Zadanie domowe Nr 4 termin do 21 września 2012 r

Zadanie domowe Nr 4 termin do 21 września 2012 r.
Zapoznać się dokładnie z poniższym tekstem (kilka razy przeczytać) a następnie w programie
Edokacj@-testy maturalne wykonać zadania z działu „genetyka” o numerach:
5, 9, 21, 27, 84, 107, 129, 146.
W piątek wieczorem sprawdzić, czy nie ma nowego zadania domowego :)
***************************************************************************
Replikacja DNA
Replikacja to proces kopiowania informacji genetycznej.
W wyniku replikacji z jednej cząsteczki DNA powstają dwie identyczne cząsteczki DNA.
Znaczenie procesu replikacji dla rosnącego organizmu jest takie, że dzięki replikacji
każda nowo powstająca komórka otrzymuje komplet informacji genetycznej.
Proces replikacji dokonuje się za pomocą enzymu replikazy. Inna nazwa replikazy to
polimeraza DNA zależna od DNA.
Replikaza jest dużym kompleksem enzymatycznym złożonym w wielu różnych enzymów
(tropoizomeraza, helikaza, primaza i dwa rodzaje polimeraz).
Replikacja rozpoczyna się od przyłączenia replikazy do cząsteczki DNA w
charakterystycznym miejscu o specjalnej sekwencji nukleotydów. Taką sekwencję nazywamy
miejscem inicjacji replikacji. W genomach prokariotycznych takie miejsce jest jedno lub co
najwyżej kilka. W komórkach eukariotycznych każda cząsteczka DNA ma kilka tysięcy
takich miejsc. Tak więc u eukariontów replikacja rozpoczyna się w bardzo wielu miejscach na
raz.
Polimeraza najpierw rozplata podwójną helisę DNA (enzym tropoizomeraza). Następnie
rozrywa wiązania wodorowe pomiędzy nićmi na długości około 100 par nukleotydów (enzym
helikaza). Do każdej z tak oddzielonych nici DNA natychmiast dołączane są białka
stabilizujące, co zapobiega powtórnemu sklejeniu się obu nici z powrotem.
Replikaza ma dwie ważne właściwości. Po pierwsze, potrafi tylko dobudowywać kolejne
nukleotydy do już istniejącego fragmentu nici. Po drugie zaś, może ona dołączać nowe
nukleotydy tylko do węgla nr. 3 deoksyrybozy poprzedniego nukleotydu. Z tego powodu
zawsze przesuwa się po nowo tworzonej nici DNA w kierunku od końca 5’ do końca 3’
Aby więc replikaza mogła wstawić pierwszy nukleotyd, po rozdzieleniu nici DNA do każdej
z nich jest dołączany jednoniciowy fragment RNA nazywany starterem albo primerem
(enzym primaza). Ten starter ma już koniec 3’ do którego replikaza może przyłączyć
pierwszy nukleotyd, a do niego kolejny itd. - zawsze do węgla nr. 3 poprzedniej
deoksyrybozy. Pamiętamy, że obie nici DNA są przeciwnie zorientowane w przestrzeni, czyli
antyrównoległe lub inaczej przeciwbieżne. Dlatego też, jeżeli na jednej nici patrząc na
schemacie od dołu mamy koniec 3’, to na nici komplementarnej mamy koniec 5’, a do niego
polimeraza nie potrafi dołączać kolejnych nukleotydów. Dlatego też jedna z nici
zorientowana w kierunku od 3’ do 5’ do której będzie dobudowana nowa nić w kierunku
od 5’ do 3’ – czyli zgodnym z kierunkiem przesuwania się replikazy - będzie kopiowana
normalnie w sposób ciągły, zgodnie z kierunkiem przesuwania się replikazy i ta nić będzie
nazywana nicią wiodącą. Ale do drugiej nici, która ma kierunek od 5’ do 3’ będzie
dobudowana nowa nić, która będzie mieć orientację przeciwną, a wiec od 3’ do 5’. Tak
polimeraza działać nie może. Aby obejść ten problem, polimeraza na tej nici cofa się wstecz i
dobudowuje krótkie fragmenty w kierunku przeciwnym, do kierunku przesuwania się. Te
fragmenty zostały nazwane fragmentami Okazaki od nazwiska odkrywcy tego procesu.
Oczywiście każdy fragment Okazaki musi mieć swój starter. Po utworzeniu fragmentów
startery są wycinane a same fragmenty Okazaki są sklejane przez enzym ligazę (ligacja to
łączenie). Nić DNA, która jest kopiowana fragmentami Okazaki nazywamy nicią
opóźnioną.
Samo miejsce rozgałęzienia kopiowanych nici DNA jest nazywane widełkami
replikacyjnymi.
Replikaza tworzy nową nić DNA dobudowując do kopiowanej nici nukleotydy na
zasadzie komplementarności.
Do replikacji są niezbędne trifosforany nukleozydów: dATP, dCTP, dTTP, dGTP.
Kolejne nukleotydy są ze sobą wiązane za pomocą wiązania fosfodiestrowego.
A oto schemat procesu replikacji w widełkach replikacyjnych według powyższego opisu.
Jak pewnie zauważyłeś, w każdej nowej cząsteczce DNA jedna z nici pochodzi ze starej,
kopiowanej cząsteczki DNA. Tylko druga zostaje utworzona na nowo. Taki sposób
kopiowania DNA nosi nazwę replikacji semikonserwatywnej – czyli półzachowawczej.
Mechanizm replikacji semikonserwatywnej polega na tym, że w wyniku replikacji z
każdej cząsteczki DNA powstają dwie identyczne cząsteczki DNA, w których jedna z nici
jest stara a druga nowo dobudowana.
Replikacja jest procesem bardzo dokładnym. Pomyłki się zdarzają, jednak bardzo rzadko –
mniej więcej raz na 100 milionów do raz na miliard par nukleotydów. Dzieje się tak dlatego,
ze prócz mechanizmu komplementarności, który wymusza wstawianie prawidłowych
nukleotydów, replikaza ma wbudowane mechanizmy naprawcze, które po stwierdzeniu błędu,
naprawiają go. Takie przypadkowe błędy w kopiowaniu DNA są nazywane mutacjami
spontanicznymi.