Błędy w replikacji DNA: 13 faktów, których większość początkujących nie zna

by

Replikacja DNA może czasami być wadliwa z powodu dodania lub usunięcia nowych zasad nukleotydowych. Zobaczmy, jak powstają błędy podczas replikacji DNA.

Błędy w replikacja DNA są znane jako Strand Slippage, gdzie nowe zasady nukleotydowe są dodawane lub usuwane przez mutację lub trwałe zmiany sekwencji itp. DNA. Świeżo wydzielone pętle pasm nieco wychodzą. Wynikiem tej zmiany jest dodanie lub usunięcie dodatkowej zasady nukleotydowej.

W replikacji DNA występują głównie trzy rodzaje błędów. Są to podstawienia zasad, usunięcia i wstawienia. Jeśli błąd nie zostanie naprawiony, może spowodować raka. Tutaj mechanizm naprawczy DNA koryguje wszystkie błędy.

Omówmy, czy replikacja DNA jest dokładna, jakie są wszystkie błędy w replikacji DNA, przyczyny i skutki błędów w replikacji DNA i wiele innych powiązanych tematów w tym artykule.

Czy replikacja DNA jest dokładna?

Wskaźnik błędów w replikacji DNA jest bardzo mniejszy. Zobaczmy, czy replikacja DNA jest dokładna, czy nie.

Replikacja DNA jest tak dokładna, że ​​częstość błędów w replikacji DNA może być znikoma. Jest to formowane w taki sposób, jak Genom stabilność zależy od dokładności replikacji DNA. Ale wadliwe genomy mogą być śmiertelne dla organizmu zwierzęcia z powodu mutacji całej puli genów.

Dokładność replikacji DNA jest dobrze zdefiniowana z powodu trzech czynników. Oni są Nukleotyd selektywność, Korekta, Naprawa niezgodności. Czynniki te są główną przyczyną mniejszej liczby błędów w replikacji DNA.

Jakie są błędy w replikacji DNA?

Błędy w replikacji DNA wynikają głównie z depurynacji całej puli genomu. Omówmy, jakie są możliwe błędy w replikacji DNA.

Błędy w replikacji DNA dzielą się na trzy typy: Błędy replikacji, depurynacja DNA i uszkodzenie DNA przez generowanie aktywnych form tlenu.

Zobaczmy więcej informacji dotyczących błędów w replikacji DNA poniżej:

  • Pęknięcie jest spowodowane przez cząsteczkę wody, która powoduje powstanie nukleotydu wolnego od puryn. Nie można tego użyć w replikacji.
  • Wolny od puryn nie może funkcjonować podczas replikacji DNA jako matryca.
  • Utrata grupy aminowej z nukleotydu jest również spowodowana deaminacją, ponieważ nie działa jako matryca podczas błędów w replikacji DNA przez reakcję wody.
  • Te niezamierzone przyczyny są ponownie korygowane przez proces naprawy DNA.
  • Ale wtedy dodawany jest nowy nukleotyd, który staje się trwałą mutacją.
  • Występuje podczas syntezy nowej nici.
  • Nagromadzone mutacje lub trwałe zmiany sekwencji są przyczyną tych złych zachowań w DNA komórek.

Przyczyny błędów w replikacji DNA

Istnieje kilka przyczyn błędów w replikacji DNA. Zobaczmy, jakie one są szczegółowo.

Błędy w replikacji DNA są spowodowane głównie odmiennym charakterem par zasad. Mogą mieć inny charakter lub mogą być nietautomeryczne w postaci chemicznej.

Trzy główne przyczyny błędów w replikacji DNA to: szczegółowo omówione poniżej:

1. Delecja: Delecja jest jednym z podstawowych błędów w replikacji DNA. Powoduje przesunięcie ramki całej puli genów. Zmienia sekwencję DNA, niszcząc jeden (przynajmniej) lub więcej nukleotydów.

