Pozdrav svima, gledate IOS Logos. Replikacija ili udvajanje DNK Dešava se prije svake ćelijske diobe. Ovo se dešava iz razloga što svaka novonastavljaka čeljka ćelija treba da dobije jednu količinu nasjednog materijala, odnosno DNK.
Kod bakterijskih ćelija DNK molekula se nalazi u ciptoplazmi i postoji samo jedna, i to kružnog oblika. dok kod eukarijskih ćelija DNK je u linarnoj formi i tu unutar jedra. DNK zajedno sa histonskim proteinima obrazuje hromatinska vlakna. Na ovoj slici sam nacrtao jedno hromatinsko vlakno, a znamo da kod čovjeka postoji 46 takvih molekula. u svakoj ćeliji, odnosno u svakom jedru.
Na ovoj slici ćelija se nalazi u G1 pod fazi interfaze, a to je u stvari najduža faza u životnom ciklusu ćelije. i u toj fazi Chromatinsko vlatno je maksimalno raspleteno, a DNK je maksimalno dostupna za prevođenje genetske informacije zapisane u formi redosljedanog kleotida u odgovarajući protein koji će nastati u cetoplazmi na osnovu upravo tih informacija. O ovome ću posebno govoriti u video lekciji biosinteza proteina. Pred samom čaliskom diobu Čelija ulazi u S-podfazu interfaze kada se dešava replikacija lutvajene DNK.
Na ovom crtežu novunastala DNK molekula je označena zelenom bojom kako bismo je razlikovali od originalne naranđaste. Kao što vidimo, njih dvije ostaju vezane na mjestu koji se naziva centromer. Odmah nakon replikacije ćelija ulazi u posljednju podfazu interfaze, takozvana G2 podfaza. u kojoj se oba ova sestrinska hromatinska vlakna gusto pakuju, umutavaju, kondenzuju i postaju prepoznatljiva struktura koja se vidi pod svjetlostnim mikroskopom, takozvanih hromozom, koji je izgrađeno dvije sestrinske hromatide povezane centromerom, pri čemu svaka od njih nosi po jednu kopiju molekule DNK. Nakon toga ćelija ulazi u proces ćelijske diobe, u ovom slučaju mitoze, to konko je...
koje se ovaj hromozom dijeli, odnosno centromera kuca uzdužno, tako da svaka od ovih sestrinskih hromatida odlazi u zasedne kćerke ćelije, tako da svaka od njih nosi po jednu kopiju. Na ovaj način kvantitet, ali i kvalitet genetskog materijala ostaje nepromjenjen tokom dioba, odnosno razložavanja ćelije. U nastavku ćemo malo detaljnije da se pozabavimo samom replikacijom DNK-move. Ako uvećam dijelić ovog hromatinskog vlakna, uočit ćemo prepoznatljivu strukturu dvostruke zavojnice koja predstavlja dezoksiribonuklinsku kiselinu.
Detaljnije o samoj građi dezoksiribonuklinske kiseline možete pogledati u video lekciji pod nazivom Građa proteina i DNK. Replikacija kod eukariotskih organizama počinje istovremeno na više mjesta u istoj molekuli DNK. To uočavamo u formi sočivastih proširenja.
Ako sad uvećam početak ovog jednog proširenja, dobit ćemo strukturu koja podsjeća na slovo Y. ili takozvana replikacijona viljuška. Svaka od ove dvije trake predstavlja polinukleotidne lance koji su antiparalelni, odnosno imaju suprotne smjerove. Kao što im ime govori, građeni su od nukleotida, a svaki nukleotida, ponovimo, izgrađen od jedne fosfatne grupe na petom C atomu dezoksiriboze.
i azotne baze na prvom C atomu. Sljedeći nukleotid se dodaje na treći C atom dezoksiriboze i to preko fosfodijestarske veze. Proces svezivanja nukleotida se na treći C do posljednjeg, kod kojeg ostaje slobodan treći C atom na dezoksiribozi, pa se taj kraj molekule naziva tri prim, a suprotni pet prim.
Nasuprotni polinukleotidni lanac je i suprotnog smjera u odnosu na prvi i tu pojavu nazivamo antiparalelnost. Ova dva nasuprotna lanca su povezana vodoničnim vezama između komplementarnih azotnih baza. I to uvijek adenin se vezuje za bazotimin, a guanin za citozin. Suština replikacije je da se dva originalna polinukleotidna lanca razdvoje i da posluže kao uzorci za formiranje novih. Prvi enzim koji učestvuje u ovome je helikaza, enzim koji razgrađuje vodonične veze između komplementarnih baza nasuprelitnih lanaca i razdvaja dva polinukleotidna lance.
