Biologie I

genomii eucariote sunt mult mai complexe și mai mari decât genomii procarioți. Genomul uman are trei miliarde de perechi de baze per set haploid de cromozomi, iar 6 miliarde de perechi de baze sunt reproduse în timpul fazei S a ciclului celular. Există mai multe origini de replicare pe cromozomul eucariot; oamenii pot avea până la 100.000 de origini de replicare. Rata de replicare este de aproximativ 100 de nucleotide pe secundă, mult mai lentă decât replicarea procariotă. În drojdie, care este un eucariot, secvențe speciale cunoscute sub numele de secvențe de replicare autonomă (ARS) se găsesc pe cromozomi. Acestea sunt echivalente cu originea replicării în E. coli.

Numărul de ADN polimeraze din eucariote este mult mai mare decât procariotele: 14 sunt cunoscute, dintre care cinci sunt cunoscute că au roluri majore în timpul replicării și au fost bine studiate. Ele sunt cunoscute sub numele de pol-uri, pol-uri, pol-uri, pol-uri, pol-uri, pol-uri, pol-uri, pol-uri, pol-uri, pol-uri, pol-uri.

etapele esențiale ale replicării sunt aceleași ca în procariote. Înainte de replicare poate începe, ADN-ul trebuie să fie puse la dispoziție ca șablon. ADN-ul eucariot este legat de proteinele de bază cunoscute sub numele de histone pentru a forma structuri numite nucleozomi. Cromatina (complexul dintre ADN și proteine) poate suferi unele modificări chimice, astfel încât ADN-ul să poată aluneca de pe proteine sau să fie accesibil enzimelor mașinilor de replicare a ADN-ului. La originea replicării, se face un complex de pre-replicare cu alte proteine inițiatoare. Alte proteine sunt apoi recrutate pentru a începe procesul de replicare (tabel).

o helicază care utilizează energia din hidroliza ATP deschide helixul ADN. Furcile de replicare se formează la fiecare origine de replicare pe măsură ce ADN-ul se desface. Deschiderea helixului dublu provoacă supra-înfășurarea sau supracoilarea în ADN-ul din fața furcii de replicare. Acestea sunt rezolvate prin acțiunea topoizomerazelor. Primerii sunt formați de enzima primază, iar folosind primerul, ADN pol poate începe sinteza. În timp ce Catena principală este sintetizată în mod continuu de enzima pol XV, catena de întârziere este sintetizată de pol XV. O proteină cu clemă glisantă cunoscută sub numele de PCNA (antigenul nuclear celular proliferant) ține ADN-ul pol în loc, astfel încât să nu alunece de pe ADN. Rnaza H îndepărtează primerul ARN, care este apoi înlocuit cu nucleotide ADN. Fragmentele Okazaki din catena rămasă sunt unite după înlocuirea primerilor ARN cu ADN. Golurile care rămân sunt sigilate de ligaza ADN, care formează legătura fosfodiesterică.spre deosebire de cromozomii procarioți, cromozomii eucarioți sunt liniari. După cum ați învățat, enzima ADN pol poate adăuga nucleotide numai în direcția 5′ la 3′. În componenta principală, sinteza continuă până la atingerea sfârșitului cromozomului. Pe firul rămas, ADN-ul este sintetizat în întinderi scurte, fiecare dintre acestea fiind inițiat de un primer separat. Când furca de replicare ajunge la capătul cromozomului liniar, nu există loc pentru a face un primer pentru ca fragmentul ADN să fie copiat la capătul cromozomului. Aceste capete rămân astfel nepereche și, în timp, aceste capete pot deveni progresiv mai scurte pe măsură ce celulele continuă să se împartă.capetele cromozomilor liniari sunt cunoscute sub numele de telomeri, care au secvențe repetitive care nu codifică nicio genă anume. Într-un fel, aceste telomere protejează genele de a fi șterse pe măsură ce celulele continuă să se dividă. La om, o secvență de șase perechi de baze, TTAGGG, se repetă de 100 până la 1000 de ori. Descoperirea enzimei telomerază (Figura) a ajutat la înțelegerea modului în care se mențin capetele cromozomilor. Enzima telomerază conține o parte catalitică și un șablon ARN încorporat. Se atașează la capătul cromozomului, iar bazele complementare la șablonul ARN sunt adăugate la capătul 3′ al catenei ADN. Odată ce capătul 3 ‘ al șablonului catenei rămase este suficient de alungit, ADN polimeraza poate adăuga nucleotidele complementare capetelor cromozomilor. Astfel, capetele cromozomilor sunt replicate.

