Репликация ДНК — это процесс удвоения молекулы ДНК, который позволяет передать генетическую информацию от клетки к клетке при делении. Этот процесс является ключевым для роста, развития и размножения всех живых организмов. Давайте рассмотрим основные этапы репликации ДНК:
Инициация:
- Репликация начинается в специфических местах на молекуле ДНК, известных как точки начала репликации или ориджины (origins of replication).
- Белок хеликаза расплетает двойную спираль ДНК, нарушая водородные связи между азотистыми основаниями. Это создает две одноцепочечные области, которые формируют репликационные вилки.
Разделение цепей:
- Стабилизация разделенных цепей осуществляется одноцепочечными связывающими белками (SSB), которые предотвращают повторное соединение цепей.
Синтез праймера:
- ДНК-праймаза синтезирует короткий РНК-праймер на каждой из одноцепочечных матриц. Этот праймер необходим, поскольку ДНК-полимеразы могут добавлять нуклеотиды только к существующему 3'-концу.
Элонгация:
- ДНК-полимераза III начинает синтез новой цепи ДНК, добавляя нуклеотиды к 3'-концу праймера, используя родительскую цепь как матрицу.
- Синтез происходит в направлении 5' к 3'. На ведущей цепи (leading strand) синтез идет непрерывно.
- На отстающей цепи (lagging strand) синтез идет дискретно, образуя короткие фрагменты, известные как фрагменты Оказаки.
Удаление праймера и замена его ДНК:
- ДНК-полимераза I удаляет РНК-праймеры и заполняет образовавшиеся пробелы ДНК-нуклеотидами.
Лигирование:
- ДНК-лигаза соединяет фрагменты Оказаки на отстающей цепи, формируя непрерывную нитку ДНК.
Терминация:
- Репликация завершается, когда две репликационные вилки встречаются и сливаются, или когда они достигают конца линейной хромосомы.
Каждый этап репликации ДНК строго контролируется, чтобы обеспечить точность копирования генетической информации. Ошибки, допущенные в процессе репликации, могут привести к мутациям, которые потенциально могут вызвать различные заболевания или дать эволюционные преимущества.