Kolik molekul DNA je v buněčném jádru po replikaci: podrobné vysvětlení

Replikace DNA je biologický proces založený na kopírování genetické informace. Je jednou z nejdůležitějších fází buněčného dělení a je nezbytná pro přenos genetické informace z jedné buňky do druhé. V důsledku replikace každá ze dvou dceřiných buněk obdrží kompletní sadu chromozomů, které obsahují stejné informace. Tento proces umožňuje buňkám množit se a aktualizovat.

V procesu replikace DNA je dvouvláknová molekula rozdělena do dvou samostatných řetězců, z nichž každý slouží jako matrice pro syntézu nového řetězce. Výsledkem tohoto procesu jsou dvě nové molekuly DNA, které nahrazují starou molekulu. Každá z nových molekul obsahuje jeden starý a jeden nový řetězec.

Po replikaci DNA jsou tedy v jádře buňky dvě molekuly DNA. Stojí však za zmínku, že ve skutečnosti může být po replikaci DNA molekul mnohem více, protože každá molekula DNA se může v procesu buněčného dělení znovu replikovat.

Jak probíhá replikace DNA v buňce

Replikace začíná oddělením dvou spirálových řetězců DNA kolem osy helixu. Enzymy-helikázy pak rozvinou dva oddělené obvody a vytvoří dvě replikační vidlice. Každá vidlice představuje místo, kde dochází k vytváření nových vláken DNA.

Dále enzym DNA polymeráza začíná syntetizovat nové vlákno DNA na každém z otevřených řetězců-mateřských vláknech. Jako šablonu používá mateřské vlákno a přidává komplementární nukleotidy do nového vlákna. Proces syntézy nových vláken pokračuje ve směru od 5' do 3 ' konce.

Všimněte si, že DNA polymeráza může fungovat pouze ve směru od 5' do 3'. Druhé nové vlákno je syntetizováno opačným směrem a to vede ke vzniku nalezených fragmentů nazývaných Okazakiho fragmenty.

Chcete-li spojit fragmenty Okazaki a získat jedno souvislé vlákno DNA, enzym ligáza je spojuje. Jak DNA polymeráza a ligáza postupují podél molekuly DNA, nakonec se vytvoří dvě přesné kopie původní dvouvláknové molekuly DNA.

Po replikaci DNA se tedy v buněčném jádru vytvoří dvojitý Helix DNA, který se skládá ze dvou přesných kopií původní molekuly. Počet molekul DNA v jádře se zdvojnásobí, protože každé mateřské vlákno slouží jako šablona pro vytvoření nového vlákna.

Co předchází replikaci

Před replikací DNA se v buňce odehrává několik důležitých událostí, které zajišťují správný průběh procesu.

1. Nasazení dvouvláknové DNA: Pro začátek replikace je nutné rozdělit dva spirálové řetězce DNA na jednotlivé země. To jsou enzymy zvané helikázy, které rozmotávají dvojitou spirálu a oddělují řetězce.
2. Fixace rozdělených řetězců: Aby se zabránilo zpětnému pájení oddělených řetězců DNA, jsou na každý z nich umístěny speciální proteiny zvané běhouny. Pomáhají udržovat stabilitu oddělení a zabraňují zpětné vazbě.
3. Tvorba replikačních vidlic: Replikační vidlice je oblast na DNA, kde dochází k replikaci. Vzniká působením enzymů, jako jsou primázy a DNA polymerázy. Primázy jsou zodpovědné za tvorbu krátkých primerů a DNA polymerázy syntetizují nové nukleotidy na primerech.
4. Syntéza nových řetězců DNA: V této fázi DNA polymerázy přidávají nové nukleotidy a vytvářejí komplementární řetězce k rozděleným. Jeden starý řetězec slouží jako matrice pro syntézu nového řetězce DNA.
5. Kontrola a opravy: Po syntéze nových řetězců DNA dochází k testování chyb, které se provádí speciálními enzymy. Pokud jsou zjištěny chyby, opraví se odstraněním nesprávných nukleotidů a jejich nahrazením správnými.

Po těchto fázích dochází k závěrečnému ukotvení nově syntetizovaných řetězců DNA a buňka je připravena k dělení.