Məlumat

DNT replikasiyası və birləşməsi

DNT replikasiyası və birləşməsi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

"Hər bir gamet genetik cəhətdən unikaldır, çünki ana hüceyrənin DNT-si hüceyrə bölünməzdən əvvəl qarışdırılır. Bu, cinsi çoxalma nəticəsində yaranan yeni orqanizmlərin də unikal olmasını təmin etməyə kömək edir."

O zaman niyə deyirik ki, valideynin DNT-si uşağın xüsusiyyətlərinə təsir edir, halbuki uşağın DNT-si qarışdırılmış azot və fosfat əsaslarının birləşməsindən əmələ gəlir?


Qısaca izah etmək üçün:

Nümunə olaraq bir insanı götürək, siz diploidsiniz və bir cüt 23 xromosomunuz var (= cəmi 46) və bu izahat üçün istisna edəcəyim cinsi xromosomlar.

Qametiniz haploiddir və buna görə də iki qoşalaşmış xromosomdan yalnız birinə malikdir. Beləliklə, hər bir xromosom cütü üçün 2 mümkün xromosom var. Beləliklə, cəmi 2 var23 xromosomları təşkil etmək imkanları. Cinsi cütləşmə partnyorundan olan gamet də 2-yə malikdir23 xromosomları təşkil etmək imkanları. Beləliklə, ümumilikdə yeni diploid orqanizm (223)x(223) imkanlar. Belə unikal.

Ancaq həmişə valideynlərin xromosomlarıdır. Beləliklə, bəli, valideynlər uşaqlara təsir edir, çünki uşaqların genetik məlumatı iki valideyndən birində tapıla bilər.

Bundan əlavə, sizdə rekombinasiya var, lakin siz artıq bu barədə başqa sual verdiniz. Ona görə də bu cavabı genişləndirməyəcəm.

Vikipediyada genetik rekombinasiya və meiozla bağlı müvafiq məqalələr var ki, onları tövsiyə edərdim.


Valideynlər uşaqların xarakterlərinə təsir edir, çünki qarışdırma (kəsişmə) ana xromosomda mövcud olan yalnız bir neçə geni dəyişdirir və həmçinin bu dəyişmiş gen hissələri də valideyndir, buna görə də əslində biz valideyn olmayan bir xromosom alırıq (qarışdırmaqla yaranır), lakin onun üzərində olan genlər hələ də qalır. valideyn... Ümid edirəm ki, bu kömək edir


MCAT Biologiyası: DNT Replikasiyası və Təmiri

Mitozu öyrənmək üçün laboratoriyada insan toxumasının mədəniyyəti yetişdirilir. Profazanın ortasında mədəniyyətə radioaktiv olaraq işarələnmiş sitozinləri ehtiva edən bir məhlul əlavə edildi və sonra telofazanın sonunda böyümə dayandırıldı. Alimlər radioaktiv etiketli DNT-ni harada görəcəklər?

Yalnız ana hüceyrələrdə - telofazanın sonunda əmələ gələn hüceyrələrdə deyil

Hər hüceyrənin nüvələrində

Yalnız hüceyrələrin yarısının nüvələrində

Telofazanın sonunda istehsal olunan hüceyrələrdə - yalnız qız hüceyrələr

DNT S fazasında təkrarlanır. Profaza mitozun və ya M fazasının bir hissəsidir. Telofazanın sonunda mövcud olacaq bütün DNT artıq S fazasında sintez olunduğundan, radioaktiv olaraq işarələnmiş sitozinlərin heç biri mədəniyyətdəki hər hansı hüceyrələrin DNT-sinə daxil edilməyəcəkdir.

Nümunə Sual №2: DNT Replikasiyası və Təmiri

Hansı cavab seçimi DNT replikasındakı funksiyası ilə molekula düzgün uyğun gəlir?

Topoizomeraz - replikasiya zamanı DNT-nin yenidən qızdırılmasının qarşısını alır

Tək zəncirli bağlayıcı zülallar - superboilləri açır

Tək zəncirli bağlayıcı zülallar - replikasiya zamanı DNT-nin yenidən qızdırılmasının qarşısını alır

Polimeraza - yeni zəncirlərə nukleotidlər əlavə edir

DNaz - yeni zəncirlərə nukleotidlər əlavə edir

Tək zəncirli bağlayıcı zülallar - superboilləri açır

Polimeraz - replikasiyadan əvvəl RNT primerlərini əlavə edir

Primaza - yeni zəncirlərə nukleotidlər əlavə edir

Tək zəncirli bağlayıcı zülallar - replikasiya zamanı DNT-nin yenidən qızdırılmasının qarşısını alır

Topoizomeraz funksiyası DNT-nin öz-özünə dolanmasını aradan qaldırmaqdır. Bu mexanizm replikasiya zamanı helikazın açılma hərəkətini asanlaşdırır. Tək zəncirli bağlayıcı zülallar iki açılmamış DNT zəncirinə bağlanaraq onların vaxtından əvvəl bütöv bir molekulda bir araya gəlməsinin qarşısını alır, əks halda replikasiya kəsiləcək.

Müzakirə olunan digər zülallar aşağıdakı funksiyaları yerinə yetirir.

Polimeraza - yeni zəncirlərə nukleotidlər əlavə edir

Primaza - replikasiyadan əvvəl RNT primerlərini əlavə edir

DNaz - DNT molekullarını parçalayır və parçalayır

Nümunə Sual №1: DNT Replikasiyası və Təmiri

Aşağıdakılardan hansı DNT replikasiyası zamanı ilk olaraq hərəkət edir?

Helikaz, replikasiya zamanı fəaliyyət göstərən DNT replikasiya mexanizminin ilk komponentidir. O, ikiqat zəncirli DNT-ni “açaraq” işləyir ki, sonradan replikasiya baş verə bilsin. Helikazın işindən sonra primaz DNT polimerazının sonradan deoksinukleotidlər əlavə edəcəyi və ipi uzatacağı bir primer yaradır. DNT liqazası replikasiyanın sonunda geridə qalan ipin Okazaki fraqmentlərini birləşdirərək fəaliyyət göstərir.

Nümunə Sual №4: DNT Replikasiyası və Təmiri

Meselson-Stahl təcrübəsi DNT-nin çoxalma mexanizmini kəşf etmək üçün lazımi dəlilləri təmin etdi. Onlar bu kəşfə ilk dəfə DNT-ni ağır 15 N azot izotopu ilə kultivasiya etməklə nail olublar. Daha sonra onlar "ağır" DNT-nin normal 14 N azotda yetişən DNT ilə təkrarlanmasına icazə verdilər. Replikasiya edilmiş DNT-nin hər bir nəslinin sıxlığı sentrifuqadan sonra sınaq borusunda onun mövqeyini qeyd etməklə qeydə alınmışdır. Sonra hər nəslin mövqeyi təmiz 15 N DNT və təmiz 14 N DNT-nin mövqeləri ilə müqayisə edildi.

Tutaq ki, replikasiyadan sonra birinci nəsil sentrifuqadan sonra iki zolaq aşkar etdi: biri təmiz 14 N işarəsində, biri isə təmiz 15 N işarəsində. Bu müşahidə hansı təkrarlama metodunu dəstəkləyəcək?

Canlı mexanizm tapmaq üçün daha bir nəsil lazımdır

Mühafizəkar replikasiya DNT-nin hər iki zəncirinin şablon rolunu oynamasını, lakin replikasiya zamanı ayrılmamasını təklif edir. Əgər ağır zəncirlər bir yerdə qalarsa, biz 15 N işarəsində "ağır" DNT dəsti və 14 N işarəsində "normal" DNT dəsti görəcəyimizi gözləyərdik.

