1
00:00:00,347 --> 00:00:02,913
Beszélgessünk kicsit bővebben arról,

2
00:00:02,913 --> 00:00:05,805
hogyan másolja önmagát a DNS,

3
00:00:05,805 --> 00:00:06,845
miként replikálódik,

4
00:00:06,845 --> 00:00:09,151
és hogy mi minden vesz részt

5
00:00:09,151 --> 00:00:11,002
ebben a folyamatban.

6
00:00:11,002 --> 00:00:13,426
Eközben sokat emlegetjük majd

7
00:00:13,426 --> 00:00:17,514
a DNS molekula 3' és 5' végeit.

8
00:00:17,514 --> 00:00:19,823
Ha még sohasem hallottál erről,

9
00:00:19,823 --> 00:00:21,944
akkor nézd meg a videót

10
00:00:21,944 --> 00:00:26,041
a DNS antiparallel szerkezetéről.

11
00:00:26,041 --> 00:00:28,163
Ismételjük át egy kicsit,

12
00:00:28,163 --> 00:00:31,177
ha már régen láttad utoljára!

13
00:00:31,177 --> 00:00:33,042
Ez itt a DNS részletes ábrája

14
00:00:33,042 --> 00:00:35,394
az előbb említett videóból.

15
00:00:35,394 --> 00:00:37,694
Az 5' és a 3' végek alapján

16
00:00:37,694 --> 00:00:40,762
tudunk tájékozódni
a DEZOXIribózok atomjai között

17
00:00:40,762 --> 00:00:44,840
a molekula foszfát-cukor gerince mentén.

18
00:00:44,840 --> 00:00:46,941
Ez itt egy DEZOXIribóz molekula,

19
00:00:46,941 --> 00:00:48,459
ami egy öt szénatomos cukor.

20
00:00:48,459 --> 00:00:50,630
Számozzuk meg a szénatomjait!

21
00:00:50,630 --> 00:00:54,716
Ez a szénatom 1' helyzetű, ez 2' helyzetű,

22
00:00:54,716 --> 00:00:58,326
ez a 3', ez a 4',

23
00:00:58,326 --> 00:01:00,441
ez pedig az 5' helyzetű szénatomja.

24
00:01:00,441 --> 00:01:05,593
E létraszerű molekula mellé

25
00:01:05,593 --> 00:01:10,216
ebben az irányban húzok egy nyilat.

26
00:01:10,216 --> 00:01:15,098
Ez a nyíl 3'-5' irányba mutat.

27
00:01:15,098 --> 00:01:19,308
Ez a 3' vége, ez pedig az 5' vége.

28
00:01:19,308 --> 00:01:20,546
A nyíl iránya 3'-5'.

29
00:01:20,546 --> 00:01:23,449
Figyeld meg: ez a foszfátcsoport egy
3' helyzetű atomhoz kötődik,

30
00:01:23,449 --> 00:01:25,470
a következő 5' atom
egy foszfátcsoporthoz,

31
00:01:25,470 --> 00:01:27,358
az egy 3' helyzetű atomhoz,

32
00:01:27,358 --> 00:01:28,874
az pedig

33
00:01:28,874 --> 00:01:31,260
egy 5' atomon át
egy újabb foszfátcsoporthoz.

34
00:01:31,260 --> 00:01:34,003
A másik szál, mint mondtuk,
antiparallel helyzetű.

35
00:01:34,003 --> 00:01:36,536
Párhuzamos az előbbivel,
de fordított lefutású.

36
00:01:36,536 --> 00:01:38,459
Tehát ez az atom 3' helyzetű,

37
00:01:38,459 --> 00:01:40,179
ez 5' helyzetű,

38
00:01:40,179 --> 00:01:43,272
ez 3', ez pedig 5' helyzetű.

39
00:01:43,272 --> 00:01:44,979
Ezt jelenti tehát

40
00:01:44,979 --> 00:01:47,281
az antiparallel szerkezet.

41
00:01:47,281 --> 00:01:49,204
A molekula két gerince,

42
00:01:49,204 --> 00:01:51,329
a két szála párhuzamos,

43
00:01:51,329 --> 00:01:54,461
de ellentétes lefutásúak.