Nukleoplazma jedra u kojoj se sve ovo dešava je puna slobodnih nukleotida i to u formi nukleozid trifosfata. Ovi deoksi nukleozid trifosfata se po pravilu komplementarno spajaju sa azotnim bazama na matičnom polinukleotidnom lancu. Spajanje komplementarnih baza novog nukleotida i matičnog lanca je posljedica privlačenja, odnosno vodoničnih veza, tako da nije potrebna neka dodatna energija. Međutim, kako bi se dva nova nukleotida u novom lancu spojila, neophodna je dodatna energija koja se obezbeđuje oslobađanjem bifosfata iz deoksinukleozid trifosfata novog nukleotida. Oslobođena energija se koristi za vezivanje novog nukleotida, odnosno njegovog fosfata za 3. C atom dezoksiriboze prethodnog nukleotida.
Ova reakcija je potpomognuta enzimom DNK polimerazom 3, koja uvijek radi u smjeru 5'-3', što znači da na 3. C atom dezoksiriboze rastućeg glanca dodaje fosfatnu grupu novog nukleotida i na taj način produžava novi lanac. Ako je samim tim suprutnog smjera od matičnog, odnosno antiparalela, ovaj lanac se zove vodeći, zato što prati pelikazu, pravi jedan kontinuiran novi buklotivni lanac. Na drugom... U matičnom polinukleotidnom lance stvari se odvijaju malo drugačije.
Naime, zbog prirode DNK polimeraze 3 koja radi samo u 5'3' smjeru, ista mora da sačeka helikazu da razplete određen segment DNK molekule, pa da onda krene u suprotnom smjeru u odnosu na helikazu da vrši polimerizaciju, odnosno formiranje novog nukleotida. Kao i u prehodnom slučaju, slobodni deoksid, nukleozid i fosfati se privlače sistemu komplementarosti i vodoničnim vezama spajaju zahmatični lanac, nakon čega DNK podmiraza 3 formira kovalentne, odnosno fosfodijestarske veze između susjednih nukleotida. Kako ovaj lanac zaostaje u nastajanju za vodećim lancem koji kati helikazu, naziva se zaostajući. Obrozovanje zaostajućeg lanca uključuje još tri nova enzima pored helikaze i denka polimeraze, tri. Naime, situacija na vodećem lancu je prilično jedna.
jasna DNK polimera za tri pratih helikazu i formira vodeći kontinuirani nukleotidni lanac. Međutim, na zaostajućem lancu, nakon što helikaza rasplete jedan određen segment DNK molekule, formira se jedan kratki segment RNK lanca koji je komplementaran matičnom DNK polimukleotidnom lancu. Ovo je podpomognuto enzimom primazom koja formira pomenuti segment pod nazivom primer. Više različitih primaza se vezuje za matični DNK lanac i formira više primera. Nakon toga, DNK polimeraza 3 prepoznaje ove primere.
I nakon svakog počinje da se formira nove DNK fragmenti. Ovi fragmenti su dužine od oko 1000 nukleotida i nazivaju se okazaki fragmenti po naučniku koji ih je prvi opisao. Kako su primary u stvari RNK fragmenti, neophodno je da se oni zamijene sa DNK fragmentima. Ovo radi... Novi enzim, DNK polimeraza 1, isjeca prajmere i formira DNK fragmente umjesto njih.
Lanac je sada kompletno izgrađen od dezoksiribonukleotida, međutim ovaj novi zaostajući lanac je i dalje isprekidan, tako da nastupa... Posljednji enzim, takozvana ligaza, koja spaja okazaki fragmente sa ovim kratkim fragmentima u jedan kontinuirani novi polinukleotidni lanac. I na kraju ovog složenog i kompleksnog procesa od jedne dezoksiribonuklinske kiseline nastale su dvije, pri čemu svaka od njih je građena od jednog originalnog matičnog. polinukleotidnog lanca i jednog novog.
Ovaj model replikacije je nazvan je semikonzervativni model, upravo iz razloga što je pola molekule građeno od originalnog matičnog DNK molekula, a drugi je novo formiran. Ako vam je video bio zanimljiv i koristan, molim vas da isti označite da vam se sviđa klikom na ikonicu lajka. Ako mislite da video može biti zanimljiv i koristan i nekom drugom, podijelite ga klikom na ikonicu share.
Ako želite da ostanete u toku sa najnovijim izdanjima bioslogosa, kliknite na ikonicu subscribe. Hvala za pažnju i do sljedećeg gledanja.