WEBVTT

00:00:00.347 --> 00:00:02.913
Beszélgessünk kicsit bővebben arról,

00:00:02.913 --> 00:00:05.805
hogyan másolja önmagát a DNS,

00:00:05.805 --> 00:00:06.845
miként replikálódik,

00:00:06.845 --> 00:00:09.381
és hogy milyen szereplők

00:00:09.381 --> 00:00:11.120
vesznek részt ebben a folyamatban.

00:00:11.120 --> 00:00:13.426
Eközben sokszor emlegetjük majd

00:00:13.426 --> 00:00:17.514
a DNS molekula 3' és 5' végeit.

00:00:17.514 --> 00:00:19.823
Ha még sohasem hallottál erről,

00:00:19.823 --> 00:00:21.944
akkor nézd meg a videót

00:00:21.944 --> 00:00:26.041
a DNS antiparallel szerkezetéről.

00:00:26.041 --> 00:00:28.163
Ismételjük át egy kicsit,

00:00:28.163 --> 00:00:31.177
ha már régen láttad utoljára.

00:00:31.177 --> 00:00:33.042
Ez itt a DNS részletes ábrája

00:00:33.042 --> 00:00:35.394
az előbb említett videóból.

00:00:35.394 --> 00:00:37.694
Az 5' és a 3' jelölés

00:00:37.694 --> 00:00:40.762
a szénatomok helyzetét jelöli
azokban a ribózmolekulákban,

00:00:40.762 --> 00:00:44.840
amik a molekula
foszfát-cukor gerincét alkotják.

00:00:44.840 --> 00:00:46.941
Ez itt egy ribózmolekula,

00:00:46.941 --> 00:00:48.459
ami egy öt szénatomos cukor.

00:00:48.459 --> 00:00:50.630
Számozzuk meg benne a szénatomokat!

00:00:50.630 --> 00:00:54.716
Ez a szénatom 1' helyzetű, ez 2' helyzetű,

00:00:54.716 --> 00:00:58.326
ez a 3', ez a 4',

00:00:58.326 --> 00:01:00.441
ez pedig az 5' helyzetű szénatomja.

00:01:00.441 --> 00:01:05.593
E létraszerű molekula mellé

00:01:05.593 --> 00:01:10.216
ebben az irányban húzok egy nyilat.

00:01:10.216 --> 00:01:15.098
Ez a nyíl a 3'-5' irányt jelöli.

00:01:15.098 --> 00:01:19.308
Ez a 3' vége, ez pedig az 5' vége.

00:01:19.308 --> 00:01:20.546
A nyíl iránya 3'-5'.

00:01:20.546 --> 00:01:23.449
Figyeld: ez a foszfátcsoport egy
3' helyzetű atomhoz kötődik,

00:01:23.449 --> 00:01:25.470
a következő 5' atom
egy foszfátcsoporthoz,

00:01:25.470 --> 00:01:27.358
az egy 3' helyzetű atomhoz,

00:01:27.358 --> 00:01:28.874
az pedig...

00:01:28.874 --> 00:01:31.260
egy 5' atomon át
egy újabb foszfátcsoporthoz.

00:01:31.260 --> 00:01:34.003
A másik szál, mint mondtuk,
antiparallel helyzetű.

00:01:34.003 --> 00:01:36.536
Párhuzamos az előbbivel,
de fordított lefutású.

00:01:36.536 --> 00:01:38.459
Tehát ez az atom 3' helyzetű,

00:01:38.459 --> 00:01:40.179
ez 5' helyzetű,

00:01:40.179 --> 00:01:43.272
ez 3', ez pedig 5' helyzetű.

00:01:43.272 --> 00:01:44.979
Ezt jelenti tehát

00:01:44.979 --> 00:01:47.281
az antiparallel szerkezet.

00:01:47.281 --> 00:01:49.204
A molekula két gerince,

00:01:49.204 --> 00:01:51.329
a két szála párhuzamos,

00:01:51.329 --> 00:01:54.461
de ellentétes lefutásúak.

00:01:54.461 --> 00:01:56.243
Tehát erre van a 3' vég,

00:01:56.243 --> 00:01:58.673
erre pedig az 5' vég.

00:01:58.673 --> 00:02:00.062
Ez nagyon fontos lesz ahhoz,

00:02:00.062 --> 00:02:01.810
hogy megértsük a replikációt,

00:02:01.810 --> 00:02:03.846
mivel a DNS-polimeráz,

00:02:03.846 --> 00:02:06.767
amely a soron következő
nukleotidokat építi be

00:02:06.767 --> 00:02:09.327
az újonnan készülő DNS-szálba,

00:02:09.327 --> 00:02:13.872
csak a 3' véghez tud
újabb nukleotidokat kapcsolni.

00:02:13.872 --> 00:02:16.828
Ezt a szálat például

00:02:16.828 --> 00:02:21.741
csak ebbe az irányba
lehetne hosszabbítani,

00:02:21.741 --> 00:02:26.760
fordított irányban nem.

00:02:26.760 --> 00:02:29.386
Úgy is mondhatjuk,
hogy az új nukleotidok

00:02:29.386 --> 00:02:30.783
csak 3' véghez kapcsolhatók,

00:02:30.783 --> 00:02:34.811
vagyis a DNS hosszabbítása

00:02:34.811 --> 00:02:38.553
csak 5'-3' irányban történhet.

00:02:38.553 --> 00:02:40.756
Ha csak a 3' véget hosszabbítjuk,

00:02:40.756 --> 00:02:44.838
akkor 5'-3' irányban haladunk.

00:02:44.838 --> 00:02:47.584
Nem haladhatunk 3'-5' irányba.

00:02:47.584 --> 00:02:52.076
Az 5' vég nem hosszabbítható
polimeráz enzimmel.

00:02:52.076 --> 00:02:54.802
Mit jelent ez?

00:02:54.802 --> 00:02:56.869
Vizsgáljuk meg a fenti ábrát,

00:02:56.869 --> 00:02:58.787
ahol egyben látható

00:02:58.787 --> 00:03:00.843
a folyamat összes szereplője.

00:03:00.843 --> 00:03:03.277
Itt látható a DNS-szál,

00:03:03.277 --> 00:03:09.539
a kiindulási formájában,
a megkettőződés előtt.

00:03:09.539 --> 00:03:13.441
Megjelöltük a 3' és az 5' végeit.

00:03:13.441 --> 00:03:15.302
Kövessük végig az egyik gerincét!

00:03:15.302 --> 00:03:16.674
Ez a 3' vég,

00:03:16.674 --> 00:03:19.044
innen kiindulva

00:03:19.044 --> 00:03:22.763
eljutunk a hozzá tartozó 5' véghez.

00:03:22.763 --> 00:03:26.509
Ez a kettő tehát
egyazon szálnak a két vége.

00:03:26.509 --> 00:03:32.220
Ezt a szálat követve pedig ide jutunk.

00:03:32.220 --> 00:03:35.677
Ez a lánc 3' vége,

00:03:35.677 --> 00:03:38.874
ez pedig az 5' vége.

00:03:38.874 --> 00:03:41.841
Elsőként, ahogy a korábbi
videókban említettük,

00:03:41.841 --> 00:03:44.074
ahol áttekintettük a replikációt,

00:03:44.074 --> 00:03:49.813
a hélix két felének

00:03:49.813 --> 00:03:52.550
a kettős hélix két DNS-szálának

00:03:52.550 --> 00:03:53.821
szét kell válnia,

00:03:53.821 --> 00:03:56.085
hogy újraépíthessük

00:03:56.085 --> 00:03:58.597
a létra másik oldalát

00:03:58.597 --> 00:04:01.076
a különvált szálak mellé.

00:04:01.076 --> 00:04:03.902
Olyan ez, mint egy cipzár.

00:04:03.902 --> 00:04:06.342
Szétnyitjuk, és kiegészítjük

00:04:06.342 --> 00:04:08.299
mindkét fél cipzárt.

00:04:08.299 --> 00:04:12.039
A valóságban mindez jóval bonyolultabb,

00:04:12.039 --> 00:04:13.426
mint egy szétnyitott cipzár,

00:04:13.426 --> 00:04:15.306
amiből két újat csinálunk.

00:04:15.306 --> 00:04:18.100
Kell egy rakás enzim, és más egyebek.

00:04:18.100 --> 00:04:20.571
Még ezen az ábrán sem látható

00:04:20.571 --> 00:04:21.579
az összes résztvevő,

00:04:21.579 --> 00:04:23.690
csak a legfontosabbak,

00:04:23.690 --> 00:04:26.459
amik szóba kerülnek

00:04:26.459 --> 00:04:30.069
a DNS-replikáció kapcsán.

00:04:30.069 --> 00:04:32.466
Először is, ez a rész

00:04:32.466 --> 00:04:35.484
szorosan fel van tekeredve.

00:04:35.484 --> 00:04:36.445
Ezt ide is írom.

00:04:36.445 --> 00:04:40.062
Szorosan fel van tekeredve.

00:04:40.062 --> 00:04:41.443
Ha belegondolunk,

00:04:41.443 --> 00:04:44.052
minél jobban széttekeredik
az egyik oldalon,

00:04:44.052 --> 00:04:46.311
annál szorosabban
tekeredik össze a másikon.

00:04:46.311 --> 00:04:48.815
A cipzár felnyitásához

00:04:48.815 --> 00:04:50.494
kell egy enzim,

00:04:50.494 --> 00:04:52.153
ami széttekeri

00:04:52.153 --> 00:04:54.701
ezt a szorosan összetekert hélixet.

00:04:54.701 --> 00:04:58.476
Ez az enzim a topoizomeráz.

00:04:58.476 --> 00:05:01.076
Ennek hatására

00:05:01.076 --> 00:05:04.706
ideiglenesen felhasadnak
a szerkezet egyes kötései,

00:05:04.706 --> 00:05:05.896
így az széttekeredik.

00:05:05.896 --> 00:05:07.822
Később ezek a kötések újra kialakulnak,

00:05:07.822 --> 00:05:10.812
de a lényeg az, hogy széttekeri őket,

00:05:10.812 --> 00:05:12.484
hogy aztán a helikáz enzim...

00:05:12.484 --> 00:05:13.850
A helikáz persze nem olyan,

00:05:13.850 --> 00:05:16.181
mint ez a kis háromszög,
ami itt vagdossa a kötéseket.

00:05:16.181 --> 00:05:19.057
A valóságban elképesztő látványt nyújtana

00:05:19.057 --> 00:05:21.469
a helikáz molekuláris szerkezete.

00:05:21.469 --> 00:05:23.257
A helikáznak az a feladata,

00:05:23.257 --> 00:05:25.334
hogy felszakítsa a hidrogénkötéseket

00:05:25.334 --> 00:05:28.850
a nitrogéntartalmú bázisok között.

00:05:28.850 --> 00:05:31.550
Itt épp egy adenin és egy timin közt

00:05:31.550 --> 00:05:35.344
szakítja fel a hidrogénkötéseket.

00:05:35.344 --> 00:05:39.301
Első tehát a széttekeredés,

00:05:39.301 --> 00:05:40.841
mielőtt a helikáz...

00:05:40.841 --> 00:05:42.831
tehát a topoizomeráz széttekeri
a molekulát,

00:05:42.831 --> 00:05:45.353
aztán a helikáz felszakítja a kötéseket.