44
00:01:54,461 --> 00:01:56,243
Tehát ez a 3' vég,

45
00:01:56,243 --> 00:01:58,673
ez pedig az 5' vég.

46
00:01:58,673 --> 00:02:00,062
Ez nagyon fontos lesz ahhoz,

47
00:02:00,062 --> 00:02:01,810
hogy megértsük a replikációt,

48
00:02:01,810 --> 00:02:03,846
mivel a DNS-polimeráz,

49
00:02:03,846 --> 00:02:06,767
amely újabb és újabb nukleotidokat épít be

50
00:02:06,767 --> 00:02:09,327
a készülő DNS-szálba,

51
00:02:09,327 --> 00:02:13,872
csak a 3' véget tudja hosszabbítani.

52
00:02:13,872 --> 00:02:16,828
Ezt a szálat például

53
00:02:16,828 --> 00:02:21,741
csak ebben az irányban
képes hosszabbítani,

54
00:02:21,741 --> 00:02:26,760
a másik irányban nem.

55
00:02:26,760 --> 00:02:29,386
Úgy is mondhatjuk,
hogy az új nukleotidok

56
00:02:29,386 --> 00:02:30,783
csak 3' véghez kapcsolhatók,

57
00:02:30,783 --> 00:02:34,811
vagyis a DNS hosszabbítása

58
00:02:34,811 --> 00:02:38,553
csak 5'-3' irányban történhet.

59
00:02:38,553 --> 00:02:40,756
Ha csak a 3' véget hosszabbítjuk,

60
00:02:40,756 --> 00:02:44,838
akkor 5'-3' irányban haladunk.

61
00:02:44,838 --> 00:02:47,584
Nem haladhatunk 3'-5' irányba.

62
00:02:47,584 --> 00:02:52,076
Az 5' vég nem hosszabbítható
polimeráz enzimmel.

63
00:02:52,076 --> 00:02:54,802
Mit jelent ez?

64
00:02:54,802 --> 00:02:56,869
Vizsgáljuk meg a fenti ábrát,

65
00:02:56,869 --> 00:02:58,787
ahol egyben látható

66
00:02:58,787 --> 00:03:00,843
a folyamat összes szereplője.

67
00:03:00,843 --> 00:03:03,277
Itt látható a DNS-szál,

68
00:03:03,277 --> 00:03:09,539
a kiindulási formájában,
a megkettőződés előtt.

69
00:03:09,539 --> 00:03:13,441
Megjelöltük a 3' és az 5' végeit.

70
00:03:13,441 --> 00:03:15,302
Kövessük végig az egyik gerincét!

71
00:03:15,302 --> 00:03:16,674
Ez a 3' vég,

72
00:03:16,674 --> 00:03:19,044
innen kiindulva

73
00:03:19,044 --> 00:03:22,763
eljutunk a hozzá tartozó 5' véghez.

74
00:03:22,763 --> 00:03:26,509
Ez a kettő tehát
egyazon szálnak a két vége.

75
00:03:26,509 --> 00:03:32,220
Ezt a szálat követve pedig ide jutunk.

76
00:03:32,220 --> 00:03:35,677
Ez a szálnak a 3' vége,

77
00:03:35,677 --> 00:03:38,874
ez pedig az 5' vége.

78
00:03:38,874 --> 00:03:41,841
Elsőként, ahogy a korábbi
videókban említettük,

79
00:03:41,841 --> 00:03:44,074
ahol áttekintettük a replikációt,

80
00:03:44,074 --> 00:03:49,813
a hélix két oldalának

81
00:03:49,813 --> 00:03:52,550
a kettős hélix két DNS-szálának

82
00:03:52,550 --> 00:03:53,821
szét kell válnia,

83
00:03:53,821 --> 00:03:56,085
hogy aztán kiegészíthessük

84
00:03:56,085 --> 00:03:58,597
a létra hiányzó oldalát

85
00:03:58,597 --> 00:04:01,076
a különvált szálaknak megfelelően.

