Replikacja DNA w komórkach prokariotycznych
Polimeraza DNA – z E. coli wymaga prekursorów w postaci wszystkich czterech 5’-trifosforanów deoksynukleozydów (dNTP), jonów Mg2+ matrycy DNA oraz odcinka startowego zawierającego wolną grupę 3’-OH. Synteza DNA przebiega w kierunku 5’→3’. Polimeraza DNA I wykazuje też aktywność egzonukleazy 3’→5’ oraz aktywność egzonukleazy 5’→3’. Polimerazy DNA II i III z E.coli nie wykazują egzonukleolitycznej aktywności 5’→3’.
Widełki replikacyjne – replikacja rozpoczyna się w pojedynczym miejscu inicjacji, przebiega dwukierunkowo i jest semikonserwatywna. Każde oczko replikacyjne zawiera 2 widełki replikacyjne.
Starter RNA – do zainicjowania replikacji konieczny jest starter RNA syntetyzowany przez polimerazę RNA zwaną prymazą. Starter jest wydłużany przez polimerazę DNA III, która syntetyzuje DNA na ogół matrycowych niciach DNA, to jest na nici wiodącej i opóźnionej. Polimeraza DNA I degraduje starter i zastępuje go odcinkiem DNA, a następnie ligaza DNA łączy końce DNA.
Białka pomocnicze – dwuniciową helisę DNA rozplatają helikazy, a białka łączące się z jednoniciowym DNA stabilizują jednoniciowy odcinek DNA podlegający replikacji. Potrzebna też jest topoizomeraza DNA I, umożliwiająca rozplatanie DNA bez konieczność rotacyjnych ruchów całego chromosomu. Topoizomeraza DNA II oddziela od siebie potomne cząsteczki kolistego DNA powstałe w wyniku replikacji.
Replikacja DNA w komórkach eukariotycznych
Cykl komórkowy - cykl kom u eukariontów obejmuje fazy: G1, S, G2, M. Cykl kom różnych kom ma zróżnicowany okres trwania, co wynika głównie z długości fazy G1. Komórki spoczynkowe znajdują się w fazie G0.
Wielokrotne replikony – replikacja DNA zachodzi tylko podczas fazy S. Zaczyna się w wielu chromosomowych miejscach inicjacji, jest dwukierunkowa i semikonserwatywna. Jako jednostki replikacyjne działają zespoły 20-80 replikonów, kolejno ulegających aktywacji. \
Pięć polimeraz DNA – polimerazy DNA α i δ replikują chromosomowy DNA, polimerazy β i ε uczestniczą w procesach naprawy tego DNA, a polimeraza DNA γ replikuje mitochondrialny DNA.
Nić wiodąca i opóźniona – polimeraza α syntetyzuje nić opóźnioną, powstającą początkowo w formie fragmentów Okazaki, a polimeraza δ syntetyzuje nić wiodącą. Startery RNA są syntetyzowane przez polimerazę DNA α, w której skład wchodzi podjednostka o aktywności prymaty.
Replikacja telomerów – do replikacji końców chromosomów jest potrzebna telomeraza, będąca polimerazą DNA, zawierającą swój własny RNA, który służy jako matryca do syntezy powtarzających się krótkich sekwencji telomerowego DNA.
Replikacja chromatyny – podczas replikacji histonowe rdzenie nukleosomów nie ulegają dysocjacji od DNA, muszą natomiast ulec otwarciu, aby umożliwić przejście maszynerii replikacyjnej.
Kwasy nukleinowe – są biopolimerami zbudowanymi z podjednostek, którymi są reszty nukleotydowe połączone wiązaniami 3’→5’ fosfodiestrowymi. W skład każdego nukleotydu wchodzi zasada purynowa i pirymidowa połączona wiązaniem β-N-glikozydowym z resztą pentozy – rybozy (w RNA) lub dezoksyrybozy (w DNA), która jest zestryfikowana kwasem fosforowym. Grupa 3’-OH reszty cukrowej jednego nukleotydu łączy się wiązaniem fosfodiestrowym z grupą 5’-OH sąsiedniej reszty cukrowej tworząc szkielet łańcucha kwasu nukleinowego. Kwasy nukleinowe należą do głównych składników każdej żywej komórki. Metody: fizyczne (spektrofotometria)wykorzystujące właściwości pochłaniania promieni nadfioletowych o dł. fali 260nm przez układ sprzężonych wiązań podwójnych w zasadach purynowych i piramidowych RNA i DNA; chemiczne polegają na wykryciu i określeniu ilości jednego ze składników nukleotydów – zasad azotowych, kwasu fosforowego, cukry (rybozy,deoksyrybozy).
Chromosomy prokariotyczne w bakteriach DNA występuje w postaci superhelikalnie zwiniętej dwuniciowej kolistej cząsteczki, zlokalizowaniej w nukleoidowym rejonie komórki. DNA przyjmuje formę negatywnie skręconej superhelisy, tworzy kompleks z kilkoma białkami podobnymi do histonów i jest zorganizowany wokoło 50 domen związanych z białkowym rusztowaniem. Chromosomy eukariotyczne komórki eukariotyczne zawierają znacznie więcej DNA niż prokariotyczne. W jądrze DNA jest upakowany w chromosomy, składające się głównie z DNA i białek zwanych histonami, choć obok nich występują inne białka, nie histonowe. Każdy chromosom zawiera jedno liniową, dwuniciową cząsteczke DNA. Histony silnie zasadowe białka,zawierają dużo argininy i lizyny, kluczowa rola w upakowaniu DNA, duża zawartość aminokwasów, konstrukcja w kształcie dysków, wokół których owija się DNA, każdy dysk zbudowany jest z 4 par histonowych cząst.
Oktamer histonowy białkowy rdzeń na który nawinięta jest helisa w DNA w kom. eukariotycznych. Zbudowana z histonów, postać spłaszczonego cylindra. Zawierają po 2 cząst. H2A,H2B,H3,H4
Nukleosomy chromosomowy DNA tworzy kompleks z 5 typami histonów(H1, H2A,H3,H4). Sekwencje aminokwasowe są ewolucyjnie bardzo konserwatywne. DNA oplata histonowy oktomer tworząc nukleonom. DNA znajduje się pomiędzy sąsiednimi nukleosomami jest związany z histonem H1. Konturowa dł. DNA upakowanego w nuklesomach ulega około 7krotnemu zmniejszeniu. Solenoid – nici z nukleosomami tworzące struktury wyższego rzędu. Jeden skręt solenoidu=6 nukleotydów.