Διαφορά μεταξύ της αντιγραφής του προκαρυωτικού και του ευκαρυωτικού DNA

Κύρια διαφορά – Αντιγραφή προκαρυωτικού έναντι ευκαρυωτικού DNA

Οι αντιγραφές του προκαρυωτικού και του ευκαρυωτικού DNA συμβαίνουν πριν από την έναρξη της κυτταρικής διαίρεσης. Η αντιγραφή του DNA είναι μια βιολογική διαδικασία με την οποία τα δύο γενετικά πανομοιότυπα αντίγραφα του DNA συντίθενται από ένα μοναδικό, πρωτότυπο μόριο DNA. Η αντιγραφή του DNA διασφαλίζει τη λήψη του ακριβούς αντιγράφου του γενετικού υλικού του γονέα από κάθε θυγατρικό κύτταρο. Η αντιγραφή του DNA πραγματοποιείται από μια κατηγορία ενζύμων που ονομάζονται πολυμεράσες DNA. Τόσο οι αντιγραφές του προκαρυωτικού όσο και του ευκαρυωτικού DNA είναι ημι-συντηρητικές αντιγραφές DNA στις οποίες μπορεί να βρεθεί ένας παλιός και ένας νέος κλώνος στο θυγατρικό κύτταρο. Αν και η διαδικασία αντιγραφής του DNA είναι σχεδόν παρόμοια τόσο στους προκαρυώτες όσο και στους ευκαρυώτες, ενδέχεται να προκύψουν κάποιες διαφορές λόγω του μεγέθους και της πολυπλοκότητας του γενετικού υλικού. Η κύρια διαφορά μεταξύ της αντιγραφής προκαρυωτικού και ευκαρυωτικού DNA είναι ότι η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA λαμβάνει χώρα μέσω μιας μοναδικής αρχής αντιγραφής, ενώ η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA λαμβάνει χώρα μέσω πολλαπλών αρχών αντιγραφής .

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η Αντιγραφή του Προκαρυωτικού DNAς
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Μηχανισμός
2. Τι είναι η αντιγραφή του Ευκαρυωτικού DNAς
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Μηχανισμός
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της αντιγραφής του προκαρυωτικού και του ευκαρυωτικού DNA
      – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της αντιγραφής του προκαρυωτικού και του ευκαρυωτικού DNA
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:DNA πολυμεράση, Ευκαρυωτική αντιγραφή DNA, Lagging Strand, Leading Strand, Origin of Replication, RNA Primer, Prokaryotic DNA Replication, Replication Bubble, Replication Fork

Τι είναι η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA

Η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA είναι η διαδικασία με την οποία προκαρυωτικά, όπως βακτήρια και αρχαία, αντιγράφουν το γονιδίωμά τους σε ένα δεύτερο αντίγραφο, το οποίο μπορεί να μετατραπεί σε θυγατρικό κύτταρο. Τα προκαρυωτικά αποτελούνται από ένα δίκλωνο κυκλικό μόριο DNA στο κυτταρόπλασμά τους. Το προκαρυωτικό DNA περιλαμβάνει μια ενιαία αρχή αντιγραφής. Η ελικάση DNA ξετυλίγει το DNA στην αρχή της αντιγραφής σπάζοντας τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των αζωτούχων βάσεων. Η προκύπτουσα δομή σε σχήμα Υ ονομάζεται διχάλα αντιγραφής. Δεδομένου ότι το προκαρυωτικό DNA περιέχει μια ενιαία αρχή αντιγραφής, μόνο δύο διχάλες αντιγραφής σχηματίζονται κατά τη διαδικασία αντιγραφής. Αυτά τα δύο πιρούνια αναπαραγωγής επεξεργάζονται αμφίδρομα. Οι μονόκλωνες πρωτεΐνες δέσμευσης DNA (SSB) σταθεροποιούν τους δύο ξετυλιγμένους κλώνους, οι οποίοι χρησιμεύουν ως κλώνοι μήτρας για την αντιγραφή. Το ένζυμο, η πριμάση RNA συνθέτει έναν εκκινητή RNA μήκους πέντε έως δέκα ζευγών βάσεων, ο οποίος είναι συμπληρωματικός στον κλώνο του προτύπου.