Həm yarımkonservativ, həm də dispersiv replikasiya iki işarə arasında tək bir DNT zolağının olacağını təxmin edərdi.

Nümunə Sual №5: DNT Replikasiyası və Təmiri

RNT polimeraza ilə müqayisədə, DNT polimeraza nukleotidlərin birləşdirilməsi üçün daha az səhv nisbətinə malikdir. İki polimeraza arasında hansı struktur fərq bunu izah edir?

RNT DNT-dən daha az sabitdir və bu qeyri-sabitlik ardıcıllığa əsasları daxil etdiyi üçün RNT polimerazanın yoxlanılmasını xeyli çətinləşdirir.

RNT molekulları sintez edildikdən sonra yoxlanılır, DNT molekulları isə yox.

DNT polimeraza, RNT polimeraza üzərində hərəkət etməzdən əvvəl səhv baza cütünün daxil edilməsini tanımağa imkan verən bir sınaq oxuma sahəsi ehtiva edir.

RNT polimeraza nuklein turşularını elə ardıcıllıqlara daxil edir ki, onlar öz partnyoru nuklein turşusu ilə daha sıx birləşsinlər, beləliklə, səhv daxiletmələri əvəz etməyi xeyli çətinləşdirir.

DNT polimeraza, RNT polimeraza üzərində hərəkət etməzdən əvvəl səhv baza cütünün daxil edilməsini tanımağa imkan verən bir sınaq oxuma sahəsi ehtiva edir.

RNT polimerazı sübut oxuma sahəsini ehtiva etmir, bu da onu DNT polimeraza nisbətən daha çox səhvə meylli edir. DNT polimerazındakı bu sahə yanlış nukleotid daxil edilməsinin qarşısını alır, DNT replikasiyasında edilən səhvləri azaldır.

Nümunə Sual №1: DNT Replikasiyası və Təmiri

DNT replikasiyası üçün bir neçə ferment tələb olunur. Replikasiya çəngəlində DNT-nin açılması üçün tələb olunan fermentlərin sinfi hansıdır?

DNT helikazları, DNT-nin tamamlayıcı zəncirlərini ayıran hidrogen bağlarını qırmaq üçün ATP-dən istifadə edir. DNT replikasiyası zamanı DNT helikazları replikasiya çəngəl ilə DNT onurğası boyunca hərəkət edir və çəngəldə DNT-nin açılmasına cavabdehdirlər.

Misal Sual №1: DNT Replikasiyası və Təmiri

Prionlar məməlilərdə müxtəlif neyrodegenerativ xəstəliklərin şübhəli səbəbidir. Mövcud nəzəriyyəyə görə, prionlar yalnız zülaldan ibarət olan və yoluxmuş heyvanların beyinlərində yüksək konsentrasiyalarda olan yoluxucu hissəciklərdir. Bütün məməlilər funksiyası qeyri-müəyyən olaraq qalan transmembran zülal olan normal prion proteini, PrP C istehsal edir.

Yoluxucu prionlar, PrP Res, aşağıdakı reaksiyaya uyğun olaraq mövcud PrP C zülallarında konformasiya dəyişikliklərinə səbəb olur:

PrP C + PrP Res → PrP Res + PrP Res

Daha sonra PrP Res-in yoluxmuş xəstələrin sinir toxumasında toplanması və xəstəliyə səbəb olması ehtimal edilir. Bu ötürülmə modeli təkrarlanan zülallar yaradır, lakin bunu molekulyar biologiyanın mərkəzi doqmasının standart modelindən yan keçərək edir. Transkripsiya və tərcümə, görünür, bu replikasiya prosesində rol oynamır.

Bu nəzəriyyə əvvəllər müəyyən edilmiş bioloji ehkamdan böyük bir sapmadır. Alim prionların yayılmasının yalnız protein nəzəriyyəsini sınaqdan keçirmək qərarına gəlir. O, öz təcrübəsini belə qurur:

Xəstə dovşanların homogenləşdirilmiş beyin maddəsi aşağıdakı cədvələ uyğun olaraq sağlam dovşanların beyninə yeridilir:

Dovşan 1 və 2: 1 və 2-ci günlərdə normal şoran ilə vurulur

Yuxarıdakı sınaqlar nəzarət kimi xidmət edir.

Dovşan 3 və 4: 1 və 2-ci günlərdə homojenləşdirilmiş beyin maddəsi ilə enjekte edilir

Yuxarıdakı sınaqlar dəyişdirilməmiş beyin maddəsindən istifadə edir.

Dovşan 5 və 6: 1 və 2-ci günlərdə şüalanmış homojenləşdirilmiş beyin maddəsi ilə enjekte edilir

Yuxarıdakı sınaqlar homogenatdakı nuklein turşularını məhv etmək üçün şüalanmış beyin maddəsindən istifadə edir.

Dovşan 7 və 8: 1 və 2-ci günlərdə zülalsız sentrifuqa edilmiş homojenləşdirilmiş beyin maddəsi ilə enjekte edilir

Yuxarıdakı sınaqlarda zülalsız homogenat və molekulyar çəkiyə əsaslanan zülalla zəngin homogenat yaratmaq üçün sentrifuqa edilmiş beyin maddəsindən istifadə edilir.

Dovşan 9 və 10: 1 və 2-ci günlərdə qaynadılmış homojenləşdirilmiş beyin maddəsi ilə vurulur

Yuxarıdakı sınaqlar homogenatdakı hər hansı bakterial çirkləndiriciləri məhv etmək üçün qaynadılmış beyin maddəsindən istifadə edir.

Dovşan 5 və 6 ilə istifadə olunan materialda, DNT-ni məhv etmək üçün şüalanma istifadə edilmişdir. Normal fəaliyyət göstərən hüceyrələrdə hansı növ genlər adətən DNT təmiri zülallarını kodlayır?

P53 və Rb kimi şiş bastırıcı genlər adətən DNT təmiri fermentlərini kodlayır. Proto-onkogenlər adətən hüceyrə böyümə faktorlarını və ya reseptorlarını kodlayır və proapoptotik zülallar DNT təmirinə gətirib çıxarmaz, lakin hüceyrə ölüm yolları vasitəsilə şiş inkişafının qarşısını alır.

Nümunə Sual №8: DNT Replikasiyası və Təmiri

DNT replikasiyası RNT transkripsiyasından daha dəqiqdir. Təkrarlamada orta hesabla hər on milyarddan yalnız bir baza qeyri-dəqiq yerləşdirilir.

Transkripsiyanın DNT replikasiyasından daha çox səhvlə nəticələnməsinin əsas səbəbi nədir?

Transkripsiya replikasiyadan daha tez gedir. Bu, RNT polimeraz tərəfindən daha çox səhvlərə səbəb olur.

DNT polimeraza yeni bir zəncir sintez edir. Dərhal sonra, bir korrektura fermenti əlavə edir və səhvlər üçün yeni ipi "yoxlayır".

DNT polimeraza uyğun olmayan nukleotidləri təmir edə bilir.

Replikasiya, DNT polimeraza tərəfindən səhvlərin qarşısını almaq üçün çox yavaş, saniyədə bir neçə əsas cüt həyata keçirilir.

DNT polimeraza uyğun olmayan nukleotidləri təmir edə bilir.