2. Insercja: Insercja to kolejny podstawowy błąd w replikacji DNA. Powoduje przesunięcie ramki całej puli genów. Zmienia sekwencję DNA, dodając jedną (co najmniej) lub więcej par zasad nukleotydowych.

3. Podstawienia zasad: Podstawienie zasad jest również jednym z ważnych błędów w replikacji DNA. Zastępuje właściwy nukleotyd dowolnym innym nukleotydem, który zmienia całą pulę genów. Może również zmieniać jeden aminokwas na inny.

Wskaźnik błędów replikacji DNA

Jak wspomniano wcześniej, istnieje niewielka szansa, że ​​w replikacji DNA mogą wystąpić błędy. Przyjrzyjmy się tempu występowania błędów w DNA.

Wskaźnik błędu replikacji DNA wynosi jeden na 10^10 nukleotydów podczas syntezy DNA. To tak mniej, ale skutki mogą być fatalne. Jest to 10^-9 do 10^-11 błędów w replikacji DNA w przeliczeniu na parę zasad. Wysoka wierność procesu jest bardzo istotna dla zachowania dokładności tożsamości genetycznej.

Na przykład, E. coli popełnia tylko jeden błąd na miliard kopii nukleotydów. Kończy replikację w ciągu 60 minut i może replikować 2000 nukleotydów na sekundę. W porównaniu z ludzkim ciałem liczba błędów jest niewielka.

Skutki błędów w replikacji DNA

Skutki błędów w replikacji DNA są głównie śmiertelne. Przyjrzyjmy się szczegółowo skutkom błędów w replikacji DNA.

Błędy w replikacji DNA mogą skutkować guzami, rakiem itp. Błędy mogą prowadzić do mutacji, które dalej prowadzą do guzów i ostatecznie do raka.

Niektóre skutki błędów w replikacji DNA to:

1. Mutacja linii zarodkowej

2. Zmiany chromosomowe

3. Mutacja przesunięcia ramki

4. Mutacja punktowa

Jeśli błędy w DNA nie zostaną na czas skorygowane przez odczyty próbne, pojawiają się mutacje. Niektóre skutki błędów w replikacji DNA to: anemia sierpowata, jedna forma talasemia beta, zwłóknienie torbielowate, itp.

Czy błędy w replikacji DNA mogą prowadzić do mutacji?

Mechanizm naprawczy koryguje wszystkie błędy, które pojawiają się podczas replikacji DNA. Zastanówmy się, czy błędy w replikacji DNA prowadzą do mutacji.

Błędy w replikacji DNA mogą powodować mutacje, takie jak mutacja trwała. W mechanizmie naprawy DNA enzymy naprawcze znajdują występujące błędy i usuwają je. Następnie rekrutują odpowiedni nukleotyd na miejsce. Ale niektóre błędy replikacji przechodzą przez te procesy i pojawiają się mutacje.

Na przykład, niektóre mutacje podstawienia zasad są mutacjami punktowymi, takimi jak mutacje ciche, zmiany sensu i nonsens. Oprócz niektórych mutacji, takich jak mutacja przesunięcia ramki, mutacja linii zarodkowej lub mutacja somatyczna. Główne typy mutacji to usuwanie, inwersja, insercja, duplikacja, translokacja, amplifikacja genów itp.

Jak błędy w replikacji DNA mogą prowadzić do mutacji?

Błędy w replikacji DNA mogą prowadzić do mutacji nawet w przypadku trwałej mutacji. Odgrywa więc bardzo ważną rolę. Formowanie niektórych postaci pomaga prowadzić. Wyjaśnijmy to.

