Meccanismo di replicazione del DNA (spiegato con diagrammi)

Meccanismo di replicazione del DNA!

L'intero processo di replicazione del DNA può essere discusso in molti passaggi. Questi passaggi richiedono l'uso di più di una dozzina di enzimi e fattori proteici. Durante la modalità di replica semi-conservativa per prima, si svolge lo svolgimento della doppia elica.

Questi due filamenti sono facilmente separabili perché i legami idrogeno che tengono i due fili sono molto deboli in contrasto con altri legami chimici. Quando questi due filamenti si separano, ogni parte di un filamento costituisce la parte complementare dell'altro filamento.

Due filamenti parentali non si separano completamente, ma vengono aperti in quella che è nota come fork di replica. Di conseguenza, opposto A, T si adatterebbe, opposto a C; G verrebbe e così via. A causa di questo processo, la sequenza nucleotidica esatta verrà formata automaticamente.

Pertanto, si verifica la rigenerazione dell'elica del DNA, con un filamento di elica originale che si combina con il complemento appena formato per costituire una molecola di DNA a doppio filamento. Questo tipo di replica è stato chiamato anche duplicazione di cerniera. La modalità sopra discussa della replicazione del DNA in seguito è stata verificata da esperimenti di vario genere.

Dettagli sulla replicazione del DNA possono essere discussi sotto i seguenti titoli:

1. Attivazione di desossiribonucleosidi:

I quattro nucleosidi del DNA cioè, AMP, GMP, CMP e TMP si trovano liberi nel nucleo. Sono tutti attivati ​​dall'ATP per formare deossiribonucleosidi trifosfatasi chiamati ATP, GTP, CTP e TTP. L'enzima richiesto in questa fase è la fosforilasi e il passaggio è chiamato fosforilazione.

2. Riconoscimento del punto di inizio:

In quale luogo dovrebbe iniziare la replicazione della molecola di DNA? Da un punto particolare inizia lo svolgimento della molecola del DNA. Questo punto specifico è chiamato punto di inizio. Per identificare il punto di inizio sulla molecola di DNA sono necessarie proteine ​​dell'iniziatore specifiche.

Nei virus e procarioti come i batteri, ci può essere solo una origine della replicazione. Negli eucarioti con una grande molecola di DNA, possono esserci molti punti di iniziazione (origine) di replicazione che si fondono infine l'uno con l'altro.

3. Svolgimento della molecola del DNA:

La doppia elica del DNA si svolge e si srotola in singoli filamenti di DNA mediante rottura dei legami a idrogeno deboli. Lo srotolamento dell'elica è aiutato da elicotteri enzimatici. Gli enzimi chiamati topoisomerasi tagliano e ricongiungono una ciocca di DNA aiutando la separazione dell'elica del DNA.

Se due corde altamente intrecciate vengono smontate applicando la forza, i due fili di corda automaticamente inter-vino non appena viene interrotta l'applicazione della forza. E se uno dei fili della corda intrecciata viene tagliato, la tensione viene alleviata e due fili non riescono a unirsi.

Gli enzimi come le topoisomerasi alleviano così la tensione dei filamenti di DNA e due strati di elica sono separati. In realtà, a causa di questa decompressione del doppio filamento si formano delle bolle che si estendono successivamente come una forcella di replicazione a forma di Y. Nei batteri e in molti fagi del DNA, questa estensione è bidirezionale.

4. Formazione di primer RNA:

Il DNA diretto RNA polimerasi forma il primer RNA. È comparativamente più facile aggiungere alla catena piccola già esistente chiamato primer formato da DNA template (Fig. 6.17). Ciò è ottenuto dalla s5mthesis di un breve segmento di primer RNA.

Questo produce una estremità di 3 'idrossile sulla sequenza di ribonucleotidi, a cui vengono aggiunti deossiribonucleotidi. Il primer dell'RNA viene infine rimosso enzimaticamente lasciando una lacuna nel filamento di deossiribonucleotide appena sintetizzato. Questo spazio deve essere riempito.

Formazione di nuove catene del DNA:

L'enzima DNA polimerasi può polimerizzare i nucleotidi solo in direzione 5'-3 '. La DNA polimerasi è responsabile della condensazione diretta del modello del desossiribonucleotide

triphosphatases. Sintesi di nuovi proventi complementari a trefoli dal terminale 3 'OH del primer, che causano estensione o crescita in direzione 5' - 3 '.

Poiché i due filamenti del DNA sono in direzione antiparallela, i due filamenti devono essere sintetizzati dalla crescita che avviene in direzione opposta. L'aggiunta di desossiribonucleotidi viene effettuata dalla DNA polimerasi in presenza di ATP.

L'enzima sintetizza un nuovo filamento in un pezzo continuo in direzione 5 '-3' ed è chiamato filo principale. Sull'altra parte del DNA, l'enzima forma nuovamente frammenti di DNA in piccoli pezzi in direzione 5'-3 'iniziando dal primer RNA.

Il primer è formato con l'aiuto dell'enzima primasi. I piccoli segmenti sono chiamati frammenti di Okazaki. Sono uniti per produrre una figlia continua. Con l'aiuto della DNA ligasi "(unione)." Questo filamento è chiamato filo ritardato.

Rimozione di primer RNA:

Una volta formati i piccoli pezzi di frammenti di Okazaki, il primer di RNA viene rimosso dall'estremità 5 'ad una ad una dall'attività di esonucleasi della DNA polimerasi.

Lettura di prove e riparazione del DNA:

La specificità dell'accoppiamento di base garantisce la replica esatta. In qualche modo, è possibile che basi errate possano entrare in una rara frequenza di uno su 10.000. Queste basi erroneamente introdotte possono essere rimosse dall'attività dell'enzima DNA polimerasi.

Anche le basi sbagliate inserite nell'elica del DNA per mutazione (evitate dal meccanismo di lettura delle prove del DNA) possono essere identificate e corrette dagli enzimi di riparazione. Questi enzimi di riparazione (ad es. Nucleasi) tagliano il segmento di defezione del DNA e introducono e uniscono (per enzima ligasi) il segmento normale corretto.

Un altro danno che può essere riparato è dovuto all'irradiazione UV. In tali casi le pirimidine come la timina formano il dimero di timina. La formazione di un tale dimero blocca la replicazione. Tale difetto può essere riparato enzimaticamente che asporta il dinucleotide TT difettoso. Il difetto viene quindi rimosso mediante inserimento enzimatico del corretto complemento nucleotidico.