Beszéljünk egy kicsit bővebben arról,

hogy a DNS hogyan másolja magát,

miként replikálódik,

és hogy milyen szereplők

működnek közre ebben a folyamatban.

Eközben sokszor említjük majd

a DNS molekula 3' és 5' végeit
(3 vessző és 5 vessző).

Ha még sosem hallottál erről,

akkor nézd meg a videót

a DNS antiparallel szerkezetéről.

Ismételjük át egy kicsit,

ha esetleg régen láttad utoljára.

Itt van a DNS részletes ábrája

az előbb említett videóból.

Az 5' és a 3' jelölés

az atomok helyzetét jelzi
azokban a ribózmolekulákban,

amik ezt a foszfát-cukor
gerincet alkotják.

Ez itt egy ribóz,

ami egy öt szénatomos cukor.

Számozzuk meg a szénatomokat:

ez az 1' helyzetű szénatom, ez a 2',

ez a 3', ez a 4',

ez pedig az 5' helyzetű szénatom.

A létrának ezen az oldalán

az úgynevezett
haladási irány...

(iderajzolok egy vonalat)

3'-5' irányban fut.

Ez a 3' vég, ez pedig az 5' vég.

A lefutási iránya 3'-5'.

Ez a foszfátcsoport
az egyik gyűrű 3' atomjához csatlakozik,

amely az 5' atomján át
egy másik foszfátcsoporthoz kapcsolódik,

az pedig
a következő gyűrű 3' atomjához,

az pedig...

az 5' atomján át
egy újabb foszfátcsoporthoz.

A másik szál a már említett
antiparallel szál.

Párhuzamos az előbbivel,
de fordított irányban fut.

Tehát ez az atom 3' helyzetű,
ez 5' helyzetű,

ez 3', ez pedig 5' helyzetű.

Ezt jelenti tehát

az antiparallel szerkezet.

A molekula két gerince,

(vagyis ez a két szál)
egymással párhuzamos,

de ellentétes irányultságú.

Tehát ez a 3' vég, ez pedig az 5' vég.

Ez nagyon fontos ahhoz,

hogy megértsük a replikációt,

mivel a DNS-polimeráz,

amely a soron következő
nukleotidokat építi be

az újonnan készülő DNS-szálba,

csak a 3' véghez tudja
hozzákapcsolni az újabb nukleotidokat.

Itt például

a hosszabbítás csak...

csak ebben az irányban végezhető.

A másik irányban nem.

Úgy is mondhatjuk,
hogy az új nukleotidokat

csak a 3' véghez kapcsolhatjuk,

vagyis a DNS hosszabbítása

csak 5'- 3' irányban történhet.

Ha csak a 3' véget hosszabbítjuk,

akkor az 5' irányból
a 3' irányba haladunk.

Nem haladhatunk 3'-5' irányba.

Nem lehet az 5' végen
hosszabbítani a láncot polimerázzal.

Mit értünk azon, hogy "polimerázzal"?

Vizsgáljuk meg a fenti ábrát,

ahol egyben látható

a folyamat összes szereplője.

Itt látható a DNS-szál,

az eredeti formájában,
a megkettőződés előtt.

Megjelöltük a 3' és az 5' végeket.

Végigkövethetők az egyes szálak.

Ez a 3' vég, innen végighaladva

eljutunk a hozzá tartozó 5' véghez.

Ez a kettő tehát
egyazon szál két vége.

Ezt a szálat követve pedig ide jutunk.

Ez tehát a lánc 3' vége,

ez pedig az 5' vége.

Elsőként, ahogy a korábbi
videókban említettük,

ahol áttekintettük a replikációt,

a hélixet alkotó két szál

a két DNS-szálnak szét kell válnia,

hogy felépülhessen melléjük

a létra másik oldala

a szétvált szálak mentén.

Akárcsak egy cipzár,

amit szétnyitunk,
majd mindkét feléhez egy új cipzárat erősítünk

x

A valóságban viszont sokkal bonyolultabb,

mintha csak szétnyitnánk egy cipzárat,
aztán újat teszünk rá.

Kell hozzá egy rakás enzim, és egyebek,

még ezen az ábrán sem látható

az összes közreműködő.

De a legfontosabb résztvevők igen

legalábbis azok, amiket megemlítünk

amikor a DNS-replikációró beszélünk.

Először is az történik,

ez itt szorosan fel van tekeredve.

Ezt ide is írom.

Szorosan fel van tekeredve.

Ha belegondolunk, ez úgy működik,

hogy minél jobban széttekerjük az egyik oldalon,

annál szorosabban tekeredik a másik oldalon.