telomeraza este de obicei activă în celulele germinale și celulele stem adulte. Nu este activ în celulele somatice adulte. Pentru descoperirea telomerazei și a acțiunii sale, Elizabeth Blackburn (Figura) a primit Premiul Nobel pentru Medicină și fiziologie în 2009.

telomeraza și îmbătrânirea

celulele care suferă diviziune celulară continuă să-și scurteze telomerii, deoarece majoritatea celulelor somatice nu produc telomerază. Acest lucru înseamnă, în esență, că scurtarea telomerilor este asociată cu îmbătrânirea. Odată cu apariția medicinei moderne, a asistenței medicale preventive și a stilurilor de viață mai sănătoase, durata de viață a omului a crescut și există o cerere din ce în ce mai mare pentru ca oamenii să pară mai tineri și să aibă o calitate a vieții mai bună pe măsură ce îmbătrânesc.

în 2010, oamenii de știință au descoperit că telomeraza poate inversa unele afecțiuni legate de vârstă la șoareci. Acest lucru poate avea potențial în medicina regenerativă.1 șoarecii cu deficit de telomerază au fost utilizați în aceste studii; acești șoareci au atrofie tisulară, epuizare a celulelor stem, insuficiență a sistemului de organe și răspunsuri la leziuni tisulare afectate. Reactivarea telomerazei la acești șoareci a provocat extinderea telomerilor, a redus deteriorarea ADN-ului, a inversat neurodegenerarea și a îmbunătățit funcția testiculelor, splinei și intestinelor. Astfel, reactivarea telomerilor poate avea potențial pentru tratarea bolilor legate de vârstă la om.

cancerul se caracterizează prin diviziunea celulară necontrolată a celulelor anormale. Celulele acumulează mutații, proliferează necontrolat și pot migra în diferite părți ale corpului printr-un proces numit metastază. Oamenii de știință au observat că celulele canceroase au scurtat considerabil telomerii și că telomeraza este activă în aceste celule. Interesant este că numai după ce telomerii au fost scurtați în celulele canceroase, telomeraza a devenit activă. Dacă acțiunea telomerazei în aceste celule poate fi inhibată de medicamente în timpul terapiei cancerului, atunci celulele canceroase ar putea fi oprite din diviziunea ulterioară.

Difference between Prokaryotic and Eukaryotic Replication
Property	Prokaryotes	Eukaryotes
Origin of replication	Single	Multiple
Rate of replication	1000 nucleotides/s	50 to 100 nucleotides/s
DNA polymerase types	5	14
Telomerase	Not present	Present
RNA îndepărtarea primerului	ADN pol I	Rnază H
alungirea catenei	ADN pol III	pol_lux, pol_lux
clemă glisantă	clemă glisantă	PCNA

rezumatul secțiunii

replicarea în eucariote începe de la originile multiple ale replicării. Mecanismul este destul de similar cu procariotele. Un primer este necesar pentru a iniția sinteza, care este apoi extinsă de ADN polimerază, deoarece adaugă nucleotide una câte una în lanțul de creștere. Catena principală este sintetizată continuu, în timp ce Catena rămasă este sintetizată în întinderi scurte numite fragmente Okazaki. Primerii ARN sunt înlocuiți cu nucleotide ADN; ADN-ul rămâne o catenă continuă prin legarea fragmentelor de ADN cu ligaza ADN. Capetele cromozomilor reprezintă o problemă, deoarece polimeraza nu este capabilă să le extindă fără grund. Telomeraza, o enzimă cu un șablon ARN încorporat, extinde capetele prin copierea șablonului ARN și extinderea unui capăt al cromozomului. ADN polimeraza poate extinde apoi ADN-ul folosind grundul. În acest fel, capetele cromozomilor sunt protejate.

întrebări de revizuire

răspuns liber