Divisione del DNA. La replicazione in biologia è un importante processo molecolare delle cellule del corpo

Gli acidi nucleici svolgono un ruolo importante nel garantire l'attività vitale delle cellule degli organismi viventi. Un importante rappresentante di questo gruppo di composti organici è il DNA, che trasporta tutte le informazioni genetiche ed è responsabile della manifestazione delle caratteristiche necessarie.

Cos'è la replica?

Quando le cellule si dividono, devono aumentare la quantità di acidi nucleici nel nucleo per prevenire la perdita di informazioni genetiche durante il processo. In biologia, la replicazione è la duplicazione del DNA sintetizzando nuovi filamenti.

Lo scopo principale di questo processo è trasferire l'informazione genetica alle cellule figlie senza alcuna mutazione.

Enzimi e proteine ​​di replicazione

La duplicazione di una molecola di DNA può essere paragonata a qualsiasi processo metabolico in una cellula che richiede le proteine ​​corrispondenti. Poiché in biologia la replicazione è una componente importante della divisione cellulare, qui sono coinvolti molti peptidi ausiliari.

• La DNA polimerasi è l'enzima di duplicazione più importante, responsabile della sintesi della catena figlia. Nel citoplasma della cellula, durante il processo di replicazione, è necessaria la presenza di trifosfati nucleici, che portano tutte le basi nucleiche.

Queste basi sono monomeri dell'acido nucleico, quindi l'intera catena della molecola è costruita da esse. La DNA polimerasi è responsabile del processo di assemblaggio nell'ordine corretto, altrimenti la comparsa di tutti i tipi di mutazioni è inevitabile.

• La primasi è una proteina responsabile della formazione di un primer sul filamento di DNA modello. Questo primer è anche chiamato primer; per l'enzima DNA polimerasi ha la presenza di monomeri iniziali, dai quali è possibile l'ulteriore sintesi dell'intera catena polinucleotidica. Questa funzione è eseguita dal primer e dal suo enzima corrispondente.
• L'elicasi (elicasi) forma una forca di replicazione, che è la divergenza dei filamenti del modello rompendo i legami idrogeno. Ciò rende più facile per le polimerasi avvicinarsi alla molecola e iniziare la sintesi.
• Topoisomerasi. Se immagini una molecola di DNA come una corda attorcigliata, mentre la polimerasi si muove lungo la catena, si formerà una tensione positiva a causa della forte torsione. Questo problema viene risolto dalla topoisomerasi, un enzima che rompe brevemente la catena e dispiega l'intera molecola. Dopodiché l'area danneggiata viene ricucita e il DNA non subisce tensione.
• Le proteine ​​Ssb, come i cluster, si attaccano ai filamenti di DNA sulla forca di replicazione per impedire la riformazione dei legami idrogeno prima della fine del processo di duplicazione.
• Ligaza. consiste nel cucire insieme frammenti di Okazaki sul filamento ritardato di una molecola di DNA. Ciò avviene eliminando i primer e inserendo al loro posto monomeri di acido desossiribonucleico nativo.

In biologia, la replicazione è un processo complesso in più fasi estremamente importante durante la divisione cellulare. Pertanto, l'uso di varie proteine ​​ed enzimi è necessario per una sintesi efficiente e corretta.

Meccanismo di duplicazione

Esistono 3 teorie che spiegano il processo di duplicazione del DNA:

1. Il conservatore afferma che una molecola di acido nucleico figlia è di natura modello e la seconda è completamente sintetizzata da zero.
2. Il metodo semi-conservativo fu proposto da Watson e Crick e confermato nel 1957 in esperimenti su E. Coli. Questa teoria afferma che entrambe le molecole figlie del DNA hanno un vecchio filamento e uno appena sintetizzato.
3. Il meccanismo dispersivo si basa sulla teoria che le molecole figlie hanno regioni alternate lungo tutta la loro lunghezza, costituite sia da vecchi che da nuovi monomeri.

