Acizii nucleici joacă un rol important în asigurarea activității vitale a celulelor organismelor vii. Un reprezentant important al acestui grup de compuși organici este ADN-ul, care poartă toată informația genetică și este responsabil pentru manifestarea caracteristicilor necesare.
Ce este replicarea?
În procesul de diviziune celulară, este necesară creșterea cantității de acizi nucleici din nucleu, astfel încât să nu existe pierderi de informații genetice în acest proces. În biologie, replicarea este duplicarea ADN-ului prin sinteza de noi catene.
Scopul principal al acestui proces este de a transfera informații genetice către celulele fiice neschimbate, fără nicio mutație.
Enzime și proteine de replicare
Duplicarea moleculei de ADN poate fi comparată cu orice proces metabolic din celulă, care necesită proteine adecvate. Deoarece replicarea este o componentă importantă a diviziunii celulare în biologie, prin urmare, multe peptide auxiliare sunt implicate aici.
ADN polimeraza este cea mai importantă enzimă de reduplicare care este responsabilăpentru sinteza lanțului fiică de acid dezoxiribonucleic. În citoplasma celulei, în procesul de replicare, este obligatorie prezența trifosfaților nucleici, care aduc toate bazele nucleice
Aceste baze sunt monomeri de acizi nucleici, astfel încât întregul lanț al moleculei este construit din ei. ADN polimeraza este responsabilă pentru procesul de asamblare în ordinea corectă, altfel tot felul de mutații sunt inevitabile.
- Primaza este o proteină care este responsabilă pentru formarea unui primer pe lanțul șablon ADN. Acest primer se mai numește și primer, are structura ARN. Pentru enzima ADN polimerază, este importantă prezența monomerilor inițiali, din care este posibilă sinteza ulterioară a întregului lanț polinucleotid. Această funcție este îndeplinită de primer și de enzima corespunzătoare.
- Helicaza (helicaza) formează o furcă de replicare, care este o divergență a lanțurilor matricei prin ruperea legăturilor de hidrogen. Acest lucru face ca polimerazelor să se apropie mai ușor de moleculă și să înceapă sinteza.
- Topoizomeraza. Dacă vă imaginați o moleculă de ADN ca o frânghie răsucită, pe măsură ce polimeraza se mișcă de-a lungul lanțului, se va forma o tensiune pozitivă din cauza răsucirii puternice. Această problemă este rezolvată de topoizomerază, o enzimă care rupe lanțul pentru o perioadă scurtă de timp și desface întreaga moleculă. După aceea, zona deteriorată este cusută din nou, iar ADN-ul nu este stresat.
- Proteinele Ssb se atașează ca niște clustere de catenele de ADN la bifurcația de replicare pentru a preveni re-formarea legăturilor de hidrogen înainte de sfârșitul procesului de reduplicare.
- Liga. Funcția enzimaticăconstă în coaserea fragmentelor de Okazaki pe firul întârziat al moleculei de ADN. Acest lucru se întâmplă prin tăierea primerilor și inserarea monomerilor nativi ai acidului dezoxiribonucleic în locul lor.
În biologie, replicarea este un proces complex în mai multe etape care este extrem de important în diviziunea celulară. Prin urmare, utilizarea diferitelor proteine și enzime este necesară pentru o sinteză eficientă și corectă.
Mecanism de duplicare
Există 3 teorii care explică procesul de duplicare a ADN-ului:
- Conservatorul afirmă că o moleculă fiică a acidului nucleic are o natură matriceală, iar a doua este complet sintetizată de la zero.
- Semi-conservator propus de Watson și Crick și confirmat în 1957 în experimente pe E. Coli. Această teorie spune că ambele molecule de ADN fiice au o catenă veche și una nou sintetizată.
- Mecanismul de dispersie se bazează pe teoria conform căreia moleculele fiice au secțiuni alternative pe toată lungimea lor, constând atât din monomeri vechi, cât și din noi.
Acum model semi-conservator dovedit științific. Ce este replicarea la nivel molecular? La început, helicaza rupe legăturile de hidrogen ale moleculei de ADN, deschizând astfel ambele lanțuri pentru enzima polimerază. Acestea din urmă, după formarea semințelor, încep sinteza de noi lanțuri în direcția 5’-3’.
Proprietatea antiparalelismului ADN este principalul motiv pentru formarea catenelor conducătoare și întârziate. Pe catenă principală, ADN polimeraza se mișcă continuu, în timp ce se află în întârziereformează fragmente Okazaki, care vor fi unite împreună prin ligază în viitor.
Funcții de replicare
Câte molecule de ADN sunt în nucleu după replicare? Procesul în sine implică o dublare a setului genetic al celulei, prin urmare, în perioada de sinteză a mitozei, setul diploid are de două ori mai multe molecule de ADN. O astfel de intrare este de obicei marcată ca 2n 4c.
Pe lângă semnificația biologică a replicării, oamenii de știință au găsit aplicarea procesului în diferite domenii ale medicinei și științei. Dacă în biologie replicarea este duplicarea ADN-ului, atunci în laborator, reproducerea moleculelor de acid nucleic este folosită pentru a crea câteva mii de copii.
Această metodă se numește reacția în lanț a polimerazei (PCR). Mecanismul acestui proces este similar cu replicarea in vivo, prin urmare, enzime și sisteme tampon similare sunt utilizate pentru cursul său.
Concluzii
Replicarea este de mare importanță biologică pentru organismele vii. Transferul de informații genetice în timpul diviziunii celulare nu este complet fără duplicarea moleculelor de ADN, așa că activitatea coordonată a enzimelor este importantă în toate etapele.