00:05:45.353 --> 00:05:49.514
Innentől kezdve a két szálon
másféleképpen zajlik a folyamat,

00:05:49.514 --> 00:05:50.769
mivel, mint említettem,

00:05:50.769 --> 00:05:53.488
az új nukleotidok beépítése

00:05:53.488 --> 00:05:57.526
csak 5'-3' irányban lehetséges.

00:05:57.526 --> 00:06:02.279
Az alsó szálon, az ún. vezető szálon

00:06:02.279 --> 00:06:04.136
minden nagyon egyszerű.

00:06:04.136 --> 00:06:06.428
Emlékezz, ez itt az 5' vég,

00:06:06.428 --> 00:06:08.169
a lánc hosszabbítása tehát

00:06:08.169 --> 00:06:13.527
ebben az irányban történik.

00:06:13.527 --> 00:06:16.356
Ez az 5'-3' irány.

00:06:16.356 --> 00:06:19.886
Az itteni események elindításához

00:06:19.886 --> 00:06:22.588
kell egy RNS-primer.

00:06:22.588 --> 00:06:27.934
Az RNS-primert a DNS-primáz építi be.

00:06:27.934 --> 00:06:30.030
Erről még beszélünk

00:06:30.030 --> 00:06:31.772
a követő szál kapcsán.

00:06:31.772 --> 00:06:33.328
Ez beépít egy RNS-t

00:06:33.328 --> 00:06:35.650
(ezt más színnel jelölöm)

00:06:35.650 --> 00:06:37.529
ide épít be egy RNS-primert.

00:06:37.529 --> 00:06:39.470
Amint beépült a primer,

00:06:39.470 --> 00:06:42.516
a DNS-polimeráz elkezdheti

00:06:42.516 --> 00:06:46.939
a nukleotidok hozzáadását a 3' véghez.

00:06:46.939 --> 00:06:49.751
A vezető szál hosszabbítása
azért egyszerű,

00:06:49.751 --> 00:06:55.162
mert a DNS-polimeráz...

00:06:55.162 --> 00:06:58.747
Ezek persze nem olyan háromszögek,
mint ezen a képen,

00:06:58.747 --> 00:07:01.076
a valóságban ennél sokkal látványosabbak.

00:07:01.076 --> 00:07:04.010
Fent látható az egyik DNS-polimeráz,
a másik lent.

00:07:04.010 --> 00:07:07.730
Ez a polimeráz

00:07:07.730 --> 00:07:11.303
a cipzár szétnyílását követve

00:07:11.303 --> 00:07:17.011
újabb és újabb nukleotidokat
épít be a 3' végen.

00:07:17.011 --> 00:07:20.655
Ez tehát elég egyértelmű.

00:07:20.655 --> 00:07:23.010
Nyilván könnyű lenne

00:07:23.010 --> 00:07:24.780
ugyanígy beépíteni a nukleotidokat

00:07:24.780 --> 00:07:26.723
az 5' végen is,

00:07:26.723 --> 00:07:30.888
hiszen akkor 3'-5' irányban haladva

00:07:30.888 --> 00:07:33.270
(mondjuk egy másfajta polimerázzal)

00:07:33.270 --> 00:07:35.212
beépíthetnénk a nukleotidokat,

00:07:35.212 --> 00:07:37.118
és ezzel a dolog el lenne intézve.

00:07:37.118 --> 00:07:40.011
Sajnos ez nem így működik.

00:07:40.011 --> 00:07:43.841
Az 5' véghez nem lehet
újabb nukleotidokat kapcsolni.

00:07:43.841 --> 00:07:46.620
Tisztázzuk, ez itt a 3' vég,

00:07:46.620 --> 00:07:48.401
erről a szálról beszélek.

00:07:48.401 --> 00:07:52.332
Ezt a szálat más színnel rajzolom.

