Replikacija dnk, transkripcija, translacija i genetički kod

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz biologije i ekologije.

Dezoksiribonukleinska kiselina (skraćeno DNK) je nukleinska kiselina koja sadrži uputstva za razvoj i pravilno funkcionisanje svih živih organizama. Sva živa bića svoj genetički materijal imaju u obliku DNK, sa izuzetkom nekih virusa koji imaju RNK (ribonukleinska kiselina). DNK ima veoma važnu ulogu u, ne samo prenosu genetičkih informacija sa jedne na drugu generaciju, već sadrži uputstva i za građenje neophodnih ćelijskih organela, proteina i RNK molekula. DNK segment koji prenosi ova važna upustva se naziva gen.

U eukariotima, organizmima kao što su životinje i biljke, DNK se nalazi u nukleusu, jedru ćelije. U prokariotima (npr. bakterije) DNK se nalazi u citoplazmi ćelije. Za razliku od enzima, DNK molekul ne utiče direktno na druge molekule, već različiti enzimi sarađuju sa DNK i kopiraju informacije ili u obliku duplog DNK molekula ili u obliku proteina. Ovakav odnos deo je centralne dogme molekularne biologije. U hromozomima hromatinski proteini kao što su histoni organizuju DNK na taj način da molekul postaje veoma kompaktan i može da stane u ćelije koje su na hiljade puta manje od DNK molekula.

DNK je dugačak polimer sastavljen od manjih jedinica koje se nazivaju nukleotidi. Nukleotidi međusobno povezani čine skeleton DNK molekula sagrađenog od šećera i fosfatnih grupa. Ovaj skeleton takođe sadrži četiri različita molekula, baza, i sekvenca ondosno redosled ovih baza je ono što kodira genetički materijal. Jedna od bitnih funkcija DNK molekula je prenos informacija u oblik amino kiselina, koje grade proteine. Ovaj prenos informacija DNK molekula u oblik koji kodira proteine oslanja se na čitanje genetičkog koda.

Replikacija DNK

Replikacija DNK odvija se pre svake ćelijske deobe i omogućava kasniju podelu svakog hromozoma na dve hromatide. Započinje odmotavanjem lanaca DNK i njihovim razdvajanjem. Za oslobođene baze u svakom od lanaca vežu se komplementarne baze koje međusobno poveže DNK polimeraza. Tako na svakom lancu nastane jedan novi lanac i cela se DNK udvostruči. Pre nego što se ćelija podeli, neophodno je da se hromozomi tj. DNK udvostruči (duplira, kopira) kako bi kćerke ćelije sadržale istu količinu DNK, odnosno sve kopije gena kao i roditeljska ćelija. U S-fazi interfaze se vrši dupliranje molekula DNK, tako da ćelija u G2 fazi ima duplo veću količinu DNK nego u G1 fazi (svaki hromozom u G2 fazi ima dva molekula DNK (dve hromatide),koji su međusobno potpuno jednaki).

Semikonzervativnost

Sposobnost DNK da duplira samu sebe naziva se replikacija, a od osnovne je važnosti za njenu ulogu naslednog materijala. Za replikaciju je od najveće važnosti princip komplementarnosti vezivanja naspramnih baza u polinukleotidnim lancima DNK. Udvajanju molekula DNK prethodi rasplitanje dvostruke spirale i odvajanje roditeljskih lanaca. Roditeljski lanci služe kao kalup (matrica) za sintezu novog komplementarnog lanca DNK . Svaki novonastali molekul DNK sadrži po jedan stari i jedan novi lanac DNK, pa se zbog kaže da je replikacija semikonzervativan proces(lat. semi= polu; konzervativan=očuvan).

Dokaz da je replikacija semikonzervativan proces dobijen je iz eksperimenata sa bakterijom Escherichia coli. Bakterije su gajene na medijumu koji je sadržao teški azot N15 i utvrđeno je da se on ugradio u njihove ćelije i DNK.Zatim su ove bakterije prebačene na medijum koji je sadržao laki azot N14 i u njemu je obavljena samo jedna deoba bakterija. Na osnovu analize sastava DNK utvrđeno je da ona sadrži N15 i N14 u jednakim količinama.