Replikacija DNK

Osobine i značaj replikacije

Replikacija DNK odvija se pre svake ćelijske deobe i omogućava kasniju podelu svakog hromozoma na dve hromatide. Započinje odmotavanjem lanaca DNK i njihovim razdvajanjem. Za oslobođene baze u svakom od lanaca vežu se komplementarne baze koje međusobno poveže DNK polimeraza. Tako na svakom lancu nastane jedan novi lanac i cela se DNK udvostruči.

Pre nego što se ćelija podeli, neophodno je da se hromozomi tj. DNK udvostruči (duplira, kopira) kako bi kćerke ćelije sadržale istu količinu DNK, odnosno sve kopije gena kao i roditeljska ćelija. U S-fazi interfaze se vrši dupliranje molekula DNK, tako da ćelija u G2 fazi ima duplo veću količinu DNK nego u G1 fazi .
Semikonzervativnost [uredi]

Semikonzervativnost replikacije

Sposobnost DNK da duplira samu sebe od osnovne je važnosti za njenu ulogu naslednog materijala. Za replikaciju je od najveće važnosti princip komplementarnosti vezivanja naspramnih baza u polinukleotidnim lancima DNK. Udvajanju molekula DNK prethodi rasplitanje dvostruke spirale i odvajanje roditeljskih lanaca. Roditeljski lanci služe kao kalup (matrica) za sintezu novog komplementarnog lanca DNK. Svaki novonastali molekul DNK sadrži po jedan stari i jedan novi lanac DNK, pa se zbog kaže da je replikacija semikonzervativan proces (lat. semi= polu; konservativan =očuvan).

Dokaz da je replikacija semikonzervativan proces dobijen je iz eksperimenata sa bakterijom ešerihijom (Escherichia coli). Bakterije su gajene na medijumu koji je sadržao teški azot (N15) i utvrđeno je da se on ugradio u njihove ćelije i DNK. Zatim su ove bakterije prebačene na medijum koji je sadržao laki azot N14 i u njemu je obavljena samo jedna deoba bakterija. Na osnovu analize sastava DNK utvrđeno je da ona sadrži N15 i N14 u jednakim količinama.

Bidirekcionost

Replikacija se i kod prokariota i kod eukariota vrši bidirekciono, što znači da se od mesta gde počinje vrši istovremeno u oba smera i to isključivo u 5'-> 3' smeru. Pri tom, replikacija koplementarnog lanca se ja jedne strane replikacione viljuške vrši kontinuirano dok se sa druge strane sintetišu tzv. Okazaki fragmenti koji se pod dejstvom ligaza spajaju u lanac. Kod prokariota Okazaki fragmenti su dužine 1000-2000 nukleotida, dok su kod eukariota nešto preko 10 puta manji.

Kod prokariota, čija je DNK prstenasta (kružna) replikacija počinje na samo jednom mestu i odvija se bidirekciono. Kada se lanci DNK razmotaju obrazuje se replikaciona viljuška (ima oblik slova Y). Kod prokariota u svakom trenutku replikacije postoje dve replikacione viljuške: jedna se kreće u smeru kazaljke na satu, a druga u suprotnom smeru.

Replikacija DNK u eukariotama, čija je DNK linearna, započinje istovremeno na mnogo mesta duž hromozoma i teče istovremeno. Na taj način replikacija ukupne hromozomske DNK se u eukariotskim ćelijama završava za nekoliko sati, iako je brzina ugrađivanja nukleotida znatno sporija nego kod prokariota.