00:07:52.332 --> 00:07:55.454
Ennek a szálnak

00:07:55.454 --> 00:07:58.626
ez a 3' vége, és ez az 5' vége,

00:07:58.626 --> 00:08:03.343
ezért nem lehet
ebben az irányban hosszabbítani.

00:08:03.343 --> 00:08:07.249
Hogyan oldható meg ez a biológiai feladat?

00:08:07.249 --> 00:08:10.485
A megoldás a primerek beépítése

00:08:10.485 --> 00:08:14.278
a felnyitási hellyel szomszédos
szakasz mellé..

00:08:14.278 --> 00:08:17.197
Ezen a képen a primert
csak egyetlen nukleotid képviseli,

00:08:17.197 --> 00:08:19.570
de általában több nukleotidból áll,

00:08:19.570 --> 00:08:21.467
a hosszuk mintegy 10 nukleotid.

00:08:21.467 --> 00:08:27.040
Tehát kb. 10 RNS nukleotidot

00:08:27.040 --> 00:08:29.060
épít be ide a DNS-primáz.

00:08:29.060 --> 00:08:33.256
A DNS-primáz tehát
a követő szál mentén haladva,

00:08:33.256 --> 00:08:36.800
ezen az oldalon, a legfelső szálon,

00:08:36.800 --> 00:08:41.050
és beépít egy RNS-primert,

00:08:41.050 --> 00:08:42.773
ami nem csak egyetlen nukleotid,

00:08:42.773 --> 00:08:45.186
hanem jóval több.

00:08:45.186 --> 00:08:47.818
Az elkészült az RNS-primert,

00:08:47.818 --> 00:08:53.159
a polimeráz már képes hosszabbítani
5'-3' irányban,

00:08:53.159 --> 00:08:56.178
mindig a 3' végét.

00:08:56.178 --> 00:09:00.698
Most már elkezdődhet
az új DNS-szál beépítése.

00:09:00.698 --> 00:09:02.286
A folyamat menete tehát:

00:09:02.286 --> 00:09:06.766
elsőként a primáz beépíti a primert,

00:09:06.766 --> 00:09:14.414
majd megkezdődik a lánchosszabbítás
5'-3' irányban.

00:09:14.414 --> 00:09:16.658
Aztán ugrás előre, és kezdjük újra.

00:09:16.658 --> 00:09:20.575
Így végül keletkezik egy rakás
rövid DNS-szakasz,

00:09:20.575 --> 00:09:24.272
amelyeket Okazaki-fragmenteknek nevezünk.

00:09:24.272 --> 00:09:28.041
Ezek az Okazaki-fragmentek.

00:09:28.041 --> 00:09:31.621
A követő/kullogó szálon folyó munka
kicsit bénának tűnik.

00:09:31.621 --> 00:09:32.705
Ezért is hívják követő szálnak

00:09:32.705 --> 00:09:36.555
mintha tökéletlen volna

00:09:36.555 --> 00:09:38.720
ezeket az Okazaki-fragmenteket

00:09:38.720 --> 00:09:41.176
ahogy a felnyílás irányába haladva.

00:09:41.176 --> 00:09:45.600
így kullog, ez a folyamat lassúbb

00:09:45.600 --> 00:09:49.074
de a töredékek végül összekapcsolódnak

00:09:49.074 --> 00:09:51.935
a DNS-ligáz segítségével.

00:09:51.935 --> 00:09:55.727
A DNS-ligáz 
nem csak összekapcsolja a töredékekeket,

00:09:55.727 --> 00:10:00.197
hanem az RNS-t is kicseréli DNS-re.

00:10:00.197 --> 00:10:05.623
Így mindezek után van egy másolat

00:10:05.623 --> 00:10:08.293
d

00:10:08.293 --> 00:10:10.995
A végére tehát létrejön
a két kettős szál.

00:10:10.995 --> 00:10:12.742
Egy itt fent, a követő szálon,

00:10:12.742 --> 00:10:16.321
a másik lent a vezető szálon.