Yeni DNT zəncirinin yaradılması ilə yanaşı, DNT polimeraza ekzonükleaza kimi fəaliyyət göstərə bilər. DNT polimeraza I uyğun olmayan nukleotidləri yeni zəncirdən çıxarmaq və onları düzəltmək qabiliyyətinə malikdir. Nəticədə, DNT replikasiyası çox dəqiqdir, çünki DNT polimerazının korrektor mexanizmi var.

Misal Sual №9: DNT Replikasiyası və Təmiri

Hansı ifadə DNT helikaz fermentinin funksiyasını daha yaxşı təsvir edir?

O, yeni sintez edilmiş DNT-ni səhvlər üçün yoxlayır.

DNT sintezi zamanı aparıcı ipin təkrarlanmasına başlayır.

Hidrogen bağlarını pozaraq DNT ikiqat sarmalını açır və açır.

Replikasiya zamanı DNT-nin həddindən artıq bükülməsinin qarşısını alır.

Nukleotid alt bölmələrini birləşdirir.

Hidrogen bağlarını pozaraq DNT ikiqat sarmalını açır və açır.

DNT helikazları iki DNT zəncirini ayıran fermentlərdir və spiral boyunca irəlilədikcə onları açır. O, DNT-ni açan fermuar kimi işləyir.

Misal Sual №10: DNT Replikasiyası və Təmiri

Hansı əsas cütün qırılması üçün ən az enerji tələb olunur?

Adenin və timin bazası cütləşməsi 2 hidrogen bağı əmələ gətirir. Həm sitozin, həm də guanin üç hidrogen bağı əmələ gətirir. Beləliklə, AT baza cütü ən zəif qarşılıqlı təsirə malikdir və qırılması üçün ən az enerji tələb olunur.

Bütün MCAT Biologiya Resursları

Bu sualla bağlı problemi bildirin

Bu sualla bağlı problem aşkar etmisinizsə, lütfən, bizə bildirin. Cəmiyyətin köməyi ilə biz təhsil resurslarımızı təkmilləşdirməyə davam edə bilərik.


İstinadlar

Watson, J. D. & amp Crick, F. H. C. Deoksiriboza nuklein turşusu üçün bir quruluş. Təbiət 171, 737–738. (1953).

Crick, F.H.C. Makromolekulların bioloji replikasiyası. Simp. Soc. Exp. Biol. 12, 138–163 (1958).

Doty, P. Nuklein turşularının içərisində (Harvey Lecture, 1960) (Academic, New York, 1961).

Marmur, J. & Doty, P. Dezoksiribonuklein turşularının termal renaturasiyası. J. Mol. Biol. 3, 585–594 (1961).

Cairns, J. Bakterial xromosom və onun avtoradioqrafiya ilə göründüyü kimi təkrarlanma üsulu. J. Mol. Biol. 6, 208–213 (1963).

Kavenoff, R., Klotz, L. C. & amp Zimm, B. H. Xromosom ölçülü DNT molekullarının təbiəti haqqında. Soyuq Bahar Harb. Simp. Kəmiyyət. Biol. 38, 1–8 (1974).

Watson, J. D. & amp Crick, F. H. C. Deoksiribonuklein turşusunun quruluşunun genetik təsiri. Təbiət 171, 964–967 (1953).

Meselson, M. & amp Stahl, F. W. DNT-nin təkrarlanması E. coli. Proc. Natl akad. Sci. ABŞ 44, 671–682 (1958).

Kornberg, A. DNT-nin bioloji sintezi. Elm 131, 1503–1508 (1960).

Epstein, R. H. et al. T4D bakteriofaqının şərti öldürücü mutantlarının fizioloji tədqiqatları. Soyuq Bahar Harb. Simp. Kəmiyyət. Biol. 28, 375 (1963).

Bonhoeffer, F. & Schaller, H. 5-bromourasil ehtiva edən DNT-nin yüksək UV həssaslığına əsaslanan mutantların selektiv zənginləşdirilməsi üsulu. Biokimya. Biofizika. Res. Kommun. 20, 93 (1965).

Kohiyama, M., Cousin, D., Ryter, A. & amp Jacob, F. Mutantlar termosensible d'Escherichia coli K/12. I. İzolement və sürətli xarakterləşdirmə. Ann. Inst. Paster 110, 465 (1966).

Huberman, J. A., Kornberg, A. və Alberts, B. M. T4 geninin zülal məhsulu ilə T4 bakteriofaq DNT polimerazının stimullaşdırılması 32. J. Mol. Biol. 62, 39–52 (1971).

Morris, C. F., Sinha, N. K. və Alberts, B. M. Təmizlənmiş komponentlərdən bakteriofaq T4 DNT replikasiya aparatının yenidən qurulması: yuvarlanan dairənin təkrarlanması. de novo tək zəncirli dairəvi DNT şablonunda zəncirvari başlanğıc. Proc. Natl akad. Sci. ABŞ 72, 4800–4804 (1975).

Kornberg, A. & amp Baker, T. A. DNT Replikasiyası 2-ci nəşr (Friman, Nyu-York, 1992).

Okazaki R. et al. DNT zəncirinin böyümə mexanizmi: yeni sintez edilmiş zəncirlərin mümkün kəsilməsi və qeyri-adi ikincili quruluşu. Proc. Natl akad. Sci. ABŞ 59, 598–605 (1968).

Radding, C. M. Rekombinasiya fəaliyyəti E. coli RecA proteini. Hüceyrə 25, 3–4 (1981).

Davey, M. J. & amp O'Donnell, M. DNT replikasiyasının mexanizmləri. Curr. Rəy. Kimya. Biol. 4, 581–586 (2000).

Waga, S. & amp Stillman, B. Eukaryotik hüceyrələrdə DNT replikasiya çəngəsi. Annu. Rev. Biochem. 67, 721–751 (1998).

Benkovic, S. J., Valentine, A. M. & amp Salinas F. Replisome vasitəçiliyi ilə DNT replikasiyası. Annu. Rev. Biochem. 70, 181–208 (2001).

Alberts, B. M. Zülal maşınlarının DNT enzimologiyası. Soyuq Bahar Harb. Simp. Kəmiyyət. Biol. 49, 1–12 (1984).

Alberts, B. Zülal maşınlarının toplusu kimi hüceyrə: molekulyar bioloqların növbəti nəslinin hazırlanması. Hüceyrə 92, 291–294 (1998).

Radding, C. Kollokviuma giriş. Rekombinasiya və replikasiya arasındakı əlaqələr: rekombinasiyanın həyati rolları. Proc. Natl akad. Sci. ABŞ 98, 8172 (2001).

Dwight, S. S. et al. Sakkaromislər Genom Database (SGD) Gen Ontologiyasından (GO) istifadə edərək ikinci dərəcəli gen annotasiyasını təmin edir. Nuklein turşuları Res. 30, 69–72 (2002).

Trakselis, M. A. & amp Benkovic, S. J. ATP-dən asılı sıxacın yüklənməsinin incəlikləri: replikasiya sistemləri arasında dəyişikliklər. Struktur 9, 999–1004 (2001).

Milli Tədqiqat Şurası. Bio2010: Biotibbi Tədqiqat Alimlərini Hazırlamaq üçün Bakalavr Təhsili (The National Academies Press, Washington DC, 2002).

Alberts, B. et al. Hüceyrənin Molekulyar Biologiyası 4-cü nəşr (Garland, Nyu-York, 2002).


