Replikaatio

DNA:n kahdentuminen eli replikaatio on elävissä eliöissä tapahtuva biologinen prosessi, jossa DNA-molekyyli kahdentuu, jotta perinnöllinen tieto voidaan siirtää solunjakautumisessa tytärsoluihin. Kahdentuminen tapahtuu solukierron kasvuvaiheen S-vaiheen aikana hieman ennen solunjakautumista ja sen nopeuttajana toimii DNA-polymeraasientsyymi. Kehityskulku alkaa DNA-kaksoisjuosteen avautumisella ja kierteisyyden purkautumisella. Molempien juosteiden rinnalle rakentuu niiden mallin mukaan uudet juosteet. Lopputuloksena kahdentumisessa syntyy kaksi DNA-molekyylia, jotka ovat keskenään ja alkuperäisen DNA-molekyylin kanssa samanlaisia.

Kahdentumisen vaiheet

Kaksoiskierteen purkaminen

Kahdentuminen edellyttää DNA-molekyylin kaksoiskierteisen rakenteen purkautumista, jotta kummankin juosteen rinnalle voi rakentua uusi juoste. Aluksi helikaasientsyymi avaa kaksoiskierteen ja topoisomeraasientsyymi purkaa juosteiden väliset jännitteet.

Valmistuminen

Kaksoiskierteen purkauduttua muodostuu kahdentumishaarukka, jossa uusia DNA-juosteita aletaan valmistaa tumassa valmiina olevista nukleotideista. Nukleotidit pariutuvat DNA-juosteiden nukleotidien kanssa emäspariperiaatteen mukaisesti. Uudet nukleotidit liittyvät toisiinsa, jolloin uusi DNA-juoste vähitellen rakentuu. Koska kahdentumista nopeuttava DNA-polymeraasi lukee DNA-juostetta suunnassa 3'-5', ja voi koodata vain 5'-3' -suunnassa, toinen juoste rakentuu Okazakin fragmenteiksi kutsutuissa pienissä pätkissä, jotka ligaasi eli liittäjäentsyymi liittää lopuksi yhteen. Valmistuksen lopputuloksena syntyy kaksi DNA-molekyylia, joissa molemmissa toinen juoste kuului alkuperäiseen DNA-molekyyliin.

Kahdentumisvirheiden korjaus

Kun DNA-polymeraasi on kopioinut kummatkin DNA-juosteet kahdeksi sisarkromatidiksi, alkaa se vertaamaan jäljentämiään DNA-juosteita alkuperäisiin. DNA-polymeraasi korjaa havaitsemansa yhden nukleotidin jäljennysvirheet itse, mutta jos suuri pätkä DNA-juostetta on vaurioitunut, tarvitaan useampia korjaajaentsyymejä. Katkaisuentsyymi katkaisee virheellisen pätkän irti, DNA-polymeraasi jäljentää tilalle uuden juosteen ja liittäjäentsyymi liittää uuden pätkän DNA-juosteeseen.

Lähteet

Aiheesta muualla 

Molekyylibiologia