Повторяването в биологията се отнася до дублиране на генетична информация, която човешкото тяло съхранява под формата Дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК). Определено ензими копирайте гените, запазвайки половината от оригиналната верига на ДНК. Следователно биологията се отнася и до полуконсервативна репликация.
Какво е репликация?
Репликацията е биологичен процес, който се умножава Дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК). ДНК е дълга верига, съставена от четири вида нуклеозиди. Нуклеозидът е съставен от a захар (дезоксирибоза) и ядрена киселина. В ядрото ДНК присъства под формата на хромозоми, които се състоят от несвита ДНК и протеин молекули. За репликация хромозоми разгънете и ДНК двойната верига се изглажда. Тогава двете допълващи се ДНК нишки се отделят една от друга, като редовете зъби в цип. Едва тогава може да започне действителната репликация. Всички живи организми умножават своята генетична информация полуконсервативно: едната половина от двойната верига остава, докато втората половина е новообразувана от ензими. Следователно в първото поколение дъщеря всяко копие притежава половината от оригиналната ДНК на родителската клетка; във второто поколение дъщеря, тя все още съставлява една четвърт от гените. Още през 1958 г. изследователите Meselson и Stahl успяха да докажат полуконсервативна репликация. За целта те използваха биохимичен маркер, с който маркираха ДНК на бактерии. Анализите потвърдиха количественото съотношение на оригиналната и новата ДНК, както учените бяха предвидили за полуконсервативна репликация.
Функция и задача
Повечето хора се свързват генетика с наследяването на черти, които родителите предават на децата си. Въпреки че това е много позната функция, тя далеч не е единствената функция за репликация. Дублирането на ДНК се извършва в човешкото тяло не само, за да се образува яйца намлява сперма. Всяко клетъчно делене изисква копие на ДНК. Нито една клетка не може да функционира без гените в ядрото - защото гените контролират метаболитните процеси и осигуряват чертежи за биомолекули. Четири различни нуклеинова киселина се срещат в човешката ДНК: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Два от тях образуват така наречената основна двойка; те се вписват заедно като две части от пъзел. Последователността на нуклеозидите представлява генетичния код, който съдържа цялата наследствена информация на човешкото тяло. Комбинацията от отделните нуклеозиди е сравнима с комбинацията от букви: въпреки че азбуката съдържа само ограничен брой букви, от тях може да се образува почти безкраен брой думи. Теоретично клетките се нуждаят само от една верига ДНК, за да съхраняват и предават информация. ДНК обаче има две направления, които се допълват взаимно. По този начин всяка информация се съхранява два пъти. Учените също наричат комплементарната ДНК верига като шаблон. Двете вериги се навиват една около друга, за да образуват характерната двойна спирала. Силно специализирана ензими копирайте ДНК в клетъчното ядро. Тези катализатори са известни в биологията като ДНК полимерази и са съставени от протеин молекули. Досега учените са успели да идентифицират три различни ДНК полимерази, които се различават леко по функциите, които изпълняват. ДНК полимеразите се прикачват към ДНК верига на много точно място, което е маркирано с грунд. Праймерът е начална молекула, с която полимеразите свързват първия нуклеозид на новата ДНК верига. Ензимите получават енергията за своята работа, като се разделят на две фосфат остатъци от нуклеозидите, които те използват като градивни елементи. От грунда, полимеразите работят от 5 ′ до 3 ′ края. Това се случва едновременно на двете ДНК вериги на оригиналните гени. Върху една от нишките ензимите могат да продължат непрекъснато и да добавят комплементарни нуклеини бази един по един. Тъй като обаче противоположната верига е огледална и по този начин протича в „грешен“ ред, репликацията се извършва там като прекъснат синтез. Полимеразите също копират ДНК в шаблона, започвайки от праймера; те обаче могат да синтезират само фрагменти, защото многократно прекъсват процеса. Тези така наречени фрагменти на Okazaki по-късно се присъединяват от друг ензим - също ДНК полимераза, Тази ДНК полимераза запълва празнините между фрагментите на Okazaki, като добавя допълнителните нуклеозиди към матричната верига. След това ДНК лигаза мигрира през новата двойна верига и свързва подравнените нуклеозиди в твърда верига.
Болести и разстройства
Грешки в репликацията могат олово към развитието на генетични заболявания без да има конкретна болест. Понякога ДНК полимеразата включва грешен нуклеозид в новата ДНК верига. Такава грешка се нарича точкова мутация в биологията. При друг тип мутация, вмъкването, ензимите вкарват твърде много нуклеозиди по време на репликацията. Това измества мрежата, която разделя нуклеозидите на групи от по три. Група от три форми a ген. Изтриването също измества рамката за четене. За разлика от вмъкването, ензимите пропускат нуклеозид по време на репликацията: той изглежда изтрит в ДНК копието. Тази грешка означава, че други ензими не могат да разчитат правилно ДНК; резултатът е неправилно произведени клетъчни градивни блокове или пратеници. В резултат на това могат да възникнат метаболитни нарушения, които потенциално могат да доведат до различни физически заболявания. Мутациите обаче не винаги трябва да водят до заболявания. По-специално точковите мутации представляват по-малък риск, ако се появят в ДНК сегменти, които нямат практическо значение за протеиновия синтез. Репликационните грешки са особено критични, ако дефектната ДНК попада в яйцеклетка или сперма клетки. An зародиш което се развива от тази ДНК, освен мутирала ДНК няма и ДНК без грешки: всяко ново копие на нейната ДНК тогава също съдържа мутацията.