Öyrənmə Baxışı &mdash

Böyük Konsepsiyalar

Genetik materialın (DNT) sədaqətlə təkrarlanması yer üzündəki bütün həyatın əsasını təşkil edir. Meselson və Stahl tərəfindən aparılan təcrübə, DNT-nin Uotson və Crick tərəfindən proqnozlaşdırıldığı kimi yarı konservativ mexanizm vasitəsilə çoxaldığını müəyyən etdi, burada qoşa sarmalın hər bir zəncirinin növbəti replikasiyaya qədər əlaqəli qaldığı yeni bir zəncir üçün şablon rolunu oynayır. .

İstifadə olunan Bio-Lüğət Terminləri

Bakteriofaq (faj), əsas, əsas cütləşməsi, xromosom, DNT, Hershey-Chase təcrübəsi, eukariot, mutasiya, nukleotidlər, prokaryot (bakteriyalar), rekombinasiya, RNT, ultrabənövşəyi işıq

Şərtlər və Anlayışlar izah olunur

Tarazlıq sıxlığı-qradient sentrifuqa, DNT replikasiyası, izotop, yarı konservativ DNT replikasiyası

Giriş

Metyu Meselson və Franklin Stahl (hər ikisi 24 yaşında) Massaçusetsdəki Woods Hole-da Dəniz Bioloji Laboratoriyasında görüşdülər və o zaman sübut olunmamış DNT replikasiyası üçün Watson-Crick modelini sınaqdan keçirməyə qərar verdilər.

Təcrübədən əvvəl hansı hadisələr baş verdi?

Watson və Crick 1953-cü ildə DNT-nin ikiqat spiral modelindən əldə edilən DNT replikasiyası üçün "Yarı-mühafizəkar" model təklif etdilər. Bu təklifdə dupleksin ipləri ayrılır və hər bir tel yeni tamamlayıcı ipin sintezi üçün şablon kimi xidmət edir. Watson və Crick-in DNT replikasiyası ideyası bir model idi və onların bunu dəstəkləyəcək məlumatları yox idi. Bəzi görkəmli alimlərin şübhələri var idi.

DNT replikasiyası üçün "Mühafizəkar" və "Dispersiv" iki digər model təklif edilmişdir.

Eksperimentin qurulması

Valideyn və qız (yeni replikasiya olunmuş) DNT zəncirləri arasındakı fərqi aşkar etmək üçün metod lazım idi. Sonra nəsildə ana DNT molekulunu izləmək olar. Meselson, DNT-nin qurulması üçün istifadə olunan tikinti bloklarında (nukleotidlər) sıxlıq fərqindən istifadə edərək, valideyn və yeni sintez edilmiş DNT-ni ayırd etməyi düşünürdü. DNT replikasiyası üçün üç model birinci və ikinci nəsil qız hüceyrələrində replikasiya edilmiş DNT-nin sıxlığı üçün fərqli nəticələri proqnozlaşdıracaq.

Ümumi eksperimental ideya əvvəlcə yüksək sıxlıqlı DNT yaratmaq üçün bakteriyaları kimyəvi mühitdə böyütmək və sonra bakteriyaları qəfildən aşağı sıxlıqlı mühitə köçürmək idi ki, bakteriyalar qarşıdakı replikasiya dövrlərində daha aşağı sıxlıqlı DNT sintez etsinlər. Köhnə və yeni sintez edilmiş DNT sıxlığı ilə fərqlənəcəkdi.

DNT-də sıxlıq fərqini ölçmək üçün Meselson və Stahl tarazlıq sıxlığı qradiyenti sentrifuqasiyası adlı bir üsul icad etdilər. Bu üsulda DNT sezium xlorid məhlulu olan boruda sentrifuqalanır. Santrifüj edildikdə, sudan daha sıx olan sezium xlorid bir neçə saatdan sonra sabit tarazlığa çatan bir sıxlıq qradiyenti əmələ gətirir. DNT qradiyentdə sıxlığının CsCl məhlulunun sıxlığına uyğun olduğu nöqtəyə köçür. Ağır və yüngül DNT fərqli istirahət nöqtələrinə gələcək və beləliklə fiziki olaraq ayrılacaqdı.

Əsas Eksperimentin Edilməsi

Meselson və Stahl əvvəlcə bakteriofaqdan, bakteriya daxilində təkrarlanan virusdan DNT-nin təkrarlanmasını öyrənmək qərarına gəldilər və timin nukleobazının iki forması (normal timin və 5-bromururasil) arasındakı sıxlıq fərqindən istifadə etdilər. Bu təcrübələr nəticə vermədi.

Müstəntiqlər planlarını dəyişdilər. Onlar bakteriya genomunun replikasiyasını tədqiq etdilər və valideyn və yeni sintez edilmiş DNT-ni qeyd etmək üçün azotun iki izotopundan (15N (ağır) və 14N (yüngül)) istifadə etdilər.

Bakteriyaların populyasiyası iki dəfə artdıqda, Meselson və Stahl DNT-nin ara sıxlıqda olduğunu, gradientdə sıx və yüngül DNT arasında yarı yolda olduğunu qeyd etdilər. İki ikiqatdan sonra DNT-nin yarısı tam yüngül, digər yarısı isə ara sıxlıqda idi. Bu nəticələr Yarı Mühafizəkar Model tərəfindən proqnozlaşdırılıb və Mühafizəkar və Dispersiv Modellərə uyğun gəlmir.

Meselson və Stahl təkrarlamanın bir turundan sonra qız DNT-nin iki zəncirini ayırmaq üçün istilikdən istifadə etdikləri başqa bir təcrübə etdilər. Onlar aşkar etdilər ki, bir zəncir tamamilə ağır DNT, digəri isə yüngüldür. Bu nəticə Yarı Mühafizəkar modelə uyğun idi və Dispersiv Modelə qarşı əlavə sübutlar təqdim etdi.

Ümumilikdə, nəticələr Watson və Crick tərəfindən təklif olunan modelə uyğun olaraq Yarı Mühafizəkar replikasiyanın sübutunu təmin etdi.

Sonra nə oldu?

Əsas təcrübəsindən bir neçə həftə sonra Meselson nəticələrinin xəbərlərini (məktub daxil olmaqla) bölüşmək üçün Jim Watsona məktub yazdı.

Meselson və Stahl onun replikasiya fərziyyəsini təkzib etsələr də və gənc alimləri nəticələrini dərc etmək üçün yazmağa və vacib nəticəni ictimaiyyətə elan etməyə çağırsalar da, dispersiv modeli təklif edən Kaltech fizikası və bioloqu Maks Delbruk nəticələrdən çox sevindi. dünya (1958).

Elm adamları indi DNT-nin təkrarlanmasından məsul olan zülal mexanizmləri haqqında çox şey bilirlər.

Bağlama Fikirləri

Meselson-Stahl təcrübəsi genetika və molekulyar biologiya sahəsinə güclü psixoloji təsir göstərdi. Bu, Watson və Crick modelinin ilk eksperimental testi idi və nəticələr DNT-nin hüceyrələrdə tam olaraq Watson və Crick-in proqnozlaşdırdığı kimi davrandığını açıq şəkildə göstərdi.

Meselson-Stahl eksperimentinin pərdəarxası turu yaxşı ideyaya malik olmaqla yanaşı, ilkin uğursuzluqların aradan qaldırılmasında dostluğun və əzmkarlığın elmi kəşf prosesində mühüm rol oynadığını göstərir. Həm də vacib olan o zaman çox kiçik olan Meselson və Stahlın öz ideyalarını həyata keçirməsinə imkan verən azadlıq atmosferi idi.

