DNA-replikaatiossa johtava juoste syntetisoidaan jatkuvasti 5'-3'-suunnassa, mikä vastaa replikaatiohaarukan liikettä. Sen synteesi on sujuvaa, ja sitä helpottaa DNA-polymeraasi III. Kääntäen, jäljessä oleva juoste syntetisoidaan epäjatkuvasti lyhyiksi Okazaki-fragmenteiksi 3′-5′-suunnassa, poispäin replikaatiohaarukasta.
Keskeiset ostokset
- Johtava juoste käy läpi jatkuvaa replikaatiota, kun taas jäljessä oleva juoste käy läpi epäjatkuvan replikaation.
- DNA-polymeraasi III syntetisoi johtavan juosteen, kun taas DNA-polymeraasi I syntetisoi jäljessä olevan juosteen.
- Johtavassa juosteessa on vähemmän alukkeita kuin jäljessä olevalla juosteella, mikä vaatii useita alukkeita Okazaki-fragmenttien syntetisoimiseksi.
Johtava DNA-juoste vs. jäljessä oleva DNA
Leading Strand replikoituu jatkuvasti replikointihaarukan liikkeen 5'3 suunnassa. Johtava juoste ei vaadi RNA-aluketta. Jäljellä oleva juoste replikoituu epäjatkuvasti 3'5-suunnassa, joka on vastakkainen replikointihaarukan liikettä vastaan. Se vaatii RNA-alukkeen.
Vertailu Taulukko
| Ominaisuus | Johtava osa | Jäljellä oleva Strand |
|---|---|---|
| Synteesi | Jatkuva | Epäjatkuva (Okazaki-fragmentit) |
| Synteesin suunta | Sama kuin replikointihaarukan liike (5′ - 3′) | Replikointihaarukan liikettä vastapäätä (3′ - 5′) |
| Tarvittavien pohjamaalien määrä | yksi | Useita jokaiselle Okazaki-fragmentille |
| DNA-ligaasin vaatimus | Ei | Kyllä, liittyäksesi Okazaki-fragmentteihin |
| Kasvu suhteessa replikointihaarukkaan | Pois replikointihaarukasta | Kohti replikointihaarukkaa |
Mikä on johtava DNA-juoste?
Yleiskatsaus
Johtava DNA-juoste on tärkeä osa DNA:n replikaatiota, mikä helpottaa geneettisen tiedon uskollista kopioimista. Sen synteesi tapahtuu jatkuvasti ja tehokkaasti replikaatioprosessin aikana, mikä varmistaa koko DNA-molekyylin nopean ja tarkan replikaation.
Synteesiprosessi
Johtavan DNA-juosteen synteesi alkaa replikaation aloituskohdasta, jossa DNA:n kaksoiskierre purkautuu muodostaen replikaatiohaarukoita. DNA-helikaasientsyymit purkavat kaksoiskierrettä replikaatiohaarukan edellä ja luovat yksijuosteisia DNA-templaatteja replikaatiota varten. Primase syntetisoi sitten lyhyen RNA-alukkeen johtavan juosteen templaatin 3'-päässä.
Alukkeen synteesin jälkeen DNA-polymeraasi III, tärkein replikatiivinen polymeraasientsyymi, sitoutuu RNA-alukkeeseen ja käynnistää DNA-synteesin. Se pidentää johtavaa säiettä 5′–3′ suuntaan liikkuen jatkuvasti mallisäiettä pitkin kohti replikointihaarukkaa. Kun DNA-polymeraasi III syntetisoi johtavan juosteen, se syrjäyttää alkuperäiset DNA-juosteet, joita käytetään myöhemmin templaatteina jäljessä olevan juosteen synteesiin.
Johtavan juosteen jatkuva synteesi varmistaa DNA-molekyylin tehokkaan ja koordinoidun replikaation. DNA-polymeraasi III liikkuu templaattijuostetta pitkin suurella prosessoivuudella ja lisää alkuperäiselle DNA-juosteelle komplementaarisia nukleotideja huomattavalla tarkkuudella. Replikaatiohaarukan edetessä johtava juoste pitenee nopeasti, mikä mahdollistaa geneettisen materiaalin nopean ja tarkan kopioinnin.
Histonien rooli
Histoneilla on olennainen rooli DNA:n replikaatiossa helpottamalla DNA-templaatin saatavuutta ja stabiloimalla nukleosomirakennetta replikaation aikana. Nämä histonit muodostavat osan nukleosomin ydintä, jonka ympärille DNA on kääritty muodostaen kromatiinia. Replikaation aikana histonit on syrjäytettävä tilapäisesti, jotta replikointikoneiston DNA-templaatti pääsee käsiksi.