Ora è stato scientificamente dimostrato un modello semi-conservativo. Cos’è la replicazione a livello molecolare? Innanzitutto, l'elicasi rompe i legami idrogeno della molecola di DNA, aprendo così entrambi i filamenti all'enzima polimerasi. Queste ultime, dopo la formazione dei semi, iniziano la sintesi di nuove catene in direzione 5’-3’.

La proprietà antiparallela del DNA è la ragione principale della formazione di filamenti principali e ritardati. Sul filo principale, la DNA polimerasi si muove continuamente e sul filo ritardato forma frammenti di Okazaki, che in futuro saranno collegati utilizzando la ligasi.

Funzionalità di replica

Quante molecole di DNA ci sono nel nucleo dopo la replicazione? Il processo stesso comporta il raddoppio della composizione genetica della cellula, quindi durante il periodo sintetico della mitosi, il set diploide ha il doppio delle molecole di DNA. Questa voce è solitamente contrassegnata con 2n 4c.

Oltre al significato biologico della replicazione, gli scienziati hanno trovato applicazioni del processo in vari campi della medicina e della scienza. Se in biologia la replicazione è il raddoppio del DNA, in condizioni di laboratorio la riproduzione delle molecole di acido nucleico viene utilizzata per creare diverse migliaia di copie.

Questo metodo è chiamato reazione a catena della polimerasi (PCR). Il meccanismo di questo processo è simile alla replicazione in vivo, pertanto per il suo verificarsi vengono utilizzati enzimi e sistemi tampone simili;

conclusioni

La replicazione ha un importante significato biologico per gli organismi viventi. La trasmissione durante la divisione cellulare non è completa senza il raddoppio delle molecole di DNA, quindi il lavoro coordinato degli enzimi è importante in tutte le fasi.

replicazione del DNA- il processo di sintesi di una molecola figlia dell'acido desossiribonucleico sulla matrice della molecola di DNA genitore. Durante la successiva divisione della cellula madre, ciascuna cellula figlia riceve una copia di una molecola di DNA identica al DNA della cellula madre originale. Questo processo garantisce che le informazioni genetiche vengano trasmesse accuratamente di generazione in generazione. La replicazione del DNA viene effettuata da un complesso enzimatico costituito da 15-20 proteine ​​diverse, chiamate replisome

Storia dello studio

Ogni molecola di DNA è costituita da un filamento della molecola madre originale e da un filamento appena sintetizzato. Questo meccanismo di replicazione è detto semi-conservativo. Attualmente questo meccanismo è considerato dimostrato grazie agli esperimenti di Matthew Meselson e Franklin Stahl (1958). In precedenza, c'erano altri due modelli: "conservativo" - come risultato della replicazione, si forma una molecola di DNA, costituita solo da catene madri, e una, costituita solo da catene figlie; “dispersivo”: tutte le molecole di DNA risultanti dalla replicazione sono costituite da catene, alcune sezioni delle quali sono nuovamente sintetizzate, mentre altre sono prese dalla molecola di DNA genitore.

Viste generali

La replicazione del DNA è un evento chiave durante la divisione cellulare. È importante che al momento della divisione il DNA sia stato replicato completamente e solo una volta. Ciò è assicurato da alcuni meccanismi che regolano la replicazione del DNA. La replica avviene in tre fasi:

avvio della replica

allungamento

cessazione della replica.

La regolazione della replica avviene principalmente nella fase di inizio. Questo è abbastanza facile da implementare, perché la replicazione può iniziare non da qualsiasi sezione del DNA, ma da una sezione rigorosamente definita, chiamata sito di inizio della replicazione. Possono esserci solo uno o più siti di questo tipo nel genoma. Strettamente correlato al concetto di sito di inizio replica è il concetto replicone . Un replicone è una sezione di DNA che contiene un'origine di replicazione e viene replicata dopo che la sintesi del DNA inizia da questo sito. I genomi batterici sono tipicamente un singolo replicone, il che significa che la replicazione dell'intero genoma risulta da un solo atto di inizio della replicazione. I genomi eucariotici (così come i loro singoli cromosomi) sono costituiti da un gran numero di repliconi indipendenti, il che riduce significativamente il tempo di replicazione totale di un singolo cromosoma. I meccanismi molecolari che controllano il numero di eventi di inizio replicazione in ciascun sito durante un ciclo di divisione cellulare sono chiamati controllo del numero di copie. Oltre al DNA cromosomico, le cellule batteriche spesso contengono plasmidi, che sono repliconi individuali. I plasmidi hanno i propri meccanismi di controllo del numero di copie: possono garantire la sintesi di una sola copia del plasmide per ciclo cellulare o di migliaia di copie.

