Asid nukleik memainkan peranan penting dalam memastikan aktiviti penting sel-sel organisma hidup. Wakil penting kumpulan sebatian organik ini ialah DNA, yang membawa semua maklumat genetik dan bertanggungjawab untuk manifestasi ciri yang diperlukan.
Apakah itu replikasi?
Dalam proses pembahagian sel, adalah perlu untuk meningkatkan jumlah asid nukleik dalam nukleus supaya tiada kehilangan maklumat genetik dalam proses tersebut. Dalam biologi, replikasi ialah pertindihan DNA melalui sintesis helai baru.
Tujuan utama proses ini adalah untuk memindahkan maklumat genetik kepada sel anak yang tidak berubah tanpa sebarang mutasi.
Enzim dan protein replikasi
Penduaan molekul DNA boleh dibandingkan dengan sebarang proses metabolik dalam sel, yang memerlukan protein yang sesuai. Memandangkan replikasi merupakan komponen penting dalam pembahagian sel dalam biologi, oleh itu, banyak peptida tambahan terlibat di sini.
DNA polimerase ialah enzim reduplikasi terpenting yang bertanggungjawabuntuk sintesis rantai anak asid deoksiribonukleik. Dalam sitoplasma sel, dalam proses replikasi, kehadiran trifosfat nukleik adalah wajib, yang membawa semua bes nukleik
Bes ini adalah monomer asid nukleik, jadi keseluruhan rantai molekul dibina daripadanya. DNA polimerase bertanggungjawab untuk proses pemasangan dalam susunan yang betul, jika tidak, semua jenis mutasi tidak dapat dielakkan.
- Primase ialah protein yang bertanggungjawab untuk pembentukan primer pada rantai templat DNA. Primer ini juga dipanggil primer, ia mempunyai struktur RNA. Untuk enzim polimerase DNA, kehadiran monomer awal adalah penting, dari mana sintesis selanjutnya bagi keseluruhan rantai polinukleotida adalah mungkin. Fungsi ini dilakukan oleh primer dan enzim yang sepadan.
- Helikase (helikase) membentuk garpu replikasi, yang merupakan pencapahan rantai matriks dengan memecahkan ikatan hidrogen. Ini memudahkan polimerase mendekati molekul dan memulakan sintesis.
- Topoisomerase. Jika anda bayangkan molekul DNA sebagai tali berpintal, apabila polimerase bergerak di sepanjang rantai, voltan positif akan terbentuk kerana berpusing yang kuat. Masalah ini diselesaikan oleh topoisomerase, enzim yang memutuskan rantaian untuk masa yang singkat dan membuka keseluruhan molekul. Selepas itu, kawasan yang rosak dijahit semula, dan DNA tidak ditekankan.
- Protein Ssb melekat seperti gugusan pada helai DNA pada garpu replikasi untuk mengelakkan pembentukan semula ikatan hidrogen sebelum tamat proses penggandaan.
- Liga. Fungsi enzimterdiri daripada menjahit serpihan Okazaki pada untaian tertinggal molekul DNA. Ini berlaku dengan memotong primer dan memasukkan monomer asid deoksiribonukleik asli di tempatnya.
Dalam biologi, replikasi ialah proses pelbagai langkah yang kompleks yang amat penting dalam pembahagian sel. Oleh itu, penggunaan pelbagai protein dan enzim adalah perlu untuk sintesis yang cekap dan betul.
Mekanisme pendua
Terdapat 3 teori yang menerangkan proses duplikasi DNA:
- Konservatif menyatakan bahawa satu molekul anak asid nukleik mempunyai sifat matriks, dan yang kedua disintesis sepenuhnya dari awal.
- Separa konservatif yang dicadangkan oleh Watson dan Crick dan disahkan pada tahun 1957 dalam eksperimen di E. Coli. Teori ini mengatakan bahawa kedua-dua molekul DNA anak perempuan mempunyai satu helai lama dan satu baru disintesis.
- Mekanisme penyebaran adalah berdasarkan teori bahawa molekul anak mempunyai bahagian berselang-seli sepanjang keseluruhan panjangnya, yang terdiri daripada monomer lama dan baru.
Kini terbukti secara saintifik model separa konservatif. Apakah replikasi pada peringkat molekul? Pada permulaannya, helikase memecahkan ikatan hidrogen molekul DNA, dengan itu membuka kedua-dua rantai untuk enzim polimerase. Yang terakhir, selepas pembentukan biji, mulakan sintesis rantai baru ke arah 5'-3'.
Sifat antiparalelisme DNA adalah sebab utama pembentukan helai terkemuka dan tertinggal. Pada helai utama, polimerase DNA bergerak secara berterusan, manakala pada tertinggalia membentuk serpihan Okazaki, yang akan disatukan oleh ligase pada masa hadapan.
Ciri replikasi
Berapa banyak molekul DNA dalam nukleus selepas replikasi? Proses itu sendiri membayangkan penggandaan set genetik sel, oleh itu, semasa tempoh sintetik mitosis, set diploid mempunyai dua kali lebih banyak molekul DNA. Entri sedemikian biasanya ditandakan sebagai 2n 4c.
Selain makna biologi replikasi, saintis telah menemui aplikasi proses dalam pelbagai bidang perubatan dan sains. Jika dalam replikasi biologi ialah pertindihan DNA, maka di makmal, pembiakan molekul asid nukleik digunakan untuk mencipta beberapa ribu salinan.
Kaedah ini dipanggil tindak balas rantai polimerase (PCR). Mekanisme proses ini adalah serupa dengan replikasi in vivo, oleh itu, enzim dan sistem penimbal yang serupa digunakan untuk perjalanannya.
Kesimpulan
Replikasi adalah kepentingan biologi yang besar untuk organisma hidup. Pemindahan maklumat genetik semasa pembahagian sel tidak lengkap tanpa pertindihan molekul DNA, jadi kerja enzim yang diselaraskan adalah penting pada semua peringkat.