Mikä on jäljessä oleva DNA-juoste?
Yleiskatsaus
Jäljellä oleva DNA-juoste on DNA:n replikaation peruskomponentti, joka toimii yhdessä johtavan juosteen kanssa varmistaakseen geneettisen materiaalin tarkan ja täydellisen kopioinnin. Toisin kuin johtava juoste, jäljessä oleva juoste syntetisoidaan epäjatkuvasti lyhyiksi fragmenteiksi, joita kutsutaan Okazaki-fragmenteiksi, mikä vaatii erikoismekanismeja tehokkaan replikaation varmistamiseksi.
Synteesiprosessi
Jäljellä olevan DNA-juosteen synteesi tapahtuu samanaikaisesti johtavan juosteen kanssa, mutta etenee vastakkaiseen suuntaan. Replikaatiohaarukan edetessä DNA-helikaasi purkaa kaksoiskierrettä, jolloin syntyy yksijuosteisia DNA-templaatteja replikaatiota varten. Primase syntetisoi lyhyitä RNA-alukkeita aikavälein pitkin jäljessä olevaa juostetemplaattia.
DNA-polymeraasi III sitoutuu sitten RNA-alukkeisiin ja käynnistää DNA-synteesin syntetisoimalla lyhyitä Okazaki-fragmentteja 5′-3′-suunnassa poispäin replikaatiohaarukasta. Jokainen Okazaki-fragmentti on pituudeltaan 100-1000 nukleotidia. Jäljellä olevan juosteen epäjatkuva synteesi edellyttää RNA-alukkeiden jaksoittaista synteesiä primaasin toimesta kunkin fragmentin aloittamiseksi.
Kun DNA-polymeraasi III syntetisoi Okazaki-fragmentin, se kohtaa lopulta viereisen fragmentin edeltävän RNA-alukkeen. Tässä vaiheessa entsyymi syntetisoi DNA:ta 5'-3'-suunnassa, syrjäyttäen RNA-alukkeen ja jättäen raon fragmenttien väliin. DNA-polymeraasi I poistaa sitten RNA-alukkeen ja täyttää aukon DNA-nukleotideillä syntetisoimalla jatkuvan DNA-juosteen, joka on komplementaarinen jäljessä olevalle juostetemplaatille.
Tärkeimmät erot johtavan DNA-säikeen ja jäljessä olevan säikeen välillä
- Synteesin suunta:
- Johtava säie: Syntetisoidaan jatkuvasti 5′–3′ suunnassa, mikä vastaa replikointihaarukan liikkeen suuntaa.
- Jäljellä oleva säie: Syntetisoituu epäjatkuvasti 5′-3′ suunnassa poispäin replikaatiohaarukasta, mikä johtaa Okazaki-fragmenttien muodostumiseen.
- Pohjustusvaatimus:
- Johtava juoste: Vaatii vain yhden RNA-alukkeen replikaation aloituskohdassa synteesin aloittamiseksi.
- Lagging Strand: Vaatii useita RNA-alukkeita, jotka on sijoitettu templaatin varrella aloittamaan kunkin Okazaki-fragmentin synteesin.
- Synteesin tehokkuus:
- Johtava säie: Syntetisoituu tehokkaasti ja nopeasti jatkuvan luonteensa ansiosta, mikä johtaa DNA-molekyylin nopeaan replikaatioon.
- Lagging Strand: Syntetisoituu vähemmän tehokkaasti epäjatkuvan luonteensa vuoksi, mikä vaatii useiden Okazaki-fragmenttien synteesiä ja prosessointia, mikä johtaa hitaampaan replikaatioon.
- Okazaki-fragmentin muodostuminen:
- Johtava osa: Ei muodosta Okazaki-fragmentteja; synteesi tapahtuu jatkuvasti ilman keskeytyksiä.
- Lagging Strand: Muodostaa Okazaki-fragmentteja synteesin epäjatkuvan luonteen vuoksi, mikä johtaa lyhyiden DNA-fragmenttien syntymiseen, jotka on liitettävä yhteen.
- Polymeraasiliike:
- Johtava juoste: DNA-polymeraasi liikkuu jatkuvasti templaattijuostetta pitkin kohti replikaatiohaarukkaa.
- Lagging Strand: DNA-polymeraasi liikkuu epäjatkuvasti syntetisoimalla Okazaki-fragmentteja poispäin replikaatiohaarukasta.
- Käsittelymekanismit:
- Johtava osa: Vaatii minimaalisen käsittelyn; syntetisoitu DNA liitetään suoraan kasvavaan juosteeseen.
- Lagging Strand: Edellyttää lisäkäsittelyvaiheita, kuten RNA-alukkeen poistoa, aukon täyttämistä ja Okazaki-fragmentin yhdistämistä jatkuvan DNA-juosteen muodostamiseksi.