Εικόνα 1:Αντιγραφή DNA σε Προκαρυώτες

Τρεις τύποι πολυμερασών DNA εμπλέκονται στην αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA. DNA πολυμεράση Ι, II και III. Τόσο η έναρξη όσο και η επιμήκυνση της αντιγραφής του προκαρυωτικού DNA πραγματοποιούνται από την DNA πολυμεράση III. Η DNA πολυμεράση III προσθέτει νουκλεοτίδια σε κατεύθυνση 5' έως 3'. Λόγω της αντιπαράλληλης φύσης της διπλής έλικας του DNA, ένας κλώνος εκτείνεται από την κατεύθυνση 5' έως 3' (προπορευόμενος κλώνος). Το άλλο σκέλος εκτείνεται από την κατεύθυνση 3' έως 5' (υστερούντα σκέλη). Δεδομένου ότι, ο υστερούντος κλώνος απαιτεί συνεχώς εκκινητές RNA για να συνθέσει DNA στην κατεύθυνση 5' προς 3', σχηματίζονται συνεχώς νέα θραύσματα DNA που ονομάζονται θραύσματα Okazaki. Η πλήρωση του κενού και η επιδιόρθωση του DNA πραγματοποιούνται με DNA πολυμεράση Ι και II. Ο εκκινητής RNA αφαιρείται από την DNA πολυμεράση Ι. Η διαδικασία αντιγραφής του DNA σε προκαρυώτες φαίνεται στο σχήμα 1.

Τι είναι η αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA

Η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA είναι η διαδικασία με την οποία το ευκαρυωτικό γονιδίωμα διπλασιάζεται πριν από την κυτταρική διαίρεση. Αν και ο βασικός μηχανισμός της αντιγραφής του ευκαρυωτικού DNA είναι παρόμοιος με την αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA, υπάρχουν κάποιες διαφορές λόγω του μεγέθους και της δομής του ευκαρυωτικού DNA. Το ευκαρυωτικό DNA είναι δίκλωνα γραμμικά μόρια. Η ποσότητα του ευκαρυωτικού DNA είναι περίπου 50 φορές μεγαλύτερη από το προκαρυωτικό DNA. Επιπλέον, το ευκαρυωτικό DNA είναι σφιχτά συσκευασμένο με ιστόνες μέσα στον πυρήνα του κυττάρου. Επομένως, η αντιγραφή του DNA γίνεται σε τρία στάδια. έναρξη, επιμήκυνση και τερματισμός.

Έναρξη

Η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA λαμβάνει χώρα μέσω πολλαπλών αρχών αντιγραφής. Οι πολλαπλές απαρχές αντιγραφής σχηματίζουν πολλές φυσαλίδες αντιγραφής ανά χρωμόσωμα. Η ελικάση DNA και τα SSB εμπλέκονται στο ξετύλιγμα και τη σταθεροποίηση των δύο προτύπων σε κάθε αρχή αντιγραφής.

Επιμήκυνση

Κατά την επιμήκυνση, οι πολυμεράσες DNA προσθέτουν νέα νουκλεοτίδια στα υπάρχοντα 3' άκρα. Οι τρεις τύποι πολυμερασών DNA που εμπλέκονται στην αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA είναι η πολυμεράση DNA α, δ και ε. Η DNA πολυμεράση α ξεκινά την αντιγραφή του DNA ενώ η DNA πολυμεράση δ και ε εμπλέκονται στην επιμήκυνση. Η DNA πολυμεράση α απαιτεί επίσης έναν εκκινητή RNA για τη σύνθεση του νέου κλώνου DNA και ο εκκινητής αφαιρείται από την πολυμεράση DNA β. Οι οδηγοί και οι υστερούντες κλώνοι σχηματίζονται με τον ίδιο τρόπο όπως στην αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA. Η επιμήκυνση αντιγραφής του ευκαρυωτικού DNA φαίνεται στο σχήμα 2.

Εικόνα 2:Επιμήκυνση

Τερματισμός

Μόλις το κύριο σκέλος μιας φυσαλίδας αναπαραγωγής συναντήσει μια υστέρηση αλυσίδας μιας δεύτερης φυσαλίδας αναπαραγωγής, η διαδικασία αναπαραγωγής διακόπτεται. Στη συνέχεια, ο εκκινητής RNA αφαιρείται και το κενό συμπληρώνεται από τις ελεύθερα επιπλέουσες πολυμεράσες DNA. Οι εγκοπές ενώνονται με τη λιγκάση DNA. Οι πολλαπλές φυσαλίδες αναπαραγωγής εμφανίζονται στην εικόνα 3 .

Εικόνα 3:Πολλαπλές φυσαλίδες αναπαραγωγής

Ομοιότητες μεταξύ αντιγραφής προκαρυωτικού και ευκαρυωτικού DNA

Οι αντιγραφές του προκαρυωτικού και του ευκαρυωτικού DNA συμβαίνουν πριν εισέλθουν στην πυρηνική διαίρεση.
Η αντιγραφή τόσο του προκαρυωτικού όσο και του ευκαρυωτικού DNA λειτουργεί σε δίκλωνο DNA.
Το ξετύλιγμα τόσο του προκαρυωτικού όσο και του ευκαρυωτικού DNA γίνεται από ελικάση DNA.
Οι μη τυλιγμένοι κλώνοι DNA σταθεροποιούνται από μονόκλωνες πρωτεΐνες σύνδεσης DNA (SSB).
Η αντιγραφή τόσο του προκαρυωτικού όσο και του ευκαρυωτικού DNA είναι διαδικασίες πολλαπλών σταδίων, οι οποίες πραγματοποιούνται από ένα σύμπλεγμα ενζύμων που ονομάζεται πολυμεράσες DNA.
Κάθε τύπος πολυμερασών DNA λειτουργεί στην κατεύθυνση 5' προς 3'.
Απαιτούνται εκκινητές RNA για την έναρξη και των δύο τύπων αντιγραφών DNA.
Η σύνθεση του εκκινητή RNA γίνεται από το ένζυμο που ονομάζεται πριμάση.
Οι αντιγραφές τόσο του προκαρυωτικού όσο και του ευκαρυωτικού DNA συμβαίνουν με ημι-συντηρητικό τρόπο, όπου ένας παλιός κλώνος DNA και ένας νέος κλώνος DNA μπορούν να βρεθούν στο θυγατρικό κύτταρο.
Τόσο οι αντιγραφές του προκαρυωτικού όσο και του ευκαρυωτικού DNA είναι αμφίδρομες, καθώς οι αντιγραφές προχωρούν και με τους δύο τρόπους.
Οι προπορευόμενοι και οι καθυστερημένοι κλώνοι σχηματίζονται και στους δύο τύπους αντιγραφών DNA.
Η καθυστερημένη αλυσίδα παράγει τα μικρά θραύσματα DNA που ονομάζονται θραύσματα Okazaki, τα οποία τελικά ενώνονται μεταξύ τους.
Ο χρόνος που απαιτείται και για τους δύο τύπους επαναλήψεων είναι περίπου μία ώρα.

Διαφορά μεταξύ αντιγραφής προκαρυωτικού και ευκαρυωτικού DNA

Ορισμός

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA είναι η διαδικασία με την οποία ένας προκαρυωτικός οργανισμός αντιγράφει ολόκληρο το γονιδίωμά του για να περάσει το δεύτερο αντίγραφο σε ένα θυγατρικό κύτταρο.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA είναι η διαδικασία με την οποία το ευκαρυωτικό γονιδίωμα διπλασιάζεται πριν από την κυτταρική διαίρεση.

Εμφάνιση

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA είναι μια συνεχής διαδικασία.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA συμβαίνει κατά τη φάση S του κυτταρικού κύκλου.

Τοποθεσία

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA λαμβάνει χώρα στον πυρήνα.

Τύπος DNA

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Το προκαρυωτικό DNA είναι κυκλικό και δίκλωνο.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Το ευκαρυωτικό DNA είναι γραμμικό και δίκλωνο με άκρα.

Ποσότητα DNA

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Υπάρχει μια μικρή ποσότητα προκαρυωτικού DNA.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Η ποσότητα του ευκαρυωτικού DNA είναι 50 φορές μεγαλύτερη από την ποσότητα του προκαρυωτικού DNA.

