Summor.se Logo

Replikation

DNA har två uppgifter

Uppgifter

  • lagra information och överföra information
  • styra en enskild cells livsprocesser (och i gengäld organismen)

Replikation syftar till processen där informationen DNA lagrar kopieras och överförs.

Vad betyder replikation?

För att informationen DNA bär på ska kunna föras vidare vid celldelning måste DNA kopieras. Detta kallas replikation.

Replikation sker innan cellen delar sig, så att varje dottercell får en komplett uppsättning DNA.

Separation av DNA

För att kunna kopiera DNA-molekylen måste dubbelhelixen separeras.

Repetition

Repetition: DNA består av två nukleotidkedjor som sitter ihop genom vätebindningar mellan deras kvävebaspar.

Schematisk bild över DNA. Kvävebaserna (A, T, C och G) bildar par och binder ihop nukleotidkedjorna genom vätebindningar.

Vilken kvävebas bildar par med Adenin (A) i DNA?

Separationen sker med hjälp av ett enzym, helikas. Ett annat protein (SSB) hjälper sedan till att hålla isär kedjorna.

Helikas klyver, SSB håller isär.

Vilket enzym separerar DNA-kedjorna under replikationen?

Tillverkning av nya kedjor

Ett annat enzym, DNA-polymeras, bygger sedan upp en ny nukleotidkedja som är komplementär till den ursprungliga kedjan.

Jämför

Jämför med Proteinsyntes och RNA-polymeras.

Likheter:

  • Båda läser DNA som mall
  • Båda bygger nukleotidkedjor
  • Båda följer basparningsreglerna

Skillnader:

  • DNA-polymeras bygger DNA, RNA-polymeras bygger RNA
  • DNA-polymeras kopierar hela DNA-molekylen, RNA-polymeras kopierar bara enskilda gener

Vilket enzym bygger nya DNA-kedjor under replikationen?

Vad av följande är en skillnad mellan DNA-polymeras och RNA-polymeras?

Semikonservativ replikation

Eftersom det finns två nukleotidkedjor i en DNA-molekyl skapas alltså två kopior.

Varje ny DNA-molekyl består av:

  • En ursprunglig (bevarad) kedja från originalet
  • En nysyntetiserad kedja som DNA-polymeras byggt

Detta kallas semikonservativ replikation (semi = halv, konservativ = bevarad).

Varför är detta viktigt?

När cellen delar sig får varje dottercell en DNA-molekyl som innehåller en kedja från “föräldern”. Detta säkerställer att informationen bevaras korrekt.

Vad innebär semikonservativ replikation?

Schematisk bild över replikationen. Varje ny DNA-molekyl består av en gammal kedja och en ny kedja.

Leading och lagging strand

DNA-polymeras kan bara bygga i en riktning. Detta skapar en utmaning när båda kedjorna ska kopieras samtidigt.

Leading strand (ledande kedja)

Den ena kedjan kan kopieras kontinuerligt i samma riktning som helixet öppnas. DNA-polymeras kan jobba ostört längs hela kedjan.

Lagging strand (eftersläpande kedja)

Den andra kedjan måste kopieras diskontinuerligt i korta segment. Detta beror på att DNA-polymeras måste jobba “baklänges” i förhållande till hur helixet öppnas. Segmenten sys sedan ihop av andra enzymer.

Varför är det så här?

DNA:s struktur gör att de två kedjorna pekar åt olika håll. Eftersom DNA-polymeras bara kan bygga åt ett håll måste den ena kedjan kopieras i “etapper”.

Tänk på det som att läsa en bok: Du kan bara läsa från vänster till höger. Om texten är skriven åt andra hållet måste du läsa den i små bitar och sedan sätta ihop dem - precis som lagging strand!

Varför måste lagging strand kopieras i segment?

Replikation och celldelning

När replikationen är klar har cellen dubbelt så mycket DNA - precis vad som behövs för celldelning.

Replikationen är ett mycket viktigt första steg för kunna påbörja nästa steg: celldelningen. Utan replikationen hade inte informationen som varje DNA-molekyl bär på kunnat bevarats och hållas densamma inom alla en organisms celler.

Varför är replikationen en viktig process?

