Pojęcia z genetyki; Replikacja DNA

Informacja genetyczna - instrukcje kierujące wszystkimi funkcjami komórki lub organizmu zapisane jako określone, swoiste sekwencje nukleotydów w kwasach nukleinowych w postaci kodu genetycznego.
Przepływ informacji genetycznej odbywa się w kierunku
DNA-> RNA-> BIAŁKO wyjątek: wirusy RNA
Nośnikiem informacji genetycznej są bardzo długie cząsteczki DNA, w których jest ona zakodowana w liniowej sekwencji nukleotydów A, T, G i C
Kod genetyczny: zasady zapisu informacji genetycznej zawartej w DNA
Kod genetyczny jest:
trójkowy - 3 kolejne nukleotydy zwane kodonami w nici DNA wyznaczają określony aminokwas w białku
niejednoznaczny (zdegenerowany) - 4 rodzaje zasad azotowych (A, T, C, G) tworzą 64 różne kodony (43=64), z których 61 odpowiada aminokwasom, a 3 są kodonami terminacyjnymi (nonsensownymi), kończącymi translację; jeden aminokwas może być wyznaczony przez więcej niż 1 kodon
bezprzecinkowy ? nie ma żadnych sygnałów oddzielających jeden kodon od drugiego
niezachodzący - trójki zasad odczytywane są kolejno od kodonu inicjacyjnego i nie zachodzą na siebie
uniwersalny - te same kodony wyznaczają takie same aminokwasy u wszystkich organizmów pro- i eukariotycznych
Cząsteczka DNA tworzy dwuniciową helisę złożoną z dwóch komplemetarnych łańcuchów nukleotydowych utrzymywanych razem za pomocą wiązań wodorowych łączących w pary A z T oraz G z C.
Każdy łańcuch DNA wykazuje polarność chemiczną wynikającą ze sposobu wiązania się na przemian cukrów i fosforanów w łańcuchy cukrowo-fosforanowe. Łańcuchy w cząsteczce DNA są ułożone antyrównolegle, to znaczy przbiegają przeciwnie.
Replikacja
Cząsteczka DNA jest podwajana (replikowana) poprzez polimeryzację nowych łańcuchów na matrycy, którą jest każdy ze starych łańcuchów helisy. Replikacja DNA jest semikonserwatywna - każda z nowo powstałych cząsteczek o strukturze podwójnego heliksu zbudowana jest z jednej nici starej (pochodzącej z cząsteczki ulegającej replikacji) oraz z jednej nici nowo zsyntetyzowanej.
Etapy replikacji DNA
INICJACJA
Replikacja DNA rozpoczyna się w specyficznym miejscu cząsteczki DNA zwanym miejscem inicjacji replikacji (?o? - ang, origin - początek) genom prokariotyczny - jedno miejsce o genom eukariotyczny - wiele miejsc o (np. u człowieka - 10 000)
W miejscu o wiążą się białka inicjujące powodujące lokalne rozplecenie dwuniciowej helisy DNA ? oczko replikacyjne.
Rozpoczęcie replikacji w miejscu o wymaga syntezy krótkich odcinków RNA, tzw. starterów (1-60 nukleotydów), które są następnie usuwane i zastępowane odcinkami DNA
Nowe łańcuchy DNA są tworzone w widełkach replikacyjnych
ELONGACJA
Replikacja jest dwukierunkowa - przebiega jednocześnie na obu niciach. Nowe łańcuchy DNA są syntetyzowane tylko w kierunku od końca 5? do końca 3?
Widełki replikacyjne są asymetryczne:
-Wydłużanie jednej z nici odbywa się zgodnie z ruchem widełek replikacyjnych, w sposób ciągły - powstaje nić wiodąca (prowadząca)
-Wydłużanie drugiej nici odbywa się w kierunku przciwnym do ruchu widełek replikacyjnych, w sposób nieciągły - powstają fragmenty Okazaki, a po ich połączeniu - nić opóźniona
Replikacja DNA wymaga współdziałania wielu białek (ok. 20), tworzących wieloenzymatyczny aparat replikacyjny umiejscowiony w widełkach replikacyjnych, który katalizuje syntezę DNA.
helikaza - rozplata helikalną strukturę DNA
prymaza - syntetyzuje krótkie odcinki RNA - startery
polimeraza DNA - syntetyzuje nowe nici DNA i koryguje poprawność wbudowania nowych nukleotydów
białka wiążące jednoniciowy DNA - łączą się z rozplecionymi łańcuchami DNA i przeciwdziałają ich ponownemu połączeniu
Inne białka uczestniczące w replikacji:
nukleaza DNA - usuwa startery
ligaza DNA - łączy fragmenty Okazaki
naprawcza polimeraza - dobudowuje DNA w miejsce usuniętych starterów
TERMINACJA
U eukariontów replikacja ulega zakończeniu w miejscu zetknięcia się widełek replikacyjnych przebiegających w przeciwnych kierunkach.W przypadku nici opóźnionej następuje usunięcie starterowego RNA i połączenie fragmentu w jedną nić przy udziale ligaz. Dwie nici zostają połączonę wiązaniem wodorowym.