- Replicazione del DNA e forcella di replicazione
- Replica unidirezionale e bidirezionale
- Enzimi coinvolti
- Inizio della replicazione e formazione dei tornanti
- Allungamento e movimento della forcella
- fine
- La replicazione del DNA è semi-conservativa
- Il problema della polarità
- Come funziona la polimerasi?
- Produzione di Okazaki Shards
- Riferimenti
La forcella di replicazione è il punto in cui avviene la replicazione del DNA, è anche chiamata punto di crescita. È a forma di Y e, durante la replicazione, la forcina si muove attraverso la molecola di DNA.
La replicazione del DNA è il processo cellulare che comporta la duplicazione del materiale genetico nella cellula. La struttura del DNA è una doppia elica e per replicare il suo contenuto deve essere aperta. Ciascuno dei filamenti farà parte della nuova catena del DNA, poiché la replicazione è un processo semi-conservativo.
Fonte: Masur basato su Gluon (versione spagnola di Alejandro Porto)
La forcella di replicazione si forma precisamente tra la giunzione tra il modello o i filamenti del modello appena separati e il DNA duplex che non è stato ancora duplicato. Quando si avvia la replicazione del DNA, uno dei filamenti può essere facilmente duplicato, mentre l'altro filamento deve affrontare un problema di polarità.
L'enzima incaricato di polimerizzare la catena - DNA polimerasi - sintetizza solo il filamento di DNA nella direzione 5'-3 '. Pertanto, un filo è continuo e l'altro subisce una replicazione discontinua, generando frammenti di Okazaki.
Replicazione del DNA e forcella di replicazione
Il DNA è la molecola che immagazzina le informazioni genetiche necessarie per tutti gli organismi viventi, ad eccezione di alcuni virus.
Questo enorme polimero composto da quattro diversi nucleotidi (A, T, G e C) risiede nel nucleo degli eucarioti, in ciascuna delle cellule che compongono i tessuti di questi esseri (tranne che nei globuli rossi maturi dei mammiferi, che mancano nucleo).
Ogni volta che una cellula si divide, il DNA deve replicarsi per creare una cellula figlia con materiale genetico.
Replica unidirezionale e bidirezionale
La replica può essere unidirezionale o bidirezionale, a seconda della formazione del fork di replica nel punto di origine.
Logicamente, nel caso della replica in una direzione, si forma una sola forcina, mentre nella replica bidirezionale si formano due forcine.
Enzimi coinvolti
Per questo processo è necessario un macchinario enzimatico complesso, che funzioni rapidamente e che possa replicare il DNA in modo accurato. Gli enzimi più importanti sono DNA polimerasi, DNA primasi, DNA elicasi, DNA ligasi e topoisomerasi.
Inizio della replicazione e formazione dei tornanti
La replicazione del DNA non inizia in nessun posto casuale nella molecola. Ci sono regioni specifiche nel DNA che segnano l'inizio della replicazione.
Nella maggior parte dei batteri, il cromosoma batterico ha un unico punto di partenza ricco di AT. Questa composizione è logica, poiché facilita l'apertura della regione (le coppie AT sono unite da due legami idrogeno, mentre la coppia GC da tre).
Quando il DNA inizia ad aprirsi, si forma una struttura a forma di Y: la forcella di replicazione.
Allungamento e movimento della forcella
La DNA polimerasi non può avviare la sintesi della catena figlia da zero. È necessaria una molecola che abbia un'estremità di 3 'in modo che la polimerasi abbia un punto in cui iniziare a polimerizzare.
Questa estremità libera 3 'è offerta da una piccola molecola nucleotidica chiamata primer o primer. Il primo funge da una sorta di gancio per la polimerasi.
Nel corso della replicazione, la forcella di replicazione ha la capacità di muoversi lungo il DNA. Il passaggio della forcella di replicazione lascia due molecole di DNA a banda singola che dirigono la formazione delle molecole figlie a doppia banda.
Il tornante può avanzare grazie all'azione degli enzimi elicasi che svolgono la molecola di DNA. Questo enzima rompe i legami idrogeno tra le coppie di basi e consente alla forcina di muoversi.
fine
La replica è completa quando le due forcine sono a 180 ° C dall'origine.
In questo caso si tratta di come scorre il processo di replicazione nei batteri ed è necessario evidenziare l'intero processo di torsione della molecola circolare che la replicazione implica. Le topoisomerasi svolgono un ruolo importante nello svolgimento della molecola.
La replicazione del DNA è semi-conservativa
Ti sei mai chiesto come avviene la replicazione nel DNA? In altre parole, un'altra doppia elica deve emergere dalla doppia elica, ma come avviene? Per diversi anni questa è stata una questione aperta tra i biologi. Potrebbero esserci diverse permutazioni: due vecchi fili insieme e due nuovi fili insieme, o un nuovo filo e uno vecchio per formare la doppia elica.
Nel 1957, a questa domanda hanno risposto i ricercatori Matthew Meselson e Franklin Stahl. Il modello di replicazione proposto dagli autori era il semi-conservatore.
Meselson e Stahl hanno affermato che il risultato della replicazione sono due molecole di DNA a doppia elica. Ciascuna delle molecole risultanti è costituita da un vecchio filamento (dalla molecola madre o iniziale) e da un nuovo filamento sintetizzato di recente.
Il problema della polarità
Come funziona la polimerasi?
L'elica del DNA è composta da due catene che scorrono antiparallele: una va nella direzione 5'-3 'e l'altra 3'-5'.
L'enzima più importante nel processo di replicazione è la DNA polimerasi, che è responsabile di catalizzare l'unione dei nuovi nucleotidi che verranno aggiunti alla catena. La DNA polimerasi può estendere la catena solo nella direzione 5'-3 '. Questo fatto ostacola la duplicazione simultanea delle catene nel fork di replica.
Perché? L'aggiunta di nucleotidi avviene all'estremità libera 3 'dove è presente un gruppo idrossile (-OH). Pertanto, solo uno dei filamenti può essere facilmente amplificato dall'aggiunta terminale del nucleotide all'estremità 3 '. Questo è chiamato un filo conduttivo o continuo.
Produzione di Okazaki Shards
L'altro filamento non può essere allungato, perché l'estremità libera è il 5 'e non il 3' e nessuna delle due polimerasi catalizza l'aggiunta di nucleotidi all'estremità 5 '. Il problema è risolto con la sintesi di più brevi frammenti (da 130 a 200 nucleotidi), ciascuno nella normale direzione di replicazione da 5´ a 3´.
Questa sintesi discontinua di frammenti termina con l'unione di ciascuna delle parti, una reazione catalizzata dalla DNA ligasi. In onore dello scopritore di questo meccanismo, Reiji Okazaki, i piccoli segmenti sintetizzati sono chiamati frammenti di Okazaki.
Riferimenti
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