86
00:04:01,076 --> 00:04:03,902
Olyan ez, mint egy cipzár.

87
00:04:03,902 --> 00:04:06,342
Szétnyitjuk, és kiegészítjük

88
00:04:06,342 --> 00:04:08,299
mindkét fél cipzárt.

89
00:04:08,299 --> 00:04:12,039
A valóságban ez sokkal bonyolultabb,

90
00:04:12,039 --> 00:04:13,426
mint egy szétnyitott cipzár,

91
00:04:13,426 --> 00:04:15,306
amiből két újat csinálunk.

92
00:04:15,306 --> 00:04:18,100
Kell egy rakás enzim, és más egyebek.

93
00:04:18,100 --> 00:04:20,571
Még ezen az ábrán sem látható

94
00:04:20,571 --> 00:04:21,579
az összes résztvevő,

95
00:04:21,579 --> 00:04:23,690
csak a legfontosabbak,

96
00:04:23,690 --> 00:04:26,459
amik szóba kerülnek

97
00:04:26,459 --> 00:04:30,069
a DNS-replikáció kapcsán.

98
00:04:30,069 --> 00:04:32,466
Először is, ez a rész

99
00:04:32,466 --> 00:04:35,484
szorosan fel van tekeredve.

100
00:04:35,484 --> 00:04:36,445
Ezt ide is írom.

101
00:04:36,445 --> 00:04:40,062
Szorosan fel van tekeredve.

102
00:04:40,062 --> 00:04:41,253
Könnyen belátható,

103
00:04:41,253 --> 00:04:44,052
hogy minél jobban széttekerjük
az egyik oldalon,

104
00:04:44,052 --> 00:04:46,311
annál szorosabban
tekeredik össze a másikon.

105
00:04:46,311 --> 00:04:48,815
A cipzár felnyitásához

106
00:04:48,815 --> 00:04:50,494
kell egy enzim,

107
00:04:50,494 --> 00:04:52,153
ami széttekeri

108
00:04:52,153 --> 00:04:54,701
ezt a szorosan összetekert hélixet.

109
00:04:54,701 --> 00:04:58,476
Ez az enzim a topoizomeráz.

110
00:04:58,476 --> 00:05:01,076
Ennek hatására

111
00:05:01,076 --> 00:05:04,706
ideiglenesen felhasadnak
a szerkezet egyes kötései,

112
00:05:04,706 --> 00:05:05,896
így az széttekeredik.

113
00:05:05,896 --> 00:05:07,822
Később ezek a kötések újra kialakulnak,

114
00:05:07,822 --> 00:05:10,952
de a lényeg az, hogy most széttekerednek,

115
00:05:10,952 --> 00:05:12,484
hogy aztán a helikáz enzim...

116
00:05:12,484 --> 00:05:13,850
A helikáz persze nem olyan,

117
00:05:13,850 --> 00:05:16,181
mint ez a kis háromszög,
ami itt vagdossa a kötéseket.

118
00:05:16,181 --> 00:05:19,057
A valóságban elképesztő látványt nyújtana

119
00:05:19,057 --> 00:05:21,469
a helikáz molekuláris szerkezete.

120
00:05:21,469 --> 00:05:23,257
A helikáznak az a feladata,

121
00:05:23,257 --> 00:05:25,334
hogy felszakítsa a hidrogénkötéseket

122
00:05:25,334 --> 00:05:28,850
a nitrogéntartalmú bázisok között.

123
00:05:28,850 --> 00:05:31,550
Itt épp egy adenin és egy timin közt

124
00:05:31,550 --> 00:05:35,344
szakítaná fel a hidrogénkötéseket.

125
00:05:35,344 --> 00:05:39,301
Első tehát a széttekeredés,

126
00:05:39,301 --> 00:05:40,841
mielőtt a helikáz...

127
00:05:40,841 --> 00:05:42,831
illetve a topoizomeráz széttekeri
a molekulát,

128
00:05:42,831 --> 00:05:45,353
aztán a helikáz felszakítja a kötéseket.