Wymienione poniżej szczegółowo pokazują, w jaki sposób błędy w replikacji DNA mogą prowadzić do mutacji:

  • Błędy w replikacji DNA mogą prowadzić do mutacji, zwłaszcza w przypadku ekspansji TNR (powtórzenia trinukleotydów).
  • To powtórzenie ma udział w poślizgu polimerazy DNA podczas replikacji.
  • Struktury wtórne są uformowane jak spinki do włosów Intra.
  • Takie struktury drugorzędowe powstają w wyniku powtarzającej się sekwencji ekspansji trinukleotydów.
  • W tym celu enzymy wracają i replikują poprzednią część.
  • W rezultacie naprawa nie ma miejsca. Ponieważ naprawa nie następuje z powodu błędów w replikacji DNA, podąża poprzednią ścieżką.
  • W tym celu trwają wady replikacji DNA, w wyniku czego dochodzi do mutacji, a konkretnie do trwałej mutacji.

Jakie mutacje są spowodowane przypadkowymi błędami w replikacji DNA?

W czasie błędów w replikacji DNA występują trzy rodzaje mutacji. Ale jest więcej typów pod usuwaniem, wstawianiem, podstawianiem zasad. Omówmy je.

Rodzaje mutacji, takie jak mutacja punktowa, mutacja chromosomowa, mutacja zarodkowa lub somatyczna oraz mutacja przesunięcia ramki, są spowodowane przypadkowymi błędami w replikacji DNA. Pod mutacją punktową jest więcej typów. Poza tym mutacje te mogą być spowodowane różnymi przyczynami.

Mutacja jest spowodowana substancją o nazwie mutagen. Może to być promieniowanie, chemikalia, materiały toksyczne lub coś innego. Są bardzo spontaniczni w środowisku.

Punktowa mutacja

Mutacja punktowa to rodzaj mutacji, w której tylko jeden nukleotyd jest zmieniany, przesuwany lub zastępowany. Istnieją trzy rodzaje mutacji punktowych w błędach replikacji DNA. Są mutacją cichą, błędną i nonsensowną.

Mutacja chromosomowa

W przypadku mutacji chromosomowych struktura chromosomu ulega zmianie podczas błędów replikacji DNA. Mogą być zmieniane lub zmieniane przez rdzeń.

Mutacja przesuwająca ramkę

W mutacji Frameshift nukleotydy mogą być dodawane lub usuwane w błędach replikacji DNA. W tym celu zmienia się przesunięcie całej ramki puli DNA. Jeden lub wiele nukleotydów może dokonać tej zmiany.

Mutacje indukowane są inicjowane przez błędy w replikacji DNA

Mutacja zmienia całą sekwencję DNA konkretnego organizmu. Przyjrzyjmy się bliżej indukowanym mutacjom, które są inicjowane przez błędy w replikacji DNA.

Mutacje indukowane są inicjowane przez błędy w replikacji DNA, ponieważ podczas podziału komórek w DNA eksplodują mutageny, które podczas procesu replikacji, doprowadzić ich do mutacji.

Indukowana mutacja prowadzi następnie do trwałej mutacji. Mutacja genowa może być spowodowana wieloma genami lub może być przyczyną utraty jednego lub więcej genów. Może zmieniać nukleotydy DNA (jeden lub więcej).

Jak korygowane są błędy replikacji DNA?

Błędy w replikacji DNA są korygowane przez niektóre niezawodne procesy. Zobaczmy, jakie one są szczegółowo.

Błędy replikacji DNA są korygowane głównie przez dwie procedury, które są korektą i naprawą niezgodności. Korekta polega na tym, że błędy w replikacji DNA są naprawiane w czasie replikacji DNA, a naprawa niezgodności polega na naprawie błędów po replikacji DNA.

Korekta

Korekta tworzy strukturę, która zachęca inne białka do naprawy błędu, ponieważ zawarte w niej białka są w stanie powstrzymać błędy w replikacji DNA.

Kiedy następuje korekta, polimerazowa forma DNA identyfikuje błędy w replikacji DNA. Następnie zastępuje niewłaściwie wstawiony lub usunięty nukleotyd. Po poprawieniu replikacja kontynuuje swój własny przepływ.

