W biologii molekularnej replikacja DNA jest biologicznym procesem tworzenia dwóch identycznych replik DNA z oryginalnej cząsteczki DNA. Proces ten zachodzi we wszystkich żywych organizmach i jest podstawą biologicznego dziedziczenia. Komórka ma charakterystyczną właściwość podziału, która sprawia, że replikacja DNA jest niezbędna. DNA składa się z podwójnej helisy dwóch komplementarnych nici. Te nici są rozłączane podczas replikacji. Każda nić oryginalnej cząsteczki DNA służy następnie jako szablon do produkcji swojego odpowiednika w procesie zwanym replikacją półkonserwatywną. Komórkowe mechanizmy korekcji i sprawdzania błędów zapewniają niemal idealną dokładność replikacji DNA.
W komórce replikacja DNA zaczyna się w określonych miejscach lub początkach replikacji w genomie. Rozpakowanie DNA w miejscu pochodzenia i syntetyzowanie nowych nici powoduje, że widełki replikacyjne rosną dwukierunkowo od początku. Szereg białek jest przyłączonych do widełek replikacyjnych, aby pomóc w zainicjowaniu i kontynuacji syntezy DNA. Najbardziej znanym jest to, że polimeraza DNA syntetyzuje nowe nici poprzez dodanie nukleotydów, które uzupełniają każdą (wzorcową) nić. Replikacja DNA zachodzi w fazie S interfazy. Replikację DNA można również przeprowadzić in vitro (sztucznie poza komórką). Polimerazy DNA izolowane z komórek i sztuczne startery DNA mogą być użyte do zainicjowania syntezy DNA znanych sekwencji w matrycowej cząsteczce DNA. Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR), powszechna technika laboratoryjna, wykorzystuje taką sztuczną syntezę cyklicznie do amplifikacji określonego docelowego fragmentu DNA z puli DNA. DNA zwykle występuje w postaci struktury dwuniciowej, w której obie nici są zwinięte w charakterystyczną podwójną helisę. Każda pojedyncza nić DNA jest łańcuchem czterech rodzajów nukleotydów. Nukleotydy w DNA zawierają cukier dezoksyrybozę, fosforan i nukleozasadę.
Cztery typy nukleotydów odpowiadają czterem zasadom nukleinowym: adeninie, cytozynie, guaninie i tyminie, które są zwykle skracane jako A, C, G i T. Adenina i guanina to zasady purynowe, podczas gdy cytozyna i tymina to pirymidyny. Te nukleotydy tworzą wiązania fosfodiestrowe i tworzą szkielet dezoksyrybozy fosforanowej podwójnej helisy DNA, z podstawami rdzeniowymi skierowanymi do wewnątrz (tj. W kierunku nici przeciwnej). Nukleotydy (zasady) są wyrównane przez wiązania wodorowe między niciami, tworząc pary zasad. Pary adeniny z tyminą (dwa wiązania wodorowe) i pary guaniny z cytozyną (silniejsze: trzy wiązania wodorowe).
Nici DNA są kierunkowe, a różne końce pojedynczej nici nazywane są „końcami 3 '(trzy główne)" i „5' końcami (pięć głównych końców)". Konwencjonalnie, gdy podana jest sekwencja zasad pojedynczej nici DNA, lewy koniec sekwencji jest końcem 5 ', podczas gdy prawy koniec sekwencji jest końcem 3'. Nici podwójnej helisy są antyrównoległe, jedna od 5 'do 3', a druga od 3 'do 5'. Terminy te odnoszą się do atomu węgla w dezoksyrybozie, z którym wiąże się następny fosforan w łańcuchu. Kierunkowość ma konsekwencje dla syntezy DNA, ponieważ polimeraza DNA może syntetyzować DNA tylko w jednym kierunku, przyłączając nukleotydy do końca 3 'nici DNA. Parowanie komplementarnych zasad w DNA (przez wiązania wodorowe) oznacza, że informacje zawarte w każdej nici są zbędne.
Wiązania fosfodiestrowe (wiązania wewnątrz nici) są silniejsze niż wiązania wodorowe (wiązania między nici). Pozwala to na rozdzielenie pasm. Nukleotydy na pojedynczej nici można zatem wykorzystać do rekonstrukcji nukleotydów na nowo zsyntetyzowanej nici partnerskiej. Wszystko, co musisz wiedzieć o strukturze DNA i jego replikacji.
[ff id="7"]