FacebookTwitterEmailTisk
Co je replikace DNA?
Replikace DNA je proces, při kterém buňky vytvářejí přesné kopie svého genetického kódu. K tomu se vaše buňky spoléhají na nukleotidy, které tvoří vaši DNA. Nukleotidy se skládají z fosfátové skupiny, pětiuhlíkatého cukru a jedné ze čtyř dusíkatých bází: adeninu, thyminu, cytosinu a guaninu – často zkráceně A, T, C a G. Tyto báze mají specifický vazebný vzorec, kdy se A váže na T a C se váže na G, a tvoří tak nukleotidové páry. Navázané páry nukleotidů tvoří zkroucenou strukturu podobnou žebříku zvanou dvojitá šroubovice, kde každá příčka žebříku představuje pár vázaných nukleotidů.
Pro replikaci DNA se vazby mezi nukleotidovými bázemi přeruší, takže se dvojitá šroubovice rozdělí na dvě části. Pomocí enzymu zvaného DNA polymeráza se pak každá báze spojí s novým partnerem – jako dříve A s T a C s G – a vytvoří nové vlákno DNA. Tento specifický vzorec spojování vede k vytvoření dvou kopií molekuly DNA z původní verze.
Polymeráza DNA občas omylem spojí nesprávné báze, například spojí A s C místo T. To je problém, protože tento druh chyb může vést k mutaci, dědičné změně DNA. Aby se tomu předešlo, DNA polymeráza provádí „korekturu“ a zastaví replikaci, pokud zjistí chybu. Jakmile ostatní enzymy chybu opraví, může DNA polymeráza pokračovat a pokračovat, dokud není proces replikace DNA dokončen. Tato korekturní činnost je tak účinná, že v průměru dochází pouze k jedné mutaci na každých 100 milionů bází.
Proč se DNA replikuje?
Replikace DNA hraje důležitou roli při růstu a obnově buněk. Rostoucí organismy při svém vývoji do většího těla neustále vytvářejí nové buňky. A časem se některé buňky mohou poškodit, zestárnout nebo odumřít. Aby vaše tělo správně fungovalo, je důležité, aby tyto buňky byly rychle nahrazeny novými. Této obnovy a růstu buňky dosahují procesem buněčného dělení, při kterém se jedna buňka rozdělí na polovinu a vytvoří dvě nové buňky. Aby se buňka mohla rozdělit, musí si nejprve vytvořit kopii vlastní DNA, což je genetický kód, který potřebuje ke správnému fungování. Je velmi důležité, aby se vaše DNA replikovala přesně a nové buňky dostaly přesnou kopii vaší genetické sekvence.
Jak byl objeven proces replikace DNA?
Po mnoho let si vědci nebyli jisti, jak buňka replikuje svou DNA. Byly navrženy tři konkurenční teorie. První teorie, známá jako konzervativní model, předpokládala, že původní dvojitá šroubovice DNA zůstává zcela neporušená a nová kopie si nepůjčuje žádné molekuly z původní. Semikonzervativní model předpokládal, že se DNA během replikace odvíjí, přičemž každé vlákno slouží jako šablona pro novou syntézu. A konečně v disperzním modelu se předpokládalo, že se původní dvojitá šroubovice rozpadá na mnoho malých kousků, přičemž některé z těchto kousků končí v každém novém vlákně.
Diskuzi nakonec vyřešili v roce 1958 dva vědci jménem Matthew a Franklin Stahlovi. V dnes již proslulém biologickém experimentu pěstovali bakterie uvnitř speciálního roztoku, aby označili všechny buňky DNA značkou. Poté pomocí jiného markeru označili pouze nově syntetizovanou DNA. Zjistili, že replikovaná DNA vždy obsahovala jedno vlákno z původní molekuly DNA a jedno nově vytvořené vlákno. Tím dokázali, že semikonzervativní model replikace DNA je správný.