Inhalt
- Warum die DNA-Stränge eine Richtung haben
- Diskontinuierliche DNA-Replikation versus kontinuierliche Replikation
- DNA-Ligase
Der genetische Code lebender Organismen ist in der DNA der Chromosomen enthalten. Das DNA-Molekül ist eine Doppelhelix aus Paaren von Nukleotidejeweils bestehend aus einer Phosphatgruppe, einer Zuckergruppe und einer Stickstoffbase. Die Struktur der Nukleotide ist asymmetrisch, was bedeutet, dass die beiden Stränge der Doppelhelix-DNA entgegengesetzte Richtungen haben.
Wenn die DNA-Synthese während der DNA-Replikation stattfindet, werden die beiden Stränge der Doppelhelix getrennt. Die Replikation kann nur in Vorwärtsrichtung jedes Strangs erfolgen. Infolgedessen wird ein Strang kontinuierlich in Vorwärtsrichtung kopiert, während der andere in Segmenten, die später zusammengefügt werden, diskontinuierlich kopiert wird.
Warum die DNA-Stränge eine Richtung haben
Die Seiten der Doppelhelix-DNA-Moleküle bestehen aus Phosphat- und Zuckergruppen während die Sprossen bestehen aus stickstoffhaltige Basen. Üblicherweise werden die Kohlenstoffatome in den Kohlenstoffketten oder -ringen organischer Moleküle der Reihe nach nummeriert. Die Kohlenstoffatome in den stickstoffhaltigen Basen sind mit 1, 2, 3 usw. nummeriert. Zur Unterscheidung der nummerierten Kohlenstoffatome der Zuckergruppen werden diese Kohlenstoffatome mit einem Primzahlsymbol nummeriert, dh mit 1, 2, 3 usw. oder einer Primzahl usw.
Es gibt fünf Kohlenstoffatome in den Zuckergruppen, die mit 1 bis 5 nummeriert sind. Das 5-Atom hat a Phosphatgruppe daran befestigt, während die 3 Kohlenstoffverbindungen zu einem OH-Gruppe. Um die Seiten der Helix zu bilden, verbindet sich das 5-Phosphat auf einer Seite der Zuckergruppe mit dem 3-OH des nächsten Nukleotids. Die Reihenfolge dieses Strangs ist 5 bis 3.
Die Sprossen des Helixmoleküls werden aus verknüpften stickstoffhaltigen Basen gebildet. Die vier Basen in DNA-Molekülen sind Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin, abgekürzt als A, G, C und T. Die A- und T-Basen können eine Verknüpfung bilden, und G und C können eine Verknüpfung bilden.
Wenn ein Nukleotid der 5- bis 3-Sequenzkette an ein anderes Nukleotid gebunden ist, um eine Sprosse zu bilden, hat das andere Nukleotid die entgegengesetzte Phosphat / OH-Sequenz. Dies bedeutet, dass eine Seite der Helix in der Richtung 5 bis 3 verläuft, während die andere Seite in der Richtung 5 bis 3 verläuft 3 bis 5 Richtung.
Diskontinuierliche DNA-Replikation versus kontinuierliche Replikation
Die DNA-Synthese kann nur stattfinden, wenn die beiden Stränge der Doppelhelix getrennt sind. Während der DNA-Replikation bricht ein Enzym die Helix und auf DNA-Polymerase kopiert jeden Strang. Der in 5- bis 3-Richtung verlaufende Strang wird als Leitstrang bezeichnet, während der andere Strang mit einer Sequenz von 3 bis 5 der nacheilende Strang ist.
Die Polymerase kann nur DNA in die DNA kopieren 5 bis 3 Richtung. Dies bedeutet, dass es den führenden Strang kontinuierlich replizieren kann, wenn er sich vom Anfangspunkt der Trennung entlang des Strangs bewegt. Um den nacheilenden Strang zu kopieren, muss sich die Polymerase entlang des Strangs bis zum anfänglichen Trennungspunkt rückwärts replizieren.
Die Replikation wird dann gestoppt, der Strang wird nach oben verschoben und es wird wieder rückwärts zu dem Segment gewechselt, das bereits kopiert wurde. Eine Reihe getrennter DNA-Segmentkopien wird aufgerufen Okazaki-Fragmente werden aus dem Nachlaufstrang hergestellt.
DNA-Ligase
Mit fortschreitender DNA-Replikation nimmt die DNA-Ligaseenzym verbindet die Okazaki-Fragmente zu einem durchgehenden Strang. Diese Kombination aus kontinuierlicher Synthese des führenden Strangs und stückweiser oder diskontinuierlicher Replikation des nacheilenden Strangs führt zu zwei neuen DNA-Helixen, sobald die Segmente des nacheilenden Strangs miteinander verbunden sind.
Jede neue Doppelhelix hat einen Elternstrang aus dem ursprünglichen DNA-Molekül und einen neu replizierten Strang, der von der DNA-Polymerase synthetisiert wird. Wenn die Replikation erfolgreich abgeschlossen wurde, gibt es keinen Unterschied zwischen den beiden Kopien des ursprünglichen DNA-Moleküls, obwohl eine durch kontinuierliche Replikation abgeleitet wurde, während die andere diskontinuierliche DNA-Replikation aufwies.