A cipzár felnyitásához tehát

szükséges egy enzim,

ami segít széttekerni
ezt a szorosan feltekert hélixet.

Ez az enzim a topoizomeráz.

Úgy működik,

hogy időlegesen felhasítja a gerincek egyes pontjait,

hogy szétttekeredjen, aztán újra összekapcsolódnak,

De a lényeg, hogy széttekeri,

hogy aztán a helikáz enzim...

A helikáz persze nem úgy néz ki,

mint ez a kis háromszög,
ami épp hasítja a ..

A valóságban ezek sokkal ....

ha a valóságban látnánk

a helikáz molekuláris szerkezetét.

A helikáz feladata az,

hogy felszakítsa a hidrogénkötéseket

a nitrogéntartalmú bázisok között.

Itt épp egy adenin és egy timin közt

szakítja fel a hidrogénkötéseket.

Első tehát a széttekeredés

aztán a hlkáz.

A topoizomeráz széttekeri

aztán a helikáz felszakítja a kötéseket.

Innentől kezdve

külön tárgyaljuk a két szálat,

mivel, mint említettem,

az új nukleotidokat

csak 5'-3' irányban kapcsolhatjuk hozzá.

Az alsó szálat tehát

vezető szálnak nevezzük.

Ezen tök egyszerűen halad a folyamat

emlékezz, ez az 5' vége,

a lánc hosszabbítása tehát

ebben az irányban folytatódhat.

c

Ez az 5'-3' irány.

Itt a folyamat elindításához

kell egy RNS-primer

és az az enzim, amelyik létrehozza az RNS-primert.

Ez a DNS-primáz.

Erről még beszélünk

a követő szál kapcsán

de a lányeg, hogy RNS-t kapcsolnak

ezt egy másik színnel jelölöm.

Ide kapcsolódik egy RNS-primer.

Miután a primer ide kapcsolódott,

A DNS-polimeráz megkezdheti a további nukleotidok hozzáadását.

a 3' véghez.

Azért olyan egyszerű a vezető szálon,

mert ez a DNS-polimeráz...

ismétlem,

ezek nem olyan háromszögek, mint ezen a képen,

A valóságban sokkal ..............

Itt láthatók

c

Ez a polimeráz

csak a cipzár felnyílását követi

és eközben újabb és újabb

nukleotidokat kapcsol a 3' véghez.

Ez elég egyszerű.

Könnyű lenne,

ha az 5' véghez is
kapcsolhatnánk nukleotidokat,

hiszen akkor úgy vehetnénk,

hogy ez a szál 3'-5' irányban halad,

akkor mondjuk egy másik fajta polimeráz

hozzákapcsolhatná a nukleotidokat

és ezzel a dolog el lenne intézve.

A valóságban ez nem így működik.

Az 5' véghez nem lehet újabb nukkleotidokat kapcsolni

Ez pedig láthatóan a 3' vég

erről a szálról beszélek.c

Másik színnel rajzolom.

c

Ezen a szálon

ez a 3' vég, ez pedig az 5' vég,

c

ezért így nem lehet nukleotidokat.

Hogyan oldja meg ezt a dolgot a biológia?

Primereket ad,

ahogy a szétnyílás megtörténik

a képen látható, hogy a primer nem csak egy nukleotid

hanem általában több

mintegy 10 nukleotid

Tehát kb. 10 RNS nukleotidot ad

ezt a DNS primáz végzi.

A DNS-primáz tehát a követő szálon

ezen az oldalon, felül,

és ad.

Bekapcsolja az RNS-primert,

ami nem csak egy nukleotid

hanem sok

Amint megvan az RNS-primer

a polimeráz hozzákapcsolhat 5'-3' irányban

mindig a 3' véghez.

hozzá

így

Úgy képzelhető el a folyamat

jön a promáz, hozzákapcsolja a primert

és megkezdődik a lánchosszabbítás 5'-3' irányban.

így

aztán egy kis ugrás, és ismétlődik.

Keletkezik egy sor kis szakasz

amelyeket Okazaki-fragmenteknek nevezünk.

Okazaki-fragmentek,

a követő szálon

d

miért hívják követő szálnak

s

mintha tökéletlen volna

ezeket az Okazaki-fragmenteket

ahogy a felnyílás irányába haladva.

így kullog, ez a folyamat lassúbb

de a végén minden összekapcsolható

a DNS-ligáz segítségével.

A DNS-ligáz nem csak összekapcsolja a töredékekeket

hanem az RNS-t is

kicseréli DNS-re.

Így mindezek után van egy másolat

d

A végére tehát létrejön
a két kettős szál.

Egy itt fent, a követő szálon,

a másik lent a vezető szálon