DNA複製が半保存的であると説明される理由

DNA は二本鎖分子です。 DNA の 2 つの鎖の 1 つは元の鎖であり、もう 1 つは新しく合成された鎖です。 DNA の 2 つの鎖の 1 つが常に保存されているため、DNA 複製は半保存的プロセスと見なされます。

DNA 複製は、新しい DNA を合成するプロセスです。テンプレート鎖に相補的なヌクレオチドを追加することにより、新しい DNA 鎖を合成します。 DNA ポリメラーゼは、新しい DNA 鎖の合成を担う酵素です。

対象となる主な分野

1. DNA複製とは
– 定義、手順、機能
2. DNA複製が半保存的であると説明される理由
– 新しい DNA 鎖の合成

重要な用語:DNA 複製、伸長、開始、ラギング ストランド、リーディング ストランド、オリジナル ストランド、ターミネーション

DNA 複製とは

DNA 複製は、元の DNA 鎖をテンプレートとして使用して、特定の DNA 分子の正確な複製を生成する細胞プロセスです。 DNA 複製の 3 つのステップは、開始、伸長、および停止です。 イニシエーション 染色体の複製起点で DNA 複製が発生します。 DNA ポリメラーゼが複製起点に結合すると、RNA プライマーの 3' 末端にヌクレオチドを付加し始めます。 RNAプライマーはRNAプライマーゼによって合成されます。成長/伸び 新しい DNA 鎖の 3' から 5' 方向に発生します。両方の DNA 鎖がテンプレートとして機能します。巻き戻された DNA 鎖は、複製フォークを形成します。複製フォークでの DNA 複製は、図 1 に示されています。

図 1:DNA 複製

DNA 複製における DNA ポリメラーゼの主な機能は、伸長する鎖に相補的なヌクレオチドを付加することです。糖-リン酸骨格は、近位のリン酸基と入ってくるヌクレオチドのペントース環の 3' OH との間のホスホジエステル結合形成によって形成されます。 終了 DNA 複製のほとんどは、染色体のテロメア領域で発生します。

DNA 複製が半保存的であると説明される理由

DNA は二本鎖分子であるため、両方の鎖が DNA 複製のテンプレートとして機能します。したがって、DNA複製は複製フォークで双方向に発生します。しかし、一方のテンプレート鎖は 5' から 3' 方向に伸び、もう一方のテンプレート鎖は 3' から 5' 方向に伸びます。 5' から 3' への方向性を持つ鎖は、その鎖で連続的な DNA 複製が発生するため、リーディング鎖と呼ばれます。 3' から 5' への方向性を持つもう一方の鎖は、ラギング鎖と呼ばれます。岡崎フラグメントと呼ばれる断片として合成されます。双方向の DNA 複製は 図 2 に示されています .

図 2:双方向の DNA 複製

両方の鎖が DNA 複製のテンプレートとして機能するため、特定の二本鎖 DNA は古い鎖と新しく合成された鎖で構成されます。古い鎖は複製の鋳型として機能し、鋳型鎖に相補的な新しい鎖を形成します。したがって、各 DNA 分子は、元の DNA 鎖と新たに合成された DNA 鎖から構成されます。 DNA の 2 つの鎖の 1 つが変更も保存もされていないため、DNA の複製は半保存的なプロセスと見なされます。半保存的 DNA 複製は 図 3 に示されています .

図 3:半保存的 DNA 複製

半保存的 DNA 複製により、新しく合成された DNA 鎖で DNA 修復メカニズムが機能します。

結論

DNA の複製は、二本鎖 DNA の 2 つの鎖の 1 つが新しい鎖の合成のテンプレートとして機能する元の DNA 鎖であるため、半保存的なプロセスです。 2 つの鎖のうちの 1 つが常に保存されているため、DNA 複製は半保存的なプロセスと見なされます。

参照:

1.「半保存的DNA複製：メセルソンとスタール」。 ネイチャー ニュース 、Nature Publishing Group、こちらから入手できます。

画像提供:

1. パブリック ドメイン ファイルによる「DNA 複製」（パブリック ドメイン）
2. I, Madprime による「DNA 複製分割」（CC BY-SA 3.0）、コモンズ ウィキメディア経由
3. 「半保存的複製」によるLizanne Koch – lgkoch – Commons Wikimedia 経由の chemdraw を使用した自身の作品 (パブリック ドメイン)