Bələdçi Kağız

Meselson, M. və Stahl, F.W. (1958). Escherichia coli-də DNT-nin təkrarlanması. ABŞ Milli Elmlər Akademiyasının Materialları, 44: 672–682.


Müzakirə

Burada, nokaut mutantları vasitəsilə düyüdə DNT replikasiyası zamanı BLM homoloqu OsRecQl4 funksiyasını təhlil etdik. Kometa analizindən istifadə edərək, afidikolinlə müalicə olunan DSB-lərin induksiyasını nümayiş etdirdik osrecql4 mutant hüceyrələr. TUNEL analizi, DSB-lər də daxil olmaqla, RAM-da DNT zədələnməsinin səbəb olduğunu göstərdi. GUS rekombinasiya müxbirindən istifadə edərək HR təhlili göstərdi ki, DSB-lərin ən azı bir hissəsi HR tərəfindən təmir edilə bilər, bu da HR-nin niyə gücləndirildiyini izah edir. osrecql4 mutantlar. PI boyanma təhlili göstərdi ki, təmir olunmamış DSB-lər kök meristemində hüceyrə ölümünə səbəb olur. Kometa, TUNEL və HR analizlərinin, eləcə də afidikolin müalicəsinin kombinasiyası altında mutant bitkilərdən istifadə edərək PI boyanmasının birgə nəticələri OsRecQl4-ün DNT replikasiyasının dayandırılmasından sağalma prosesində mühüm rolunu, həmçinin BLM ortoloji zülallarının qorunmuş rolunu açıq şəkildə nümayiş etdirdi. bu prosesdə. Bu işdə biz RAM-da DNT replikasiyası zamanı genomun saxlanmasında OsRecQl4-ün roluna diqqət yetirdik. Bununla belə, OsRecQl4 SAM-da da ifadə edilir (Şəkil 1B, C). Beləliklə, biz OsRecQl4-ün SAM-da, eləcə də RAM-da DNT replikasiyası zamanı genom sabitliyinin saxlanmasında iştirak etdiyini hesab edirik. Buna görə artan mutasiyalar içərisində toplana bilər osrecql4 mitotik hüceyrə dövrü ərzində mutant bitkilər və bu mutasiyalar sonrakı nəsillər tərəfindən miras alınmalıdır.

The osrecql4-1 (T-DNT xətti) yalnız az miqdarda kəsilmiş protein və osrecql4-2 (Tos17 xətti) şimal ləkə analizinə görə daha uzun bir proteinə malikdir (Şəkil 1B). Beləliklə, belə nəticəyə gəldik ki, həm də osrecql4-1osrecql4-2 mutantlar ifadə olunarsa, konsensus domenində RQC-də qüsurlu OsRecQl4 zülalının aberrant ölçüsünü yaradır. İki mutantın fərqli təsiri ola bilər. Bununla belə, hər iki mutantın DNT zədələyicilərinə qarşı yüksək həssaslığa malik olduğunu və afidikolin müalicəsi zamanı hüceyrə ölümünü artırdığını aşkar etdik.

Bu işdə DNT replikasiyasının dayandırılmasının bitkilərdə hiper-rekombinasiya fenotipinə səbəb olduğunu göstərdik. Urawa və başqaları. [39] bildirdi ki, rDNT-nin replikasiya çəngəl maneəsini ehtiva edən ribosomal RNT genləri (rDNT) arasında transkripsiya olunmayan boşluq (NTS) [40] HR-də HR-i artırır. Ərəbidopsis. In Escherichia coli, zədələnmiş DNT replikasiya çəngəlinin Holliday qovşağının formalaşması ilə yenidən işə salına biləcəyi, Holliday qovşağının əriməsi ilə DNT parçalanmasına və nəhayət, HR tərəfindən təmirə səbəb ola biləcəyi fərz edilmişdir. Bununla belə, bu mexanizm uyğun olmayan rekombinasiya riskini daşıyır. Beləliklə, dayanmış çəngəl (DNT parçalanmasına gətirib çıxarmayan) replikasiya xətalarının qarşısını almaq üçün DNT helikazları tərəfindən işlənə bilər [41].

Bu yaxınlarda Schuermann et al. [42] bildirmişdir ki, DNT polimeraza delta 1-də bir qüsur (POLδ1) içində Ərəbidopsis dayanmış və çökmüş replikasiya çəngəllərində yüksək HR tezliyi nümayiş etdirdi. Bu hesabat həmçinin DNT replikasiya stressinin bitkilərdə HR-yə səbəb olması qənaətimizi dəstəklədi. Bununla belə, bitkilərdə DNT replikasiyası stressi və gücləndirilmiş HR-ni birləşdirən molekulyar mexanizm qaranlıq olaraq qalır. Burada toplanmış DSB-lər, HR və meristem yerində DNT replikasiyasının tutulması ilə müşayiət olunan hüceyrə ölümü arasında əlaqəni görürük.

Rad51-dən asılı təmir HR-yə qırılma ilə əlaqəli replikasiya (BIR), ikiqat Holliday qovşağı (dHJ) və SDSA daxildir. Rad51-dən müstəqil SSA həmçinin DSB-ni təmir edir [43]. Bu yaxınlarda bildirildi ki, birbaşa təkrar GU-ABŞ rekombinasiya müxbiri ilə funksional GUS geni əsasən SSA yolu ilə yaradıla bilər, SDSA DSB-dən sonra yalnız kiçik bir rol oynayır [44]. Bununla belə, replikasiya zamanı induksiya edilmiş DSB-lər iki sərbəst ucları deyil, bir uclu DSB-ni, yəni DNT-nin cüt zəncirli ucunu (DSE) əmələ gətirir. DSE, BIR tərəfindən DNT sintezi ilə təmir edilmək üçün bacısı xromatidini işğal edir [45, 46]. Beləliklə, burada OsRecQl4 və HR-ni əlaqələndirmək üçün birbaşa təkrar GU-ABŞ rekombinasiya müxbirindən istifadə edərək HR səmərəliliyinin artırılması nümayiş etdirilsə də, aşkar edilmiş HR Rad51-dən asılı HR təmiri olmalıdır. Gələcəkdə bu, Rad51 ilə ikiqat mutantdan istifadə etməklə təsdiqlənə bilər. GU-ABŞ müxbirinin alternativ təmiri fərziyyəsini dəstəkləyən əlavə məqamlar toxumalarda (bitki və kalli) və induksiya (I-) fərqləridir.SceI vs. aphidicolin), bu, təmirin baş verdiyi hüceyrə dövrü vəziyyətlərinin fərqli yayılmasına səbəb ola bilər.

həssaslığını təhlil etdik osrecql4 afidikolin və bleomisinə mutantlar. OsRecQl4-dəki qüsurlar düyünün bu sonuncu birləşmələrə həssaslığını artırdığından, OsRecQl4 DNT replikasiyasının həbsindən və DSB təmirindən bərpada iştirak edə bilər. Digər tərəfdən, osrecql4 mutantlar normal böyümə göstərdilər və münbit idilər osrecql4 mutantlar qeyri-bərabər ölçülü OsRecQl4 zülalını göstərdilər ki, bu da OsRecQl4-ün vacib olmaya biləcəyini göstərir. Bu baxımdan, düyüdə RecQ ailəsinin genlərinin üzvlərininOsRecQ1, OsRecQ2, OsRecQsimOsRecQ886— meristemlərdə ifadə edilir [27], RecQ helikaz ailə üzvlərinin proliferativ hüceyrələrdə genom sabitliyinin qorunmasında üst-üstə düşən rol oynaya biləcəyini göstərir. Ancaq homozigot blm siçanlar böyümə geriliyi nümayiş etdirir [47]. artımını qiymətləndirmək maraqlı ola bilər osrecql4 yüksək UV şəraitində mutantdır, çünki DNT replikasiyasının dayandırılması UV fotoməhsulları tərəfindən induksiya olunur.

