ŠTO JE VILICA ZA REPLIKACIJU? - BIOLOGIJA - 2026

Replikacija vilica je točka na kojoj se odvija replikacija DNA, također se naziva mjesto rasta. Ima oblik Y, a kako se odvija replikacija, ukosnica se kreće kroz molekulu DNK.

Replikacija DNA je stanični proces koji uključuje umnožavanje genetskog materijala u stanici. Struktura DNK je dvostruka spirala, a da bi replicirao njezin sadržaj, mora se otvoriti. Svaka struka bit će dio novog lanca DNA, jer je replikacija polukonzervativni proces.

Izvor: Masur temeljen na Gluonu (španjolska verzija Alejandro Porto)

Replikacijske vilice formira se točno između spoja između novo razdvojenih obrazaca predloška ili predložaka i dupleksne DNA koja još nije duplicirana. Kod pokretanja replikacije DNK, jedan se niz može lako umnožiti, dok se drugi lan suočava s problemom polarnosti.

Enzim koji je zadužen za polimerizaciju lanca - DNK polimeraza - samo sintetizira lanac DNA u smjeru 5'-3 '. Stoga je jedan pravac kontinuiran, a drugi podliježe povremenoj replikaciji, generirajući Okazaki fragmente.

DNK replikacija i replikacijska vilica

DNK je molekula koja pohranjuje potrebne genetske informacije za sve žive organizme - s izuzetkom nekih virusa.

Ovaj ogromni polimer sastavljen od četiri različita nukleotida (A, T, G i C) nalazi se u jezgri eukariota, u svakoj od stanica koje čine tkiva tih bića (osim u zrelim crvenim krvnim stanicama sisavaca, kojima nedostaje jezgra).

Svaki put kada se stanica podijeli, DNA se mora replicirati kako bi stvorila kćerku stanicu s genetskim materijalom.

Jednosmjerna i dvosmjerna replikacija

Replikacija može biti jednosmjerna ili dvosmjerna, ovisno o formiranju replikacijske vilice na mjestu podrijetla.

Logično je da se u slučaju replikacije u jednom smjeru formira samo jedan pramen kose, dok se kod dvosmjerne replikacije formiraju dvije ukosnice.

Enzimi koji su uključeni

Za taj je proces potreban složen enzimski mehanizam koji djeluje brzo i koji može točno replicirati DNK. Najvažniji enzimi su DNK polimeraza, DNA primaza, DNA helikaza, DNA ligaza i topoizomeraza.

Početak replikacije i formiranje dlačica

Replikacija DNA ne započinje ni na jednom slučajnom mjestu u molekuli. Postoje specifične regije u DNK koje označavaju početak replikacije.

U većini bakterija bakterijski kromosom ima jedno polazište bogato AT-om. Ovaj je sastav logičan, jer olakšava otvaranje regije (AT parovi su spojeni s dvije vodikove veze, dok je GC par s tri).

Kako se DNK počinje otvarati, formira se struktura u obliku Y: vilica za replikaciju.

Izduživanje vilice i kretanje

DNA polimeraza ne može započeti sintezu kćeri lanca ispočetka. Trebate molekulu koja ima 3 'kraj tako da polimeraza ima mjesto za početak polimerizacije.

Ovaj slobodni 3 'kraj nudi mala nukleotidna molekula koja se zove prajmer. Prva djeluje kao svojevrsna udica polimeraze.

Tijekom replikacije vilice za replikaciju mogu se kretati duž DNK. Prolaz vilice za replikaciju ostavlja dvije jednopojasne molekule DNK koje usmjeravaju formiranje klinačkih molekula dvopojasnog pojasa.

Ukosnica se može kretati prema naprijed zahvaljujući djelovanju enzima helikaze koji odmotavaju molekulu DNK. Ovaj enzim razbija vodikove veze između baznih parova i omogućava pomicanju dlačica.

završetak

Replikacija je gotova kad su dvije ukosnice na 180 ° C od izvorišta.

U ovom slučaju govorimo o tome kako proces replikacije teče u bakterijama i potrebno je istaknuti cijeli torzijski proces kružne molekule što replikacija podrazumijeva. Topoizomeraze igraju važnu ulogu u odmotavanju molekule.

Replikacija DNA je polukonzervativna

Jeste li se ikad zapitali kako se događa replikacija u DNK? Drugim riječima, iz dvostruke spirale mora izaći još jedna dvostruka spirala, ali kako se to događa? Nekoliko godina bilo je to otvoreno pitanje među biolozima. Moglo bi biti nekoliko permutacija: dvije stare niti i dvije nove zajedno, ili jedna nova, i jedna stara, koja tvore dvostruku spiralu.

Godine 1957. na ovo pitanje odgovorili su istraživači Matthew Meselson i Franklin Stahl. Autori replikacijskog modela koji su predložili autori bili su polukonzervativni.

Meselson i Stahl tvrdili su da su rezultat replikacije dvije molekule dvostruke spirale DNA. Svaka rezultirajuća molekula sastoji se od starog lanca (od matične ili početne molekule) i novo sintetiziranog novog lanca.

Problem polarnosti

Kako djeluje polimeraza?

DNK spirala sastoji se od dva lanca koji pokreću antiparalno: jedan ide u 5'-3 'smjeru, a drugi 3'-5'.

Najistaknutiji enzim u procesu replikacije je DNK polimeraza koja je odgovorna za kataliziranje sjedinjenja novih nukleotida koji će se dodati u lanac. DNA polimeraza može produžiti lanac samo u 5'-3 'smjeru. Ova činjenica ometa istovremeno dupliciranje lanaca u vilici za replikaciju.

Zašto? Dodavanje nukleotida događa se na slobodnom kraju 3 'gdje postoji hidroksilna skupina (-OH). Stoga se samo jedan lančić može lako amplificirati terminalnim dodavanjem nukleotida na 3 'kraju. To se zove provodni ili kontinuirani niz.

Izrada Ozakki dijelova

Drugi lanac ne može biti izdužen, jer je slobodni kraj 5 ', a ne 3', a niti polimeraza katalizira dodavanje nukleotida na 5 'kraju. Problem je riješen sintezom više kratkih fragmenata (od 130 do 200 nukleotida), svaki u normalnom smjeru replikacije od 5´ do 3´.

Ova neprekidna sinteza fragmenata završava sjedinjenjem svakog od dijelova, reakcijom kataliziranom DNA ligazom. U čast otkrivača ovog mehanizma, Reiji Okazaki, mali sintetizirani segmenti nazivaju se fragmenti Okazaki.

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Bitna stanična biologija. Garland Science.
2. Cann, IK, & Ishino, Y. (1999). Reprodukcija arhejske DNK: prepoznavanje dijelova za rješavanje zagonetke. Genetika, 152 (4), 1249-67.
3. Cooper, GM i Hausman, RE (2004). Stanica: Molekularni pristup. Medicinska naklada.
4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Višestruke funkcije DNA polimeraze. Kritički osvrti na biljne znanosti, 26 (2), 105-122.
5. Lewin, B. (2008). geni IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
6. Shcherbakova, PV, Bebenek, K., i Kunkel, TA (2003). Funkcije eukariotske DNA polimeraze. SAGE KE znanosti, 2003 (8), 3.
7. Steitz, TA (1999). DNA polimeraze: strukturna raznolikost i zajednički mehanizmi. Časopis za biološku kemiju, 274 (25), 17395-17398.
8. Watson, JD (2006). Molekularna biologija gena. Panamerican Medical Ed.
9. Wu, S., Beard, WA, Pedersen, LG, & Wilson, SH (2013). Strukturna usporedba arhitekture DNA polimeraze sugerira nukleotidni ulaz u aktivno mjesto polimeraze. Kemijski pregledi, 114 (5), 2759-74.