La replicazione inizia nel sito di inizio replicazione con lo svolgimento della doppia elica del DNA che si forma forcella di replica - sito di replicazione diretta del DNA. Ogni sito può formare uno o due fork di replica, a seconda che la replica sia unidirezionale o bidirezionale. La replica bidirezionale è più comune. Qualche tempo dopo l'inizio della replicazione, è possibile osservarlo al microscopio elettronico occhio di replica - una sezione di un cromosoma in cui il DNA è già stato replicato, circondata da sezioni più lunghe di DNA non replicato.

Nella forca replicativa, il DNA copia un grande complesso proteico (replisoma), il cui enzima chiave è la DNA polimerasi. La forca replicativa si muove ad una velocità di circa 100.000 paia di basi al minuto nei procarioti e di 500-5000 negli eucarioti.

Meccanismo molecolare di replicazione

Gli enzimi (elicasi, topoisomerasi) e le proteine ​​che legano il DNA svolgono il DNA, mantengono lo stampo in uno stato diluito e ruotano la molecola di DNA. La corretta replicazione è assicurata dall'esatto abbinamento delle coppie di basi complementari e dall'attività della DNA polimerasi, che è in grado di riconoscere e correggere l'errore. La replicazione negli eucarioti viene effettuata da diverse DNA polimerasi. Successivamente, le molecole sintetizzate vengono attorcigliate secondo il principio del superavvolgimento e dell'ulteriore compattazione del DNA. La sintesi consuma energia.

I filamenti della molecola di DNA divergono, formano una forca di replicazione e ciascuno di essi diventa un modello sul quale viene sintetizzato un nuovo filamento complementare. Di conseguenza, si formano due nuove molecole di DNA a doppio filamento, identiche alla molecola madre.

Caratteristiche del processo di replica

matrice- la sequenza della catena del DNA sintetizzato è determinata univocamente dalla sequenza della catena madre secondo il principio di complementarità;

semiconservatore- un filamento della molecola di DNA formato a seguito della replicazione viene nuovamente sintetizzato e il secondo è materno;

va nella direzione dall'estremità 5' della nuova molecola all'estremità 3';

semicontinuo- una delle catene di DNA viene sintetizzata continuamente e la seconda sotto forma di un insieme di singoli frammenti brevi (frammenti di Okazaki);

inizia da alcune sezioni del DNA chiamate siti di inizio replica

La replicazione del DNA è il processo di biosintesi dell'acido desossiribonucleico. Il materiale utilizzato è l'acido adenosina, guanosina-citidina e timidina trifosforico o ATP, GTP, CTP e TTP.

