APAKAH GARPU REPLIKASI? - BIOLOGI - 2026

The replikasi garpu adalah titik di mana DNA replikasi berlaku, ia juga dikenali sebagai titik pertumbuhan. Ia berbentuk Y, dan ketika replikasi berlangsung, jepit rambut bergerak melalui molekul DNA.

Replikasi DNA adalah proses selular yang melibatkan penduaan bahan genetik dalam sel. Struktur DNA adalah heliks berganda, dan untuk meniru kandungannya mesti dibuka. Setiap helai akan menjadi sebahagian dari rantai DNA baru, kerana replikasi adalah proses semi-konservatif.

Sumber: Masur berdasarkan Gluon (versi Sepanyol oleh Alejandro Porto)

Garpu replikasi terbentuk tepat di antara persimpangan antara helai templat atau templat yang baru dipisahkan dan DNA dupleks yang belum digandakan. Semasa memulakan replikasi DNA, salah satu helai dapat digandakan dengan mudah, sementara helai yang lain menghadapi masalah kekutuban.

Enzim yang bertugas memolimerasikan rantai - DNA polimerase - hanya mensintesis helai DNA dalam arah 5'-3 '. Oleh itu, satu helai berterusan dan yang lain mengalami replikasi yang tidak berterusan, menghasilkan serpihan Okazaki.

Pengambilan DNA dan garpu replikasi

DNA adalah molekul yang menyimpan maklumat genetik yang diperlukan untuk semua organisma hidup - kecuali beberapa virus.

Polimer besar ini terdiri daripada empat nukleotida yang berlainan (A, T, G dan C) berada di nukleus eukariota, di setiap sel yang membentuk tisu makhluk ini (kecuali pada sel darah merah mamalia yang matang, yang kekurangan teras).

Setiap kali sel membelah, DNA mesti ditiru untuk membuat sel anak dengan bahan genetik.

Replikasi sehala dan dua hala

Replikasi boleh menjadi searah atau dua arah, bergantung pada pembentukan garpu replikasi pada titik asal.

Secara logiknya, dalam hal replikasi dalam satu arah, hanya satu jepit rambut yang terbentuk, sedangkan pada replikasi dua arah, dua jepit rambut terbentuk.

Enzim yang terlibat

Untuk proses ini, diperlukan jentera enzimatik yang kompleks, yang berfungsi dengan cepat dan dapat meniru DNA dengan tepat. Enzim yang paling penting adalah DNA polimerase, DNA primase, DNA helicase, DNA ligase, dan topoisomerase.

Permulaan replikasi dan pembentukan jepit rambut

Replikasi DNA tidak bermula di mana-mana tempat rawak dalam molekul. Terdapat kawasan tertentu dalam DNA yang menandakan permulaan replikasi.

Di kebanyakan bakteria, kromosom bakteria mempunyai satu titik permulaan yang kaya dengan AT. Komposisi ini logik, kerana memudahkan pembukaan kawasan (pasangan AT dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen, sementara pasangan GC dengan tiga).

Semasa DNA mula terbuka, struktur berbentuk Y terbentuk: garpu replikasi.

Pemanjangan dan pergerakan garpu

DNA polimerase tidak dapat memulakan sintesis rantai anak perempuan dari awal. Anda memerlukan molekul yang mempunyai hujung 3 'supaya polimerase mempunyai tempat untuk memulakan polimerisasi.

Akhir 3 'percuma ini ditawarkan oleh molekul nukleotida kecil yang disebut primer atau primer. Yang pertama bertindak sebagai sejenis cangkuk untuk polimerase.

Dalam masa replikasi, garpu replikasi mempunyai kemampuan untuk bergerak di sepanjang DNA. Bahagian garpu replikasi meninggalkan dua molekul DNA jalur tunggal yang mengarahkan pembentukan molekul anak perempuan jalur ganda.

Jepit rambut boleh bergerak maju berkat tindakan enzim helikase yang melemahkan molekul DNA. Enzim ini memutuskan ikatan hidrogen antara pasangan asas dan membolehkan jepit rambut bergerak.

Penamatan

Penggandaan selesai apabila kedua jepit rambut berada pada suhu 180 ° C dari tempat asal.

