Gli acidi nucleici svolgono un ruolo importante nel garantire l'attività vitale delle cellule degli organismi viventi. Un importante rappresentante di questo gruppo di composti organici è il DNA, che trasporta tutte le informazioni genetiche ed è responsabile della manifestazione delle caratteristiche necessarie.
Cos'è la replica?
Nel processo di divisione cellulare, è necessario aumentare la quantità di acidi nucleici nel nucleo in modo che non ci sia perdita di informazioni genetiche nel processo. In biologia, la replicazione è la duplicazione del DNA attraverso la sintesi di nuovi filamenti.
Lo scopo principale di questo processo è trasferire le informazioni genetiche alle cellule figlie invariate senza alcuna mutazione.
Enzimi e proteine di replicazione
La duplicazione della molecola del DNA può essere paragonata a qualsiasi processo metabolico nella cellula, che richiede le proteine appropriate. Poiché la replicazione è una componente importante della divisione cellulare in biologia, qui sono coinvolti molti peptidi ausiliari.
DNA polimerasi è il più importante enzima di riduplicazione responsabileper la sintesi della catena figlia dell'acido desossiribonucleico. Nel citoplasma della cellula, nel processo di replicazione, è obbligatoria la presenza dei trifosfati nucleici, che portano tutte le basi nucleiche
Queste basi sono monomeri di acidi nucleici, quindi l'intera catena della molecola è costituita da esse. La DNA polimerasi è responsabile del processo di assemblaggio nell'ordine corretto, altrimenti tutti i tipi di mutazioni sono inevitabili.
- La primase è una proteina responsabile della formazione di un primer sulla catena stampo del DNA. Questo primer è anche chiamato primer, ha la struttura dell'RNA. Per l'enzima DNA polimerasi è importante la presenza di monomeri iniziali, da cui è possibile un'ulteriore sintesi dell'intera catena polinucleotidica. Questa funzione è svolta dal primer e dal suo enzima corrispondente.
- Helicase (helicase) forma una forcella di replicazione, che è una divergenza di catene di matrici tramite la rottura dei legami idrogeno. Questo rende più facile per le polimerasi avvicinarsi alla molecola e iniziare la sintesi.
- Topoisomerasi. Se immagini una molecola di DNA come una corda attorcigliata, mentre la polimerasi si muove lungo la catena, si formerà una tensione positiva a causa della forte torsione. Questo problema viene risolto dalla topoisomerasi, un enzima che rompe la catena per un breve periodo e dispiega l'intera molecola. Dopodiché, l'area danneggiata viene ricucita insieme e il DNA non viene sollecitato.
- Le proteine Ssb si attaccano come grappoli ai filamenti di DNA sulla forcella di replicazione per prevenire la riformazione dei legami idrogeno prima della fine del processo di riduplicazione.
- Liga. Funzione enzimaticaconsiste nel cucire frammenti di Okazaki sul filamento in ritardo della molecola di DNA. Ciò avviene tagliando i primer e inserendo al loro posto monomeri nativi di acido desossiribonucleico.
In biologia, la replicazione è un complesso processo a più fasi estremamente importante nella divisione cellulare. Pertanto, l'uso di varie proteine ed enzimi è necessario per una sintesi efficiente e corretta.
Meccanismo di riduplicazione
Ci sono 3 teorie che spiegano il processo di duplicazione del DNA:
- Il conservatore afferma che una molecola figlia dell'acido nucleico ha una natura matrice e la seconda è completamente sintetizzata da zero.
- Semiconservatore proposto da Watson e Crick e confermato nel 1957 in esperimenti su E. Coli. Questa teoria dice che entrambe le molecole di DNA figlie hanno un vecchio filamento e uno appena sintetizzato.
- Il meccanismo di dispersione si basa sulla teoria secondo cui le molecole figlie hanno sezioni alternate per tutta la loro lunghezza, costituite da monomeri vecchi e nuovi.
Ora modello semiconservatore scientificamente provato. Cos'è la replicazione a livello molecolare? All'inizio, l'elicasi rompe i legami idrogeno della molecola di DNA, aprendo così entrambe le catene per l'enzima polimerasi. Questi ultimi, dopo la formazione dei semi, iniziano la sintesi di nuove catene nella direzione 5'-3'.
La proprietà dell'antiparallelismo del DNA è la ragione principale per la formazione di filamenti iniziali e ritardati. Sul filo principale, la DNA polimerasi si muove continuamente, mentre è in ritardoforma frammenti di Okazaki, che saranno uniti insieme dalla ligasi in futuro.
Caratteristiche della replica
Quante molecole di DNA ci sono nel nucleo dopo la replicazione? Il processo stesso implica un raddoppio dell'insieme genetico della cellula, quindi, durante il periodo sintetico della mitosi, l'insieme diploide ha il doppio delle molecole di DNA. Tale voce è solitamente contrassegnata come 2n 4c.
Oltre al significato biologico della replicazione, gli scienziati hanno trovato applicazione del processo in vari campi della medicina e della scienza. Se in biologia la replicazione è la duplicazione del DNA, in laboratorio la riproduzione delle molecole di acido nucleico viene utilizzata per creare diverse migliaia di copie.
Questo metodo è chiamato reazione a catena della polimerasi (PCR). Il meccanismo di questo processo è simile alla replicazione in vivo, pertanto per il suo decorso vengono utilizzati enzimi e sistemi tampone simili.
Conclusioni
La replica è di grande importanza biologica per gli organismi viventi. Il trasferimento delle informazioni genetiche durante la divisione cellulare non è completo senza la duplicazione delle molecole di DNA, quindi il lavoro coordinato degli enzimi è importante in tutte le fasi.