Meccanismo di replicazione del DNA

La biosintesi viene effettuata in presenza del cosiddetto "seme": una certa quantità di acido desossiribonucleico trasformato a filamento singolo e un catalizzatore. La DNA polimerasi funge da catalizzatore. Questo enzima prende parte all'unione dei residui nucleotidici. In un minuto vengono collegati più di 1000 residui nucleotidici. I residui nucleotidici nella molecola di un frammento di acido desossiribonucleico sono collegati tra loro da legami 3', 5'-fosfodiestere. La DNA polimerasi catalizza l'aggiunta di residui mononucleotidici all'estremità 3-idrossile libera dell'acido desossiribonucleico trasformato. Innanzitutto vengono sintetizzate piccole parti della molecola di DNA. Sono sensibili all'azione della DNA ligasi e formano frammenti più lunghi di acido desossiribonucleico. Entrambi i frammenti sono localizzati nell'acido desossiribonucleico trasformato viene utilizzato come punto di crescita per la futura molecola di DNA ed è anche una matrice su cui si forma una catena antiparallela di acido desossiribonucleico, che è identica al DNA trasformato nella struttura e nella sequenza di posizionamento dei residui nucleotidici. La replicazione del DNA avviene durante l'interfase mitotica. L'acido desossiribonucleico è concentrato nei cromosomi e nella cromatina. Dopo la formazione di un acido desossiribonucleico a filamento singolo, si formano le sue strutture secondarie e terziarie. Due filamenti di acido desossiribonucleico sono collegati tra loro secondo la regola della complementarità. La replicazione del DNA avviene nel nucleo della cellula.

Il materiale per la biosintesi di diversi gruppi e tipi di RNA sono composti ad alta energia: ATP, GTP, CTP e TTP. possono essere sintetizzati in essi con la partecipazione di uno dei tre frammenti indicati: RNA polimerasi DNA-dipendente, polinucleotide-nucleotidil transferasi e RNA polimerasi RNA-dipendente. Il primo si trova nei nuclei di tutte le cellule e si trova anche nei mitocondri. L'RNA viene sintetizzato su uno stampo di DNA in presenza di ribonucleosidi trifosfati, ioni Mangan e magnesio. Si forma una molecola di RNA complementare allo stampo di DNA. Affinché avvenga la replicazione del DNA, nei nuclei si formano primer r-RNA, t-RNA, i-RNA e RNA. I primi tre vengono trasportati nel citoplasma, dove prendono parte alla biosintesi delle proteine.

La replicazione del DNA avviene più o meno allo stesso modo della traduzione dell'acido desossiribonucleico. La trasmissione e la conservazione delle informazioni ereditarie avviene in due fasi: trascrizione e traduzione. Cos'è un gene? Un gene è un'unità materiale che fa parte di una molecola di acido desossiribonucleico (RNA in alcuni virus). Contenuto nei cromosomi dei nuclei cellulari. Le informazioni genetiche vengono trasmesse dal DNA attraverso l'RNA alle proteine. La trascrizione viene effettuata e consiste nella sintesi dell'mRNA su sezioni della molecola di acido desossiribonucleico. Va detto che la sequenza nucleotidica dell'acido desossiribonucleico viene “riscritta” nella sequenza nucleotidica della molecola di mRNA. L'RNA polimerasi si attacca alla sezione corrispondente del DNA, “srotola” la sua doppia elica e copia la struttura dell'acido desossiribonucleico, aggiungendo nucleotidi secondo il principio di complementarità. Quando il frammento si muove, la catena dell'RNA sintetizzato si allontana dallo stampo e la doppia elica del DNA dietro l'enzima viene immediatamente ripristinata. Se l'RNA polimerasi raggiunge la fine della sezione copiata, l'RNA si allontana dalla matrice nel carioplasma, dopodiché si sposta nel citoplasma, dove prende parte alla biosintesi delle proteine.

Durante la traduzione, la sequenza di nucleotidi nella molecola di mRNA viene tradotta nella sequenza di residui di amminoacidi nella molecola proteica. Questo processo avviene nel citoplasma, dove l'mRNA si combina e si forma un polisoma.

Replica– trasferimento di informazioni da DNA a DNA, autoduplicazione del DNA (biosintesi del DNA).

Molecola di DNA costituita da due eliche raddoppia durante la divisione cellulare. Raddoppiamento del DNA in base al fatto che quando si snodano i fili, ogni filo può essere completato copia complementare, ottenendo così due filamenti di una molecola di DNA che copia quella originale.