Naprawa niezgodności

Naprawa niedopasowania ma miejsce, gdy błędy są korygowane po tym, jak formowanie widełek nie zostało naprawione podczas replikacji DNA. Ale jest to specyficzne dla poszczególnych pasm. Błędy w replikacji DNA są poprawiane po procesie, ponieważ jest to ostateczna korekta.

W naprawie niedopasowań istnieją pewne geny, które pomagają zapobiegać błędom w replikacji DNA po zakończeniu replikacji. Geny to PMS2, MLH1, MSH2, MSH6.

błędy w replikacji DNA
Korekta błędu replikacji z wikipedia

.

Dlaczego błędy replikacji DNA mają większy wpływ niż błędy w transkrypcji?

Replikacja jest bardzo ważnym procesem niż transkrypcja. Poza tym błędy transkrypcji RNA nie mają wpływu na błędy w replikacji DNA. Porozmawiajmy o tym.

Błędy replikacji DNA mają większy wpływ niż błędy w transkrypcji RNA, ponieważ nie są dziedziczne, jak błędy replikacji DNA. Poza tym podczas transkrypcji zmienia się bardzo mała liczba białek. Zmiana nie jest tak szkodliwa jak replikacja i można ją wyleczyć.

Na przykład, wskaźnik błędów w transkrypcji wynosi 2.3*10^-5 w mRNA do 5.2*10^-5 w rRNA na nukleotyd dla pewnych gatunków bakterii. Ale nie jest przekazywana następnemu pokoleniu, jak błędy w replikacji DNA.

Czy komórka może naprawić błąd replikacji DNA?

Komórka może naprawić niektóre błędy replikacji DNA. To bardzo szczęśliwe, że komórki mają lepszą jakość, aby naprawić błędy. Zbadajmy więcej.

W niektórych przypadkach komórka może naprawić błędy replikacji DNA. Komórki mają specyficzne właściwości do zwalczania niektórych błędów w replikacji DNA. Komórki mogą również je naprawić w określonym procencie. W trakcie cyklu komórkowego komórki mogą nimi zarządzać poprzez odczyty dowodowe i naprawę niezgodności.

Niektóre z mechanizmów naprawczych zwalczających i naprawiających błędy w replikacji DNA podczas cyklu komórkowego to bezpośrednie odwrócenie uszkodzenia, naprawa przez wycięcie, naprawa po replikacji, BER (naprawa przez wycięcie bazy), NER (naprawa przez wycięcie nukleotydów), MMR (naprawa niedopasowania), HR (rekombinacja homologiczna) i NHEJ (nie homologiczne łączenie końców).

Dlaczego błędy w replikacji DNA są tak rzadkie?

Błędy w replikacji DNA są tak rzadkie, że jeden błąd występuje w miliardach nukleotydów podczas kopiowania. Pozwól nam zrozumieć przyczynę tego.

Błędy w replikacji DNA są tak rzadkie, ponieważ korekta i naprawa niezgodności mechanizmy naprawy błędów. Występuje sporadycznie, gdy niewłaściwe nukleotydy są wstawiane przez polimerazę DNA. Jeśli tak nie jest, mogą prowadzić do mutacji, która może prowadzić do raka.

Korekta rozwiązuje wszystkie błędy przed replikacją, a niezgodność rozwiązuje błędy po replikacji. W rezultacie wskaźnik błędów wynosi jeden na każde 10^4 do 10^5 nukleotydów w syntezie. Nawet jeśli są jakieś usterki, stawka jest mniejsza niż 0.001%.

Conkluzja

Na końcu artykułu dowiedziono, że błędy w replikacji DNA są bardzo rzadkie i jeśli błąd pozostanie po mechanizmach naprawczych, może doprowadzić do trwałej mutacji (choć wielu małych mutacji), która następnie skutkuje rakiem lub innymi śmiertelnymi mutacjami. warunki zdrowotne także dla następnych pokoleń. Ponieważ replikacja DNA jest bardzo istotną i ważną procedurą podczas cyklu komórkowego, jest to wysoce chroniony system.

Przeczytaj także: