Содержание
Одна общая характеристика живых клеток состоит в том, что они делятся. Прежде чем одна клетка может превратиться в две, клетка должна сделать копию своей ДНК или дезоксирибонуклеиновой кислоты, которая содержит генетическую информацию. Эукариотические клетки хранят ДНК в хромосомах, заключенных в мембранах клеточного ядра. Без множественных источников репликации репликация займет гораздо больше времени и замедлит рост клеток.
ДНК 101
ДНК - это длинноцепочечная молекула с основной цепью чередующихся сахарных и фосфатных групп. Одно из четырех нуклеотидных оснований - кольцевые молекулы, содержащие азот - свисает с каждой сахарной группы. Две нити ДНК образуют структуру двойной спирали, в которой основание в каждом месте расположения сахара связывается со своим комплементарным основанием на сестринской цепи. Допускаются только определенные пары, поэтому, если вы идентифицируете базу на одной нити, вы знаете базу в той же позиции на другой нити.
Хромосомы
У эукариот хромосомы представляют собой цилиндрические структуры хроматина, представляющего собой смесь ДНК и гистоновых белков. Клетки человека имеют 23 пары хромосом, по одному члену пары от каждого родителя. Хромосома человека содержит около 150 миллионов пар оснований. Хроматин плотно сложен, чтобы сжать ДНК, чтобы он поместился в клетку. Если вы выложите конец, чтобы закончить всю ДНК в человеческой клетке, она будет измерять около 6 футов. Для того чтобы происходила репликация, спираль ДНК должна быть размотана непосредственно перед копированием.
копирование
Эукариотические клетки чередуются между ростом и делением, и ДНК реплицируется во время фазы роста. ДНК входит в расслабленное состояние, которое обеспечивает доступ ДНК-полимеразы, фермента, который копирует каждую цепь. Другой фермент, геликаза, сначала разделяет две клеточки в области, называемой источником репликации. Каждая цепь служит в качестве матрицы для новой цепи с комплементарной последовательностью нуклеотидных оснований. Репликационный пузырь, окружающий молекулу полимеразы, перемещается вдоль каждой цепи ДНК во время операции копирования. Старые и новые пряди застегиваются сзади пузыря.
Сроки требования
ДНК-полимераза может транскрибировать эукариотические хромосомы со скоростью около 50 пар оснований в секунду. Если бы хромосома имела только один источник репликации, потребовалось бы около месяца, чтобы скопировать одну спираль ДНК. Используя несколько источников, клетка может реплицировать спираль примерно за час, с ускорением в 720 раз. Во время этого процесса множественные репликационные пузырьки на каждой хромосоме образуют небольшую длину ДНК, которая затем сращивается, образуя конечный продукт. Преимущество множественного происхождения заключается в том, что оно позволяет относительно быстро делить клетки и обеспечивать рост организма. Например, человеческая мать должна была бы иметь плод в течение 540 лет до родов, если бы ей пришлось зависеть от одного источника репликации в каждой хромосоме.