Arabidopsisin həssaslığına baxmayaraq atrecq4A bleomisin müalicəsi üçün mutantlar WT bitkiləri ilə eyni idi, araşdırmamızda düyüdə bleomisinə həssaslığın artdığını müşahidə etdik. osrecql4 mutantlar WT bitkiləri ilə müqayisədə. Bu, sistem, toxuma və eksperimental prosedurdakı fərqlərə görə ola bilər. Bundan əlavə, kök meristemində hüceyrə ölümünü müşahidə etdik osrecql4 mutant bitkilər. Bu fərqlər endoreduplikasiyanın baş verməsi ilə əlaqələndirilə bilər Ərəbidopsis, çünki DNT zədələnmiş hüceyrələr endosiklə daxil ola və mitotik hüceyrə dövründən ayrıla bilər. Ərəbidopsis.

Nəticələrimiz göstərir ki, OsRecQl4 SAM və RAM-da, yəni hüceyrə bölünməsi yerlərində ifadə edilir. Bundan əlavə, OsRecQl4 ifadəsi bleomisinlə deyil, afidikolin müalicəsi ilə induksiya edilmişdir (Əlavə fayl 1: Şəkil S5). Bu nəticələr göstərir ki, transkripsiya səviyyəsinə görə OsRecQl4 DNT replikasiyası zamanı təmirdə DSB-lərin təmirindən daha mühüm rol oynayır. BLM dayanmış replikasiya çəngəllərində yığılır [4, 6], bu OsRecQl4-ün DNT replikasiyasının həbsinin induksiya edilə bilən ifadəsi anlayışını dəstəkləyir (Əlavə fayl 1: Şəkil S5). Bu nəticələr DNT replikasiyası həbsindən sağalmaq üçün OsRecQl4-ün lazım olduğunu göstərir. The osrecql4-2 mutant DNT replikasiyası həbsindən sağala bilmədi, bu, bəlkə də HR ilə təmir tələb edən DSB-lərin sayının artması ilə nəticələndi.

Maraqlıdır ki, aphidicolin müalicəsi olmadan həm WT, həm də tapdıq osrecql4-2 mutantlar kometa analizinə əsasən çox aşağı səviyyədə DSB istehsal etmişlər (Şəkil 4). Eynilə, DNT zədələnməsi osrecql4-2 TUNEL tərəfindən təhlil edilən hüceyrə bölünməsi kök zonasında, demək olar ki, WT bitkiləri ilə müqayisə edilə bilər. Bununla belə, osrecql4-2 mutant, afidikolin müalicəsi olmadan normal böyümə şəraitində WT bitkilərindən daha çox HR tezliyi göstərdi. Bu, DSB-lərin induksiyaya səbəb olduğunu göstərirdi osrecql4-2 mutant normal böyümə şəraitində HR daxil olmaqla DNT təmir sistemləri tərəfindən təmir edilə bilər, çünki HR RecQ helikazı olmadan yavaş-yavaş davam edə bilər [48]. Bununla belə, afidikolin müalicəsi nəticəsində yaranan artıq DSB-lər daxili DNT təmir sistemləri tərəfindən təmir edilə bilmədi və təmir olunmamış DSB-lər beləliklə, kometa və TUNEL analizi ilə aşkar edildi. Bundan əlavə, təmir edilməmiş DSB-lər hüceyrə ölümünə səbəb ola bilər osrecql4 aphidolin müalicəsi zamanı mutantlar. Beləliklə, bitkiləri genotoksik stressdən xilas etmək üçün OsRecQl4 tələb oluna bilər.

Geniş şəkildə desək, RecQ helikazları DNT sabitliyini qoruyur. RecQ helikaz BLM yalnız DNT replikasiyasının dayandırılmasından sağalmağı deyil, həm də DSB təmirinin ilkin mərhələsi zamanı ekzonukleaza 1-in vasitəçiliyi ilə DNT rezeksiyasını təşviq edir [49]. OsRecQl4 həmçinin düyüdə HR vasitəçiliyi ilə DSB təmirinin işlənməsinin təşviqində rol oynayır [26]. OsRecQl4 yalnız meristemlərdə, digər düyü RecQ kimi genlər isə meristematik toxumalarda ifadə edilmişdir [27]. Beləliklə, biz düyüdə yeddi RecQ helikaz geni üçün üst-üstə düşən və fərqli rolları gözləyirik.


PriA: DNT replikasiyası və rekombinasiyasının kəsişməsində

PriA, bakteriofaq phi X174 viral DNT-nin dupleks replikativ formaya çevrilməsi üçün in vitro tələbinə görə ilkin olaraq kəşf edilmiş bir zəncirli DNT-dən asılı ATPaz, DNT translokaz və DNT helikazdır. Tədqiqatlar göstərdi ki, PriA phi X174 DNT-də DNT sintezini əsaslandıran multiprotein kompleksi olan primosomun yığılmasını katalizləşdirir. Primosomun həm DNT-nin açılması funksiyasını, həm də replikasiya çəngəlinin irəliləməsi üçün tələb olunan Okazaki fraqmentinin hazırlanması funksiyasını təmin edə bildiyi göstərildi. Bununla belə, phi X174 DNT-də primosomların yığılması üçün yeddi zülal, PriA, PriB, PriC, DnaT, DnaB, DnaC və DnaG tələb olunduğu halda, oriC-dən replikasiya üçün yalnız DnaB, DnaC və DnaG tələb olunurdu ki, bu da digər zülalların xromosomların təkrarlanmasında iştirak etməmişdir. PriA null mutasiyalarını daşıyan suşlar konstruktiv olaraq SOS reaksiyası üçün induksiya edilib və homoloji rekombinasiyada, UV şüası ilə zədələnmiş DNT-nin təmirində və ikiqat zəncirli qırılmalarda, həm induksiyalı, həm də konstitutiv stabil DNT replikasiyasında qüsurlu olublar. Bu fenotipin əsasını indi PriA-nın homoloji rekombinasiya, ikiqat tel qırılma təmiri və sabit DNT replikasiyası zamanı əmələ gələn ara məhsul olan D döngəsində replikasiya çəngəllərini yükləmək qabiliyyəti ilə izah etmək olar. Beləliklə, rekombinasiya və replikasiya arasında uzun müddətdir nəzəriyyələşdirilmiş əlaqə nümayiş etdirilir.


DMCA şikayəti

Vebsayt vasitəsi ilə mövcud olan məzmunun (Xidmət Şərtlərimizdə müəyyən edildiyi kimi) müəllif hüquqlarınızdan birini və ya bir neçəsini pozduğuna inanırsınızsa, lütfən, təyin edilmiş şəxslərə aşağıda təsvir olunan məlumatları ehtiva edən yazılı bildiriş (“Pozulma bildirişi”) təqdim etməklə bizə məlumat verin. agent aşağıda verilmişdir. Əgər Varsity Repetitorları Pozunma Bildirişinə cavab olaraq tədbir görsə, o, bu cür məzmunu Varsity Tərbiyəçilərinə təqdim etdiyi ən son e-poçt ünvanı vasitəsilə bu cür məzmunu əlçatan edən tərəflə əlaqə saxlamağa yaxşı niyyətlə cəhd edəcək.

