FacebookTwitterEmailPrint
Mi a DNS-replikáció?
A DNS-replikáció az a folyamat, amelynek során a sejtek genetikai kódjuk pontos másolatait hozzák létre. Ehhez a sejtjeid a DNS-t alkotó nukleotidokra támaszkodnak. A nukleotidok egy foszfátcsoportból, egy öt szénatomos cukorból és a négy nitrogéntartalmú bázis egyikéből állnak: adenin, timin, citozin és guanin – gyakran rövidítve A, T, C és G. Ezeknek a bázisoknak sajátos kötési mintázata van, ahol A a T-hez, C pedig a G-hez kötődik, hogy nukleotidpárokat alkossanak. A kötött nukleotidpárok egy csavart létraszerű szerkezetet alkotnak, amelyet kettős spirálnak nevezünk, ahol a létra minden egyes lépcsőfoka egy-egy összekapcsolt nukleotidpár.
A DNS replikációjához a nukleotidbázisok közötti kötéseket felbontjuk, így a kettős spirál kettéválik. A DNS-polimeráz nevű enzim segítségével ezután minden bázis egy új partnerhez kapcsolódik – mint korábban az A a T-vel és a C a G-vel -, hogy egy új DNS-szálat alkosson. Ez a különleges kötési minta azt eredményezi, hogy a DNS-molekula két példánya jön létre az eredeti változatból.
Egyszer előfordul, hogy a DNS-polimeráz véletlenül rossz bázisokat illeszt össze, például egy A-t T helyett C-vel köt össze. Ez problémát jelent, mivel az ilyen hibák mutációt, a DNS örökletes változását eredményezhetik. Ennek elkerülése érdekében a DNS-polimeráz “leellenőrzi” és leállítja a replikációt, ha hibát észlel. Amint más enzimek kijavítják a hibát, a DNS-polimeráz folytatni tudja, és a DNS-replikációs folyamat befejeződik. Ez a korrektúraolvasó tevékenység olyan hatékony, hogy átlagosan 100 millió bázisonként csak egy mutáció történik.
Miért replikálódik a DNS?
A DNS replikáció fontos szerepet játszik a sejtek növekedésében és megújulásában. A növekvő szervezetek folyamatosan új sejteket hoznak létre, miközben nagyobb testté fejlődnek. Idővel pedig egyes sejtek károsodhatnak, elöregedhetnek vagy elpusztulhatnak. A szervezet megfelelő működésének fenntartása érdekében fontos, hogy ezek a sejtek gyorsan kicserélődjenek újakra. A sejtek ezt a megújulást és növekedést a sejtosztódás folyamatán keresztül érik el, amelynek során egy sejt kettéválik, hogy két új sejtet hozzon létre. Ahhoz, hogy egy sejt osztódni tudjon, először el kell készítenie saját DNS-ének másolatát, amely a megfelelő működéshez szükséges genetikai kód. Nagyon fontos, hogy a DNS-ünk pontosan replikálódjon, és az új sejtek megkapják a genetikai szekvenciánk pontos másolatát.
Hogyan fedezték fel a DNS-replikációs folyamatot?
A tudósok sokáig nem tudták, hogyan replikálja a sejt a DNS-ét. Három egymással versengő elméletet javasoltak. Az első, konzervatív modellként ismert elmélet szerint az eredeti DNS-kettős spirál teljesen érintetlen maradt, és az új másolat nem kölcsönzött egyetlen molekulát sem az eredetiből. A félkonzervatív modell szerint a DNS a replikáció során kitekeredik, és minden egyes szál sablonként szolgál az új szintézishez. Végül a diszperzív modellben úgy vélték, hogy az eredeti kettős spirál sok apró darabra törik, és ezek közül néhány darab minden egyes új szálba kerül.
A vitát végül 1958-ban két tudós, Matthew és Franklin Stahl oldotta meg. Egy mára híressé vált biológiai kísérletben baktériumokat növesztettek egy speciális oldatban, hogy a sejtek összes DNS-ét egy jelölőanyaggal jelöljék meg. Ezután egy másik markerrel csak az újonnan szintetizált DNS-t jelölték meg. Felfedezték, hogy a replikált DNS mindig tartalmazott egy szálat az eredeti DNS-molekulából és egy újonnan képződött szálat. Ez bebizonyította, hogy a DNS-replikáció szemikonzervatív modellje helyes.