Single-Strand Binding proteiny se připojují k jednotlivým vláknům, aby zastavily práci helikázy.

Krok 2:

Jakmile jsou 2 vlákna oddělena, dusíkové báze jsou vystaveny okolnímu prostředí a jsou volnéDNA polymeráza může přijít a připojit se k nim a začít budovat nový řetězec DNA s doplňkovým řetězcem který je také antiparalelní v případě vedoucího vlákna, které má 3' konec.

Replikační komplex
Replikační komplex zobrazující zapojené enzymy a Okazakiho fragmenty
Obrázek: Wikipedia

Krok 3:

Další vlákno s 5' koncem na replikační vidlici se nazývá laggings vlákno a komplementární vlákno pro tento stojan není souvislé, ale spíše fragmentované. Tyto části dinukleotidových řetězců se nazývají Fragmenty Okazaki.

Krok 4:

Jakmile DNA polymeráza dokončí proces replikace, enzym Ligáza přichází a spojuje Okazakiho fragmenty za vzniku souvislého dinukleotidového řetězce. Po dokončení dvou řetězců se enzym opět spojí a zkroutí 2 páry řetězců DNA, aby vytvořily 2 šroubovice DNA.

Co by se stalo, kdyby řetězce DNA byly paralelní?

Pokud by byly řetězce DNA paralelní, proces replikace by nebyl možný.

Tyto dva řetězce DNA mají komplementární dusíkaté báze, což jim umožňuje vázat se navzájem vodíkovými můstky a vytvářet žebříkovou strukturu. To není možné, pokud jsou 2 rovnoběžné.

Je to proto, že dvě dusíkové báze se mohou vázat pouze tehdy, když jedna směřuje správným směrem a druhá je zrcadlená nebo otočená. V paralelních vláknech by to nebylo možné, což znamená, že by nebylo možné, aby se komplementární dusíkaté báze vzájemně vázaly.

To znamená, že samotná šroubovice DNA by neexistovala, takže neexistuje způsob, jak ji rozvinout nebo replikovat.

Závěr:

Replikace DNA je semikonzervativní a antiparalelní. Bez antiparalelní povahy jednotlivých řetězců DNA by nebyla možná ani šroubovice DNA, ani replikace šroubovice DNA.

Také čtení: