DNK je genetski material, ki definira vsako celico. Pred a celica podvaja in je razdeljen na nove hčerinske celice prek katerega koli mitoza ali mejoza, biomolekule in organele morajo biti kopirani, da jih razdelimo med celice. DNK, ki so ga našli znotraj jedro, je treba ponoviti, da se zagotovi, da vsaka nova celica prejme pravilno število kromosomi. Pokliče se postopek podvajanja DNK Podvajanje DNK. Podvajanje sledi več korakom, ki vključujejo več beljakovine imenovani replikacijski encimi in RNA. V evkariontskih celicah, kot so živalskih celic in rastlinske celice, Podvajanje DNA se pojavi v S faza interfaze med celični cikel. Postopek razmnoževanja DNK je ključnega pomena za rast, obnovo in razmnoževanje celic v organizmih.
DNK ali deoksiribonukleinska kislina je vrsta molekule, znana kot a nukleinska kislina. Sestavljen je iz 5-ogljikovega deoksiriboznega sladkorja, fosfata in dušikove baze. Dvo verige DNA sestavljata dve spiralni verigi nukleinske kisline, ki sta zviti v a dvojna vijačnica
oblika. To zvijanje omogoča, da je DNK bolj kompakten. Da bi se prilegala znotraj jedra, je DNK pakirana v tesno zvite strukture, imenovane kromatin. Kromatin se kondenzira kromosomi med celično delitvijo. Pred replikacijo DNK se kromatin sprosti in s tem omogoči celičnim strojem za replikacijo dostop do verig DNK.Preden se DNK lahko razmnoži, je treba dvojno navezane molekule "odpeti" na dva enojna niza. DNK ima štiri baze adenin (A), timin (T), citozin (C) in gvanin (G) ki tvorita pare med obema pramenoma. Adenin se pari samo s timinom, citozin pa se veže le z gvaninom. Da bi odvili DNK, je treba te interakcije med baznimi pari prekiniti. To izvaja encim, znan kot DNK helikaza. DNA helikaza moti to vezanje vodika med pari baz, da ločite pramene v obliko Y, znano kot replikacijske vilice. To območje bo predloga za začetek replikacije.
DNK je v obeh pramenih usmerjena, označena s 5 'in 3' koncem. Ta oznaka pomeni, kateri stranski skupini je pritrjena hrbtenica DNK. The 5 'konec ima vezano fosfatno (P) skupino, medtem ko 3 'konec ima pritrjeno hidroksilno (OH) skupino. Ta smer je pomembna za razmnoževanje, saj napreduje le v smeri 5 'do 3'. Vendar so vilice za podvajanje dvosmerne; en pramen je usmerjen v smeri 3 'do 5' (vodilni pramen) druga je usmerjena 5 'do 3' (zaostajajoči pramen). Obe strani sta torej podvojeni z dvema različnima procesoma, da se prilagodita razliki v smeri.
Vodilni pramen je najpreprostejši za ponovitev. Ko ločimo verige DNK, kratek delček RNA imenovano a temeljni premaz veže na 3 'konec pramena. Primer se vedno veže kot izhodišče za razmnoževanje. Primerki nastajajo z encimom DNA primat.
Encimi znani kot DNK polimeraze so odgovorni za ustvarjanje novega pramena s postopkom, imenovanim raztezek. V njem obstaja pet različnih vrst DNK polimeraz bakterije in človeške celice. V bakterijah, kot je E. coli, polimeraza III je glavni encim za razmnoževanje, polimeraza I, II, IV in V pa je odgovorna za preverjanje in odpravo napak. DNA polimeraza III se veže na pramen na mestu temeljnega premaza in med replikacijo začne dodajati nove parne osnove, ki se dopolnjujejo v pramen. V evkariontskih celicah so polimeraze alfa, delta in epsilon primarne polimeraze, ki sodelujejo pri podvajanju DNK. Ker se podvajanje nadaljuje v smeri 5 'do 3' na vodilnem pramenu, je novonastali pramen neprekinjen.
The zaostajajoč pramen začne razmnoževanje z vezanjem z več primeri. Vsak temeljni premaz je le nekaj podlag. DNA polimeraza nato doda koščke DNK, imenovane Okazaki drobci, do pramena med osnovnimi premazi. Ta postopek razmnoževanja je prekinjen, ko so na novo ustvarjeni fragmenti ločeni.
Ko se tvorijo tako neprekinjeni kot neprekinjeni prameni, se imenuje encim eksonukleaza odstrani vse temeljne snovi RNA iz prvotnih niti. Ti temeljni premazi se nato nadomestijo z ustreznimi podlagami. Še ena eksonukleaza "lektorira" novo nastalo DNK, da preveri, odstrani in nadomesti morebitne napake. Drugi encim, imenovan Ligaza DNA združi Okazaki fragmente, skupaj tvorijo en sam poenoten pramen. Konci linearne DNK predstavljajo težavo, saj lahko DNK polimeraza doda le nukleotide v 5 'do 3' smeri. Konce matičnih pramenov sestavljajo ponavljajoče sekvence DNA, imenovane telomeri. Telomeri delujejo kot zaščitni pokrovčki na koncu kromosomov, da preprečijo, da bi se bližnji kromosomi spojili. Posebna vrsta encima DNK polimeraza, imenovana telomerazo katalizira sintezo telomernih zaporedij na koncih DNK. Ko je dokončan, se matični pramen in njegov komplementarni niz DNA zvita v znano dvojna vijačnica oblika. Na koncu replikacija ustvari dve Molekule DNK, vsak z enim pramenom iz matične molekule in enim novim.
Podvajanje DNK je produkcija identičnih DNK vijaki iz ene same verige DNA. Vsaka molekula je sestavljena iz pramena iz prvotne molekule in na novo oblikovanega pramena. Pred razmnoževanjem se DNK odvije in prameni ločijo. Oblikuje se vilica za podvajanje, ki služi kot predloga za replikacijo. Primeri, ki se vežejo na DNA in DNK polimerazi dodajo nova nukleotidna zaporedja v smeri 5 ′ do 3 ′.
Ta dodatek je neprekinjen v vodilnem pramenu in razdrobljen v zaostajajočem pramenu. Ko je končanje podaljševanja verig DNA, se prameni preverijo glede napak, popravila so narejena in na konce DNK so dodana zaporedja telomer.