При репликации ДНК ведущая цепь синтезируется непрерывно в направлении от 5’ к 3’, что соответствует движению репликационной вилки. Синтез его плавный, чему способствует ДНК-полимераза III. И наоборот, отстающая цепь синтезируется прерывисто в виде коротких фрагментов Оказаки в направлении от 3' к 5', вдали от репликационной вилки.
Основные выводы
- Ведущая цепь подвергается непрерывной репликации, тогда как отстающая цепь подвергается прерывистой репликации.
- ДНК-полимераза III синтезирует ведущую цепь, а ДНК-полимераза I синтезирует отстающую цепь.
- Ведущая цепь имеет меньше праймеров, чем отстающая, поэтому для синтеза фрагментов Оказаки требуется несколько праймеров.
Ведущая цепь ДНК против отстающей ДНК
Ведущая нить непрерывно реплицируется в направлении 5'3 движения репликационной вилки. Ведущая цепь не требует РНК-праймера. Отстающая нить прерывисто реплицируется в направлении 3'5, противоположном движению репликационной вилки. Для этого требуется РНК-праймер.
Сравнительная таблица
| Особенность | Ведущая прядь | Отстающая прядь |
|---|---|---|
| Синтез | Непрерывный | Прерывистый (фрагменты Оказаки) |
| Направление синтеза | То же, что и движение репликационной вилки (от 5’ до 3’) | Напротив движения репликационной вилки (от 3' до 5') |
| Необходимое количество праймеров | один | Множественно для каждого фрагмента Окадзаки. |
| Потребность в ДНК-лигазе | Нет | Да, чтобы соединить фрагменты Оказаки |
| Рост относительно репликационной вилки | Вдали от репликационной вилки | На пути к репликационной вилке |
Что такое ведущая цепь ДНК?
Обзор
Ведущая цепь ДНК является важнейшим компонентом репликации ДНК, способствующим точному дублированию генетической информации. Его синтез происходит непрерывно и эффективно в процессе репликации, обеспечивая быструю и точную репликацию всей молекулы ДНК.
Процесс синтеза
Синтез ведущей цепи ДНК начинается в начале репликации, где двойная спираль ДНК раскручивается с образованием репликационных вилок. Ферменты ДНК-хеликазы раскручивают двойную спираль перед репликационной вилкой, создавая одноцепочечные матрицы ДНК для репликации. Затем примаза синтезирует короткий праймер РНК на 3'-конце матрицы ведущей цепи.
После синтеза праймера ДНК-полимераза III, основной фермент репликативной полимеразы, связывается с праймером РНК и инициирует синтез ДНК. Он удлиняет ведущую цепь в направлении от 5' к 3', непрерывно перемещаясь вдоль матричной цепи к репликационной вилке. Когда ДНК-полимераза III синтезирует ведущую цепь, она вытесняет родительские цепи ДНК, которые впоследствии используются в качестве матриц для синтеза отстающих цепей.
Непрерывный синтез ведущей цепи обеспечивает эффективную и скоординированную репликацию молекулы ДНК. ДНК-полимераза III перемещается по цепи матрицы с высокой процессивностью, с поразительной точностью добавляя нуклеотиды, комплементарные родительской цепи ДНК. По мере продвижения репликационной вилки ведущая цепь быстро удлиняется, что позволяет быстро и точно дублировать генетический материал.
Роль гистонов
Гистоны играют важную роль в репликации ДНК, облегчая доступность матрицы ДНК и стабилизируя структуру нуклеосомы во время репликации. Эти гистоны составляют часть ядра нуклеосомы, вокруг которой обертывается ДНК, образуя хроматин. Во время репликации гистоны должны быть временно смещены, чтобы обеспечить доступ к матрице ДНК для механизма репликации.
Что такое отстающая цепь ДНК?
Обзор
Отстающая цепь ДНК является фундаментальным компонентом репликации ДНК, действуя в тандеме с ведущей цепью, обеспечивая точное и полное дублирование генетического материала. В отличие от ведущей цепи, отстающая цепь синтезируется прерывисто в виде коротких фрагментов, называемых фрагментами Оказаки, и для обеспечения эффективной репликации требуются специальные механизмы.
Процесс синтеза
Синтез отстающей цепи ДНК происходит одновременно с ведущей, но в противоположном направлении. По мере продвижения репликационной вилки ДНК-хеликаза раскручивает двойную спираль, создавая одноцепочечные шаблоны ДНК для репликации. Примаза синтезирует короткие праймеры РНК через определенные интервалы вдоль матрицы отстающей цепи.
Затем ДНК-полимераза III связывается с праймерами РНК и инициирует синтез ДНК, синтезируя короткие фрагменты Оказаки в направлении от 5' к 3' от репликационной вилки. Каждый фрагмент Окадзаки имеет длину от 100 до 1000 нуклеотидов. Прерывистый синтез отстающей цепи требует периодического синтеза праймеров РНК примазой для инициации каждого фрагмента.
Когда ДНК-полимераза III синтезирует фрагмент Оказаки, она в конечном итоге сталкивается с предшествующим праймером РНК соседнего фрагмента. В этот момент фермент синтезирует ДНК в направлении от 5’ к 3’, смещая праймер РНК и оставляя зазор между фрагментами. Затем ДНК-полимераза I удаляет праймер РНК и заполняет пробел нуклеотидами ДНК, синтезируя непрерывную цепь ДНК, комплементарную матрице отстающей цепи.
