Nella genetica molecolare, i processi di sintesi di DNA, RNA e proteine sono divisi in tre fasi per comodità di descrizione: inizio, allungamento e terminazione. Queste fasi descrivono meccanismi diversi per diverse molecole sintetizzate, tuttavia, significano sempre l'inizio, il corso del processo e la fine. La conclusione della replicazione è la fine della sintesi delle molecole di DNA.
Il ruolo biologico della cessazione
L'inizio e la fine sono i confini iniziali e finali della crescita della catena sintetizzata, che viene eseguita nella fase di allungamento. Il completamento del processo di solito si verifica dove finisce l'opportunità biologica di un'ulteriore sintesi (ad esempio, nel sito dell'estremità del replicone o del trascritto). Allo stesso tempo, la terminazione svolge 2 importanti funzioni:
- non consente alla sintesi di andare oltre una sezione specifica della catena di matrici;
- rilascia il prodotto biosintetico.
Così, ad esempio, nel processo di trascrizione (sintesi di RNA basata su un modello di DNA), la terminazione non consente al processo di oltrepassare il confine di un particolare gene o operone. Ain caso contrario, il contenuto semantico dell'RNA messaggero verrebbe violato. Nel caso della sintesi del DNA, la terminazione mantiene il processo all'interno di un singolo replicone.
Quindi, la terminazione è uno dei meccanismi per mantenere l'isolamento e l'ordine della biosintesi di varie sezioni delle molecole della matrice. Inoltre, il rilascio del prodotto consente a quest'ultimo di svolgere le sue funzioni, e riporta anche il sistema al suo stato originale (distacco di complessi enzimatici, ripristino della struttura spaziale della matrice, ecc.).
Qual è la fine della sintesi del DNA
La sintesi del DNA avviene durante la replicazione, il processo di duplicazione del materiale genetico in una cellula. In questo caso, il DNA originale si svolge e ciascuna delle sue catene funge da modello per una nuova (figlia). Di conseguenza, al posto di un'elica a doppio filamento si formano due molecole di DNA a tutti gli effetti. La conclusione (fine) di questo processo nei procarioti e negli eucarioti avviene in modo diverso a causa di alcune differenze nei meccanismi di replicazione cromosomica e nel nucleoide delle cellule nucleari libere.
Come funziona la replica
Un intero complesso di proteine è coinvolto nella replicazione. La funzione principale è svolta dall'enzima di sintesi, la DNA polimerasi, che catalizza la formazione di legami fosfodiestere tra i nucleotidi della catena in accrescimento (questi ultimi sono selezionati secondo il principio di complementarità). Per iniziare a funzionare, la DNA polimerasi richiede un primer, un primer sintetizzato dalla DNA primase.
Questo evento è preceduto dallo svolgimento del DNA e dalla separazione delle sue catene,ognuno dei quali funge da matrice per la sintesi. Poiché quest'ultimo può verificarsi solo dall'estremità 5' all'estremità 3', un filo diventa principale (la sintesi procede nella direzione in avanti e continuamente) e l' altro filo diventa in ritardo (il processo viene eseguito nella direzione opposta e in modo frammentario). Lo spazio tra i frammenti viene successivamente riparato dalla DNA ligasi.
Lo svolgimento della doppia elica è effettuato dall'enzima DNA elicasi. Questo processo forma una struttura a forma di Y chiamata fork di replica. Le regioni a filamento singolo risultanti sono stabilizzate dalle cosiddette proteine SSB.
La cessazione è l'interruzione della sintesi del DNA, che si verifica come risultato dell'incontro delle forcelle di replicazione o quando viene raggiunta la fine del cromosoma.
Meccanismo di terminazione nei procarioti
Il completamento della replicazione nei procarioti avviene nel punto appropriato del genoma (sito di terminazione) ed è determinato da due fattori:
- Riunione fork di replica;
- ter-siti.
L'incontro delle forcelle avviene se la molecola di DNA ha una forma circolare chiusa, caratteristica della maggior parte dei procarioti. Come risultato della sintesi continua, le estremità 3' e 5' di ciascuna catena sono collegate. Per la replica unidirezionale, il punto di corrispondenza è lo stesso del sito di origine (OriC). In questo caso, la catena sintetizzata, per così dire, gira intorno alla molecola dell'anello, tornando al punto di partenza e incontrandosi con l'estremità 5' di se stessa. Con la replica bidirezionale (la sintesi procede simultaneamente in due direzioni dal punto OriC), l'incontroforcelle e la connessione delle estremità avviene nel mezzo della molecola dell'anello.
L'accoppiamento degli anelli è effettuato dalla DNA ligasi. Questo forma una struttura chiamata cathekan. Introducendo una rottura di un singolo filamento, la DNA girasi rompe gli anelli e il processo di replicazione è completato.
Anche i siti Ter prendono parte alla replica. Si trovano a 100 paia di basi oltre il punto in cui si incontrano le forcelle. Queste regioni contengono una breve sequenza (23 bp) a cui si lega il prodotto proteico del gene tus, bloccando l'ulteriore avanzamento della forcella di replicazione.
Termine della replicazione nella cellula eucariotica
E l'ultimo momento. Negli eucarioti, un cromosoma contiene diversi punti di inizio della replicazione e la terminazione si verifica in due casi:
- quando le forche che si muovono in direzioni opposte si scontrano;
- se viene raggiunta la fine del cromosoma.
Al termine del processo, le molecole di DNA separate si legano alle proteine cromosomiche e sono distribuite ordinatamente tra le cellule figlie.
