Der Vorteil, viele ReplikationsursprĂĽnge in einem eukaryotischen Chromosom zu haben

Multiple ReplikationsursprĂĽnge verkĂĽrzen die Schwangerschaftsdauer um mehr als 500 Jahre.

Eine allgemeine Eigenschaft lebender Zellen ist, dass sie sich teilen. Bevor sich eine Zelle in zwei verwandeln kann, muss die Zelle eine Kopie ihrer DNA oder Desoxyribonukleinsäure herstellen, die ihre genetische Information enthält. Eukaryotische Zellen speichern DNA in Chromosomen, die in den Membranen eines Zellkerns eingeschlossen sind. Ohne mehrere Replikationsursprünge würde die Replikation viel länger dauern und das Zellwachstum verlangsamen.

DNA 101

DNA ist ein langkettiges Molekül mit einem Rückgrat aus alternierenden Zucker- und Phosphatgruppen. Eine von vier Nukleotidbasen - ringförmige Moleküle, die Stickstoff enthalten - hängt von jeder Zuckergruppe ab. Zwei DNA-Stränge bilden eine Doppelhelixstruktur, in der die Base an jeder Zuckerstelle an ihre komplementäre Base am Schwesterstrang bindet. Nur bestimmte Paarungen sind zulässig. Wenn Sie also eine Basis auf einem Strang identifizieren, kennen Sie die Basis an derselben Position auf dem anderen Strang.

Chromosomen

In Eukaryoten sind Chromosomen zylindrische Strukturen von Chromatin, das eine Mischung aus DNA und Histonproteinen ist. Menschliche Zellen haben 23 Chromosomenpaare, ein Paar von jedem Elternteil. Ein menschliches Chromosom enthält etwa 150 Millionen Basenpaare. Das Chromatin ist dicht gefaltet, um die DNA zu komprimieren, so dass sie in eine Zelle passt. Wenn man die DNA in einer menschlichen Zelle end-zu-end auslegt, würde sie etwa 6 Fuß messen. Damit die Replikation stattfinden kann, muss die DNA-Helix unmittelbar vor dem Kopieren abgewickelt werden.

Replikation

Eukaryotische Zellen wechseln zwischen Wachstum und Teilung und DNA wird während der Wachstumsphase repliziert. Die DNA tritt in einen entspannten Zustand ein, der den Zugang durch DNA-Polymerase erlaubt, das Enzym, das jeden Strang kopiert. Ein anderes Enzym, die Helikase, trennt die beiden Gerüste zunächst in einer Region, die als Replikationsursprung bezeichnet wird. Jeder Strang dient als Matrize für einen neuen Strang mit einer komplementären Sequenz von Nukleotidbasen. Eine Replikationsblase, die das Polymerasemolekül umgibt, bewegt sich während des Kopiervorgangs entlang jedes DNA-Strangs. Die alten und neuen Strähnen reihen sich auf der Rückseite der Blase zusammen.

Timing Anforderungen

DNA-Polymerase kann eukaryotische Chromosomen mit einer Rate von etwa 50 Basenpaaren pro Sekunde transkribieren. Wenn das Chromosom nur einen einzigen Replikationsursprung hätte, würde es etwa einen Monat dauern, um eine DNA-Helix zu kopieren. Durch Verwendung mehrerer Ursprünge kann die Zelle eine Helix in etwa einer Stunde replizieren, eine 720-fache Beschleunigung. Während des Prozesses bilden multiple Replikationsblasen auf jedem Chromosom kleine Längen von DNA aus, die dann miteinander verbunden werden, um das fertige Produkt zu bilden. Der Vorteil von mehreren Ursprüngen ist, dass es eine relativ schnelle Zellteilung und das Wachstum von Organismen ermöglicht. Zum Beispiel müsste eine menschliche Mutter einen Fötus für 540 Jahre vor der Geburt tragen, wenn sie auf einen einzelnen Replikationsursprung auf jedem Chromosom angewiesen wäre.

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