Основные различия между ведущей цепью ДНК и отстающей цепью
- Направление синтеза:
- Ведущая цепь: синтезируется непрерывно в направлении от 5’ к 3’, что соответствует направлению движения репликационной вилки.
- Отстающая цепь: синтезируется прерывисто в направлении от 5' к 3' от репликационной вилки, что приводит к образованию фрагментов Оказаки.
- Требование к грунтовке:
- Ведущая цепь: для инициации синтеза требуется только один праймер РНК в начале репликации.
- Отстающая цепь: требуется несколько праймеров РНК, расположенных вдоль матрицы, чтобы инициировать синтез каждого фрагмента Оказаки.
- Эффективность синтеза:
- Ведущая цепь: Синтезируется эффективно и быстро благодаря своей непрерывной природе, что приводит к быстрой репликации молекулы ДНК.
- Отстающая цепь: синтезируется менее эффективно из-за своей прерывистой природы, требующей синтеза и обработки нескольких фрагментов Оказаки, что приводит к более медленной репликации.
- Формирование фрагмента Окадзаки:
- Ведущая цепь: не образует фрагментов Окадзаки; синтез происходит непрерывно, без перерывов.
- Отстающая цепь: образует фрагменты Окадзаки из-за прерывистого характера синтеза, что приводит к созданию коротких фрагментов ДНК, которые необходимо соединить вместе.
- Полимеразное движение:
- Ведущая цепь: ДНК-полимераза непрерывно движется вдоль цепи матрицы к репликационной вилке.
- Отстающая цепь: ДНК-полимераза движется прерывисто, синтезируя фрагменты Оказаки вдали от репликационной вилки.
- Механизмы обработки:
- Ведущая нить: требует минимальной обработки; синтезированная ДНК непосредственно включается в растущую цепь.
- Отстающая цепь: требуются дополнительные этапы обработки, такие как удаление праймера РНК, заполнение пробелов и соединение фрагментов Окадзаки для создания непрерывной цепи ДНК.
- https://science.sciencemag.org/content/300/5623/1300.abstract
- https://www.embopress.org/doi/abs/10.1093/emboj/18.22.6561
Последнее обновление: 28 февраля 2024 г.
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️
Пиюш Ядав последние 25 лет работал физиком в местном сообществе. Он физик, увлеченный тем, чтобы сделать науку более доступной для наших читателей. Он имеет степень бакалавра естественных наук и диплом о высшем образовании в области наук об окружающей среде. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.
Научный жаргон, используемый в этом посте, довольно забавен. В объяснениях я почти слышал страсть автора к этой теме!
Я рад, что тебе это показалось забавным, Оскар. Иногда научный жаргон может быть интригующим и занимательным.
Согласен, Оскар. Приятно видеть автора, увлеченного своей темой.
Объяснения ведущих и отстающих направлений были очень ясными, и этот пост значительно облегчил понимание темы.
Я тоже так думаю, Джим. Всегда приятно встретить статьи, которые упрощают такие сложные темы, как эта.
Согласен, Джим. В этом посте материал изложен очень доступно.
Этот пост слишком сложен и запутан. Его следует упростить, чтобы его могла понять более широкая аудитория.
Я понимаю, что ты говоришь, Фокс. Это определенно сложная тема, но слишком сильное ее упрощение может привести к потере важных деталей.
Особенно информативными были подробности о ДНК-полимеразе III, синтезирующей ведущую цепь, и ДНК-полимеразе I, синтезирующей отстающую цепь.
Удивительно, насколько сложен и запутан процесс репликации ДНК, не так ли?
Согласен, Патрик. Для меня это тоже был ключевой вывод.
Разница между ведущими и отстающими нитями была хорошо объяснена и легка для понимания.
Мне это тоже показалось очень ясным, Прогерс. Объяснения были подробными и краткими.
Я разочарован отсутствием глубины в этом посте. Это едва касается поверхности темы.
Я нашел это довольно всеобъемлющим, но я уважаю ваше мнение.
Я понимаю твою точку зрения, Джеймс. Возможно, стоило бы углубиться в более сложные концепции, чтобы обеспечить дополнительную глубину.
То, как в посте сравнивались параметры ведущих и отстающих цепей ДНК, было невероятно полезно для понимания различий.
Я полностью согласен, Кайл. Сравнительная таблица очень эффективно выявила различия.
Спасибо за такой информативный пост! Я многое узнал о репликации ДНК и о различиях между ведущей и отстающей цепью. Это увлекательно.
Я полностью согласен, Трейси. Пост был хорошо написан и очень поучителен.
Мне тоже это показалось очень интересным. До прочтения этой статьи я не знал о различиях между ведущими и отстающими нитями.
Статья оказалась очень информативной и хорошо структурированной.
Очень важно иметь четкую структуру научных статей. Этот определенно достиг этого.
Я согласен, Эрин. Понравилось четкое объяснение и организация информации.
Пост показался мне очень поучительным и интересным.
Абсолютно, Кайл. Надеюсь увидеть больше подобных постов в будущем.
Согласен, Кайл. Это было захватывающее чтение.