Γιατί σχηματίζονται θραύσματα Okazaki

Το DNA χρησιμεύει ως γενετικό υλικό των περισσότερων οργανισμών. Γενικά, το DNA είναι ένα δίκλωνο μόριο που περιέχει δύο αντιπαράλληλους κλώνους DNA που συγκρατούνται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου. Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, το πλήρες DNA στο γονιδίωμα θα πρέπει να αντιγράφεται, διπλασιάζοντας την ποσότητα του DNA στο γονικό κύτταρο. Η αντιγραφή του DNA λαμβάνει χώρα με ημι-συντηρητικό τρόπο, όπου ένας από τους κλώνους DNA στο πρόσφατα συντιθέμενο δίκλωνο DNA είναι ένας αρχικός κλώνος. Ως εκ τούτου, και οι δύο κλώνοι θα πρέπει να χρησιμεύουν ως πρότυπο στην αντιγραφή του DNA. Η DNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για την αντιγραφή του DNA. Συνθέτει DNA μόνο προς την κατεύθυνση 5' προς 3'. Ωστόσο, δεδομένου ότι το δίκλωνο DNA είναι αντιπαράλληλο, η σύνθεση DNA θα πρέπει να συμβαίνει και στις δύο κατευθύνσεις. Ως εκ τούτου, τα θραύσματα Okazaki σχηματίζονται κατά τη σύνθεση του υστερούντος κλώνου προτύπου.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι τα θραύσματα Okazaki
     – Ορισμός, Χαρακτηριστικά
2. Γιατί σχηματίζονται θραύσματα Okazaki
     – Σύνθεση DNA στο καθυστερημένο σκέλος

Βασικοί όροι:Αντιγραφή DNA, Δίκλωνο DNA, Lagging Strand, Leading Strand, Okazaki Fragments, Replication Fork

Τι είναι το Okazaki Fragment

Το θραύσμα Okazaki είναι ένα σύντομο προσφάτως συντιθέμενο θραύσμα DNA στον υστερούντα κλώνο προτύπου που σχηματίστηκε κατά την αντιγραφή του DNA. Ως εκ τούτου, τα θραύσματα Okazaki είναι συμπληρωματικά του υστερούντος κλώνου, το οποίο εκτείνεται στην κατεύθυνση 5' προς 3'. Σχηματίζουν μικρές δίκλωνες τομές DNA που βρίσκονται μεταξύ 1.000 και 2.000 νουκλεοτιδίων σε προκαρυώτες. Στους ευκαρυώτες, τα θραύσματα Okazaki έχουν μήκος 100 έως 200 νουκλεοτιδίων. Στο 5' άκρο του θραύσματος Okazaki, μπορεί να αναγνωριστεί ένας εκκινητής RNA, ο οποίος έχει μήκος περίπου 120 νουκλεοτίδια. Ένα θραύσμα Okazaki εμφανίζεται στην εικόνα 1 .

Εικόνα 1:Θραύσμα Okazaki

Τα θραύσματα Okazaki συνδέονται μεταξύ τους με τη δράση της λιγκάσης DNA μετά την αφαίρεση των εκκινητών RNA, σχηματίζοντας μια συνεχή αλυσίδα DNA.

Γιατί σχηματίζονται τα θραύσματα Okazaki

Το DNA είναι ένα δίκλωνο μόριο. ένας κλώνος DNA είναι αντιπαράλληλος με τον άλλο κλώνο. Επομένως, το ένα σκέλος τρέχει προς την κατεύθυνση 3' προς 5' ενώ το άλλο προς την κατεύθυνση 5' προς 3'. Το σκέλος που εκτείνεται στην κατεύθυνση 3' προς 5' είναι γνωστό ως οδηγητικό σκέλος ενώ αυτό που τρέχει στην κατεύθυνση 5' προς 3' είναι γνωστό ως lagging strand . Ο οδηγός κλώνος ονομάζεται έτσι επειδή μια συνεχής ανάπτυξη του κλώνου DNA που πρόσφατα συντίθεται μπορεί να παρατηρηθεί στον οδηγό κλώνο. Η σύνθεση DNA στον οδηγό και τον υστερούντα κλώνο φαίνεται στο σχήμα 2 .

Εικόνα 2:Σύνθεση DNA σε κορυφαία και καθυστερημένα σκέλη

Γενικά, η DNA πολυμεράση προσθέτει νουκλεοτίδια στην κατεύθυνση 5' προς 3'. Δεδομένου ότι ο οδηγός κλώνος τρέχει προς την κατεύθυνση 3' προς 5', το ένζυμο μπορεί να προσθέτει συνεχώς νουκλεοτίδια στον αναπτυσσόμενο κλώνο στον οδηγό κλώνο. Ωστόσο, δεδομένου ότι ο υστερούμενος κλώνος τρέχει προς την κατεύθυνση 5' προς 3', η ανάπτυξη της αλυσίδας του κλώνου DNA που πρόσφατα συντίθεται σταματά όταν φτάσει στο 5' άκρο του κλώνου. Στη συνέχεια, η σύνθεση ενός άλλου κλώνου DNA ξεκινά στη διχάλα αντιγραφής. Η διχάλα αντιγραφής είναι η θέση στο δίκλωνο DNA όπου αρχίζει το ξετύλιγμα. Το ξετύλιγμα είναι κρίσιμο για τη σύνθεση νέων κλώνων DNA στους αρχικούς κλώνους. Μόλις η διχάλα αντιγραφής κινηθεί προς τα εμπρός στον διπλό κλώνο DNA, η DNA πολυμεράση μπορεί να προσθέσει νουκλεοτίδια στον υστερούντα κλώνο. Ωστόσο, η σύνθεση διακόπτεται όταν φτάσει στο 5' άκρο του εκκινητή RNA του ήδη συντεθέντος τεντώματος DNA. Ως εκ τούτου, η σύνθεση DNA στον υστερούντα κλώνο είναι ασυνεχής και οι προκύπτουσες τάσεις DNA είναι γνωστές ως θραύσματα Okazaki.

Συμπέρασμα

Τα θραύσματα Okazaki είναι τα σύντομα θραύσματα DNA στον υστερούντα κλώνο που σχηματίζεται κατά την αντιγραφή του DNA. Δεδομένου ότι οι υστερούντες κλώνοι τρέχουν προς την κατεύθυνση 3' προς 5', η σύνθεση DNA στον υστερούντα κλώνο είναι ασυνεχής. Σχηματίζει θραύσματα Okazaki στον υστερούντα κλώνο που απολινώνονται αργότερα με DNA λιγάση.

Αναφορά:

1. «Θραύσματα Okazaki». Θραύσματα Okazaki – Η βιολογία ως ποίηση , Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "DNA replication en" Από LadyofHats Mariana Ruiz – Δική δουλειά – μετονομάστηκε από Αρχείο:DNA replication.svg (Public Domain) μέσω Commons Wikimedia
2. “DNA Replication (13080697695)” By Genomics Education Program – DNA replication (CC BY 2.0) μέσω Commons Wikimedia