A DNS megkettőződés folyamata

DNS megkettőződés
Ez a bejegyzés a biológia érettségi vizsgakövetelmények 6.1.1.: Molekuláris genetika – Alapfogalmak pontjához nyújt segítséget.

A DNS replikációja, vagy reduplikációja a DNS megkettőződésének folyamatát, vagyis új DNS régiről történő másolását, szintézisét jelenti. A replikáció sajátossága, hogy egy szemikonzervatív folyamat (“szemi”=fél, valaminek a fele; “konzervatív”=régi/maradi), magyarul olyan folyamat, amelynek eredménye nem egy új és egy régi DNS spirál, hanem két, félig régi, félig új spirál (az egyik száluk régi, a másik új).

Miért van szükség a DNS megkettőződésére?

Ahhoz, hogy a sejt osztódhasson, elengedhetetlen, hogy megkétszerezze örökítőanyagát. E folyamat tehát még a sejtciklus M fázisa előtt, az S (=szintézis) fázisban történik.

A replikáció több tulajdonságban is eltér a pro- és eukariótákban: talán a legfontosabb eltérés, hogy míg prokariótákban csak egy helyen kezdődik el a DNS felnyílása, ahonnan a szintézis kezdetét veszi (ezt nevezzük origónak), addig eukariótákban egyszerre több száz origóból indul meg a folyamat.

Az origók mindig a DNS spirál belsejében, köztes pontokon, nem pedig a végeken találhatók. Úgy jönnek létre, hogy bizonyos enzimek, a helikázok felbontják a nitrogénbázisok közti hidrogénkötéseket.

dns
A DNS SZERKEZETE
(Kattints a képre nagyításhoz!)

A DNS polimeráz nem képes a semmiből elkezdeni a szintézist, segítségre van szüksége. Ezt a primáz enzim teszi meg: létrehoz a polimeráz számára egy rövid (kb. 10-15 nukleotidnyi) hosszúságú „kezdő szálat”, amivel a polimeráz már boldogulni tud.

Ez a kezdő szál – angolból átvett kifejezéssel primer RNS-ből áll. A polimeráz elkezdi hosszabbítani a primert a templát (vagyis a minta szál) alapján úgy, hogy létrehozza a templát komplementerét.

Milyen irányban történik a DNS szintézis?

Az új DNS szálak szintézise mindig 5′ –> 3′ irányban történik.

Miért, és mit jelent ez? A nukleinsav szálat nukleotid monomerek alkotják, ezek egy cukorból (pentóz: ribóz vagy dezoxiribóz), a cukor 1. szénatomjához kapcsolódó nitrogénbázisból és a cukor 5. szénatomjához kapcsolódó foszfátcsoportból állnak.

A cukor szénatomjait egy számmal, és egy azt követő felső vesszővel jelöljük. (Felső vessző nélküli számokkal a nitrogénbázis gyűrűjét alkotó atomokat számozzuk).

Egy nukleotid (dezoxicitidin-monofoszfát) felépítése és számozása
(Kattints a képre nagyításhoz!)

A nukleotidok a foszfátcsoportjukon keresztül kapcsolódnak egymáshoz, vagyis adott nukleotid úgy vesz részt a nukleinsav-lánc felépítésében, hogy 5′ C-atomjához (a foszfátcsoporton keresztül) kapcsolódik az egyik, 3′ C-atomján át a másik szomszédos nukleotidhoz.

Ez alapján adódik, hogy egy nukleinsav szál egyik vége 3′ vég, a másik 5′ vég. Tudjuk, hogy

a DNS hélix (spirál) két szála egymással antiparallel, vagyis ellentétes lefutású.

Ez azt jelenti, hogy amelyik végen az egyik szál 3′-vel végződik, ott a másik szál 5′ vége található. Mivel a szintézis 5′ – 3′ irányban történik, a leolvasás 3′ – 5′ irányban. Az egyik szál – a vezető szál folytonosan készül, míg a másik szál – a követő szál lefutási iránya miatt csak kis szakaszonként, úgynevezett Okazaki fragmentumok sorozataként készülhet.

dns_masolas
A DNS másolása
(Kattints a képre nagyításhoz!)

A replikáció befejezése

Miután a DNS szál megszintetizálódott, még nem egységes, mivel az RNS primereket el kell távolítani és helyükre DNS-t szintetizálni, ill. a szál eukariótákban egyszerre több origóból szintetizálódik.

Miután az exonukleáz enzim lebontotta a primereket, a helyén a polimeráz befejezi a szál szintézisét, de a különböző origókból kiinduló szál-szakaszok egymáshoz nem kapcsolódnak maguktól, mert köztük hiányzik egy foszfodiészter kötés. Ezt a kötést a ligáz enzim pótolja, vagyis ez köti össze a kisebb szakaszokat egy egész, új DNS-szállá.

DNS replikáció
A TELJES FOLYAMATOT EGY SOR ENZIM KATALIZÁLJA
(Kattints a képre nagyításhoz!)

A leírást készítette: Nagy Etele

DNS megkettőződés 3D-ben

A DNS megkettőződésének teljes folyamatát a yourgenome látványos 3D animációja kitűnően szemlélteti:

 
A videó megtekintéséhez engedélyezd a sütiket engedélyezd a sütiket!

3 hozzászólás a(z) “A DNS megkettőződés folyamata”bejegyzéshez

  1. Tudnál forrást megadni ahhoz, hogy a prokariótáknál csak DNS primer lehet? Ez biztos? Mert én még sehol sem olvastam erről.. arról igen, hogy nem csak RNS nukleotidok alkothatják.. lehet benne néhány dezoxis is.. egyébként szuper összefoglalás, annyi, hogy az ábrából úgy tűnhet a primer egyetlen nukleotid hosszú, pedig általában 18-22.

Vélemény? Hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük