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 hélix két felének
a kettős hélix két DNS-szálának
szét kell válnia,
hogy aztán melléjük épülhesen
a létra másik oldala
a szétvált szálaknak megfelelően.
Olyan ez, mint egy cipzár.
Szétnyitjuk, és mindkét felét kiegészítjük egy újabb cipzárrá.
A valóságban mindez sokkal bonyolultabb,
mint egy szétnyitott cipzár,
amiből két újat csinálunk.
Kell hozzá egy rakás enzim, és egyebek,
még ezen az ábrán sem látható
az összes résztvevő,
csak a legfontosabbak,
amik szóba kerülnek,
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,
minél jobban széttekeredik az egyik oldalon,
annál szorosabban feltekeredik 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 szétttekeredjenek aztán újra összekapcsolódjanak,
De a lényeg, hogy széttekeri,
hogy aztán a helikáz enzim...
A helikáz persze nem olyan,
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