- https://science.sciencemag.org/content/300/5623/1300.abstract
- https://www.embopress.org/doi/abs/10.1093/emboj/18.22.6561
Viimeksi päivitetty: 28. helmikuuta 2024
Olen tehnyt niin paljon vaivaa kirjoittaakseni tämän blogikirjoituksen tarjotakseni sinulle lisäarvoa. Siitä on minulle paljon apua, jos harkitset sen jakamista sosiaalisessa mediassa tai ystäviesi/perheesi kanssa. JAKAminen ON ♥️
Piyush Yadav on työskennellyt viimeiset 25 vuotta fyysikkona paikallisessa yhteisössä. Hän on fyysikko, joka haluaa tehdä tieteen helpommin lukijoidemme ulottuville. Hän on koulutukseltaan luonnontieteiden kandidaatti ja ympäristötieteiden jatkotutkinto. Voit lukea hänestä lisää hänen sivuiltaan bio-sivu.
Tässä viestissä käytetty tieteellinen jargoni on varsin huvittavaa. Melkein kuulin kirjoittajan intohimon aiheeseen tulevan selitysten kautta!
Olen iloinen, että pidit sen hauskana, Oscar. Joskus tieteellinen ammattikieltä voi olla kiehtovaa ja viihdyttävää.
Olen samaa mieltä, Oscar. On hienoa nähdä kirjailija, joka on innostunut aiheestaan.
Johtavien ja jäljessä olevien säikeiden selitykset olivat erittäin selkeät, ja postaus teki aiheesta paljon helpompi ymmärtää.
Minäkin ajattelen niin, Jim. On aina hienoa löytää artikkeleita, jotka yksinkertaistavat näin monimutkaisia aiheita.
Samaa mieltä, Jim. Tämä viesti esitteli materiaalin erittäin helposti saatavilla olevalla tavalla.
Tämä viesti on liian monimutkainen ja sekava. Sitä pitäisi yksinkertaistaa, jotta laajempi yleisö ymmärtää.
Ymmärrän mitä sanot, Fox. Se on varmasti monimutkainen aihe, mutta sen liiallinen yksinkertaistaminen voi johtaa tärkeiden yksityiskohtien menettämiseen.
Yksityiskohta DNA-polymeraasi III:sta, joka syntetisoi johtavan juosteen ja DNA-polymeraasi I:stä jäljessä olevan juosteen, oli erityisen informatiivinen.
On kiehtovaa, kuinka monimutkainen ja monimutkainen DNA:n replikaatioprosessi on, eikö?
Samaa mieltä, Patrick. Se oli myös minulle tärkeä huomio.
Ero johtavien ja jäljessä olevien säikeiden välillä oli hyvin selitetty ja helppo ymmärtää.
Minustakin se oli hyvin selvä, Progers. Selitykset olivat perusteellisia ja ytimekkäitä.
Olen pettynyt tämän postauksen syvyyden puutteeseen. Se tuskin raapaa aiheen pintaa.
Minusta se oli melko kattava, mutta kunnioitan mielipidettäsi.
Ymmärrän näkemyksesi, James. Ehkä se olisi voinut syventää edistyneempiä konsepteja lisäsyvyyden lisäämiseksi.
Tapa, jolla viesti vertaili johtavan ja jäljessä olevan DNA-säikeen parametreja, oli uskomattoman hyödyllinen erojen ymmärtämisessä.
Olen täysin samaa mieltä, Kyle. Vertailutaulukko korosti eroja erittäin tehokkaasti.
Kiitos näin informatiivisesta postauksesta! Opin paljon DNA:n replikaatiosta ja eroista johtavan juosteen ja jäljessä olevan juosteen välillä. Tämä on kiehtovaa.
Olen täysin samaa mieltä, Tracy. Postaus oli hyvin kirjoitettu ja erittäin opettavainen.
Minusta sekin oli erittäin mielenkiintoista. En tiennyt eroista johtavien ja jäljessä olevien säikeiden välillä ennen tämän lukemista.
Artikkeli oli erittäin informatiivinen ja hyvin jäsennelty.
Tieteellisten artikkelien selkeä rakenne on erittäin tärkeää. Tämä saavutti sen ehdottomasti.
Olen samaa mieltä, Erin. Arvostin selkeitä selityksiä ja tiedon järjestystä.
Minusta postaus oli erittäin valaiseva ja mielenkiintoinen.
Ehdottomasti, Kyle. Toivottavasti näen lisää tällaisia postauksia tulevaisuudessa.
Samaa mieltä, Kyle. Se oli mukaansatempaavaa luettavaa.