Συσκευασία

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Το προκαρυωτικό DNA σχηματίζει δομές που μοιάζουν με βρόγχο τυλίγοντας γύρω από μόρια πρωτεΐνης που μοιάζουν με ιστόνη.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Το ευκαρυωτικό DNA σχηματίζει νουκλεοσώματα και παρουσιάζει συσκευασία υψηλότερης τάξης.

Προέλευση αντιγραφής

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Το προκαρυωτικό DNA αποτελείται από μια ενιαία αρχή αντιγραφής.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Το ευκαρυωτικό DNA αποτελείται από πολλαπλές πηγές αντιγραφής (πάνω από 1000).

Πολυμεράσες DNA

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA πραγματοποιείται από την πολυμεράση DNA Ι και III.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA πραγματοποιείται από την πολυμεράση DNA α, δ και ε.

Μέγεθος του τεμαχίου Okazaki

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Τα θραύσματα Okazaki είναι συγκριτικά μεγάλα, μήκους 1000-2000 νουκλεοτιδίων.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Τα θραύσματα Okazaki είναι μικρά, μήκους περίπου 100-200 νουκλεοτιδίων.

DNA Gyrase

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Η γυράση του DNA εμπλέκεται στην αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Η γυράση DNA δεν απαιτείται για την αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA.

Ρυθμός αντιγραφής DNA

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA είναι μια ταχεία διαδικασία και προστίθενται περίπου 2000 νουκλεοτίδια ανά δευτερόλεπτο.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA είναι μια αργή διαδικασία και προστίθενται περίπου 100 νουκλεοτίδια ανά δευτερόλεπτο.

Τέλος σύνθεσης

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Το προκαρυωτικό DNA δεν περιέχει άκρα.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Η τελομεράση εμπλέκεται στην τελική σύνθεση στο ευκαρυωτικό DNA κατά τη διάρκεια της αντιγραφής.

Τελικό προϊόν της αναπαραγωγής

Αντιγραφή προκαρυωτικού DNA: Το τελικό προϊόν της αντιγραφής του προκαρυωτικού DNA είναι δύο κυκλικά χρωμοσώματα.

Αντιγραφή ευκαρυωτικού DNA: Το τελικό προϊόν της αντιγραφής του ευκαρυωτικού DNA είναι δύο αδελφές χρωματίδες.

Συμπέρασμα

Η αντιγραφή του προκαρυωτικού και του ευκαρυωτικού DNA είναι δύο διαδικασίες που εμπλέκονται στον διπλασιασμό των γονιδιωμάτων πριν από την κυτταρική διαίρεση. Ο μηχανισμός αντιγραφής τόσο του προκαρυωτικού όσο και του ευκαρυωτικού DNA είναι παρόμοιος. Ωστόσο, λόγω του μεγέθους και της πολυπλοκότητας του ευκαρυωτικού γονιδιώματος, η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA είναι μια πιο περίπλοκη διαδικασία. Έτσι, η αντιγραφή του ευκαρυωτικού DNA λαμβάνει χώρα μέσω του σχηματισμού πολλαπλών αρχών αντιγραφής. Όμως, η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA λαμβάνει χώρα μέσω μιας ενιαίας αρχής αντιγραφής. Ωστόσο, δεδομένου ότι η αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA είναι μια γρήγορη διαδικασία, και οι δύο διαδικασίες αντιγραφής DNA χρειάζονται τον ίδιο χρόνο. Επομένως, η κύρια διαφορά μεταξύ της αντιγραφής του προκαρυωτικού και του ευκαρυωτικού DNA βασίζεται στο μέγεθος και την πολυπλοκότητα κάθε τύπου γονιδιώματος.

Αναφορά:

1. "Αντιγραφή DNA σε προκαρυώτες." Απεριόριστος. N.p., 02 Ιουνίου 2016. Web. Διαθέσιμο εδώ. 08 Αυγούστου 2017.
2. «Αντιγραφή DNA σε Ευκαρυώτες». Απεριόριστος. N.p., 26 Μαΐου 2016. Web. Διαθέσιμο εδώ. 08 Αυγούστου 2017.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «DNA replication en» Της LadyofHats Mariana Ruiz – Δική δουλειά. Η εικόνα μετονομάστηκε από File:DNA replication.svg, (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia
2. "Replication complex" By Boumphreyfr – Ίδιο έργο (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
3. "DNA bubbles2” By Boumphreyfr – Δική δουλειά (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia