Molekul DNA adalah struktur yang ditemukan pada kromosom. Satu kromosom mengandung satu molekul seperti itu yang terdiri dari dua untai. Reduplikasi DNA adalah transfer informasi setelah mereproduksi sendiri benang dari satu molekul ke molekul lain. Itu melekat pada DNA dan RNA. Artikel ini membahas tentang proses reduplikasi DNA.
Informasi umum dan jenis sintesis DNA
Diketahui bahwa utas dalam molekul terpelintir. Namun, ketika proses reduplikasi DNA dimulai, mereka kehilangan semangat, kemudian pindah ke samping, dan salinan baru disintesis pada masing-masing. Setelah selesai, dua molekul yang benar-benar identik muncul, yang masing-masing berisi utas ibu dan anak. Sintesis ini disebut semi-konservatif. Molekul DNA bergerak menjauh, sementara tetap berada dalam satu sentromer, dan akhirnya menyimpang hanya ketika sentromer ini mulai membelah.
Jenis sintesis lainnya disebut reparatif. Dia, tidak seperti yang sebelumnya,terkait dengan setiap tahap seluler, tetapi dimulai ketika kerusakan DNA terjadi. Jika mereka terlalu luas, maka sel akhirnya mati. Namun, jika kerusakannya terlokalisir, maka bisa diperbaiki. Tergantung pada masalahnya, satu atau dua untai DNA dapat direstorasi. Ini, demikian disebut juga, sintesis tak terjadwal tidak memakan waktu lama dan tidak membutuhkan biaya energi yang besar.
Tetapi ketika terjadi reduplikasi DNA, banyak energi, bahan yang dikonsumsi, durasinya meregang berjam-jam.
Reduplikasi dibagi menjadi tiga periode:
- inisiasi;
- perpanjangan;
- penghentian.
Mari kita lihat lebih dekat urutan reduplikasi DNA ini.
Inisiasi
Ada beberapa puluh juta pasangan basa dalam DNA manusia (hanya ada seratus sembilan pada hewan). Reduplikasi DNA dimulai di banyak tempat dalam rantai karena alasan berikut. Pada waktu yang hampir bersamaan, transkripsi terjadi pada RNA, tetapi tersuspensi di beberapa tempat terpisah selama sintesis DNA. Oleh karena itu, sebelum proses semacam itu, suatu zat dalam jumlah yang cukup terakumulasi dalam sitoplasma sel untuk mempertahankan ekspresi gen dan agar aktivitas vital sel tidak terganggu. Karena itu, prosesnya harus dilakukan secepat mungkin. Siaran selama periode ini dilakukan, dan transkripsi tidak dilakukan. Penelitian telah menunjukkan bahwa reduplikasi DNA terjadi sekaligus di beberapa ribu titik - area kecil dengan tertentuurutan nukleotida. Mereka bergabung dengan protein inisiator khusus, yang pada gilirannya bergabung dengan enzim lain dari replikasi DNA.
Fragmen DNA tempat terjadinya sintesis disebut replika. Ini dimulai dari titik awal dan berakhir ketika enzim menyelesaikan replikasi. Replika itu otonom, dan juga memasok seluruh proses dengan dukungannya sendiri.
Proses mungkin tidak dimulai dari semua titik sekaligus, di suatu tempat itu dimulai lebih awal, di suatu tempat nanti; dapat mengalir dalam satu atau dua arah yang berlawanan. Peristiwa terjadi dalam urutan berikut saat dihasilkan:
- garpu replikasi;
- RNA primer.
garpu replikasi
Bagian ini adalah proses di mana untaian deoksiribonukleat disintesis pada untaian DNA yang terlepas. Garpu membentuk apa yang disebut mata reduplikasi. Proses ini didahului oleh serangkaian tindakan:
- melepas dari pengikatan histon dalam nukleosom - enzim reduplikasi DNA seperti metilasi, asetilasi dan fosforilasi menghasilkan reaksi kimia yang menyebabkan protein kehilangan muatan positifnya, yang memfasilitasi pelepasannya;
- despiralisasi adalah pelepasan yang diperlukan untuk melepaskan utas lebih lanjut;
- memecah ikatan hidrogen antar untai DNA;
- perbedaan mereka dalam arah molekul yang berbeda;
- fiksasi oleh protein SSB.
RNA primer
Sintesis dilakukanenzim yang disebut DNA polimerase. Namun, ia tidak dapat memulainya sendiri, jadi enzim lain melakukannya - RNA polimerase, yang juga disebut primer RNA. Mereka disintesis secara paralel dengan untaian deoksiribonukleat menurut prinsip komplementer. Dengan demikian, inisiasi berakhir dengan sintesis dua primer RNA pada dua untai DNA yang putus dan terlepas ke arah yang berbeda.
