시작 , 신장 및 종료 DNA 복제의 세 가지 주요 단계입니다. 이제 각각에 대한 자세한 내용을 살펴 보겠습니다.
1 단계 :시작
복제가 시작되는 지점은 복제 (Oric)의 원점으로 알려져 있습니다. Helicase는 가닥 분리 절차를 가져 오며, 이로 인해 복제 포크가 형성됩니다.
2 단계 :신장
효소 DNA 폴리머 라제 III은 주형 가닥의 뉴클레오티드를 읽고 구체적으로 하나의 뉴클레오티드를 첨가함으로써 새로운 가닥을 만듭니다. 템플릿에서 아데닌 (a)을 읽으면 티민 (t) 만 추가합니다.
3 단계 :종료
폴리머 라제 III이 지연된 가닥에 뉴클레오티드를 첨가하고 오카자키 조각을 생성 할 때, 때로는 단편 사이에 틈새가 남습니다. 이 갭은 리가 제에 의해 채워집니다. 또한 이중 가닥 DNA에서 닉을 닫습니다.
우리는 각각의 인간이 단일 세포로서의 삶을 시작한다는 것을 알고 있으며,이 세포는 두 개의 세포를 형성하기 위해 나누고,이 두 사람은 4 개의 형태로갑니다! 이 과정은 우리가 작은 작은 몸을 형성하는 데 도움이되며, 이는 성인으로 자랍니다! 이제이 모든 일이 일어나고있는 동안, 우리의 DNA도 이러한 세포로 나뉘어져 있습니다. 그러나 세포는 기존 DNA를 두 부분으로 나눕니다. 아니면 두 번째 사본을 만들까요? 그것이 후자라고 생각한다면, 당신은 맞습니다! 세포는 두 번째 사본을 만들어 두 딸 세포가 형성 될 때; 그들 각각은 완전한 DNA 세트를 얻습니다.
DNA 구조
복제 과정에 뛰어 들기 전에 DNA의 구조를 간단히 살펴 보겠습니다.
우리 모두 알다시피, DNA는 세포가 계획된 방식으로 개발하고 재현하는 데 도움이되는 유전자 코드입니다. 이로 인해‘생명의 청사진’이라고합니다.
DNA는 신체의 세포를 정의하는 유전 물질입니다. 세포가 딸 세포 (감수 분열 또는 유사 분열 과정을 통한)로 복제하고 분할하려면 소기관과 생체 분자를 먼저 복사 한 다음 모든 세포들 사이에 분포해야합니다.
DNA는 그 구조로 돌아가서 4 개의 뉴클레오티드로 구성됩니다. 뉴클레오티드가 무엇인지 생각하십니까? 그것들은 인산염 그룹, 설탕 고리 및 질소베이스로 만들어진 분자입니다! 이들 뉴클레오티드는 아데닌 (A), 티민 (T), 구아닌 (G) 및 시토신 (C)이다. a 및 g t 동안 퓨린이라고합니다 및 C 피리 미딘이라고합니다. 그 말은 입이 많을 수 있지만 약간의 연습 후에 읽을 수 있습니다.
DNA는 두 가닥으로 만들어졌습니다. 이들 가닥은 다른 한편으로는 뉴클레오티드가 늘어선 후, 그 뉴클레오티드는 다른 가닥의 뉴클레오티드에 결합되어 사다리와 같은 구조를 생성한다! 이제 뉴클레오티드 사이의 결합은 매우 특이적이고 결합은 수소 결합을 통한 것입니다. a t 에 결합합니다 및 C g에 결합합니다. 이 뉴클레오티드는 서로 결합하여 베이스 쌍 라고합니다. . 그래서 우리는 그것을 가지고 있습니다. 뉴클레오티드로 만든 겉보기에는 끝없는 사다리가 서로 짝을 이루고 있습니다. 그러나 한 가지 더 변화가 있습니다. 그 사다리를 가져 가서 비틀어! 바로 우리의 DNA는 특정 뉴클레오티드 결합을 가진 간단한 이중 나선처럼 보입니다. 쉬운, 맞습니까?
DNA 이중 나선 (사진 크레딧 :Forluvoft / Wikimedia Commons)
Directionality
이 가닥에는 5 '와 3'이라는 두 개의 지정된 끝이 있습니다 (5 프라임 엔드와 3 프라임 엔드로 읽을 수 있습니다). 이 숫자는 엔드 투 엔드 화학 방향을 나타냅니다. 숫자 5와 3은 각각 설탕 고리의 다섯 번째 및 세 번째 탄소 원자를 나타냅니다. 5 '는 끝이며, 다른 뉴클레오티드에 부착하는 인산염 그룹에 합류합니다. 3 '끝은 복제 중에 새로운 뉴클레오티드가 추가되므로 중요합니다.
방향의 관점에서, 왼쪽에서 오른쪽으로 읽는 동안 한 가닥이 5 '~ 3 인치 인 경우 다른 가닥은 3'~ 5 '입니다. 간단히 말해서, 가닥은 반대 방향으로 작동합니다. 이 방향은 반대 가닥의 뉴클레오티드 사이에 쉽게 결합 할 수 있도록 유지됩니다.
DNA 이중 나선의 4 개의 기본 쌍 단편의 화학 구조. (사진 크레디트 :Thomas Shafee / Wikimedia Commons)
복제 프로세스
전체 DNA를 복제하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 인간 게놈 (게놈은 세포에 존재하는 완전한 유전자 세트)은 약 30 억 개의 염기 쌍 (뉴클레오티드 쌍, 기억합니까?)을 가지고 있습니다. 그래서 오랫동안 무언가의 사본을 만들려면 많은 시간이 걸릴 것입니다. 하지만 그렇지 않습니다! 우리 세포에는 효소와 단백질 세트가 있어이 과정이 빠르게 사용됩니다!
각 효소와 단백질은 그들 자체의 특이 적 기능을 갖는다. 과정을 단계별로 살펴 보겠습니다.
시작
- helicase - 복제가 시작되는 지점은 복제의 원점으로 알려져 있습니다. Helicase는 가닥 분리 절차를 가져 오며, 이는 복제 포크의 형성으로 이어진다. 기본 쌍 사이의 수소 결합을 깨뜨려 가닥을 분리합니다. ATP 가수 분해에서 얻은 에너지를 사용하여 기능을 수행합니다.
- SSB 단백질 -다음 단계는 단일 가닥 DNA 결합 단백질이 단일 가닥 DNA에 결합하는 것이다. 그 일은 가닥이 다시 바인딩하는 것을 막는 것입니다.
- DNA Primase - 가닥이 분리되고 준비되면 복제를 시작할 수 있습니다. 이를 위해 프라이머는 원점에서 바인딩해야합니다. 프라이머는 약 10 개의 뉴클레오티드 길이의 짧은 RNA 서열이다. Primase는 프라이머를 합성합니다.
신장
- DNA 폴리머 라제 III -이 효소는 주형 가닥의 뉴클레오티드를 읽고 구체적으로 하나의 뉴클레오티드를 첨가함으로써 새로운 가닥을 만듭니다. 템플릿에서 아데닌 (a)을 읽는 경우 티민 (t) 만 추가합니다. 5 '에서 3'방향으로 새로운 가닥을 합성 할 수 있습니다. 또한 새 가닥을 교정하고 수리하는 데 도움이됩니다. 이제 폴리머 라제가 왜 가닥을 따라 계속 작동하고 무작위로 떠 다니지 않는가? 슬라이딩 클램프라고 불리는 고리 모양의 단백질이 폴리머 라제를 위치로 유지하기 때문입니다.
이제 복제 포크가 진행되고 폴리머 라제 III가 새로운 스트랜드를 합성하기 시작하면 작은 문제가 발생합니다. 당신이 기억한다면, 나는 두 가닥이 반대 방향으로 달린다고 언급했다. 이것은 두 가닥이 5 '내지 3'방향으로 합성 될 때, 하나는 복제 포크 방향으로 움직이는 반면 다른 가닥은 반대쪽으로 움직일 것임을 의미합니다.
.복제 포크와 동일한 방향으로 합성되는 가닥은 '주요'가닥으로 알려져 있습니다. 이 가닥의 템플릿은 3 '에서 5'방향으로 실행됩니다. 폴리머 라제는 한 번만 부착해야하며 복제 포크가 앞으로 움직일 때 계속 작동 할 수 있습니다. 그러나, 가닥이 '지연'가닥으로 알려진 다른 방향으로 합성되기 위해, 중합 효소는 하나의 DNA 조각을 합성해야한다. 그런 다음 복제 포크가 진행됨에 따라 사용 가능한 새로운 DNA로 와서 다음 조각을 만들어야합니다. 이 조각들은 오카자키 조각 (과학자 Reiji Okazaki의 이름을 따서 명명)으로 알려져 있습니다.
종료
- DNA 폴리머 라제 I - 당신이 기억한다면, 우리는 원산지에 RNA 프라이머를 추가하여 폴리머 라제가 공정을 시작하도록 도와주었습니다. 이제 가닥이 만들어지면서 프라이머를 제거해야합니다. 이것은 폴리머 라제 I가 그림에 들어올 때입니다. 프라이머를 제거하고 틈을 메우려면 rnase h의 도움이 필요합니다.
- DNA 리가 제 - 폴리머 라제 III이 지연된 가닥에 뉴클레오티드를 첨가하고 오카자키 조각을 생성 할 때, 때로는 단편 사이에 갭이 두 개나 남습니다. 이 갭은 리가 제에 의해 채워집니다. 또한 이중 가닥 DNA에서 닉을 닫습니다.
DNA 복제. (사진 크레디트 :Ladyofhats Mariana Ruiz / Wikimedia Commons)
모든 프라이머가 제거되고 Ligase가 나머지 모든 간격을 채우면 복제 프로세스가 마침내 완성됩니다. 이 과정은 우리에게 두 개의 동일한 유전자 세트를 제공하며, 두 개의 딸 세포에 전달됩니다. 모든 셀은 단 한 시간 만에 전체 프로세스를 완료합니다!
그러한 짧은 시간을 소비하는 이유는 여러 가지 기원입니다. 셀은 여러 지점에서 프로세스를 시작한 다음 조각이 함께 결합되어 전체 게놈을 만듭니다!
모든 새로운 세포가 적절한 수의 염색체를 받도록 핵에 존재하는 DNA를 복제하는 것이 중요합니다. 전반적 으로이 과정은 살아있는 유기체의 세포 복구 및 성장 및 재생산에 중요합니다.