Dalam kes ini, kita bercakap tentang bagaimana proses replikasi mengalir dalam bakteria dan perlu untuk menyoroti keseluruhan proses kilasan molekul bulat yang disiratkan oleh replikasi. Topoisomerases memainkan peranan penting dalam melepaskan molekul.

Replikasi DNA separa konservatif

Pernahkah anda terfikir bagaimana replikasi berlaku dalam DNA? Dengan kata lain, heliks berganda yang lain mesti muncul dari heliks berganda, tetapi bagaimana ia berlaku? Selama beberapa tahun, ini adalah persoalan terbuka di kalangan ahli biologi. Mungkin ada beberapa permutasi: dua helai lama bersama dan dua helai baru bersama-sama, atau satu helai baru dan satu lagi untuk membentuk heliks berganda.

Pada tahun 1957, soalan ini dijawab oleh penyelidik Matthew Meselson dan Franklin Stahl. Model replikasi yang dicadangkan oleh penulis adalah semi-konservatif.

Meselson dan Stahl berpendapat bahawa hasil replikasi adalah dua molekul heliks ganda DNA. Setiap molekul yang dihasilkan terdiri daripada helai lama (dari induk atau molekul awal) dan helai baru yang baru disintesis.

Masalah kekutuban

Bagaimana polimerase berfungsi?

Heliks DNA terdiri daripada dua rantai yang berlari antiparalel: satu bergerak ke arah 5'-3 'dan yang lain 3'-5'.

Enzim yang paling menonjol dalam proses replikasi adalah DNA polimerase, yang bertanggungjawab untuk memangkinkan penyatuan nukleotida baru yang akan ditambahkan ke rantai. DNA polimerase hanya dapat memanjangkan rantai ke arah 5'-3 '. Fakta ini menghalang penduaan serentak rantai di garpu replikasi.

Kenapa? Penambahan nukleotida berlaku pada hujung bebas 3 'di mana terdapat kumpulan hidroksil (-OH). Oleh itu, hanya satu helai yang dapat diperkuat dengan mudah dengan penambahan terminal nukleotida ke hujung 3 '. Ini dipanggil helai konduktif atau berterusan.

Pengeluaran Okazaki Shards

Jalur yang lain tidak boleh memanjang, kerana hujung bebas adalah 5 'dan bukan 3' dan kedua polimerase tidak menjadi pemangkin penambahan nukleotida ke hujung 5 '. Masalahnya diselesaikan dengan sintesis beberapa serpihan pendek (dari 130 hingga 200 nukleotida), masing-masing dalam arah replikasi normal dari 5 'hingga 3'.

Sintesis serpihan yang tidak terputus ini berakhir dengan penyatuan setiap bahagian, reaksi yang dikatalisis oleh DNA ligase. Sebagai penghormatan kepada penemu mekanisme ini, Reiji Okazaki, segmen kecil yang disintesis dipanggil serpihan Okazaki.

Rujukan

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2015). Biologi sel penting. Ilmu Garland.
2. Cann, IK, & Ishino, Y. (1999). Replikasi DNA purba: mengenal pasti kepingan untuk menyelesaikan teka-teki. Genetik, 152 (4), 1249-67.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Sel: Pendekatan molekul. Medicinska naklada.
4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Pelbagai fungsi polimerase DNA. Ulasan kritikal dalam sains tumbuhan, 26 (2), 105-122.
5. Lewin, B. (2008). gen IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
6. Shcherbakova, PV, Bebenek, K., & Kunkel, TA (2003). Fungsi polimerase DNA eukariotik. Sains SAGE KE, 2003 (8), 3.
7. Steitz, TA (1999). DNA polimerase: kepelbagaian struktur dan mekanisme biasa. Jurnal Kimia Biologi, 274 (25), 17395-17398.
8. Watson, JD (2006). Biologi molekul gen. Panamerican Medical Ed.
9. Wu, S., Beard, WA, Pedersen, LG, & Wilson, SH (2013). Perbandingan struktur seni bina polimerase DNA menunjukkan pintu masuk nukleotida ke tapak aktif polimerase. Ulasan Kimia, 114 (5), 2759-74.