DNA-Replikation Steps

DNA wird als "Blaupause des Lebens" bekannt. Es wurde von James Watson, ein Biologe von der Universität Indiana und Fransis Crick, ein Physiker entdeckt. Das Duo arbeitete an der Cavendish-Labor in Cambridge, England über die Struktur der DNA. Trotz vieler Hürden und Schwierigkeiten gelang es ihnen, der Welt zu verkünden, dass sie "das Geheimnis des Lebens gefunden". Das Geheimnis des Lebens ist das, was wir alle wissen, wie DNA. Dieses Molekül lässt sich die DNA-Replikation Prozess. Somit DNA-Replikation führt zu zwei DNA-Moleküle. Dieser Artikel behandelt eukaryotischen DNA-Replikation Schritte und prokaryotischen Replikation Schritte. Aber erstens lassen uns verstehen, die Struktur der DNA.

Struktur der DNA

DNA (Desoxyribonukleinsäure) eine doppelsträngige Struktur, die viele Ketten genetisches Material in Form von Chromosomen aufweist. Es gibt zwei komplementäre Stränge, die eine Doppelhelix bilden. Die beiden Stränge der DNA ausgeführt antiparallel zueinander sind. Ein Strang läuft in der 5 '→ 3'-Richtung und der andere in der parallelen Richtung von 3' → 5'-Richtung. Jeder Strang weist einen 5'-Phosphat-Ende und ein 3'-Hydroxyl-Ende. Das Rückgrat der DNA-Molekül ist die Desoxyribose. Es gibt 5 Kohlenstoffatomen, die 1 ', 2', 3 ', 4' und 5 ', um sie aus den Atomen der Purin und Pyrimidin unterschieden werden, nummeriert sind. Das Rückgrat der DNA wird von der Desoxyribose und einer Phosphat-Gruppe zusammen mit der Basis ausgebildet. Die DNA-Drehungen von bestimmten Längen durch die Bindungswinkel der DNA-Rückgrat Moleküle. Dies bildet eine helikale Struktur anstelle einer geraden Leiter. Die Schritte des verdrillten Leiter werden durch den Basenpaaren.

Die Basenpaare der DNA

Die Monomereinheit eines DNA genannt wird ein Nukleotid, das aus einer 5-Kohlenstoff-Zucker, das heißt, Desoxyribose, ein Stickstoffatom, das an dem Zucker und einer Phosphatgruppe. Es gibt vier Arten von Nucleotid-Moleküle in der DNA-Struktur, die sich nur in der stickstoffhaltigen Base ist. Diese vier Nukleotide sind wie folgt:

* Adenin

* Guanin

* Cytosien

* Thymin

Der erste Buchstabe des Nukleotid-Name wird als Abkürzung für die gesamte Name verwendet. Adenin und Guanin sind Purine und bilden die größeren Basenpaare in der DNA. Cytosin und Thymin bilden die kleineren Basenpaar und werden als Pyrimidine bekannt. Diese Nukleotide sind die Basenpaare, die Wasserstoffbrücken bilden mit der komplementären Base auf dem anderen Strang der DNA. Adenin bildet eine Doppelbindung mit Thymin (A = T) und Cytosin bildet eine Dreifachbindung mit Guanin (C ≡ G).

Dies war die grundlegende Struktur der DNA. Nun wollen wir auf unserem Hauptthema der DNA-Replikation Schritten zu bewegen. Die eukaryotischen DNA-Replikation Schritte unterscheiden sich von den prokaryotischen DNA-Replikation Schritte. Sowohl die komplementären Stränge der DNA enthalten, die genetische Information für die Entwicklung einer neuen Zelle oder eines Organismus erforderlich ist. Diese beiden Stränge dienen als Vorlagen für die Reproduktion von dem komplementären Strang. Während der DNA-Replikation, die Template-Strang vollständig mit einer neuen Strang mit Hilfe von Nukleotiden zusammengesetzt erhalten. Dieses DNA-Replikation wird daher auch als semi-konservative Replikation. Somit wird eine doppelsträngige DNA-Molekül hergestellt, die identisch zu den vorherigen Stränge. Dieser Mechanismus ist narrensicher, da wird Korrekturlesen und Fehlerkontrolle, um sicherzustellen, gibt es mindestens Fehlern.