Pozuntu bildirişiniz məzmunu əlçatan edən tərəfə və ya ChillingEffects.org kimi üçüncü tərəflərə göndərilə bilər.

Nəzərinizə çatdıraq ki, məhsul və ya fəaliyyətin müəllif hüquqlarınızı pozduğuna dair ciddi şəkildə təhrif etsəniz, ziyana görə (xərclər və vəkil haqları daxil olmaqla) məsuliyyət daşıyacaqsınız. Beləliklə, əgər Vebsaytda yerləşən və ya onunla əlaqəli olan məzmunun müəllif hüququnuzu pozduğuna əmin deyilsinizsə, əvvəlcə vəkillə əlaqə saxlamağı düşünməlisiniz.

Bildiriş göndərmək üçün bu addımları yerinə yetirin:

Siz aşağıdakıları daxil etməlisiniz:

Müəllif hüququ sahibinin və ya onların adından hərəkət etmək səlahiyyəti olan şəxsin fiziki və ya elektron imzası Pozulduğu iddia edilən müəllif hüququnun identifikasiyası Müəllif hüququnuzu pozduğunu iddia etdiyiniz məzmunun xarakteri və dəqiq yerinin təsviri, kifayət qədər Varsity Repetitorlarına həmin məzmunu tapmaq və müsbət şəkildə müəyyən etmək imkanı verən təfərrüat, məsələn, biz sualın hansı xüsusi hissəsinin məzmununu və təsvirini ehtiva edən xüsusi suala (yalnız sualın adı deyil) keçid tələb edirik – şəkil, link, mətn və s. – şikayətiniz adınız, ünvanınız, telefon nömrəniz və e-poçt ünvanınıza aiddir və Sizin bəyanatınız: (a) müəllif hüququnuzu pozduğunu iddia etdiyiniz məzmundan istifadənin vicdanla inandığınıza qanunla və ya müəllif hüququ sahibi və ya belə sahibin agenti tərəfindən icazə verilməmiş (b) Pozulma haqqında bildirişinizdə olan bütün məlumatların dəqiq olması və (c) yalan şahidlik etmə cəzası altında müəllif hüququ sahibi və ya onların adından hərəkət etmək səlahiyyəti olan şəxs.

Şikayətinizi təyin olunmuş agentimizə göndərin:

Charles Cohn Varsity Tutors MMC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
Sent-Luis, MO 63105


7.00x Biologiyaya giriş və 7.05x Biokimya və ya oxşar (biokimya, molekulyar biologiya və genetika).

Biznesiniz və ya Komandanız üçün bu kursla maraqlanırsınız?

İşçilərinizi edX for Business ilə ən çox tələb olunan mövzularda öyrədin.

Bu kurs haqqında

Siz DNT-nizlə tanışsınız, amma bilirdinizmi ki, hüceyrələriniz ömrünüz boyu bir işıq ili uzatmaq üçün kifayət qədər DNT sintez edir? Hüceyrə mexanizmləri sizin yaşaya biləcəyinizdən daha çox səhv etmədən belə bir uğura necə nail olur? Xərçəngə yoluxma halları niyə olduğundan daha yüksək deyil? Və əgər hər bir hüceyrədəki DNT iki metr uzunluğundadırsa, bu genetik material dolaşıq bir qarışıqlığa çevrilmədən hüceyrə nüvəsinin içərisinə sığmaq üçün necə sıxılır?

Dərsliklərdə təqdim olunan elmi məlumatların “nə”sindən kənara çıxmağa və araşdırmağa hazırsınız Necə elm adamları bu molekulyar modellərin təfərrüatlarını çıxara bilirlərmi?

DNT replikasiyası və təmirində iştirak edən zülalları müəyyən edən klassik eksperimental hadisələrdən tutmuş, genom ardıcıllığının gücünü tətbiq edən ən müasir analizlərə qədər müasir molekulyar genetikaya pərdəarxası nəzər salın. Molekulyar biologiya təcrübələrini tərtib etmək və onlardan alınan məlumatları şərh etmək bacarığınıza əminsinizmi? Biz bu kursdakı problemləri sizin eksperimental dizayn və məlumat təhlili bacarıqlarınızı inkişaf etdirmək üçün tərtib etdik.

DNT sintezinin sədaqətini qoruyan replikasiya mexanizmləri və yolları haqqında mövcud biliklərimizin sərhədlərini araşdıraq. Əgər çətinliyə hazırsınızsa, 7.28x 1-ci hissədə bizə qoşulun: DNT Replikasiyası və Təmiri.

MITx Biology @MITxBio-dan ən son xəbərləri Twitter-də izləyin .


İmtahan və həll yolları

Bu, OCW üzrə 2400-dən çox kursdan biridir. Sol tərəfdə əlaqələndirilmiş səhifələrdə bu kurs üçün materialları araşdırın.

MIT OpenCourseWare bütün MİT kurrikulumini əhatə edən minlərlə MİT kurslarından materialların pulsuz və açıq nəşridir.

Qeydiyyat və ya qeydiyyat yoxdur. OCW materiallarını öz sürətinizlə sərbəst şəkildə nəzərdən keçirin və istifadə edin. Heç bir qeydiyyat yoxdur, başlanğıc və ya bitmə tarixləri yoxdur.

Bilik sizin mükafatınızdır. Öz həyat boyu öyrənmənizə rəhbərlik etmək və ya başqalarına öyrətmək üçün OCW-dən istifadə edin. Biz OCW-dən istifadə üçün kredit və ya sertifikat təklif etmirik.

Paylaşmaq üçün hazırlanmışdır. Daha sonra faylları endirin. Dostlarınıza və həmkarlarınıza göndərin. Dəyişdirin, yenidən qarışdırın və təkrar istifadə edin (sadəcə mənbə kimi OCW-ni göstərməyi unutmayın.)

MIT OpenCourseWare haqqında

MIT OpenCourseWare is an online publication of materials from over 2,500 MIT courses, freely sharing knowledge with learners and educators around the world. Learn more »

© 2001&ndash2018
Massachusetts Institute of Technology

Your use of the MIT OpenCourseWare site and materials is subject to our Creative Commons License and other terms of use.


Steps in DNA Replication

The process of DNA replication is a complex one, and involves a set of proteins and enzymes that collectively assemble nucleotides in the predetermined sequence. In response to the molecular cues received during cell division, these molecules initiate DNA replication, and synthesize two new strands using the existing strands as templates. Each of the two resultant, identical DNA molecules is composed of one old and one new strand of DNA. Hence the process of DNA replication is said to be a semi-conservative one.

The series of events that occur during prokaryotic DNA replication have been explained below.

Initiation

DNA replication begins at specific site termed as origin of replication, which has a specific sequence that can be recognized by initiator proteins called DnaA. They bind to the DNA molecule at the origin sites, thus flagging it for the docking of other proteins and enzymes essential for DNA replication. An enzyme called helicase is recruited to the site for unwinding the helices into single strands.

Bizim üçün yazmaq istərdinizmi? Yaxşı, biz sözü yaymaq istəyən yaxşı yazıçılar axtarırıq. Bizimlə əlaqə saxlayın, danışarıq.

