Replikacija v biologiji je pomemben molekularni proces telesnih celic

Nukleinske kisline igrajo pomembno vlogo pri zagotavljanju vitalne aktivnosti celic živih organizmov. Pomemben predstavnik te skupine organskih spojin je DNA, ki nosi vse genetske informacije in je odgovorna za izražanje potrebnih značilnosti.

Kaj je replikacija?

V procesu delitve celic je potrebno povečati količino nukleinskih kislin v jedru, tako da v procesu ni izgube genetskih informacij. V biologiji je replikacija podvajanje DNA s sintezo novih verig.

Glavni cilj tega procesa je prenos genetske informacije hčerinske celice v nespremenjeni obliki brez mutacij.

Encimi in beljakovine replikacije

Podvojitev molekule DNA lahko primerjamo s katerimkoli metabolnim procesom v celici, za katero so potrebni ustrezni proteini. Ker je v biološki replikaciji pomembna komponenta delitve celic, zato so tu vključeni številni pomožni peptidi.

• DNA polimeraza je najpomembnejši redukcijski encim, ki je odgovoren za sintezo hčerinske verige deoksiribonukleinska kislina. V citoplazmi celic med procesom replikacije je prisotnost nukleinskih trifosfatov, ki prinašajo vse nukleinske osnove, obvezna.

Te baze so monomeri nukleinske kisline, zato je iz njih izdelana celotna veriga molekule. DNA polimeraza je odgovorna za postopek sestavljanja v pravilnem vrstnem redu, sicer neizogiben pojav vseh vrst mutacij.

• Primaza je beljakovina, ki je odgovorna za tvorbo praška na vzorcu DNK. Ta primer se imenuje tudi primer, ima strukturo RNK. Za encim DNK polimeraze je pomembna prisotnost začetnih monomerov, iz katerih je možna nadaljnja sinteza celotne polinukleotidne verige. To funkcijo opravlja temelj in ustrezen encim.
• Helikaza (Helicase) tvori replikacijske vilice, kar je neskladje matričnih verig z razbijanjem vodikovih vezi. Tako je polimerazam lažje pristopiti k molekulu in začeti sintezo.
• Topoisomeraza. Če si predstavljamo molekulo DNA v obliki zvitega vrvi, ko se polimeraza premika vzdolž verige, bo zaradi močnega zvijanja nastala pozitivna napetost. Ta problem rešuje topoizomeraza, encim, ki kratko razbije verigo in razvije celotno molekulo. Po tem se poškodovano mesto ponovno zašije in DNK nima napetosti.
• Beljakovine Ssb, kot so klastri, pritrdite na DNA pramene v replicirajoči vilici, da preprečite ponovno nastanek vodikovih vezi pred koncem procesa zniţevanja.
• Ligaza. Funkcija encima je, da se fragmenti Ozakaka vlečejo v zaostajalno verigo molekule DNA. To se zgodi z izrezovanjem pragov in vstavljanjem na njih lokalnih monomerov deoksiribonukleinske kisline.

V biologiji je replikacija kompleksen večstopenjski proces, ki je izjemno pomemben pri delitvi celic. Zato je za učinkovito in pravilno sintezo potrebna uporaba različnih proteinov in encimov.

Mehanizem redukcije

Obstajajo 3 teorije, ki pojasnjujejo postopek podvojitve DNA:

1. Konzervativ trdi, da je ena hčerinska molekula nukleinske kisline matrične narave, druga pa popolnoma sintetizirana iz nič.
2. Polkonservativo predlagata Watson in Crick in potrjena leta 1957 v eksperimentih na E. Coli. Ta teorija pravi, da obe molekuli hčerinske DNA imata eno staro verigo in eno novo sintetizirano.
3. Disperzivni mehanizem temelji na teoriji, da imajo hčerinske molekule na celotni dolžini izmeničnih delov, ki jih sestavljajo tako stari kot novi monomeri.

Zdaj je polikonservativni model znanstveno dokazan. Kaj je replikacija na molekularni ravni? Na začetku helikaze se vodikove vezi molekule DNA porušijo, s čimer se obe verigi odpirajo za polimerazni encim. Slednji, po nastanku semen, začne sintezo novih verig v smeri 5rsquo-3rsquo-.

Lastnost antiparalalizma DNK je glavni razlog za oblikovanje vodilnih in zaostajalnih verig. Na vodilni verigi se DNK polimeraza stalno premika in na zaostajanju tvori delce Okaucasia, ki se bodo v prihodnosti kombinirali z ligazo.

Značilnosti replikacije

Koliko DNA molekul v jedru po replikaciji? Proces sam vključuje podvojitev genskega sklopa celice, tako da v sintetičnem obdobju mitoze diploidni set ima dvakrat toliko molekul DNA. Tak vnos je običajno označen kot 2n 4c.

Poleg biološkega pomena replikacije so znanstveniki našli uporabo procesa na različnih področjih medicine in znanosti. Če je pri replikaciji biologije podvajanje DNA, potem se v laboratoriju uporabi množenje molekul nukleinske kisline, da se ustvari več tisoč izvodov.

Ta metoda je bila imenovana polimerazna verižna reakcija (PCR). Mehanizem tega procesa je podoben replikaciji in vivo, zato se podobni encimi uporabljajo za svoj tečaj in varovalni sistemi.

Sklepi

Replikacija ima pomemben biološki pomen za žive organizme. Prenos genskih informacij v celični delitvi ni brez podvojitve molekul DNA, zato je usklajeno delo encimov pomembno v vseh fazah.