Polymerase -kenmerken, structuur en functies

De polymerasen Het zijn enzymen waarvan de functie gerelateerd is aan de replicatie- en transcriptieprocessen van nucleïnezuren. Er zijn twee fundamentele soorten van deze enzymen: DNA -polymerase en RNA -polymerase.

DNA -polymerase is verantwoordelijk voor het synthetiseren van de nieuwe DNA -keten tijdens het replicatieproces, het toevoegen van nieuwe nucleotiden. Ze zijn grote, complexe enzymen en verschillen in hun structuur, afhankelijk van of het zich in een eukaryotisch organisme bevindt of in een prokaryotisch.

TAQ -polymerase: het enzym dat in de PCR wordt gebruikt.
Bron: Liealso [Public Domain]

Evenzo werkt RNA -polymerase tijdens DNA -transcriptie, waardoor het RNA -molecuul synthetiseert. Net als DNA -polymerase wordt het gevonden in zowel eukaryoten als prokaryoten en de structuur en de complexiteit ervan varieert afhankelijk van de groep.

Vanuit een evolutionair perspectief is het aannemelijk.

[TOC]

Het centrale dogma van de moleculaire biologie

De zo -aangedane "dogma" van moleculaire biologie beschrijft de vorming van eiwitten uit de genen die in het DNA in drie stappen zijn gecodeerd: replicatie, transcriptie en vertaling.

Het proces begint met de replicatie van het DNA-molecuul, waarbij twee kopieën hiervan op een semi-conservatieve manier worden gegenereerd. Vervolgens wordt het DNA -bericht getranscribeerd naar een RNA -molecuul, genaamd messenger RNA. Ten slotte wordt de boodschapper vertaald in eiwitten door ribosomale machines.

In dit artikel zullen we twee cruciale enzymen onderzoeken die betrokken zijn bij de eerste twee genoemde processen.

Het is vermeldenswaard dat er uitzonderingen zijn op centraal dogma. Veel genen vertalen zich niet naar eiwitten, en in sommige gevallen is de informatiestroom van RNA naar DNA (zoals in retrovirus).

DNA -polymerase

Functie

DNA -polymerase is het enzym dat wordt beschuldigd van de exacte replicatie van het genoom. Het enzymwerk moet efficiënt genoeg zijn om het onderhoud van genetische informatie en de overdracht ervan op de volgende generaties te waarborgen.

Het kan u van dienst zijn: waarom is het belangrijk om voor de biodiversiteit te zorgen?

Als we de grootte van het genoom beschouwen, is dit een vrij uitdagende taak. Als we bijvoorbeeld de taak verhogen om een ​​100 -pagina -document op onze computer te transcriberen, zullen we zeker een fout hebben (of meer, afhankelijk van onze concentratie) voor elke pagina.

Polymerase kan elke seconde meer dan 700 nucleotiden toevoegen, en het is alleen elke 10 verkeerd⁹ of 10¹⁰ gebouwd -in nucleotiden, een buitengewoon aantal.

Polymerase moet mechanismen hebben waarmee de genoominformatie exact kan worden gekopieerd. Daarom zijn er verschillende polymerasen die DNA kunnen repliceren en herstellen.

Kenmerken en structuur

DNA -polymerase in een enzym dat in 5 '-3' richting werkt en werkt door nucleotiden toe te voegen aan het terminale uiteinde met de vrije groep -OH.

Een van de onmiddellijke gevolgen van dit kenmerk is dat een van de ketens kan worden gesynthetiseerd zonder enig ongemak, maar hoe zit het met de streng die in een 3'-5 'zin moet worden gesynthetiseerd?

Deze ketting wordt gesynthetiseerd in wat bekend staat als Okazaki -fragmenten. Aldus worden kleine segmenten gesynthetiseerd in een normale richting, 5'-3 ', die vervolgens worden verenigd door een enzym genaamd Ligase.

Structureel hebben polymerase -DNA gemeen twee actieve plaatsen met metaalionen. Daarin vinden we aspartaat- en andere aminozuurresiduen die metalen coördineren.

Jongens

Traditioneel zijn in prokaryoten drie soorten polymerasen geïdentificeerd die met Romeinse nummers worden genoemd: I, II en III. In eukaryoten worden vijf enzymen herkend die worden aangeroepen met letters van het Griekse alfabet, namelijk: α, β, γ, δ en ε.

De meest recente onderzoeken hebben vijf type DNA geïdentificeerd in Escherichia coli, 8 in het wassen Saccharomyces cerevisiae en meer dan 15 in de mens. In de groente -afkomst is het enzym minder bestudeerd. In het modelorganisme Thaliaanse Arabidopsis Er zijn ongeveer 12 enzymen beschreven.

