Γιατί η αντιγραφή του DNA περιγράφεται ως ημισυντηρητική

Το DNA είναι ένα δίκλωνο μόριο. Ο ένας από τους δύο κλώνους του DNA είναι ένας αρχικός κλώνος ενώ ο άλλος είναι ο νεοσυντιθέμενος κλώνος. Δεδομένου ότι ο ένας από τους δύο κλώνους του DNA είναι πάντα διατηρημένος, η αντιγραφή του DNA θεωρείται ημισυντηρητική διαδικασία.

Η αντιγραφή DNA είναι η διαδικασία σύνθεσης νέου DNA. Συνθέτει έναν νέο κλώνο DNA προσθέτοντας συμπληρωματικά νουκλεοτίδια στον κλώνο του εκμαγείου. Η DNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση νέου κλώνου DNA.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η Αντιγραφή DNA
     – Ορισμός, Βήματα, Συνάρτηση
2. Γιατί η αντιγραφή του DNA περιγράφεται ως ημισυντηρητική
     – Σύνθεση ενός νέου κλώνου DNA

Βασικοί όροι:Αναδιπλασιασμός DNA, Επιμήκυνση, Έναρξη, Λήξη υστέρησης, Προπορευόμενη λωρίδα, Αρχική Σκέλη, Τερματισμός

Τι είναι η αντιγραφή DNA

Η αντιγραφή DNA είναι η κυτταρική διαδικασία με την οποία παράγεται ένα ακριβές αντίγραφο ενός συγκεκριμένου μορίου DNA χρησιμοποιώντας τους αρχικούς κλώνους DNA ως πρότυπα. Τα τρία στάδια της αντιγραφής του DNA είναι η έναρξη, η επιμήκυνση και ο τερματισμός. Η έναρξη της αντιγραφής του DNA συμβαίνει στην αρχή της αντιγραφής του χρωμοσώματος. Μόλις συνδεθεί η DNA πολυμεράση στην αρχή της αντιγραφής, αρχίζει να προσθέτει νουκλεοτίδια στο 3' άκρο του εκκινητή RNA. Ο εκκινητής RNA συντίθεται από RNA πριμάση. Η ανάπτυξη/επιμήκυνση του νέου κλώνου DNA εμφανίζεται στην κατεύθυνση 3' προς 5'. Και οι δύο κλώνοι του DNA χρησιμεύουν ως πρότυπα. Οι ξετυλιγμένοι κλώνοι DNA σχηματίζουν μια διχάλα αντιγραφής. Η αντιγραφή DNA στη διχάλα αντιγραφής φαίνεται στην εικόνα 1.

Εικόνα 1:Αντιγραφή DNA

Η κύρια λειτουργία της πολυμεράσης DNA στην αντιγραφή του DNA είναι να προσθέτει συμπληρωματικά νουκλεοτίδια στην αναπτυσσόμενη αλυσίδα. Η ραχοκοκαλιά σακχάρου-φωσφορικού σχηματίζεται από το σχηματισμό φωσφοδιεστερικού δεσμού μεταξύ της εγγύς φωσφορικής ομάδας και του 3' ΟΗ του δακτυλίου πεντόζης του εισερχόμενου νουκλεοτιδίου. Ο τερματισμός της αντιγραφής του DNA συμβαίνει στις τελομερείς περιοχές του χρωμοσώματος.

Γιατί η αντιγραφή DNA περιγράφεται ως ημισυντηρητική

Δεδομένου ότι το DNA είναι ένα δίκλωνο μόριο, και οι δύο κλώνοι χρησιμεύουν ως πρότυπα στην αντιγραφή του DNA. Ως εκ τούτου, η αντιγραφή του DNA λαμβάνει χώρα αμφίδρομα στη διχάλα αντιγραφής. Ωστόσο, το ένα σκέλος προτύπου εκτείνεται στην κατεύθυνση 5' προς 3' ενώ το άλλο σκέλος προτύπου τρέχει στην κατεύθυνση 3' προς 5'. Ο κλώνος με κατευθυντικότητα 5' έως 3' ονομάζεται προπορευόμενος κλώνος καθώς λαμβάνει χώρα συνεχής αντιγραφή DNA σε αυτόν τον κλώνο. Το άλλο σκέλος με κατευθυντικότητα από 3′ έως 5′ ονομάζεται υστέρηση. Συντίθεται ως κομμάτια που ονομάζονται θραύσματα Okazaki. Η αμφίδρομη αντιγραφή DNA φαίνεται στην εικόνα 2 .

Εικόνα 2:Αντιγραφή DNA διπλής κατεύθυνσης

Καθώς και οι δύο κλώνοι χρησιμεύουν ως πρότυπα στην αντιγραφή του DNA, ένα συγκεκριμένο δίκλωνο DNA αποτελείται από έναν παλιό κλώνο και έναν νέο κλώνο που συντέθηκε. Ο παλιός κλώνος χρησιμεύει ως πρότυπο για την αναπαραγωγή, σχηματίζοντας τον νέο κλώνο, ο οποίος είναι συμπληρωματικός του κλώνου του προτύπου. Επομένως, κάθε μόριο DNA αποτελείται από έναν αρχικό κλώνο DNA μαζί με έναν νεοσυντιθέμενο κλώνο DNA. Δεδομένου ότι ένας από τους δύο κλώνους του DNA δεν αλλάζει ή διατηρείται, η αντιγραφή του DNA θεωρείται ημισυντηρητική διαδικασία. Η ημισυντηρητική αντιγραφή DNA φαίνεται στο σχήμα 3 .

Εικόνα 3:Ημισυντηρητική αντιγραφή DNA

Η ημισυντηρητική αντιγραφή του DNA επιτρέπει στους μηχανισμούς επιδιόρθωσης του DNA να λειτουργούν στον νεοσυντιθέμενο κλώνο DNA.

Συμπέρασμα

Η αντιγραφή του DNA είναι μια ημισυντηρητική διαδικασία καθώς ένας από τους δύο κλώνους του δίκλωνου DNA είναι ένας αρχικός κλώνος DNA, ο οποίος χρησίμευσε ως πρότυπο για τη σύνθεση του νέου κλώνου. Δεδομένου ότι ένας από τους δύο κλώνους είναι πάντα συντηρημένος, η αντιγραφή του DNA θεωρείται ημισυντηρητική διαδικασία.

Αναφορά:

1. "Ημι-συντηρητική αντιγραφή DNA:Meselson και Stahl." Ειδήσεις για τη φύση , Nature Publishing Group, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "Αντιγραφή DNA" (Δημόσιος Τομέας) μέσω Αρχείων Δημόσιου Τομέα
2. "Αντιγραφή DNA" Από I, Madprime (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
3. "Ημισυντηρητική αναπαραγωγή" Από Lizanne Koch – lgkoch – δική του δουλειά με το chemdraw (Public Domain) μέσω του Commons Wikimedia