DNA replikatsioon on DNA süntees, mille tulemusena saadakse igast algsest DNA molekulist kaks koopiat. Replikatsioon toimub semikonservatiivse
mudeli alusel, ehk uus DNA kaksikahel koosneb ühest vanast
ja ühest uuest ahelast.
DNA replikatsiooni käigus lülitatakse kasvavasse DNA ahelasse inimesel 3000 nukleotiidi minutis, bakteril 30000 nukleotiidi minutis. Replikatsioonil käituvad matriitsina mõlemad DNA ahelad ning replikatsiooni lõpp-produktideks on kaks uut kaksikheeliksit. DNA sünteesil tekib ka vigu: üks vale nukleotiid 1000 kuni 100 000 lülitatava nukleotiidi kohta.
Replikatsioon toimub raku tuumas.
Replikatsiooni toimumiseks on vaja mitme molekuli olemasolek:
DNA polümeraas - ensüüm, mis sünteesib DNA ahelale komplementaarse DNA ahela. Polümeraas vajab sünteesil praimerit, mis on paardunud matriitsahelaga. Et DNA reprodutseerimise käigus ei toimuks vigade kuhjumist, on DNA polümeraasil lisaks sünteesi funktsioonile korrigeeriv aktiivsus, mille tulemusena ensüümi töö täpsus tõuseb mitu suurusjärku (1 viga 10 astmel 8 nukleotiidi kohta).
Praimer - lühike oligonukleotiidi (DNA või RNA) järjestus, mis on komplementaarne DNA järjestusega. Moodustab uue DNA ahela otsa vaba -OH grupiga.
DNA helikaas - ensüüm, mis eraldab vana kaksikahela ahelad üksteisest
DNA ligaas - ensüüm, mis liidab DNA ahelate otsad (Okazaki fragmendid), katalüüsides fosfodiestersideme moodustumist 5’ fosfaadi ja 3’-OH rühma vahel. Praimeri sünteesib ensüüm primaas.
Okazaki fragment - katkendlikult, lühikeste fragmentidena sünteesitav DNA
DNA replikatsiooni protsess:
Kõigepealt on vaja lahti keerata DNA kaksikheeliks, ning seda teeb ensüüm helikaas. Teine oluline ensüüm on topoisomeraas, mis on võimeline tegema DNA ahelasse ühe või kaks katket, et lahtikeeratavast DNA heeliksist nö. pinge välja lasta, et ei tekiks superkeerdu.
Uue DNA molekuli algust tähistab praimerite süntees primaasi poolt. Praimerid on vajalikud, sest DNA polümeraas suudab ainult liita uusi nukleotiide olemasoleva DNA ahela 3'-OH grupi külge. Iseseisvalt, ehk de novo, ei suuda DNA polümeraas DNA ahelat alustada. Primaas aga suudab liita nukleotiide de novo. Hiljem, kui uus DNA ahel on valmis, asendatakse praimer DNA nukleotiididega.
Järgmisena asub DNA polümeraas lisama ükshaaval uusi nukleotiide kasvavasse ahelasse, järgides matriitsahela järjestust ning komplementaarsuse põhimõtet (A-T ja G-C). Ahelat sünteesitakse alati suunaga 5'- 3', ehk nukleotiide lisatakse ainult kasvava ahela 3' otsa. Seega juhtival DNA ahelal (leading strand) toimub DNA süntees järjepidevalt. Teisel, mahajääval ahelal (lagging strand), toimub DNA süntees katkendlikult. Kaksikheeliks keeratakse natuke lahti, lisatakse üks praimer ja sünteesitakse DNA ahelat praimeri 3' otsast edasi. Siis on vaja kaksikheeliksit jälle natuke lahti keerata, lisada järjekordne praimer ning sünteesida järgmine väike DNA fragment. Selliseid fragmente nimetatakse Okazaki fragmentideks. Fragmentide vahelised katked ühendatakse ligaasi poolt.
Animatsioonid replikatsioonist (kliki pildil, et avada video):
DNA replikatsiooni käigus lülitatakse kasvavasse DNA ahelasse inimesel 3000 nukleotiidi minutis, bakteril 30000 nukleotiidi minutis. Replikatsioonil käituvad matriitsina mõlemad DNA ahelad ning replikatsiooni lõpp-produktideks on kaks uut kaksikheeliksit. DNA sünteesil tekib ka vigu: üks vale nukleotiid 1000 kuni 100 000 lülitatava nukleotiidi kohta.
Replikatsioon toimub raku tuumas.
Replikatsiooni toimumiseks on vaja mitme molekuli olemasolek:
DNA polümeraas - ensüüm, mis sünteesib DNA ahelale komplementaarse DNA ahela. Polümeraas vajab sünteesil praimerit, mis on paardunud matriitsahelaga. Et DNA reprodutseerimise käigus ei toimuks vigade kuhjumist, on DNA polümeraasil lisaks sünteesi funktsioonile korrigeeriv aktiivsus, mille tulemusena ensüümi töö täpsus tõuseb mitu suurusjärku (1 viga 10 astmel 8 nukleotiidi kohta).
Praimer - lühike oligonukleotiidi (DNA või RNA) järjestus, mis on komplementaarne DNA järjestusega. Moodustab uue DNA ahela otsa vaba -OH grupiga.
DNA helikaas - ensüüm, mis eraldab vana kaksikahela ahelad üksteisest
DNA ligaas - ensüüm, mis liidab DNA ahelate otsad (Okazaki fragmendid), katalüüsides fosfodiestersideme moodustumist 5’ fosfaadi ja 3’-OH rühma vahel. Praimeri sünteesib ensüüm primaas.
Okazaki fragment - katkendlikult, lühikeste fragmentidena sünteesitav DNA
DNA replikatsiooni protsess:
Kõigepealt on vaja lahti keerata DNA kaksikheeliks, ning seda teeb ensüüm helikaas. Teine oluline ensüüm on topoisomeraas, mis on võimeline tegema DNA ahelasse ühe või kaks katket, et lahtikeeratavast DNA heeliksist nö. pinge välja lasta, et ei tekiks superkeerdu.
Uue DNA molekuli algust tähistab praimerite süntees primaasi poolt. Praimerid on vajalikud, sest DNA polümeraas suudab ainult liita uusi nukleotiide olemasoleva DNA ahela 3'-OH grupi külge. Iseseisvalt, ehk de novo, ei suuda DNA polümeraas DNA ahelat alustada. Primaas aga suudab liita nukleotiide de novo. Hiljem, kui uus DNA ahel on valmis, asendatakse praimer DNA nukleotiididega.
Järgmisena asub DNA polümeraas lisama ükshaaval uusi nukleotiide kasvavasse ahelasse, järgides matriitsahela järjestust ning komplementaarsuse põhimõtet (A-T ja G-C). Ahelat sünteesitakse alati suunaga 5'- 3', ehk nukleotiide lisatakse ainult kasvava ahela 3' otsa. Seega juhtival DNA ahelal (leading strand) toimub DNA süntees järjepidevalt. Teisel, mahajääval ahelal (lagging strand), toimub DNA süntees katkendlikult. Kaksikheeliks keeratakse natuke lahti, lisatakse üks praimer ja sünteesitakse DNA ahelat praimeri 3' otsast edasi. Siis on vaja kaksikheeliksit jälle natuke lahti keerata, lisada järjekordne praimer ning sünteesida järgmine väike DNA fragment. Selliseid fragmente nimetatakse Okazaki fragmentideks. Fragmentide vahelised katked ühendatakse ligaasi poolt.
Animatsioonid replikatsioonist (kliki pildil, et avada video):