Chuỗi DNA dẫn đầu so với tụt hậu: Sự khác biệt và so sánh

Trong quá trình sao chép DNA, mạch dẫn đầu được tổng hợp liên tục theo hướng 5′ đến 3′, phù hợp với chuyển động của nhánh sao chép. Quá trình tổng hợp của nó diễn ra suôn sẻ, được hỗ trợ bởi DNA polymerase III. Ngược lại, mạch trễ được tổng hợp không liên tục thành các đoạn Okazaki ngắn theo hướng 3′ đến 5′, cách xa nhánh sao chép.

Chìa khóa chính

1. Chuỗi dẫn đầu trải qua quá trình sao chép liên tục, trong khi chuỗi trễ trải qua quá trình sao chép không liên tục.
2. DNA polymerase III tổng hợp sợi dẫn đầu, trong khi DNA polymerase I tổng hợp sợi sau.
3. Chuỗi dẫn đầu có ít đoạn mồi hơn chuỗi chậm hơn, cần nhiều đoạn mồi để tổng hợp các đoạn Okazaki.

Sợi DNA hàng đầu so với DNA tụt hậu

Sợi dẫn đầu sao chép liên tục theo hướng 5'3 của chuyển động của ngã ba sao chép. Chuỗi đầu tiên không yêu cầu đoạn mồi RNA. Chuỗi trễ sao chép không liên tục theo hướng 3'5 ngược với chuyển động của ngã ba sao chép. Nó yêu cầu đoạn mồi RNA.

Bảng so sánh

Đặc tính	Bộ phận dẫn đầu	tụt hậu sợi
Tổng hợp	liên tiếp	Không liên tục (đoạn Okazaki)
Hướng tổng hợp	Tương tự như chuyển động ngã ba sao chép (5′ đến 3′)	Ngược lại với chuyển động của nĩa sao chép (3′ đến 5′)
Số lượng mồi cần thiết	Một	Nhiều cho mỗi đoạn Okazaki
Yêu cầu đối với DNA ligase	Không	Có, để nối các mảnh Okazaki
Tăng trưởng so với ngã ba nhân rộng	Tránh xa ngã ba nhân rộng	Hướng tới ngã ba nhân rộng

Chuỗi DNA hàng đầu là gì?

Giới thiệu chung

Chuỗi DNA chính là thành phần quan trọng của quá trình sao chép DNA, tạo điều kiện cho việc sao chép thông tin di truyền một cách trung thực. Quá trình tổng hợp của nó diễn ra liên tục và hiệu quả trong quá trình sao chép, đảm bảo sao chép nhanh chóng và chính xác toàn bộ phân tử DNA.

Quá trình tổng hợp

Quá trình tổng hợp chuỗi DNA hàng đầu bắt đầu từ điểm bắt đầu sao chép, nơi chuỗi xoắn kép DNA tách ra để tạo thành các nhánh sao chép. Các enzyme helicase DNA tháo xoắn chuỗi xoắn kép phía trước ngã ba sao chép, tạo ra các mẫu DNA chuỗi đơn để sao chép. Sau đó, Primase tổng hợp đoạn mồi RNA ngắn ở đầu 3’ của sợi mẫu dẫn đầu.

Sau quá trình tổng hợp mồi, DNA polymerase III, enzyme polymerase sao chép chính, liên kết với mồi RNA và bắt đầu quá trình tổng hợp DNA. Nó kéo dài sợi dẫn đầu theo hướng 5′ đến 3′, di chuyển liên tục dọc theo sợi khuôn về phía ngã ba sao chép. Khi DNA polymerase III tổng hợp chuỗi dẫn đầu, nó sẽ thay thế chuỗi DNA gốc, sau đó được sử dụng làm khuôn mẫu cho quá trình tổng hợp chuỗi trễ.

Sự tổng hợp liên tục của chuỗi dẫn đầu đảm bảo sự sao chép hiệu quả và phối hợp của phân tử DNA. DNA polymerase III di chuyển dọc theo chuỗi mẫu với khả năng xử lý cao, bổ sung các nucleotide bổ sung cho chuỗi DNA gốc với độ chính xác vượt trội. Khi quá trình sao chép tiến triển, chuỗi dẫn đầu được kéo dài nhanh chóng, cho phép sao chép nhanh chóng và chính xác vật liệu di truyền.

Vai trò của Histones

Histone đóng vai trò thiết yếu trong quá trình sao chép DNA bằng cách tạo điều kiện thuận lợi cho khả năng tiếp cận của mẫu DNA và ổn định cấu trúc nucleosome trong quá trình sao chép. Những histone này tạo thành một phần của lõi nucleosome, xung quanh đó DNA được bọc để tạo thành chất nhiễm sắc. Trong quá trình sao chép, histone phải được dịch chuyển tạm thời để cho phép bộ máy sao chép truy cập vào mẫu DNA.