Kan u van dienst zijn: aseksuele reproductie

Toepassingen

Een van de meest gebruikte technieken in moleculaire biologielaboratoria is PCR- of polymerasekettingreactie. Deze procedure maakt gebruik van het polymerisatiepolymeringscapaciteit om in verschillende orden van grootte een DNA -molecuul te versterken dat we willen bestuderen.

Met andere woorden, aan het einde van de procedure hebben we duizenden kopieën van ons witte DNA.Het gebruik van de PCR is zeer gevarieerd. Het kan worden toegepast op wetenschappelijk onderzoek, op de diagnose van sommige ziekten of zelfs in ecologie.

RNA -polymerase

Functie

RNA -polymerase is verantwoordelijk voor het genereren van een RNA -molecuul op basis van een DNA -mal. Het resulterende transcript is een kopie die wordt aangevuld met het DNA -segment dat als schimmel werd gebruikt.

Het RNA van de boodschapper is verantwoordelijk voor het brengen van de informatie naar het ribosoom om een ​​eiwit te genereren. Ze nemen ook deel aan de synthese van andere soorten RNA.

Dit kan niet alleen handelen, u hebt eiwit nodig die transcriptiefactoren wordt genoemd om uw functies met succes uit te voeren.

Kenmerken en structuur

Polymerase RNA's zijn grote enzymatische complexen. Ze zijn complexer in de eukaryotische afkomst dan in de procariota.

In eukaryoten zijn er drie soorten polymerasen: Pol I, II en III, de centrale machines voor de synthese van ribosomaal, messenger en overdracht RNA, respectievelijk. In prokaryoten worden daarentegen al zijn genen verwerkt door een enkel type polymerase.

Verschillen tussen DNA en RNA -polymerase

Hoewel beide enzymen een gematigde DNA gebruiken, verschillen ze in drie belangrijke aspecten. Ten eerste vereist DNA -polymerase een Eerst Om te beginnen met replicatie en nucleotiden te verbinden. A Eerst of primer is een molecuul gevormd door enkele nucleotiden, waarvan de sequentie complementair is aan een specifieke plaats in DNA.

Kan u van dienst zijn: Arequipa Fauna: meer representatieve soorten

De primer geeft een gratis -oH naar polymerase om met zijn katalytische proces te beginnen. Polymerase RNA's kunnen daarentegen hun werk starten zonder dat Eerst.

Ten tweede heeft DNA -polymerase meerdere regio's van unie naar het DNA -molecuul. Polymerase RNA kan alleen worden verbonden met genpromotie -sequenties.

Ten slotte is DNA -polymerase een enzym dat zijn werk doet met hoge trouw. RNA -polymerase is vatbaar voor meer fouten en introduceert elke 10 een verkeerd nucleotide⁴ nucleotiden.

Referenties

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, p. (2015). Essentiële celbiologie. Slingerwetenschap.
2. Cann, ik. K., & Ishino, en. (1999). Archaeal DNA -replicatie: het identificeren van de stukjes om een ​​puzzel op te lossen. Genetica, 152(4), 1249-67.
3. Cooper, G. M., & Hausman, r. EN. (2004). De cel: nader moleculair. Medicinska Naklada.
4. Garcia-Diaz, m., & Baby, k. (2007). Meerdere functies van DNA -polymerasen. Kritische beoordelingen in plantenwetenschappen, 26(2), 105-122.
5. Lewin, B. (1975). Genexpressie. Umi boeken op aanvraag.
6. Lodish, h., Berk, een., Darnell, J. EN., Kaiser, c. NAAR., Krieger, m., Scott, m. P.,… & Matsudaira, p. (2008). Moleculaire celbiologie. Macmillan.
7. Pierce, B. NAAR. (2009). Genetica: een conceptuele benadering. ED. Pan -American Medical.
8. Shcherbakova, p. V., Bebenek, K., & Kunkel, T. NAAR. (2003). Functies van eukaryotische DNA -polymerasen. Salie van de wetenschap Ke, 2003(8), 3.
9. Steitz, T. NAAR. (1999). DNA -polymerasen: structurele diversiteit en gemeenschappelijke mechanismen. Journal of Biological Chemistry, 274(25), 17395-17398.
10. Wu, s., Baard, W. NAAR., Pedersen, L. G., & Wilson, s. H. (2013). Structurele vergelijking van DNA -polymerase -architectuur suggereert een nucleotidegateway naar de actieve locatie van de polymerase. Chemische beoordelingen, 114(5), 2759-74.