Unterschied zwischen den eukaryotische und prokaryotische DNA-Replikation Steps

Wie bereits erwähnt, haben die eukaryotische DNA-Replikation und die prokaryotischen DNA-Replikation Schritte einen anderen Mechanismus. Die eukaryotischen DNA-Replikation Schritte sind komplexer als die prokaryotische DNA-Replikation. Eukaryotischen DNA wird in allen komplexen Organismen, die Pflanzen und Tiere umfasst gefunden, während die prokaryotische DNA vorhanden ist, in "einfachen" Organismen wie Bakterien und Cyanobakterien. Die eukaryotische DNA ist immer in Kombination mit Histonen und der prokaryotischen DNA-Duplex ist ein einfaches, das keine Histone (das heißt, basische Proteine). In den prokaryotischen DNA-Replikation Schritte wird die DNA während des Intervalls zwischen den Zellteilungen repliziert. Die eukaryotischen DNA-Replikation Schritte sind hoch reguliert und der Prozess findet während der "S"-Phase des Zellzyklus, die Mitose oder Meiose I. vorangeht

DNA-Replikation

DNA-Replikation ist ein sehr komplexer Prozess, das erfordert viele Proteine, gemeinsam zu handeln. Diese Proteine ​​als Replikation Proteine ​​bekannt sind, werden zusammen in der Zelle gruppierten und diese Einheit von der Zelle als "Replikation Factory werden. Hier wird die DNA-Replikation, ergeben sich zwei DNA-Moleküle. Die DNA-Replikation Proteine ​​jeweils eine spezielle Funktion bei der Herstellung von neuen DNA-Strang. Die sechs Proteine ​​in einer Ringform als Helicase bekannt angeordnet, entspannen Sie in der doppelsträngigen DNA-Helix in Einzelstränge. Die Tetramere, das heißt, die einzelsträngige bindende Proteine, umfassen die Einzelstrang-DNA. Dies verhindert, dass die DNA-Stränge von neu Glühen und Bilden des doppelsträngigen Moleküls. Die RNA polmerase als Primase bekannt, synthetisiert kurze RNA-Primer, der die DNA-Replikation zu initiieren. DNA-Polymerase Threads die Nukleotide miteinander unter Bildung eines DNA-Stranges. Die DNA-Polymerase an den DNA-Strang während der DNA-Replikation Schritt gehalten wird, durch eine akzessorische Protein genannt Schiebeklemme. "RNAse H 'hilft bei der Entfernung der RNA-Primer, der die DNA-Strang-Synthese zu initiieren. Die langen, kontinuierlichen DNA-Strang wird durch die Verbindung von kurzen Abschnitten der DNA durch DNA-Ligase erzeugt. Erfahren Sie mehr über Unterschied zwischen DNA und RNA.

Der Replikationsgabel

Die Replikationsgabel ist eine Struktur, die während der DNA-Replikation gebildet wird. Die Gabel ist mit der Wirkung der Helicase, die die H-Brücken, die die beiden DNA-Stränge zusammenhalten bricht aus. Dies führt zu einer Struktur, die zwei Verzweigungen "Zinken" eines Einzelstrang-DNA jedem aufweist.