Helicases break the hydrogen bonds between base pairs, in an energy-dependent manner. This point or region of DNA is now known as the replication fork. Once the helices are unwound, proteins called single-strand binding proteins (SSB) bind to the unwound regions, and prevent them for annealing. The replication process thus initiates, and the replication forks proceed in two opposite directions along the DNA molecule.

Primer Synthesis

The synthesis of a new, complementary strand of DNA using the existing strand as a template is brought about by enzymes known as DNA polymerases. In addition to replication they also play an important role in DNA repair and recombination.

However, DNA polymerases cannot start DNA synthesis independently, and require and 3′ hydroxyl group to start the addition of complementary nucleotides. This is provided by an enzyme called DNA primase which is a type of DNA-dependent RNA polymerase. It synthesizes a short stretch of RNA onto the existing DNA strands. This short segment is called a primer, and comprises 9-12 nucleotides. This gives DNA polymerase the required platform to begin copying a DNA strand. Once the primers are formed on both the strands, DNA polymerases can extend these primers into new DNA strands.

The unwinding of DNA may cause supercoiling in the regions following the fork. These DNA supercoils are relaxed by specialized enzyme called topoisomerase which binds to the DNA stretch ahead of the replication fork. It creates a nick in the DNA strand in order to relieve the supercoil.

Leading Strand Synthesis

DNA polymerases can add new nucleotides only to the 3′ end of an existing strand, and hence can synthesize DNA in 5′ → 3′ direction only. But the DNA strands run in opposite directions, and hence the synthesis of DNA on one strand can occur continuously. This is known as the leading strand.

Here, DNA polymerase III (DNA pol III) recognizes the 3′ OH end of the RNA primer, and adds new complementary nucleotides. As the replication fork progresses, new nucleotides are added in a continuous manner, thus generating the new strand.

Lagging Strand Synthesis

On the opposite strand, DNA is synthesized in a discontinuous manner by generating a series small fragments of new DNA in the 5′ → 3′ direction. These fragments are called Okazaki fragments, which are later joined to form a continuous chain of nucleotides. This strand is known as the lagging strand since the process of DNA synthesis on this strand proceeds at a lower rate.

Here, the primase adds primers at several places along the unwound strand. DNA pol III extends the primer by adding new nucleotides, and falls off when it encounters the previously formed fragment. Thus, it needs to release the DNA strand, and slide further up-stream to start the extension of another RNA primer. A sliding clamp holds the DNA in its place as it moves through the replication process.

Primer Removal

Although new DNA strands have been synthesized the RNA primers present on the newly formed strands need to be replaced by DNA. This activity is performed by the enzyme DNA polymerase I (DNA pol I). It specifically removes the RNA primers via its 5′ → 3′ exonuclease activity, and replaces them with new deoxyribonucleotides by the 5′ → 3′ DNA polymerase activity.

Ligation

After primer removal is completed the lagging strand still contains gaps or nicks between the adjacent Okazaki fragments. The enzyme ligase identifies and seals these nicks by creating a phosphodiester bond between the 5′ phosphate and 3′ hydroxyl groups of adjacent fragments.

Xitam

This replication machinery halts at specific termination sites which comprise a unique nucleotide sequence. This sequence is identified by specialized proteins called tus which bind onto these sites, thus physically blocking the path of helicase. When helicase encounters the tus protein it falls off along with the nearby single-strand binding proteins.

Fact File

The DNA replication process is almost error free with the help of 3′ → 5′ exonuclease activity of the DNA polymerases. DNA pol III proofreads the nucleotides being newly added to the strand. If a nucleotide has been incorrectly added, DNA pol III recognizes the error immediately, removes the incorrect base, adds the correct nucleotide, and then continues ahead.

Difference Between Prokaryotic and Eukaryotic DNA Replication

Although the basic mechanism remains the same, eukaryotic DNA replication is much more complex, and involves a higher number of proteins and enzymes. The regulatory mechanisms for DNA replication are also more evolved and intricate.

  • In prokaryotes, DNA replication is the first step of cell division. On the other hand, eukaryotic DNA replication is intricately controlled by the cell cycle regulators, and the process takes place during the ‘S’ or synthesis phase of the cell cycle.
  • Unlike prokaryotic DNA, the eukaryotic DNA is always present in combination with histone proteins that are involved in regulation of gene expression. During replication, these proteins need to be removed just before the unwinding of DNA.
  • Owing to higher genomic size and complexity of eukaryotes, several origin and termination sites for replication are present along the DNA. The region between one set of origin and termination sites is called a replication unit or replicon, within which one event of replication takes place. This enables faster and more accurate DNA replication as compared to the prokaryotic system of having a single replicon.
  • The Okazaki fragments formed in prokaryotes are longer as compared to those in eukaryotes. In Escherichia coli (E. coli) they are about 1000 to 2000 nucleotides long whereas in eukaryotes their length ranges between 100 and 200 nucleotides.
  • Another interesting difference in prokaryotic and eukaryotic DNA replication is in the termination step of replication. In prokaryotes, the two replication forks, moving in opposite directions along the circular DNA molecule, meet at the termination site, and replication halts. However, eukaryotic DNA being a linear molecule, the lagging strand is shorter than the template strand. To avoid the loss of genetic information through such shortening, chromosomal ends have a set of repetitive sequences called telomeres that comprise noncoding DNA.

Fact File

The human DNA is copied at about 50 base pairs per second. Due to initiation of replication at multiple locations, the process is completed within one hour. If this were not the case, it would take about a month to finish replicating a single chromosome!

The genes of an organism contain all the necessary information to synthesize the right molecule, in the right amounts, and at the right time. Replication is the way to ensure that this coded information is passed down to every cell of the body, and also to the successive generations. After all, as rightly pointed by Richard Dawkins:

“They are the replicators and we are their survival machines. Məqsədimizə xidmət etdikdən sonra kənara atılırıq. But genes are denizens of geological time: genes are forever.”

Əlaqədar Yazılar

Mitochondrial DNA or mtDNA is the deoxyribonucleic acid present in the mitochondria organelles. This DNA was discovered by Margit and Sylvan Nass via electron microscopy. The discovery enabled an understanding&hellip

Nowadays, DNA typing is a widely used technique in the field of genetics. This tool has not only been useful in forensic and scientific studies of animals, but has also&hellip

DNA fingerprinting has revolutionized criminal investigations to pin down real culprits. As interesting as it sounds, it has a sophisticated step by step procedure. This article will give you complete&hellip


Videoya baxın: DNA Methylation and Cancer - Garvan Institute (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. JoJogor

    In my opinion, you are on the wrong track.

  2. Gurgalan

    Maraqlı olacaq.

  3. Sani

    Təəssüf ki, indi özümü ifadə edə bilmirəm - boş vaxt yoxdur. Amma azadlığa çıxacağam - bu sual üzərində düşündüyümü mütləq yazacam.

  4. Cafall

    Lənət olsun! Sərin! Özünüzə cavab verdiniz. Həyatın mənası və hər şey. Həll edildi, zarafat etmir.

  5. Maddox

    Mən təsadüfən foruma girdim və bu mövzunu gördüm. Mən sizə məsləhətlə kömək edə bilərəm. Biz birlikdə həll yolu tapa bilərik.

  6. Ed

    Thanks for this post. I've been reading you for a long time and I like everything.

  7. Doukasa

    Bu sadəcə əla ideyadır

  8. Wyth

    Düzgün olmadığınızı görürəm. Müzakirə edəcəyik. Baş nazir yaz, danışacağıq.



Mesaj yazmaq