129
00:05:45,353 --> 00:05:49,514
Innentől kezdve a két szálon
eltérően zajlik a folyamat,

130
00:05:49,514 --> 00:05:50,769
mivel, mint említettem,

131
00:05:50,769 --> 00:05:53,488
az új nukleotidok beépítése

132
00:05:53,488 --> 00:05:57,526
csak 5'-3' irányban lehetséges.

133
00:05:57,526 --> 00:05:59,578
Az alul képződő szál,

134
00:05:59,578 --> 00:06:02,279
az úgynevezett vezető szál képződése

135
00:06:02,279 --> 00:06:04,136
nagyon egyszerű folyamat.

136
00:06:04,136 --> 00:06:06,428
Emlékezz, ez itt az 5' vége,

137
00:06:06,428 --> 00:06:08,169
a lánc hosszabbítása tehát

138
00:06:08,169 --> 00:06:13,259
ebben az irányban történik.

139
00:06:13,259 --> 00:06:16,356
Ez az 5'-3' irány.

140
00:06:16,356 --> 00:06:19,886
Az események elindításához csupán

141
00:06:19,886 --> 00:06:22,588
egy RNS-primer szükséges.

142
00:06:22,588 --> 00:06:27,934
Az RNS-primert a DNS-primáz építi be.

143
00:06:27,934 --> 00:06:29,282
Később még beszélünk

144
00:06:29,282 --> 00:06:31,772
ezekről a molekulákról
itt fenn, a követő szálon.

145
00:06:31,772 --> 00:06:33,328
Ez beépít egy RNS-t

146
00:06:33,328 --> 00:06:35,650
(ezt más színnel jelölöm)

147
00:06:35,650 --> 00:06:37,529
ide épít be egy RNS-primert.

148
00:06:37,529 --> 00:06:39,470
Amint beépült a primer,

149
00:06:39,470 --> 00:06:42,516
a DNS-polimeráz elkezdheti

150
00:06:42,516 --> 00:06:46,939
a nukleotidok hozzáadását a 3' véghez.

151
00:06:46,939 --> 00:06:49,751
A vezető szál hosszabbítása
azért egyszerű,

152
00:06:49,751 --> 00:06:55,162
mert ez a DNS-polimeráz...

153
00:06:55,162 --> 00:06:58,747
ezek persze nem olyan négyszögek,
mint ezen a képen,

154
00:06:58,747 --> 00:07:01,076
a valóságban ennél sokkal látványosabbak.

155
00:07:01,076 --> 00:07:04,010
Fent látható az egyik DNS-polimeráz,
a másik lent.

156
00:07:04,010 --> 00:07:07,730
Ez a polimeráz

157
00:07:07,730 --> 00:07:11,303
a cipzár szétnyílását követve

158
00:07:11,303 --> 00:07:17,011
újabb és újabb nukleotidokat
kapcsol a 3' véghez.

159
00:07:17,011 --> 00:07:20,655
Ez tehát elég egyszerű.

160
00:07:20,655 --> 00:07:23,010
Milyen könnyű is lenne

161
00:07:23,010 --> 00:07:24,780
ugyanígy kapcsolni a nukleotidokat

162
00:07:24,780 --> 00:07:26,723
az 5' véghez,

163
00:07:26,723 --> 00:07:30,888
hiszen akkor 3'-5' irányban haladva

164
00:07:30,888 --> 00:07:33,270
(mondjuk egy másfajta polimerázzal)

165
00:07:33,270 --> 00:07:35,212
beépíthetnénk a nukleotidokat,

166
00:07:35,212 --> 00:07:37,118
és ezzel a dolog el lenne intézve.

167
00:07:37,118 --> 00:07:40,011
Sajnos ez nem így működik.

168
00:07:40,011 --> 00:07:43,841
Az 5' véghez nem lehet
újabb nukleotidokat kapcsolni.

169
00:07:43,841 --> 00:07:46,620
Tisztázzuk, ez itt a 3' vég,

170
00:07:46,620 --> 00:07:48,401
erről a szálról beszélek.

171
00:07:48,401 --> 00:07:52,332
Ezt a szálat más színnel rajzolom.

