Magnus Ehingers undervisning

Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete m.m.

Bioteknik

Administration

DNA-replikation följer tre regler

DNA-replikationen följer tre regler

När en cell ska dela sig och bli två, måste arvsmassan kopieras. Detta kallas för att DNA:t i cellen replikeras.

DNA-replikationen följer tre regler:

  1. Den är semi-konservativ
  2. Den börjar alltid på samma ställen
  3. Den sker alltid i 5'→3'-riktning

1. DNA-replikering är semikonservativ.

Den ena DNA-strängen tjänar som mall för syntes av den andra strängen

I replikationen bevaras den ena strängen, och en ny tillverkas.

 

Eftersom den ena strängen alltid bevaras, är replikationen semi-konservativ = "till hälften bevarande"

Detta föreslogs först av Watson & Crick, och bevisades vara sant av Matthew Meselson och Franklin Stahl i ett mycket elegant experiment år 1957.

  1. (Fråga eleverna: När var det nu Watson & Crick löste DNA:ts struktur?)
    • 1953

Meselsons & Stahls experiment

  1. E. coli fick växa i många generationer i ett medium, vars enda kvävekälla var NH4Cl, innehållande isotopen 15N.
  2. DNA isolerades från bakterierna, och visade sig ha c:a 1% högre densitet än "vanligt" DNA (figur (a), nedan).
  3. Några E. coli överfördes till medium som endast innehöll 14N, och tilläts fördubbla sig endast en ytterligare gång.
  4. DNA som nu isolerats hade högre densitet än "vanligt" DNA, men lägre än [15N]DNA:t.
    • Uppenbarligen hade här bildats [14N, 15N]hybrid-DNA.
  5. Detta var det egentliga beviset på att replikationen av DNA är semikonservativ (figur (b), nedan).
  6. Några E. coli överfördes till färskt medium, som endast innehöll 14N, och tilläts fördubbla sig ytterligare en gång.
  7. DNA som nu isolerats och centrifugerats i en CsCl-gradient, skilde sig i två band: Ett som endast innehöll [14N]DNA och ett som innehöll [14N, 15N]hybrid-DNA (figur (c), nedan).

Meselsons & Stahls experiment.

2. DNA-replikationen börjar alltid på samma ställen

Det ställe där DNA-replikationen börjar kallas origin (ORI).

Från startpunkten sprider sig replikationen i båda riktningarna (bidirektionellt)

En ursprungspunkt (origin) är inte bara var som helst i kromosomen, utan alltid en och samma punkt.

Detta upptäcktes av Ross Inman och hans medarbetare.

  1. DNA från fag λ denaturerades partiellt.
    • Vissa A=T-rika regioner denaturerades alltid först.
  2. Dessa fick fungera som riktmärken i DNA-molekylen
  3. Vid replikering kunde Inman se partiellt denaturerat DNA där de inte förväntade sig.
  4. Det replikerande DNA:t hade alltid samma plats i förhållande till de övriga riktmärkena i molekylen.

Sålunda: Replikering startar alltid på ett bestämt (eller flera bestämda) ställe(n) i genomet.

Partiellt denaturerat λ-DNA

Undersökningar av replikation av cirkulärt DNA visar att replikationen sker i två riktningar (bidirektionellt) (figur 3).

Hur en cirkulär kromosom replikeras

3. DNA-syntes sker i 5'→3'-riktning och är semi-avbruten.

Att DNA-syntes sker i 5'→3'-riktning betyder att på den nysyntetiserade strängens 3'-kol sätts en ny nukleotidgrupp på.

Eftersom DNA är antiparallellt läses mallsträngen av i 3'→5'-riktning.

Detta innebär också med nödvändighet att replikeringen är bidirektionell.

En animering av DNA-replikationen (öppna i nytt fönster):

Om nu DNA-syntes endast sker i 5'→3'-riktning, hur kan då båda strängarna kopieras samtidigt?

Eftersom DNA är antiparallellt, borde en sträng syntetiseras i 5'→3'-riktning och den andra i 3'→5'-riktning. Men det gör den inte!

Detta problem löstes av Reiji Okazaki och hans medarbetare på 1960-talet.

Den ena strängen, den s.k. ledande strängen (eng. leading strand) syntetiseras i ett svep, utan avbrott.

På den andra strängen, den s.k. släpande strängen (eng. lagging strand), syntetiseras nytt DNA i korta stycken, som i efterhand binds samman.

  1. Dessa korta stycken kallas idag ofta för Okazaki-fragment.

DNA-syntesen är alltså sammanhängande på ena DNA-strängen och avbruten på den andra. Man säger att DNA-syntesen är semi-avbruten.

Okazaki-fragment varierar i storlek från några hundra till några tusen nukleotider, beroende på celltyp.

En replikationsgaffel.

 

 

Också intressant: