RzfsN7dmnqc9e

Schemat przedstawia semikonserwatywną replikację DNA. Na górze schematu przedstawiona jest cząsteczka DNA złożona z dwóch wstęg, gdzie każda z nich jest tzw. nicią rodzicielską. Pomiędzy nimi znajdują się kolorowe linie symbolizujące zasady azotowe wchodzące w skład DNA. Kolorem niebieskim oznaczono tyminę (T), kolorem czerwonym guaninę (G), kolorem zielonym cytozynę (C), a kolorem żółtym adeninę (A). Te zasady azotowe łączą się ze sobą w parach: tymina z adeniną a guanina z cytozyną, co symbolizuje kształt zakończenia linii podobny do puzzli – jedna nić uzupełnia drugą. Przerywanymi liniami oznaczone są wiązania wodorowe łączące zasady azotowe. Tymina z Adeniną łączy się dwoma wiązaniami. Guanina z Cytozyną trzema wiązaniami. Cytozyna z Guaniną trzema wiązaniami. Adenina z Tyminą dwoma wiązaniami. Poniżej nici z łańcucha DNA rozszerzają się i łączą się z nowymi nićmi, pomiędzy którymi również występują zasady azotowe symbolizowane przez kolorowe linie. W skład każdej z nowych cząsteczek DNA wchodzi nowa nić i nić rodzicielska.

Pierwszym etapem replikacji jest rozplecenie nici DNA − u prokariontówprokariotaprokariontów następuje ono w jednym miejscu, a u eukariontóweukariotaeukariontów w wielu miejscach naraz − są to tzw. miejsca inicjacji replikacji, zwane też miejscami ori. W wyniku tego procesu powstaje tzw. oczko replikacyjne (replikonreplikonreplikon, bąbel replikacyjny) ograniczone po obu stronach widełkami replikacyjnymi − miejscami, gdzie helisa zostaje rozdzielona na dwie nici. W inicjacji replikacji bierze udział kompleks białek − replisomreplisomreplisom.

Podczas replikacji widełki przesuwają się w przeciwne strony aż do zakończenia replikacji lub napotkania następnego oczka replikacyjnego. W tym czasie odpowiednie enzymy, zwane polimerazami DNApolimeraza DNApolimerazami DNA, syntezują nici komplementarne do pojedynczych nici macierzystych. Na obu niciach proces ten zachodzi inaczej. Ponieważ synteza DNA przebiega wyłącznie w kierunku od 5’ do 3’, na jednej nici (wiodącej) odbywa się ona w sposób ciągły, a na drugiej (opóźnionej) przez syntezę „pod prąd” krótkich odcinków (zwanych fragmentami Okazaki), które następnie ulegają połączeniu.

Proces replikacji nie zależy wyłącznie od polimeraz DNA, są one elementem złożonego kompleksu wielu białek − replisomu. Białka budujące replisom dzieli się – ze względu na pełnione funkcje – na:

Startery są krótkimi odcinkami RNA tworzonymi przed syntezą nowego odcinka DNA. Ich synteza jest konieczna, ponieważ polimerazy DNA nie mogą rozpoczynać syntezy DNA na jednoniciowej matrycy – polimeraza DNA katalizuje wiązanie nukleotydu do już istniejącego fragmentu nici z wolnym końcem 3’. Startery są następnie wycinane, a powstałe w ten sposób luki również uzupełniane są przez polimerazę DNA. Po skopiowaniu całego DNA replikacja kończy się.

Podczas replikacji DNA działa także złożony system kontroli i naprawy jej błędów.  Polega on na usuwaniu niewłaściwych nukleotydów i wstawianiu w ich miejsce prawidłowych. Polimeraza DNA ma zdolność naprawy błędu przy wydłużaniu się łańcucha DNA. Dzięki temu liczba błędów podczas replikacji jest minimalna: to jeden mylnie wstawiony nukleotyd na 100 mln umiejscowionych poprawnie. Jeżeli polimeraza nie zdoła naprawić błędu, dochodzi do mutacji.

Po usunięciu ostatniego startera na końcu opóźnionej nici polimeraza DNA nie dobudowuje brakującego fragmentu. Z tego powodu cząsteczki DNA podczas replikacji ulegają skróceniu. Za odbudowanie końców cząsteczek DNA odpowiada enzym telomerazatelomerazatelomeraza.

Słownik