Condizioni richieste per la replica: 1.) Matrice- Filamenti di DNA. Viene chiamata la divisione del thread forcella di replica. Può formarsi all'interno di una molecola di DNA. Si muovono in direzioni diverse, formandosi occhio replicativo. Esistono diversi occhi di questo tipo nella molecola del DNA eucariotico, ciascuno con due forchette. 2.) Substrato. Il materiale plastico è trifosfati deossinucleotidici: dATP, dGTP, dCTP, dTTP. Poi si disintegrano finché monofosfati deossinucleotidici, due molecole di fosfato inorganico con rilascio di energia, cioè sono sia la fonte che energia, E materiale plastico. 3.) Ioni magnesio. 4.) Complesso enzimatico replicativo. UN) DNA: proteine ​​che si svolgono: - DNA-A(fa sì che i thread divergano); - elicasi(scindere il filamento di DNA); - topoisomerasi 1 E 2 (rilassarsi oltre la spirale). Sono fatti a pezzi (3",5")-legami fosfodiestere. Si chiama topoisomerasi 2 nei procarioti girasi. b) Proteine ​​che impediscono l'unione dei filamenti di DNA ( proteine ​​SSB). V) DNA polimerasi(catalizza la formazione di legami fosfodiestere). La DNA polimerasi estende solo un filamento esistente, ma non può unire due nucleotidi liberi. G) Primaza(catalizza la formazione di un “seme” per la sintesi). Questa è una RNA polimerasi nella sua struttura, che collega singoli nucleotidi. D) DNA ligasi. 5.) Primer- “seme” per la replicazione. Questo è un breve frammento composto da ribonucleotidi trifosfati(2 - 10). La formazione del primer è catalizzata primase.

Fasi di replica: 1.) Iniziazione(formazione di una forca di replicazione); 2.) Allungamento(sintesi di nuovi thread); 3.) Esclusione del primer; 4.) Terminazione(completamento della sintesi di due catene figlie).

Avvio della replica:- regolano le molecole proteiche di segnalazione – Fattori di crescita;- fornire enzimi E proteine ​​speciali.

Enzimi richiesti: Topoisomerasi del DNA- enzimi che svolgono le supereliche del DNA. DNA elicasi– rompe i legami idrogeno in una molecola di DNA a doppio filamento. Di conseguenza, forcella di replica (occhio replicativo).

Le proteine ​​che legano il DNA a filamento singolo si legano al DNA a filamento singolo e impediscono loro di unirsi in modo complementare.

Allungamento della replica. I substrati di sintesi sono trifosfati deossinucleosidici, fungendo da materiale da costruzione e fonte di energia.

Enzimi richiesti: Primasi del DNA, che catalizza la sintesi di brevi molecole di primer di RNA per la DNA polimerasi. DNA polimerasi assicura l'inclusione nella catena “nuova” in crescita di nucleotidi complementari a quella “vecchia”, cioè la catena modello.

La sintesi di nuove catene di DNA non può che procedere nella direzione giusta dall'estremità 5' verso l'estremità 3'. Il DNA viene sintetizzato continuamente su un filamento catena “principale”., e dall'altro si formano brevi frammenti - catena “in ritardo”. (frammenti di Okazaki).

Dopo aver rimosso i primer DNA ligasi cuce insieme brevi frammenti di Okazaki ( terminazione).

Le informazioni vengono trasmesse metodo della matrice. Semi-conservatore Meccanismo di replicazione del DNA.

Sintesi di filamenti ritardati

3’

3’

5’

5’

1. Quando avviene la replica?- Nella fase sintetica dell'interfase, molto prima della divisione cellulare. Il periodo tra la replicazione e la profase della mitosi è chiamato fase postsintetica dell'interfase, durante la quale la cellula continua a crescere e controlla se la duplicazione è avvenuta correttamente.

2. Se prima del raddoppio c'erano 46 cromosomi, quanti ce ne saranno dopo il raddoppio?- Il numero dei cromosomi non cambia quando il DNA raddoppia. Prima della duplicazione, una persona ha 46 cromosomi singoli (costituiti da un doppio filamento di DNA) e, dopo la duplicazione, 46 cromosomi doppi (costituiti da due doppi filamenti identici di DNA collegati tra loro nel centromero).

3. Perché è necessaria la replica?- In modo che durante la mitosi, ciascuna cellula figlia possa ricevere la propria copia di DNA. Durante la mitosi ciascuno dei 46 cromosomi doppi viene diviso in due cromosomi singoli; si ottengono due serie di 46 cromosomi singoli; questi due insiemi divergono in due cellule figlie.

Tre principi della struttura del DNA

Semi-conservatore- ogni DNA figlia contiene una catena del DNA materno e una catena neo-sintetizzata.

Complementarità- AT/CG. Di fronte all'adenina di un filamento di DNA c'è sempre la timina di un altro filamento di DNA, e di fronte alla citosina c'è sempre la guanina.

Antiparallelismo- I filamenti di DNA si trovano alle estremità opposte l'uno dell'altro. Questi fini non vengono studiati a scuola, quindi un po' più in dettaglio (e poi nella natura selvaggia).

Il monomero del DNA è un nucleotide, la parte centrale del nucleotide è il desossiribosio. Ha 5 atomi di carbonio (nell'immagine più vicina, il desossiribosio in basso a sinistra ha gli atomi numerati). Vediamo: al primo atomo di carbonio è attaccata una base azotata, al quinto è attaccato l'acido fosforico di un dato nucleotide, il terzo atomo è pronto ad attaccare l'acido fosforico del nucleotide successivo. Pertanto, qualsiasi catena del DNA ha due estremità:

• 5", su di esso si trova l'acido fosforico;
• L'estremità da 3 pollici contiene ribosio.

La regola antiparallela è che ad un'estremità di un doppio filamento di DNA (ad esempio, all'estremità superiore dell'immagine più vicina), un filamento ha un'estremità di 5 pollici e l'altro un'estremità di 3 pollici. È importante per il processo di replicazione che la DNA polimerasi possa estendersi solo all'estremità di 3 pollici. Una catena di DNA può crescere solo all'estremità di 3 pollici.

In questa immagine, il processo di raddoppio del DNA avviene dal basso verso l'alto. Si può vedere che la catena di sinistra cresce nella stessa direzione e quella di destra nella direzione opposta.

Nella foto seguente nuova catena superiore("filo principale") si allunga nella stessa direzione in cui avviene la duplicazione. Catena nuova in basso("filamento in ritardo") non può estendersi nella stessa direzione, perché lì ha un'estremità di 5" che, come ricordiamo, non cresce. Pertanto, il filo inferiore cresce con l'aiuto di Okazaki corto (100-200 nucleotidi) frammenti, ciascuno dei quali cresce nella direzione di 3 pollici. Ogni frammento di Okazaki cresce dall'estremità da 3" del primer ("primer RNA", i primer sono rossi nella figura).

Enzimi di replicazione

Direzione generale della replica- la direzione in cui avviene la duplicazione del DNA.
DNA parentale- vecchio DNA (materno).
Nuvola verde accanto a "DNA genitoriale"- un enzima elicasi che rompe i legami idrogeno tra le basi azotate della vecchia catena (madre) del DNA.
Ovali grigi su filamenti di DNA appena separati gli uni dagli altri- proteine ​​destabilizzanti che impediscono la connessione dei filamenti di DNA.
DNA pol III- DNA polimerasi, che aggiunge nuovi nucleotidi all'estremità da 3" del filamento di DNA superiore (principale, continuamente sintetizzato) (Filo conduttore).
Primase- enzima primasi, che produce il primer (pezzo rosso di Lego). Ora contiamo i primer da sinistra a destra:

• il primo primer è ancora incompiuto, primaza lo sta facendo proprio adesso;
• dal secondo primer, la DNA polimerasi costruisce il DNA - nella direzione opposta alla direzione del raddoppio del DNA, ma nella direzione dell'estremità 3";
• dal terzo primer è già stata costruita la catena del DNA (Filo in ritardo), si avvicinò al quarto primer;
• il quarto primer è il più corto perché la DNA polimerasi (DNApol I) lo rimuove (noto anche come RNA, non ha nulla a che fare con il DNA, ci serviva solo l'estremità destra) e lo sostituisce con il DNA;
• Il quinto primer non è più nella foto, è stato completamente ritagliato, lasciando uno spazio vuoto al suo posto. DNA ligasi (DNA ligasi) ricuce questa rottura in modo che il filamento di DNA inferiore (in ritardo) sia intatto.

