FacebookTwitterEmailPrint
Czym jest replikacja DNA?
Replikacja DNA jest procesem, w którym Twoje komórki tworzą dokładne kopie swojego kodu genetycznego. Aby to zrobić, Twoje komórki opierają się na nukleotydach, które tworzą Twoje DNA. Nukleotydy składają się z grupy fosforanowej, pięciowęglowego cukru i jednej z czterech zasad azotowych: adeniny, tyminy, cytozyny i guaniny – często skracanych do A, T, C i G. Zasady te mają specyficzny wzór wiązania, gdzie A wiąże się z T, a C wiąże się z G, tworząc pary nukleotydów. Związane pary nukleotydów tworzą skręconą drabiniastą strukturę zwaną podwójną helisą, gdzie każdy szczebel w drabinie jest parą połączonych nukleotydów.
Aby zreplikować DNA, wiązania między nukleotydami są zerwane, tak że podwójna helisa rozpada się na dwie części. Z pomocą enzymu zwanego polimerazą DNA, każda zasada jest następnie łączona z nowym partnerem – jak poprzednio, A z T, i C z G – tworząc nową nić DNA. Ten specyficzny wzór łączenia powoduje, że z pierwotnej wersji powstają dwie kopie cząsteczki DNA.
Od czasu do czasu polimeraza DNA przypadkowo połączy ze sobą niewłaściwe zasady, takie jak łączenie A z C zamiast T. Jest to problem, ponieważ tego rodzaju błędy mogą spowodować mutację, dziedziczną zmianę w DNA. Aby tego uniknąć, polimeraza DNA „odczytuje” i przestaje replikować, jeśli wykryje błąd. Gdy inne enzymy naprawią błąd, polimeraza DNA może wznowić replikację i kontynuować ją aż do zakończenia procesu replikacji DNA. Ta czynność korekty jest tak skuteczna, że średnio na każde 100 milionów zasad występuje tylko jedna mutacja.
Dlaczego DNA się replikuje?
Replikacja DNA odgrywa ważną rolę we wzroście i odnowie komórek. Rosnące organizmy stale tworzą nowe komórki, gdy rozwijają się w większe ciało. Z czasem niektóre komórki mogą ulec uszkodzeniu, zestarzeć się lub umrzeć. Aby utrzymać prawidłowe funkcjonowanie organizmu, ważne jest, aby te komórki były szybko zastępowane nowymi. Komórki dokonują tej odnowy i wzrostu poprzez proces podziału komórkowego, w którym jedna komórka dzieli się na pół, tworząc dwie nowe komórki. Aby komórka mogła się podzielić, musi najpierw wykonać kopię własnego DNA, czyli kodu genetycznego, który jest jej potrzebny do prawidłowego funkcjonowania. Bardzo ważne jest, aby Twoje DNA zostało dokładnie zreplikowane, a nowe komórki otrzymały dokładną kopię Twojej sekwencji genetycznej.
Jak odkryto proces replikacji DNA?
Przez wiele lat naukowcy nie byli pewni, w jaki sposób komórka replikuje swoje DNA. Proponowano trzy konkurujące ze sobą teorie. Pierwsza teoria, znana jako model konserwatywny, zakładała, że oryginalna podwójna helisa DNA pozostaje całkowicie nienaruszona, a nowa kopia nie pożycza żadnych cząsteczek od oryginału. Model semikonserwatywny sugerował, że DNA odwija się podczas replikacji, a każda nić służy jako szablon do nowej syntezy. Wreszcie, w modelu dyspersyjnym, oryginalna podwójna helisa uważano złamać na wiele małych kawałków, z niektórych z tych kawałków kończących się w każdej nowej strand.
Debata została ostatecznie rozstrzygnięta w 1958 roku przez dwóch naukowców o nazwie Matthew i Franklin Stahl. W słynnym teraz eksperymentu biologii, rosły bakterie wewnątrz specjalnego rozwiązania do oznaczania wszystkich komórek „DNA z markerem. Następnie użyli innego markera do oznaczenia tylko tego DNA, które było nowo syntetyzowane. Odkryli, że replikowane DNA zawsze zawierało jedną nić pochodzącą z oryginalnej cząsteczki DNA i jedną nowo powstałą. To udowodniło, że semikonserwatywny model replikacji DNA był poprawny.