Synthese neuer Stränge

Die beiden DNA-Einzelstränge als Matrizen einzeln werden, die zur Erzeugung von zwei komplementären DNA-Strängen. Die Doppelhelix besteht aus zwei antiparallel DNA-Stränge mit komplementären 5 'zu 3' Strängen. Die Polymerase-Enzyme zu synthetisieren Nukleinsäurestränge nur in der 5 '→ 3'-Richtung. Er verbindet das 5'-Phosphat-Gruppe eines eingehenden Nucleotid an das 3'-Hydroxyl-Gruppe am Ende des wachsenden Nukleinsäurekette. So wächst die Kette auf der Verlängerung des 3'-Hydroxyl-Gruppe und der Strang-Synthese erfolgt in der 5 'zu 3'-Richtung. DNA-Polymerase kann nicht beginnen, die Synthese der DNA-Strang zunächst. Es braucht ein Nukleinsäure-Kette am Anfang den Kopiervorgang zu starten den Strang. So wird, kopiert sich RNA-Polymerase genannt Primase, die erste kurze Strecke von dem DNA-Strang. Somit schafft eine komplementäre RNA-Segment, das heißt 60 Nukleotide lang und bekannt als Primer. Dies gibt der DNA-Polymerase die erforderliche Plattform, um den Kopiervorgang zu starten den DNA-Strang. Es beginnt am 3'-Ende der RNA-Primer und mit der Referenz von altem DNA-Strang, der Synthese wird die neue komplementären DNA-Strang. Zwei einfache DNA-Replikation Enzyme für jeden Ausgangs-DNA-Strang erforderlich. Die beiden Polymerase-Enzyme bewegen sich in entgegengesetzter Richtung der beiden Stränge.

Während der Synthese, bleibt nur eine Polymerase auf dem DNA-Template und kopiert die DNA in einem endlosen Strang. Die andere Polymerase kopiert nur ein kurzes Stück der DNA, bevor Sie in die Grundierung des ursprünglich sequenzierten Fragments. Somit sind für die DNA-Strang und Folie weiter stromaufwärts zu lösen und startet die Verlängerung einer anderen RNA-Primer. Die Schiebeklemme hält die DNA an seiner Stelle, wenn es durch die DNA-Replikation durchläuft.

Der Strang, der kontinuierlich synthetisiert wird als der führende Strang und der Strang, der in kurze Stücke synthetisiert wird, nennt man die rückständigen Strang. Die kurzen Stücke der synthetisierten DNA,,, die den Rückstand Strang, die sogenannten Okazaki-Fragmente.

Synthese des Folgestrangs,

Die rückständigen Strang der DNA-Strang der Replikationsgabel, das heißt entgegengesetzt zu der führenden Strang. Es ist in der entgegengesetzten Richtung synthetisiert wird, das heißt, 5 'nach 3' anstelle des 3'-Ende, wie in der führenden Strang. Die DNA-Polymerase nicht synthetisieren kann der Strang 5 '→ 3' wie oben erläutert. Somit wird der Strang in Fragmente über einen kurzen Folgestrangs, als Okazaki-Fragment bekannt sind, synthetisiert. Primase baut RNA-Primer in kurzen Stößen über die nacheilenden Strang, der in der 5 '→ 3' DNA-Polymerase synthetisiert wird. Die RNA-Primer werden entfernt und ein neuer Desoxyribonukleotide zu den Spalten, in denen die RNA vorhanden war zugegeben. Diese Stränge werden durch DNA-Ligase verbunden, also Ausfüllen der synthesizis der rückständigen Strang.

Hinweis: Die Entfernung von RNA-Fragmenten aus den Strängen, unterschiedliche Mechanismus eukarytotic DNA-Replikation Schritte und prokaryotischen DNA-Replikation Schritte.

Synthese des Leading Strand

Der DNA-Strang, die in der 3 '→ 5' gelesen wird und synthetisiert in der 5 '→ 3'-Richtung kontinuierlich, wird als der führende Strang bekannt. Die DNA-Polymerase III Synthese der DNA unter Verwendung des 3'-OH-Gruppe, durch die einzelne RNA-Primer gezeigt. Die DNA-Replikation weiter in Richtung des Replikationsgabel, in einer kontinuierlichen Weise.

Die Schritte der DNA-Replikation

Nun, dass wir die Basis der DNA-Replikation und die Funktionen der einfachen DNA-Replikation Enzyme zu verstehen, lassen Sie uns durch die DNA-Replikation Schritte in Aktion zu gehen.