Pemanjangan
Periode ini dimulai dengan penambahan nukleotida dan ujung 3' primer RNA, yang dilakukan oleh DNA polimerase yang telah disebutkan. Untuk yang pertama, dia menempelkan nukleotida kedua, ketiga, dan seterusnya. Basis untai baru terhubung ke rantai induk dengan ikatan hidrogen. Diyakini bahwa sintesis filamen berlangsung dalam arah 5'-3'.
Di mana sintesis terjadi menuju garpu replikasi, sintesis berlangsung terus menerus dan memanjang seperti itu. Karena itu, utas seperti itu disebut memimpin atau memimpin. Primer RNA tidak lagi terbentuk di atasnya.
Namun, pada untai ibu yang berlawanan, nukleotida DNA terus menempel pada primer RNA, dan rantai deoksiribonukleat disintesis dalam arah yang berlawanan dari garpu reduplikasi. Dalam hal ini disebut lagging atau lagging.
Pada untai yang tertinggal, sintesis terjadi secara terpisah-pisah, di mana, pada akhir satu bagian, sintesis dimulai di tempat lain yang berdekatan dengan menggunakan primer RNA yang sama. Dengan demikian, ada dua fragmen pada untai tertinggal yang dihubungkan oleh DNA dan RNA. Mereka disebut fragmen Okazaki.
Lalu semuanya berulang. Kemudian putaran heliks lainnya terlepas, ikatan hidrogen putus, untaian menyimpang ke samping, untai utama memanjang, fragmen berikutnya dari primer RNA disintesis pada yang tertinggal, setelah itu fragmen Okazaki. Setelah itu, pada untai yang tertinggal, primer RNA dihancurkan, dan fragmen DNA digabungkan menjadi satu. Jadi pada sirkuit ini terjadi secara bersamaan:
- pembentukan primer RNA baru;
- sintesis fragmen Okazaki;
- penghancuran primer RNA;
- reunifikasi menjadi satu rantai tunggal.
Pemutusan
Proses berlanjut hingga dua garpu replikasi bertemu, atau salah satunya mencapai ujung molekul. Setelah garpu bertemu, untaian anak DNA dihubungkan oleh enzim. Jika garpu telah pindah ke ujung molekul, reduplikasi DNA diakhiri dengan bantuan enzim khusus.
Koreksi
Dalam proses ini, peran penting diberikan pada kontrol (atau koreksi) reduplikasi. Keempat jenis nukleotida dipasok ke tempat sintesis, dan dengan percobaan pemasangan, DNA polimerase memilih yang dibutuhkan.
Nukleotida yang diinginkan harus dapat membentuk ikatan hidrogen sebanyak nukleotida yang sama pada untai cetakan DNA. Selain itu, harus ada jarak konstan tertentu antara tulang punggung gula-fosfat, sesuai dengan tiga cincin di dua basa. Jika nukleotida tidak memenuhi persyaratan ini, koneksi tidak akan terjadi.
Kontrol dilakukan sebelum dimasukkan ke dalam rantai dan sebelummasuknya nukleotida berikutnya. Setelah itu, ikatan terbentuk di tulang punggung gula fosfat.
Variasi mutasi
Mekanisme replikasi DNA, meskipun persentase akurasinya tinggi, selalu memiliki gangguan pada utas, terutama yang disebut "mutasi gen". Kira-kira seribu pasangan basa memiliki satu kesalahan, yang disebut reduplikasi konvarian.
Itu terjadi karena berbagai alasan. Misalnya, pada konsentrasi nukleotida yang tinggi atau terlalu rendah, deaminasi sitosin, adanya mutagen di area sintesis, dan banyak lagi. Dalam beberapa kasus, kesalahan dapat diperbaiki dengan proses perbaikan, dalam kasus lain, koreksi menjadi tidak mungkin.
Jika kerusakan telah menyentuh tempat yang tidak aktif, kesalahan tersebut tidak akan berdampak serius ketika proses reduplikasi DNA terjadi. Urutan nukleotida gen tertentu mungkin muncul dengan ketidakcocokan. Kemudian situasinya berbeda, dan baik kematian sel ini maupun kematian seluruh organisme dapat menjadi hasil negatif. Juga harus diperhitungkan bahwa mutasi gen didasarkan pada variabilitas mutasi, yang membuat kumpulan gen lebih plastis.
Metilasi
Pada saat sintesis atau segera setelahnya, terjadi metilasi berantai. Dipercaya bahwa pada manusia, proses ini diperlukan untuk membentuk kromosom dan mengatur transkripsi gen. Pada bakteri, proses ini berfungsi untuk melindungi DNA agar tidak dipotong oleh enzim.
