13.5: Prokaryotlarda replikasyon

Genel Bakış

DNA çoğaltma üç ana adımı vardır: başlatma, uzama ve sonlandırma. Prokaryotlarda replikasyon, başlatıcı proteinlerin hücrenin dairesel kromozomu üzerindeki tek replikasyon kaynağına (ori) bağlanmasıyla başlar. Replikasyon daha sonra iki çoğaltma çatalher yönde kromozomun tüm daire etrafında ilerler, iki DNA molekülleri sonuçlanan.

Birçok Protein Kromozomu Çoğaltmak İçin Birlikte Çalışır

Replikasyon koordine edilir ve özel proteinlerin bir dizi tarafından gerçekleştirilir. Topoizomedoraz çift iplikli DNA fosfat-şeker omurgasının bir tarafını kırarak DNA sarnının daha hızlı gevşemesini sağlarken, sarilik çataldaki baz çiftleri arasındaki bağları kopararak DNA'yı iki şablon iplikçiklerine ayırır. Tek iplikçikli DNA moleküllerini bağlayan proteinler, çoğaltma çatalı kromozom boyunca ilerlerken iplikçikleri stabilize eder. DNA sadece 5' ila 3' yönde sentezlenebilir, bu nedenle şablonun bir iplikçik-önde gelen iplikçik- sürekli uzamış, diğer iplikçik-gecikmeli iplikçik- Okazaki parçaları olarak adlandırılan 1000-2000 baz çiftleri daha kısa parçalar halinde sentezlenir.

Çoklu Polimerazlar Uzamada Yer Alır

Prokaryotik DNA replikasyonanlamak için araştırma çok bakteri Escherichia coli yapılmıştır , yaygın olarak kullanılan model organizma. E. coli 5 DNA polimeraz vardır: Pol I, II, III, IV, ve V. Pol III DNA replikasyonunun çoğunluğundan sorumludur. Saniyede yaklaşık 1.000 baz çiftini polimerleştirebilir. Bu şaşırtıcı hız, iki çoğaltma çatalında bulunan makinenin E. coli kromozomu olan 4,6 milyon baz çiftini yaklaşık 40 dakikada kopyalamasını sağlar. DNA polimeraz I ‘de iyi karakterizedir; birincil rolü gecikmeli iplikçik üzerinde Okazaki parçalarının başından itibaren RNA astarları kaldırmaktır.

Bölüm Çoğaltmayı Geride Bıraktığında

Uygun büyüme koşullarında, E. coli her 20 dakikada bir bölünecek, genomu çoğaltmak için gereken sürenin yaklaşık yarısı kadar. Her iki alt nesil hücresinin de kendi DNA'sına sahip olması gerekirken bu nasıl mümkün olabilir? Bilim adamları, bakterilerin ilk tur tamamlanmadan önce çoğaltma kökeni DNA çoğaltma başka bir tur başlayabilirsiniz bulundu; bu, alt nesil hücrelerinin kopyalanma sürecinde olan ve çok hızlı bir şekilde tekrar bölmeye hazır olan bir kromozom aldığı anlamına gelir.

- [Eğitici] Prokaryot hücrelerde, başlatıcı proteinler kopyanın kökenine bağlandığında DNA replikasyonu başlar. Bu, bir kompleks oluşturan belirli bir baz dizisi içeren küçük bir DNA bölgesidir. Bu kompleks başlangıçta DNA'yı ayırmaya yardımcı olur.

Daha sonra, DNA helikaz enzimi buna bağlanır ve tamamlayıcı iplikler arasındaki hidrojen bağlarını kırarak DNA'yı çözmeye devam eder. Yeni açılan alanlar, tek zincirli DNA bağlayıcı proteinlerle stabilize edilir. Şimdi her biri, yeni bir DNA zincirinin sentezi için şablon görevi görebilir.

Açma ve sentez, orijinden her iki yöne ilerler ve iki kopya çatalı oluşturur. Çatalların önünde topoizomeraz enzimleri DNA'ya bağlanır ve molekül çözülürken torsional zinciri indirger. Zincirler ayrıldıktan sonra, bir başka enzim olan primaz bir RNA primerini sentezler.

Bu, DNA dizisini tamamlayıcı kısa bir RNA dizisidir. Primer, uzama olarak adlandırılan bir süreçte yeni bir DNA zinciri oluşturarak, DNA polimeraz enzimine, DNA dizisini tamamlayıcı nükleotitler eklemesi için bir alan sağlar. DNA polimeraz, DNA'yı bir molekülün beş asal ila üç asal yönünde sentezler.

Böylece, bu zincirin sentezi, baştaki zincir sürekli ilerler. Diğer, gerideki zincir zıt yönlüdür. Sonuç olarak, DNA, ilave RNA primerlerinden uzamış olan Okazaki fragmanları adı verilen kısa parçalar halinde sentezlenir.

Replikasyon çatalının genel hareket yönünden geriye doğru. RNA primerleri daha sonra DNA ile değiştirilmiş RNAz gibi enzimler tarafından eksize edilir ve DNA fragmanları, sürekli bir iplik oluşturarak, DNA ligaz enzimi ile birleştirilir. DNA replikasyonu, tüm molekül etrafında ilerler ve iki dairesel DNA molekülü ile sonuçlanır.

Bu, yarı-konservatif bir işlem olarak kabul edilir, çünkü her molekül bir eski iplik ve bir adet yeni iplik içerir.