* Die Doppel-Helix-Struktur wird durch die helciase Enzym Aussetzen zwei einzelsträngigen DNAs abgewickelt. Dies schafft eine Replikationsgabel, auf die DNA-Replikation Prozess gleichzeitig tritt an jeder Gabel. Die Proteine, die in der DNA-Replikation involviert sind, sind in einer Position der Zelle gesammelt. Dies zeigt, dass die Proteine ​​nicht entlang der Länge des DNA zu bewegen, aber die DNA wird durch das Protein Fabrik oder Bereich gerade wie ein Film in einen Projektor zugeführt wird.

* Die Einzelstrang-bindende Proteine ​​(SSB) decken die DNA-Stränge und somit verhindern, dass sie Glühen zu einem Doppelstrang. Diese demonstriert, dass einfach durch die DNA-Polymerase-Enzym bewegt.

* Die ursprünglichen DNA-Strang als Matrize verwendet, um den DNA-Strang in der 5 '→ 3'-Richtung mit Hilfe einer Verlängerung von RNA-Primer gebildet synthetisieren. DNA-Polymerase den Strang in 5 synthetisieren '→ 3' nur damit ein Strang in kurzen Stößen synthetisiert, zusammengefügt später.

* RNAse H und DNA-Polymerase I (Exonuklease) erkennt die RNA-Polymere, die zur DNA-Matrize gebunden sind, und entfernt die Primer durch RNA-Hydrolyse.

* Die Lücken gebildet durch Hydrolyse von RNA in der DNA-Polymerase aufgefüllt.

* Die DNA-Stücke oder Kerben mit Desoxyribonukleotiden gefüllt und miteinander verbunden durch das Enzym Ligase, so Vollendung des DNA-Replikation.

Die menschliche DNA ist bis zu 80 Millionen Basenpaare lang in einem Chromosom. Somit wird die DNA an mehreren Stellen entlang seiner Länge und DNA-Replikation Schritte abgewickelt werden gleichzeitig an vielen Orten durchgeführt.

Fact File: Die menschliche DNA wird bei etwa 50 Basenpaare pro Sekunde kopiert. Der mehrfache Lage der DNA-Replikation Prozess dauert etwa 1 Stunde dauern. Wenn dies nicht der Fall wäre, dann wäre es etwa einen Monat dauern kann Replikation der gesamten DNA-Strang!

Die DNA-Replikation wird fast fehlerfreie mit Hilfe der DNA-Polymerase und andere einfache DNA-Replikation von Enzymen, die die Nukleotide an dem Strang hinzugefügt Korrektur. Wenn die Nukleotide nicht gefunden zueinander komplementär sind, dann werden sie entfernt und eine neue Nucleotidsequenz synthetisiert wird. Somit schafft eine fehlerfreie DNA-Strang.

Fact File: Eine Milliarde Nukleotiden haben weniger als einen Fehler. Dies bedeutet, dass das Kopieren 100 Wörterbücher mit 1000 Seiten Wort zu Wort, Seite an Seite und Symbol zu Symbol, mit nur einem Fehler!

Das ist alles über die Schritte der DNA-Replikation, beim Kopieren eines neuen DNA-Strang beteiligt. Eine Menge der DNA-Forschung und DNA-Sequenzierung wurde durchgeführt, um diese Minute Prozesse in einer Zelle wissen, durchgeführt. Der Prozess der DNA-Replikation ist essentiell für das Überleben aller Lebewesen. DNA-Replikation Schritte erfolgen während der inter-Phase und werden vor der Zellteilung kopiert. Spezialisierte Zellen wie die Muskeln und Nervenzellen nicht teilen, so gibt es keine DNA-Replikation ausgeführt hier. DNA ist ein wunderbares Kodierbaustein, die alle Informationen für die Funktion einer Zelle und des Organismus erforderlich ist. Die Natur hat sich um jedes Detail, das für das Wachstum einer Spezies hilft gedacht. Dieser Fehler frei Werk der Natur, ist einer der unerreichten Fertigungs-Einheiten, die die Produktion von Organismen von höchster Qualität helfen.