L’enzima topoisomerasi non è indicato nella super immagine, ma apparirà più avanti nei test, quindi diciamo qualche parola a riguardo. Ecco una corda composta da tre grandi fili. Se tre compagni afferrano questi tre fili e iniziano a tirarli in tre direzioni diverse, molto presto la corda smetterà di srotolarsi e si arriccia in anelli stretti. La stessa cosa potrebbe accadere con il DNA, che è una corda a due fili, se non fosse per la topoisomerasi.

La topoisomerosi taglia uno dei due filamenti di DNA, dopodiché (seconda immagine, freccia rossa) il DNA ruota attorno a uno dei suoi filamenti, in modo che non si formino anelli stretti (lo stress topologico viene ridotto).

Sottoreplica del terminale

Dalla super immagine con gli enzimi di replicazione, è chiaro che nel posto rimasto dopo la rimozione del primer, la DNA polimerasi completa il successivo frammento di Okazaki. (È davvero chiaro? Semmai, i frammenti di Okazaki nel super-dipinto sono indicati da numeri in cerchi.) Quando la replica nel super-dipinto raggiunge la sua fine logica (a sinistra), allora l'ultimo frammento di Okazaki (all'estrema sinistra) verrà non avere un “successivo”, quindi non ci sarà nessuno a completare il DNA nello spazio vuoto rimasto dopo aver rimosso il primer.

Ecco un altro disegno per te. Il filamento nero del DNA è vecchio, materno. La duplicazione del DNA, a differenza del superpattern, avviene da sinistra a destra. Poiché il nuovo DNA (verde) sulla destra ha un'estremità di 5", è in ritardo ed è esteso da singoli frammenti (Okazaki). Ogni frammento di Okazaki cresce dall'estremità di 3" del suo primer (rettangolo blu). I primer, come ricordiamo, vengono rimossi dalla DNA polimerasi, che a questo punto completa il successivo frammento di Okazaki (questo processo è indicato da puntini di sospensione rossi). Alla fine del cromosoma non c'è nessuno che riempia questa sezione, poiché non esiste un frammento Okazaki successivo, lì c'è già uno spazio vuoto (Spacco). Pertanto, dopo ogni replicazione, entrambe le estremità da 5 pollici dei cromosomi figli vengono accorciate (sottoreplica terminale).

Le cellule staminali (nella pelle, nel midollo osseo rosso, nei testicoli) devono dividersi molto più di 60 volte. Pertanto, in essi funziona l'enzima telomerasi, che allunga i telomeri dopo ogni replicazione. La telomerasi estende l'estremità sovrastante di 3 pollici del DNA in modo che cresca fino alle dimensioni del frammento di Okazaki. Successivamente, la primasi sintetizza un primer su di esso e la DNA polimerasi estende l'estremità di 5 pollici sottoreplicata del DNA.

Test

1. La replica è un processo in cui:
A) avviene la sintesi dell'RNA di trasferimento;
B) avviene la sintesi (copia) del DNA;
C) i ribosomi riconoscono gli anticodoni;
D) si formano legami peptidici.

