Изучение репликации дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) является важной частью биологии. ДНК реплицируется, когда клетки делятся в вашем теле. Эта репликация является важной частью роста и сохранения здоровья. Дополнительные сведения о различных этапах репликации ДНК помогут вам лучше понять биологию.
Что такое ДНК?
ДНК представляет собой микроскопический генетический материал, находящийся внутри клеток человека и животных. Он содержит биологические инструкции, делающие каждое живое существо уникальным, и передается от родителей к детям во время размножения, что может дать детям характеристики их мам и пап. ДНК состоит из двух длинных нитей, закрученных друг вокруг друга в форме двойной спирали. Эта двойная спираль содержит четыре азотистых основания (аденин, гуанин, тимин и цитозин).
Как реплицируется ДНК
Чтобы ДНК могла создавать копии самой себя, она должна сначала размотаться, и две нити ДНК отделятся («разархивируются») друг от друга с помощью фермента, называемого геликазой. Каждая старая цепь ДНК представляет собой шаблон для создания новой ДНК. Фермент под названием праймаза образует фрагмент рибонуклеиновой кислоты (РНК), называемый праймером, который запускает процесс репликации. Затем другой фермент, называемый ДНК-полимеразой, связывается с РНК-праймером и прикрепляет новую ДНК к старой нити ДНК, фрагмент за фрагментом.
После создания новой ДНК фермент экзонуклеаза удаляет РНК-праймеры, а другой фермент ДНК-полимераза заполняет пробелы, оставленные РНК, новой ДНК. Затем фермент ДНК-лигаза запечатывает все фрагменты ДНК, образуя новую двойную спираль, и репликация завершается. Каждая новая молекула ДНК содержит одну старую и одну новую цепь ДНК. Это видео помогает наглядно проиллюстрировать процесс репликации ДНК.
Почему ДНК реплицируется
Причина, по которой ДНК реплицируется, заключается в том, что клетки могут делиться и создавать новые клетки в организме. ДНК присутствует в ядре («мозге» клетки), и как только ДНК реплицируется, клетки реплицируются. Ткани тела, такие как кровь, кости, кожа, органы, мышцы и нервы, состоят из клеток. Эти клетки размножаются, поэтому человеческое тело может расти, исцеляться и создавать новые клетки для замены старых.
Можно ли искусственно воспроизвести ДНК?
Согласно обзору 2011 года, опубликованному в Methods in Enzymology, поскольку наука резко изменилась за эти годы, ДНК действительно может быть воспроизведена синтетическим путем. Одно исследование, опубликованное в 2014 году в журнале Nature, показало, что репликация ДНК может происходить даже при использовании синтетических (искусственных) оснований, отличных от аденина, гуанина, тимина и цитозина. В исследовании 2010 года, опубликованном в журнале Nature, говорится, что ученым также удалось создать синтетическую ДНК, которая воспроизводит себя. Хотя искусственное воспроизведение ДНК может быть спорным вопросом, оно также обещает создание новых антибиотиков, других лекарств и методов лечения болезней.
Применение ваших знаний
Теперь, когда вы знаете больше о репликации ДНК, вы можете лучше понять различные компоненты биологии и других наук о жизни . Если вас интересуют процессы ДНК, подумайте о карьере генетика, ученого-геномика или другой профессии, связанной с наукой.