DNS az a genetikai anyag, amely meghatározza az összes sejtet. Egy... előtt sejt másolatot készít, és újra osztják lányos sejtek akár egyikükön keresztül mitózis vagy miózis, biomolekulák és sejtszervecskék másolni kell, hogy eloszlassák a cellákat. A DNS - ben található sejtmag, replikálni kell annak biztosítása érdekében, hogy minden új cellába a megfelelő számú cellát kapja kromoszómák. A DNS duplikáció folyamatát nevezzük DNS replikáció. A replikáció több lépésből áll, amelyek többszörösből állnak fehérjék úgynevezett replikációs enzimek és RNS. Az eukarióta sejtekben, mint például állati sejtek és növényi sejtek, A DNS replikációja a Az interfázis S fázisa közben sejtciklus. A DNS replikációs folyamata elengedhetetlen a sejtek növekedéséhez, helyrehozásához és az organizmusok szaporodásához.
A DNS vagy dezoxiribonukleinsav egy olyan típusú molekula, amelyet a nukleinsav. 5 szénatomszámú dezoxiribózcukorból, foszfátból és nitrogénbázisból áll. A kettős szálú DNS két spirális nukleinsavláncból áll, amelyeket egymásba csavarnak
dupla spirál alak. Ez a csavarás lehetővé teszi a DNS kompaktabbá tételét. A magba való beleférés érdekében a DNS-t szorosan tekercselt struktúrákba csomagolják, az úgynevezett kromatin. A kromatin kondenzálódik kromoszómák a sejtosztódás során. A DNS replikációja előtt a kromatin meglazul, így a sejtreplikációs gépek hozzáférnek a DNS szálakhoz.A DNS replikációja előtt a kettős szálú molekulát két egyságra kell kibontani. A DNS-nek négy alapja van adenin (A), timin (T), citozin (C) és guanin (G) amelyek párokat alkotnak a két szál között. Csak az adenin párosul a timinnel és a citozin csak a guaninnal kötődik. A DNS lazításához a bázispárok közötti kölcsönhatásokat meg kell szakítani. Ezt egy DNS-ként ismert enzim hajtja végre helikáz. A DNS-helikáz megszakítja a hidrogénkötés az alappárok között, hogy a szálakat Y alakúvá válasszák, a replikációs villa. Ez a terület lesz a sablon a replikáció megkezdéséhez.
DNS mindkét szálban irányított, egy 5 'és 3' vég jelölése. Ez a jelölés azt jelzi, melyik oldalcsoport kapcsolódik a DNS gerincéhez. Az 5 'vége egy foszfát (P) csoporthoz kapcsolódik, míg a 3 'vége egy hidroxil- (OH) csoporthoz kapcsolódik. Ez az irányultság a replikáció szempontjából fontos, mivel csak az 5 '- 3' irányban halad előre. A replikációs villa azonban kétirányú; az egyik szál 3 '- 5' irányban van (vezető szál) míg a másik 5 '- 3' (lemaradó szál). Ezért a két oldalt két különböző eljárással megismételjük, hogy az iránybeli különbséget figyelembe vegyék.
A vezető szál a legegyszerűbb lemásolni. Miután a DNS-szálakat elválasztottuk, készítsünk egy rövid darabot RNS a alapozó a szál 3 'végéhez kötődik. Az alapozó mindig kötődik a replikáció kiindulási pontjához. A primereket az enzim hozza létre DNS primáz.
Enzimek néven DNS polimerázok az új szál létrehozása a nyúlásnak nevezett folyamat felelős. A DNS polimerázoknak öt különböző típusa ismert baktériumok és emberi sejtek. Olyan baktériumokban, mint az E. coli, polimeráz III a fő replikációs enzim, míg az I, II, IV és V polimeráz felelős a hibák ellenőrzéséért és kijavításáért. A DNS III polimeráz a lánchoz kötődik a primer helyén, és új bázispárokat kezd hozzáadni, amelyek komplemensek a szálhoz a replikáció során. Az eukarióta sejtekben az alfa, a delta és az epsilon polimerázok az elsődleges polimerázok, amelyek részt vesznek a DNS replikációjában. Mivel a replikáció a vezető szálon 5 '- 3' irányban halad, az újonnan kialakult szál folyamatos.
Az lemaradó szál megkezdi a replikációt több primeren történő kötéssel. Mindegyik alapozó csak több alaptól különbözik egymástól. A DNS-polimeráz ezután hozzáad egy DNS-darabokat, úgynevezett Okazaki töredékek, a láncindítók közötti szálra. Ez a replikációs folyamat megszakad, mivel az újonnan létrehozott fragmensek elválasztottak.
Miután kialakult mind a folyamatos, mind a szakaszos szál, egy enzimet hívtak exonukleázt eltávolítja az összes RNS primert az eredeti szálaktól. Ezeket a primereket ezután megfelelő bázisokkal helyettesítik. Egy újabb exonukleáz „ellenőrzi” az újonnan kialakult DNS-t, hogy ellenőrizze, eltávolítsa és pótolja a hibákat. Egy másik enzim, az úgynevezett DNS-ligáz csatlakozik az Okazaki-töredékekhez, és egyetlen egységes szálot alkotnak. A lineáris DNS végei problémát jelentenek, mivel a DNS-polimeráz csak 5 ′ - 3 ′ irányban képes nukleotidokat hozzáadni. A szülő szál végei ismétlődő telomereknek nevezett DNS-szekvenciákból állnak. A telomerek védőkupakként működnek a kromoszómák végén, hogy megakadályozzák a közeli kromoszómák összeolvadását. A DNS polimeráz enzim speciális típusa telomeráz katalizálja a DNS végén levő telomer szekvenciák szintézisét. Miután befejeződött, a szülőlánc és annak komplementer DNS-szála összecsúszik az ismerőské dupla spirál alak. A végén a replikáció kettőt eredményez DNS molekulák, mindegyiknek van egy szála a kiindulási molekulából és egy új szál.
A DNS replikáció azonos előállítása DNS-heliklikák egyetlen kettős szálú DNS-molekulából. Minden molekula egy szálból áll az eredeti molekulából és egy újonnan kialakult szálból. A replikáció előtt a DNS leválik és a szálak szétválnak. Létrejön egy replikációs villa, amely sablonként szolgál a replikációhoz. A láncindítók kötődnek a DNS-hez, és a DNS-polimerázok új nukleotidszekvenciákat adnak hozzá az 5 ′ - 3 ′ irányba.
Ez a kiegészítés a vezető szálban folyamatos, és a késő szálban fragmentált. Miután a DNS-szálak meghosszabbodtak, a szálakat ellenőrzik-e hibákon, javításokat végeznek és telomer-szekvenciákat adnak a DNS végéhez.