2. Abbina le funzioni degli enzimi coinvolti nella replicazione dei procarioti ai loro nomi.

3. Durante la replicazione nelle cellule eucariotiche, rimozione dei primer
A) è effettuato da un enzima con sola attività DNAasi
B) forma frammenti di Okazaki
B) si verifica solo nei filamenti in ritardo
D) si verifica solo nel nucleo

4. Se estrai il DNA del batteriofago fX174, scoprirai che contiene 25% A, 33% T, 24% G e 18% C. Come potresti spiegare questi risultati?
A) I risultati dell'esperimento non sono corretti; c'è stato un errore da qualche parte.
B) Si potrebbe supporre che la percentuale di A sia approssimativamente uguale a quella di T, il che vale anche per C e G. Pertanto la regola di Chargaff non è violata, il DNA è a doppia elica e si replica in modo semiconservativo.
B) Poiché le percentuali di A e T e, di conseguenza, di C e G sono diverse, il DNA è un unico filamento; viene replicato da uno speciale enzima che segue uno speciale meccanismo di replicazione con un singolo filamento come modello.
D) Poiché nessuno dei due A è uguale a T e nessuno dei due G è uguale a C, allora il DNA deve essere a filamento singolo viene replicato sintetizzando il filamento complementare e utilizzando questa forma a doppio filamento come modello;

5. Il diagramma si riferisce alla replicazione del DNA a doppio filamento. Per ciascuno dei quadrati I, II, III, seleziona un enzima che funziona in quest'area.

A) Telomerasi
B) DNA topoisomerasi
B) DNA polimerasi
D) DNA elicasi
D) DNA ligasi

6. Una coltura batterica da un terreno con un isotopo leggero di azoto (N-14) è stata trasferita in un terreno contenente un isotopo pesante (N-15) per un tempo corrispondente a una divisione, quindi riportata in un terreno con un isotopo leggero di azoto isotopo. L'analisi della composizione del DNA dei batteri dopo un periodo corrispondente a due replicazioni ha mostrato:

Opzioni risposta	DNA
	leggero	media	pesante
UN	3/4	1/4	-
B	1/4	3/4	-
IN	-	1/2	1/2
G	1/2	1/2	-

7. Una malattia genetica rara è caratterizzata da immunodeficienza, ritardo mentale e fisico e microcefalia. Supponiamo che in un estratto del DNA di un paziente affetto da questa sindrome si trovino quantità quasi uguali di tratti di DNA lunghi e molto brevi. Quale enzima è molto probabilmente mancante/difettoso in questo paziente?
A) DNA ligasi
B) Topoisomerasi
B) DNA polimerasi
D) Elicasi

8. La molecola del DNA è una doppia elica contenente quattro diversi tipi di basi azotate. Quale delle seguenti affermazioni riguardanti sia la replicazione che la struttura chimica del DNA è corretta?
A) Le sequenze di basi dei due filamenti sono le stesse.
B) In un doppio filamento di DNA, il contenuto di purine è uguale al contenuto di pirimidine.
C) Entrambe le catene sono sintetizzate continuamente nella direzione 5'→3'.
D) L'aggiunta della prima base dell'acido nucleico appena sintetizzato è catalizzata dalla DNA polimerasi.
E) L'attività di correzione degli errori della DNA polimerasi avviene nella direzione 5'→3'.

9. La maggior parte delle DNA polimerasi hanno anche l'attività:
A) ligasi;
B) endonucleasi;
B) 5"-esonucleasi;
D) 3"-esonucleasi.

10. La DNA elicasi è un enzima chiave per la replicazione del DNA che svolge il DNA a doppio filamento in DNA a filamento singolo. Di seguito è descritto un esperimento per determinare le proprietà di questo enzima.

Quale delle seguenti affermazioni riguardanti questo esperimento è corretta?
A) La banda che appare nella parte superiore del gel è solo ssDNA, con una dimensione di 6,3 kb.
B) La banda che appare sul fondo del gel è DNA marcato da 300 bp.
B) Se il DNA ibridato viene trattato solo con DNA elicasi e la reazione viene portata a completamento, la disposizione delle bande assomiglia a quella mostrata nella corsia 3 in b.
D) Se il DNA ibridato viene trattato solo con ebollizione senza trattamento con elicasi, la disposizione delle bande appare come mostrato nella corsia 2 in b.
E) Se il DNA ibridato viene trattato solo con elicasi bollita, la disposizione delle bande assomiglia a quella mostrata nella corsia 1 in b.

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