CE ESTE FURCULITA DE REPLICARE? - BIOLOGIE - 2025

Replicare furca este punctul la care are loc replicarea ADN - ului, este numit punctul de creștere. Are forma de Y, iar pe măsură ce are loc replicarea, acul de păr se mișcă prin molecula ADN.

Replicarea ADN-ului este procesul celular care implică duplicarea materialului genetic în celulă. Structura ADN-ului este o dublă elixă, iar pentru a reproduce conținutul acestuia trebuie deschis. Fiecare catenă va face parte din noul lanț ADN, deoarece replicarea este un proces semi-conservator.

Sursa: Masur bazat pe Gluon (versiunea spaniolă de Alejandro Porto)

Furca de replicare se formează exact între joncțiunea dintre șablonul sau șablonul șablon nou separat și ADN-ul duplex care nu a fost încă duplicat. Când se inițiază replicarea ADN-ului, una dintre catenele poate fi ușor duplicată, în timp ce cealaltă catenă se confruntă cu o problemă de polaritate.

Enzima însărcinată cu polimerizarea lanțului - ADN polimeraza - sintetizează numai catenele ADN în direcția 5'-3 '. Astfel, o fire este continuă, iar cealaltă suferă o replicare discontinuă, generând fragmente Okazaki.

Furca de replicare și replicare ADN

ADN-ul este molecula care stochează informațiile genetice necesare tuturor organismelor vii - cu excepția unor virusuri.

Acest imens polimer compus din patru nucleotide diferite (A, T, G și C) se află în nucleul de eucariote, în fiecare dintre celulele care alcătuiesc țesuturile acestor ființe (cu excepția celulelor roșii mature ale mamiferelor, care nu au core).

De fiecare dată când o celulă se divide, ADN-ul trebuie să se reproducă pentru a crea o celulă fiică cu material genetic.

Replicarea unidirecțională și în două sensuri

Replicarea poate fi unidirecțională sau bidirecțională, în funcție de formarea furcii de replicare în punctul de origine.

În mod logic, în cazul replicării într-o direcție, se formează doar un ac de păr, în timp ce în replicarea bidirecțională se formează două fire de păr.

Enzimele implicate

Pentru acest proces, este necesar un utilaj enzimatic complex, care funcționează rapid și care poate reproduce ADN-ul cu exactitate. Cele mai importante enzime sunt ADN-polimeraza, ADN-primază, ADN-helicază, ADN-ligază și Topoizomeraza.

Începerea replicării și formarea acului de păr

Replicarea ADN-ului nu începe în niciun loc aleatoriu în moleculă. Există regiuni specifice în ADN care marchează începutul replicării.

În majoritatea bacteriilor, cromozomul bacterian are un singur punct de pornire bogat în AT. Această compoziție este logică, deoarece facilitează deschiderea regiunii (perechile AT sunt unite de două legături de hidrogen, în timp ce perechea GC cu trei).

Pe măsură ce ADN-ul începe să se deschidă, se formează o structură în formă de Y: furculita de replicare.

Alungirea și mișcarea furcii

ADN-polimeraza nu poate începe sinteza lanțului fiic de la zero. Aveți nevoie de o moleculă care are un capăt de 3 'pentru ca polimeraza să aibă un loc unde să înceapă polimerizarea.

Acest capăt 3 'gratuit este oferit de o moleculă mică de nucleotide numită primer sau primer. Primul acționează ca un fel de cârlig pentru polimerază.

În cursul replicării, furculita de replicare are capacitatea de a se deplasa de-a lungul ADN-ului. Trecerea furcii de replicare lasă două molecule ADN cu o singură bandă care direcționează formarea moleculelor fiice cu bandă dublă.

Acul de păr poate merge mai departe datorită acțiunii enzimelor elicoazelor care desfășoară molecula de ADN. Această enzimă rupe legăturile de hidrogen între perechile de bază și permite acului părului să se miște.

terminare

Replicarea este completă atunci când cele două fire de păr sunt la 180 ° C de la origine.

În acest caz, vorbim despre modul în care procesul de replicare curge în bacterii și este necesar să evidențiem întregul proces de torsiune al moleculei circulare pe care implică replicarea. Topoizomerazele joacă un rol important în desfășurarea moleculei.

Replicarea ADN-ului este semi-conservatoare

V-ați întrebat vreodată cum apare replicarea în ADN? Cu alte cuvinte, o helixă dublă trebuie să iasă din dubla helixă, dar cum se întâmplă? De câțiva ani, aceasta a fost o întrebare deschisă în rândul biologilor. Ar putea exista mai multe permutări: două șuvițe vechi împreună și două noi împreună, sau un fir nou și unul vechi pentru a forma dubla helix.

În 1957, la această întrebare au răspuns cercetătorii Matthew Meselson și Franklin Stahl. Modelul de replicare propus de autori a fost semi-conservatorul.

Meselson și Stahl au susținut că rezultatul replicării este două molecule ADN duble helix. Fiecare dintre moleculele rezultate este alcătuită dintr-o catena veche (din molecula mamă sau inițială) și o nouă catena nou sintetizată.

Problema polarității

Cum funcționează polimeraza?

Helixul ADN este format din două lanțuri care rulează antiparalel: unul merge în direcția 5'-3 'și celălalt 3'-5'.

Cea mai proeminentă enzimă în procesul de replicare este ADN polimeraza, care este responsabilă de catalizarea unirii noilor nucleotide care vor fi adăugate în lanț. ADN-polimeraza poate extinde lanțul doar în direcția 5'-3 '. Acest fapt împiedică duplicarea simultană a lanțurilor în furculita de replicare.

De ce? Adăugarea de nucleotide are loc la capătul liber 3 'unde există o grupare hidroxil (-OH). Astfel, numai una dintre catenele poate fi ușor amplificată prin adăugarea terminală a nucleotidei la capătul 3 '. Aceasta se numește o conductă sau o conductă continuă.

Producția de cioburi Okazaki

Cealaltă catena nu poate fi alungită, deoarece capătul liber este 5 'și nu 3' și nici polimeraza nu catalizează adăugarea de nucleotide la capătul 5 '. Problema se rezolvă cu sinteza mai multor fragmente scurte (de la 130 la 200 de nucleotide), fiecare în direcția normală de replicare de la 5 la 3 ′.

Această sinteză discontinuă a fragmentelor se încheie cu unirea fiecăreia dintre părți, o reacție catalizată de ligază ADN. În onoarea descoperitorului acestui mecanism, Reiji Okazaki, segmentele mici sintetizate sunt numite fragmente Okazaki.

Referințe

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … și Walter, P. (2015). Biologia celulară esențială. Garland Science.
2. Cann, IK, & Ishino, Y. (1999). Replicarea ADN-ului arheal: identificarea pieselor pentru rezolvarea unui puzzle. Genetică, 152 (4), 1249-67.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Celula: abord molecular. Medicinska naklada.
4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Funcții multiple ale ADN-polimerazelor. Recenzii critice în științele plantelor, 26 (2), 105-122.
5. Lewin, B. (2008). genele IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
6. Shcherbakova, PV, Bebenek, K., & Kunkel, TA (2003). Funcțiile ADN polimerazelor eucariote. Science's SAGE KE, 2003 (8), 3.
7. Steitz, TA (1999). ADN polimeraze: diversitate structurală și mecanisme comune. Journal of Biological Chemistry, 274 (25), 17395-17398.
8. Watson, JD (2006). Biologia moleculară a genei. Editura Medicală Panamericană.
9. Wu, S., Beard, WA, Pedersen, LG și & Wilson, SH (2013). Comparația structurală a arhitecturii ADN-polimerazei sugerează o poartă nucleotidă la situsul activ al polimerazei. Recenzii chimice, 114 (5), 2759-74.