172
00:07:52,332 --> 00:07:55,454
Ennek a szálnak

173
00:07:55,454 --> 00:07:58,626
erre van a 3' vége, és erre az 5' vége,

174
00:07:58,626 --> 00:08:03,190
így ezt a végét
nem lehet hosszabbítani.

175
00:08:03,190 --> 00:08:07,249
Hogyan oldható meg ez a biológiai fejtőrő?

176
00:08:07,249 --> 00:08:10,485
A megoldás a primerek beépítése

177
00:08:10,485 --> 00:08:14,278
a felnyílt szakasz szomszédságában.

178
00:08:14,278 --> 00:08:17,197
Ezen az ábrán a primert
csak egyetlen nukleotid képviseli,

179
00:08:17,197 --> 00:08:19,570
de általában több nukleotidból állnak,

180
00:08:19,570 --> 00:08:21,467
ez mintegy 10 nukleotidot jelent.

181
00:08:21,467 --> 00:08:27,040
Tehát kb. 10 RNS nukleotidot

182
00:08:27,040 --> 00:08:29,060
épít be ide a DNS-primáz.

183
00:08:29,060 --> 00:08:31,475
A DNS-primáz tehát elindul

184
00:08:31,475 --> 00:08:36,800
ezen az oldalon, a legfelső szálon,

185
00:08:36,800 --> 00:08:41,050
és beépíti mellé az RNS-primert,

186
00:08:41,050 --> 00:08:42,773
ami nem csak egyetlen nukleotid,

187
00:08:42,773 --> 00:08:45,186
hanem jóval több.

188
00:08:45,186 --> 00:08:47,818
Az elkészült RNS-primert

189
00:08:47,818 --> 00:08:53,159
a polimeráz tovább tudja
építeni 5'-3' irányban,

190
00:08:53,159 --> 00:08:56,178
a 3' végét hosszabbítva.

191
00:08:56,178 --> 00:09:00,698
Így tudja beépíteni
az új DNS-szakasz elemeit.

192
00:09:00,698 --> 00:09:02,286
A folyamat menete tehát:

193
00:09:02,286 --> 00:09:06,766
elsőként a primáz beépíti a primert,

194
00:09:06,766 --> 00:09:14,414
majd megkezdődik a lánchosszabbítás
5'-3' irányban.

195
00:09:14,414 --> 00:09:16,658
Aztán ugrás előre, és kezdjük újra.

196
00:09:16,658 --> 00:09:20,575
Így végül keletkezik
egy rakás rövid DNS-szakasz,

197
00:09:20,575 --> 00:09:24,272
amelyeket Okazaki-fragmenteknek nevezünk.

198
00:09:24,272 --> 00:09:28,041
Ezek az Okazaki-fragmentek.

199
00:09:28,041 --> 00:09:30,423
A követő szálat a működése miatt

200
00:09:30,423 --> 00:09:32,705
okkal nevezik „kullogó” szálnak is,

201
00:09:32,705 --> 00:09:36,555
hiszen elég szerencsétlen ötletnek tűnik

202
00:09:36,555 --> 00:09:38,720
egy rakás Okazaki-fragmentummal bajlódni

203
00:09:38,720 --> 00:09:41,056
a felnyílás irányát követve.

204
00:09:41,056 --> 00:09:45,600
A folyamat tehát kullog, késlekedik,

205
00:09:45,600 --> 00:09:49,074
de a töredékek végül összekapcsolódnak

206
00:09:49,074 --> 00:09:51,935
a DNS-ligáz segítségével.

207
00:09:51,935 --> 00:09:55,727
A DNS-ligáz nem csak
összekapcsolja a töredékeket,

208
00:09:55,727 --> 00:10:00,197
hanem az RNS-szakaszokat is
kicseréli DNS-ekre.

209
00:10:00,197 --> 00:10:08,293
Így végül elkészül a kiegészítő DNS-szál.

210
00:10:08,293 --> 00:10:10,995
A végére tehát létrejön
a két kettős lánc,

211
00:10:10,995 --> 00:10:12,742
egyik itt fent, a követő szállal,

212
00:10:12,742 --> 00:10:16,321
a másik lent a vezető szállal kiegészítve.