Chuỗi DNA bị trễ là gì?

Giới thiệu chung

Chuỗi DNA trễ là thành phần cơ bản của quá trình sao chép DNA, hoạt động song song với chuỗi dẫn đầu để đảm bảo sao chép chính xác và đầy đủ vật liệu di truyền. Không giống như chuỗi dẫn đầu, chuỗi trễ được tổng hợp không liên tục thành các đoạn ngắn gọi là đoạn Okazaki, đòi hỏi các cơ chế chuyên biệt để đảm bảo sao chép hiệu quả.

Quá trình tổng hợp

Quá trình tổng hợp chuỗi DNA trễ xảy ra đồng thời với chuỗi dẫn đầu nhưng diễn ra theo hướng ngược lại. Khi quá trình sao chép tiến triển, DNA helicase tháo xoắn kép, tạo ra các mẫu DNA chuỗi đơn để sao chép. Primase tổng hợp các đoạn mồi RNA ngắn theo từng khoảng dọc theo mẫu sợi trễ.

DNA polymerase III sau đó liên kết với các đoạn mồi RNA và bắt đầu quá trình tổng hợp DNA, tổng hợp các đoạn Okazaki ngắn theo hướng 5′ đến 3′ tính từ ngã ba sao chép. Mỗi đoạn Okazaki có chiều dài từ 100 đến 1000 nucleotide. Sự tổng hợp không liên tục của chuỗi trễ đòi hỏi phải tổng hợp định kỳ các đoạn mồi RNA bằng primase để bắt đầu từng đoạn.

Khi DNA polymerase III tổng hợp một đoạn Okazaki, cuối cùng nó sẽ gặp đoạn mồi RNA trước đó của đoạn liền kề. Tại thời điểm này, enzyme tổng hợp DNA theo hướng 5′ đến 3′, thay thế mồi RNA và để lại khoảng trống giữa các đoạn. Sau đó, DNA polymerase I loại bỏ đoạn mồi RNA và lấp đầy khoảng trống bằng các nucleotide DNA, tổng hợp chuỗi DNA liên tục bổ sung cho chuỗi mẫu trễ.

Sự khác biệt chính giữa Chuỗi DNA hàng đầu và Chuỗi trễ

• Hướng tổng hợp:
  • Dây dẫn: Được tổng hợp liên tục theo hướng 5′ đến 3′, phù hợp với hướng chuyển động của nhánh nhân bản.
  • Sợi trễ: Được tổng hợp không liên tục theo hướng 5′ đến 3′ tính từ ngã ba sao chép, dẫn đến hình thành các đoạn Okazaki.
• Yêu cầu sơn lót:
  • Sợi dẫn đầu: Chỉ cần một đoạn mồi RNA ở điểm bắt đầu sao chép để bắt đầu quá trình tổng hợp.
  • Chuỗi trễ: Yêu cầu nhiều đoạn mồi RNA, cách nhau dọc theo khuôn, để bắt đầu quá trình tổng hợp từng đoạn Okazaki.
• Hiệu suất tổng hợp:
  • Sợi dẫn đầu: Được tổng hợp hiệu quả và nhanh chóng do tính chất liên tục của nó, dẫn đến sự sao chép nhanh chóng của phân tử DNA.
  • Sợi trễ: Tổng hợp kém hiệu quả hơn do tính chất không liên tục, đòi hỏi phải tổng hợp và xử lý nhiều đoạn Okazaki dẫn đến sao chép chậm hơn.
• Sự hình thành mảnh Okazaki:
  • Sợi dẫn: Không tạo thành các đoạn Okazaki; quá trình tổng hợp diễn ra liên tục không bị gián đoạn.
  • Sợi trễ: Hình thành các đoạn Okazaki do tính chất tổng hợp không liên tục, dẫn đến việc tạo ra các đoạn DNA ngắn phải nối lại với nhau.
• Phong trào Polymerase:
  • Sợi dẫn đầu: DNA polymerase di chuyển liên tục dọc theo sợi mẫu về phía ngã ba sao chép.
  • Sợi trễ: DNA polymerase di chuyển không liên tục, tổng hợp các đoạn Okazaki ra khỏi ngã ba sao chép.
• Cơ chế xử lý:
  • Sợi dẫn đầu: Yêu cầu xử lý tối thiểu; DNA tổng hợp được gắn trực tiếp vào sợi đang phát triển.
  • Sợi trễ: Yêu cầu các bước xử lý bổ sung như loại bỏ mồi RNA, lấp đầy khoảng trống và nối đoạn Okazaki để tạo ra chuỗi DNA liên tục.

dự án

1. https://science.sciencemag.org/content/300/5623/1300.abstract
2. https://www.embopress.org/doi/abs/10.1093/emboj/18.22.6561

Cập nhật lần cuối: ngày 28 tháng 2024 năm XNUMX