Semikonzervativna replikacija
From Wikipedia, the free encyclopedia
Semikonzervativna replikacija ili polukonzervativna replikacija je pojam koji označava mehanizam replikacije DNK u svim poznatim ćelijama. Replikacija DNK događa se na višestrukim porijeklom replikacije duž komplrementarnog polulanca DNK. Kako se dvostruka spirala DNK razdvaja djelovanjem helikaza, replikacija se događa zasebno na svakom spredlošku u antiparalnim smjerovima. Taj je proces poznat kao polukonzervativna replikacija jer se stvaraju dvije kopije izvorne molekule DNK.[1]
Svaka kopija sadrži po jedan izvorni i jedan novosintetizirani polulanac. Struktura DNK (kako su dešifrirali James D. Watson i Francis Crick 1953.) sugerirala je da bi svaki polulanac dvostruke spirale poslužio kao predložak za sintezu novog lanca. Nažalost, nije bilo poznato kako novosintetizirane niti u kombinaciji sa šablonama predloška formiraju dvije dvostruko spiralne molekula DNK.[2][3]
Otkriće
Izvedeno je mnoštvo eksperimenata kako bi se utvrdilo kako se replicira DNK. Semkonzervativni model pretpostavio je Nikolaj Kolcov, a kasnije ga je podržao Meselson-Stahlov eksperiment.[3][4] Meselson-Stahlov eksperiment potvrdio je da se DNK replicirala polukonzervativno u eksperimentu pomoću dva radioizotopa: dušik –15 (15N) i dušik –14 (14N). Kada je 14N dodan teški polulsnsc DNK 15N-15N, u prvoj generaciji viđen je hibrid 15N-14N. Nakon druge generacije hibrid je ostao, ali je viđen i lahki polulanac DNK (14N-14N). To je ukazivalo da se DNK replicira semikonzervativno. Ovakav način umnožavanja DNK omogućio je da svaki kćerinski polulanac ostane povezan s pripadajućom matricom.[5]
Modeli replikacije
Semikonzervativna replikacija dobiva svoje ime zbog činjenice da je ovaj mehanizam transkripcije bio jedan od tri modela koji su prvobitno predloženi za replikaciju DNK:[2][3]
- Semkonzervativna replikacija stvorila bi dvije kopije, a svaka sadrži po jedan izvorni polulanac DNK i jedan novi niz.[2] Ovakva replikacija je korisna za popravak DNK. Tokom replikacije, novi polulanac DNK prilagođava se modifikacijama koje su napravljene na matričnom lancu.[6]
- Konzervativna replikacija bi ostavila dva originalna polulanca DNK predloška u dvostrukoj spirali i stvorila kopiju sastavljenu od dva nova polulanca koji sadrže sve nove bazne parove DNK.[2]
- Disperzivna replikacija stvorila bi dvije kopije DNK, koje sadrže različite dijelove DNK, sastavljene ili od oba izvorna polulanca oba nova.[2] Prvobitno se mislilo da se polulanci DNK razbijaju na svakoj desetoj bazi uparivanje novog predloška DNK. Na kraju, sav novi polulanac DNK stvorio bi dvostruku spiraliju nakon mnogih generacija replikacije.[7]
Separacija i rekombinacija dvolančane DNK
Da bi se dogodila polukonzervativna replikacija, potrebno je razdvojiti dvostruku spiralu DNK, tako da se novi niz predložaka može vezati za komplementarne parove baza. Topoizomeraza je enzim koji pomaže u raspakivanju i rekombinaciji dvostruke spirale. Konkretno, topoizomeraza sprječava da se dvostruka spirala prekomjerno namota ili ostane previše čvrsto namotana. U ovaj proces su uključena tri enzima topoizomeraze: topoizomeraza tipa I, topoizomeraza tip IB i tip II topoizomeraze.[8] Topoizomeraza tipa I odmotava dvolančanu DNK dok tip II topoizomerazu razbija vodikove veze povezujući komplementarne bazne parove u DNK.[7]
Stopa i tačnost
Brzina umnožavanja semikonzervativne DNK u živoj ćeliji prvo je mjerena kao brzina produženja lanca DNK T4 faga u fagom zaraženoj E. coli.[9] Tokom perioda eksponencijalnog povećanja DNK na 37 °C, brzina produženja lanca bila je 749 nukleotida u sekundi. Brzina mutacije po baznom paru po krugu replikacije tokom sinteze DNK faga T4 je 2,4×10−8.[10] Thus, semiconservative DNA replication is both rapid and accurate.
Primjena
Semikonzervativna replikacija daje brojne prednosti za DNK. Brza je, precizna i omogućava laku popravak DNK. Također je odgovorna za fenotipsku raznolikost u nekoliko prokariotskih vrsta.[11] Proces stvaranja novosintetiziranog polulanca predloška omogućava da se stari metilirani odvoji od novog . Ovo omogućava reparaciju enzima za čitanje novog polulanca i ispravljanje bilo koje mutacije ili grešaka.[6]
DNK bi mogla imati sposobnost aktiviranja ili deaktivacije određenih područja na novosintetiziranom polulancu koja omogućava promjenu ćelijskog fenotipa. Ovo bi moglo biti korisno za ćeliju jer bi DNK mogla aktivirati povoljniji fenotip da pomogne u preživljavanju. Zbog prirodne selekcije, povoljniji fenotip bi ostao u cijeloj vrsti. To stvara ideju o nasljeđivanju ili zašto se određeni fenotip nasljedan nad drugim.[6]
Takođeer pogledajte
Reference
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.