Sammanfattning

Sammanfattning

Replikationens steg:

  1. Helikas separerar DNA-kedjorna
  2. DNA-polymeras bygger nya komplementära kedjor
  3. Den ena kedjan kopieras kontinuerligt (leading strand)
  4. Den andra kedjan kopieras i segment (lagging strand)
  5. Två identiska DNA-molekyler skapas (semikonservativ replikation)
  6. Varje ny molekyl består av en gammal + en ny kedja
  7. Cellen har nu dubbelt så mycket DNA och är redo för celldelning

Hur många DNA-molekyler skapas vid replikation av en DNA-molekyl?

Framsteg

0/0
Fördjupning: Mer om replikationen

1. DNA:s riktning och antiparallella kedjor

Varje nukleotid i DNA har två ändar som kallas 5’-änden och 3’-änden (uttalas “fem-prim” och “tre-prim”).

Varför kallas det 5’ och 3’?

Varje nukleotid består av en sockermolekyl (deoxiribos) som har 5 kolatomer numrerade 1’, 2’, 3’, 4’ och 5’. Prim-tecknet (’) används för att skilja dessa från kvävebasens atomer.

Nukleotidens struktur. Kolatomerna i sockermolekylen numreras 1’ till 5’. Bild: Wikipedia

  • 5’-änden: Här sitter fosfatgruppen (på kolatom nummer 5)
  • 3’-änden: Här sitter en hydroxylgrupp, OH (på kolatom nummer 3)

När nukleotider kopplas ihop bildas en bindning mellan 5’-fosfatgruppen på en nukleotid och 3’-hydroxylgruppen på nästa nukleotid. Detta skapar en “riktning” i DNA-kedjan.

Antiparallella kedjor

I DNA:s dubbelhelix är de två kedjorna antiparallella - de pekar åt motsatta håll:

  • En kedja går från 5’ till 3’ (uppifrån och ner)
  • Den andra kedjan går från 3’ till 5’ (uppifrån och ner)

DNA:s antiparallella struktur. Den ena kedjan börjar på 5’-änden, den andra på 3’-änden. De två kedjorna pekar alltså åt motsatta håll. Bild: Wikipedia

2. Leading och lagging strand

DNA-polymeras kan bara bygga nya nukleotider i riktningen 5’ → 3’. Den kan bara lägga till nya nukleotider på 3’-änden av en växande kedja.

Detta skapar ett problem vid replikationen eftersom de två kedjorna pekar åt olika håll:

Leading strand (ledande kedja)

  • Denna kedja ligger redan i 5’ → 3’ riktningen (i samma riktning som replikationsgaffeln öppnas)
  • DNA-polymeras kan jobba kontinuerligt längs hela kedjan
  • Bygger en lång, sammanhängande kedja

Lagging strand (eftersläpande kedja)

  • Denna kedja ligger i 3’ → 5’ riktningen (motsatt riktning mot replikationsgaffeln)
  • DNA-polymeras måste jobba “baklänges” i korta segment
  • Bygger diskontinuerligt i små bitar som senare sys ihop
  • Dessa korta segment kallas Okazaki-fragment (uppkallade efter forskaren Reiji Okazaki)
  • Varje fragment är cirka 100-200 nukleotider långt
  • Fragmenten måste sys ihop av enzymet ligas för att bilda en komplett kedja

3. Ytterligare viktiga enzymer

Förutom helikas och DNA-polymeras som vi redan nämnt, behövs även:

Primas

  • Skapar korta RNA-primers (startsekvenser)
  • DNA-polymeras kan inte starta från noll - den behöver en primer att bygga vidare på
  • Särskilt viktigt för lagging strand som behöver många primers (en för varje Okazaki-fragment)

Ligas

  • “Limmar ihop” DNA-segmenten på lagging strand
  • Skapar bindningar mellan Okazaki-fragmenten
  • Tar bort RNA-primers och fyller i luckorna med DNA

4. Video från Amoeba Sisters

Amoeba Sisters har gjort en utmärkt video som sammanfattar hela processen även med de fördjupande delarna:

Amoeba Sisters är en fantastisk Youtube-kanal som drivs av en biologilärare och hennes syster från USA. Ni hittar det mesta av innehållet i Biologi Nivå 1 på dera Youtube-kanal.

Sammanfattning av fördjupningen

  • DNA-kedjor har en riktning (5’ → 3’)
  • De två kedjorna i DNA är antiparallella (pekar åt olika håll)
  • DNA-polymeras kan bara bygga 5’ → 3’
  • Detta skapar leading strand (kontinuerlig) och lagging strand (diskontinuerlig)
  • Primas startar processen, DNA-polymeras bygger, ligas limmar ihop
  • Lagging strand byggs i Okazaki-fragment