Charakterystyka polimerazy, struktura i funkcje

polimerazy Są enzymami, których funkcja jest związana z procesami replikacji i transkrypcji kwasów nukleinowych. Istnieją dwa podstawowe typy tych enzymów: polimeraza DNA i polimeraza RNA.

Polimeraza DNA jest odpowiedzialna za syntetyzację nowego łańcucha DNA podczas procesu replikacji, dodawanie nowych nukleotydów. Są one duże, złożone enzymy i różnią się swoją strukturą w zależności od tego, czy jest to organizm eukariotyczny, czy w prokariotycznym.

Polimeraza Taq: enzym stosowany w PCR.
Źródło: Lijealso [domena publiczna]

Podobnie, polimeraza RNA działa podczas transkrypcji DNA, syntetyzując cząsteczkę RNA. Podobnie jak polimeraza DNA, występuje zarówno w eukarionotach, jak i prokariotach, a jej struktura i złożoność różnią się w zależności od grupy.

Z ewolucyjnego punktu widzenia jest to prawdopodobne.

[TOC]

Centralny dogmat biologii molekularnej

SAK, podany „dogmat” biologii molekularnej opisuje tworzenie białek z genów szyfrowanych w DNA w trzech etapach: replikacja, transkrypcja i translacja.

Proces rozpoczyna się od replikacji cząsteczki DNA, w której dwie kopie są generowane w sposób półkonserwatywny. Następnie komunikat DNA jest transkrybowany do cząsteczki RNA, zwanej Messenger RNA. Wreszcie, komunikator jest tłumaczony na białka przez maszyny rybosomalne.

W tym artykule zbadamy dwa kluczowe enzymy zaangażowane w dwa pierwsze wspomniane procesy.

Warto zauważyć, że istnieją wyjątki od centralnego dogmatu. Wiele genów nie przekłada się na białka, aw niektórych przypadkach przepływ informacji pochodzi od RNA do DNA (jak w retrowirusach).

Polimeraza DNA

Funkcje

Polimeraza DNA jest enzymem odpowiedzialnym za dokładną replikację genomu. Prace enzymatyczne muszą być wystarczająco wydajne, aby zapewnić utrzymanie informacji genetycznych i ich transmisja do następnych pokoleń.

Może ci służyć: dlaczego ważne jest, aby dbać o różnorodność biologiczną?

Jeśli weźmiemy pod uwagę wielkość genomu, jest to dość trudne zadanie. Na przykład, jeśli podejmiemy zadanie transkrybowania 100 -stronkowego dokumentu na naszym komputerze, z pewnością będziemy mieli błąd (lub więcej, w zależności od naszego koncentracji) dla każdej strony.

Polimeraza może dodawać ponad 700 nukleotydów co sekundę i jest źle co 10⁹ lub 10¹⁰ Zbudowane nukleotydy, niezwykła liczba.

Polimeraza musi mieć mechanizmy, które umożliwiają dokładnie kopiowanie informacji genomu. Dlatego istnieją różne polimerazy, które mają zdolność do replikacji i naprawy DNA.

Charakterystyka i struktura

Polimeraza DNA w enzymie, który działa w kierunku 5 '-3' i działa poprzez dodanie nukleotydów do końca końcowego z wolną grupą -OH.

Jedną z bezpośrednich konsekwencji tej cechy jest to, że jeden z łańcuchów może zostać zsyntetyzowany bez żadnych niedogodności, ale co z nici, które należy zsyntetyzować w sensie 3'-5 '?

Ten łańcuch jest syntetyzowany w tak zwanych fragmentach Okazaki. Zatem małe segmenty są syntetyzowane w normalnym kierunku, 5'-3 ', które są następnie zjednoczone przez enzym zwany ligazą.

Strukturalnie DNA polimerazy mają wspólne dwa aktywne miejsca, które mają jony metali. W nich znajdujemy asparaginian i inne reszty aminokwasowe, które koordynują metale.

Chłopaki

Tradycyjnie w prokariotach zidentyfikowano trzy typy polimeraz, które są nazywane liczbami rzymskimi: I, II i III. W eukariotach rozpoznawano pięć enzymów, które są wywoływane literami greckiego alfabetu, mianowicie: α, β, γ, δ i ε.

Najnowsze badania zidentyfikowały pięć rodzajów DNA w Escherichia coli, 8 W myciu Saccharomyces cerevisiae i ponad 15 w ludziach. W linii warzywnej enzym był mniej badany. Jednak w organizmie modelowym Thalian Arabidopsis Opisano około 12 enzymów.

Może ci służyć: reprodukcja bezpłciowa

Aplikacje

Jedną z najczęściej stosowanych technik w laboratoriach biologii molekularnej jest PCR lub reakcja łańcuchowa polimerazy. Ta procedura wykorzystuje zdolność polimeryzacji polimeryzacji do amplifikacji, w kilku rzędach wielkości, cząsteczki DNA, którą chcemy zbadać.

Innymi słowy, pod koniec procedury będziemy mieli tysiące kopii naszego białego DNA.Zastosowania PCR są bardzo zróżnicowane. Można go zastosować do badań naukowych, do diagnozy niektórych chorób, a nawet w ekologii.

Polimeraza RNA

Funkcje

Polimeraza RNA jest odpowiedzialna za generowanie cząsteczki RNA na podstawie formy DNA. Powstały transkrypt to kopia uzupełniona do segmentu DNA, który był używany jako pleśń.

RNA posłańca odpowiada za wprowadzenie informacji do rybosomu, aby wygenerować białko. Uczestniczą również w syntezie innych rodzajów RNA.

To nie może działać sam, potrzebujesz białka zwanych czynnikami transkrypcyjnymi, aby móc pomyślnie wykonywać swoje funkcje.

Charakterystyka i struktura

RNA polimerazy to duże kompleksy enzymatyczne. Są bardziej złożone w linii eukariotycznej niż w Procariota.

W eukariotach istnieją trzy rodzaje polimeraz: Pol I, II i III, które są centralną maszyną do syntezy odpowiednio rybosomalnego, posłańca i przenoszenia RNA. Natomiast w prokariotach wszystkie jego geny są przetwarzane przez pojedynczy typ polimerazy.

Różnice między DNA i polimerazą RNA

Chociaż oba enzymy używają umiarkowanego DNA, różnią się w trzech kluczowych aspektach. Po pierwsze, polimeraza DNA wymaga Pierwszy Aby rozpocząć replikację i połączyć nukleotydy. A Pierwszy lub starter to cząsteczka utworzona przez kilka nukleotydów, których sekwencja jest komplementarna do określonego miejsca w DNA.

Może ci służyć: fauna arequipa: bardziej reprezentatywne gatunki

Starter daje wolną -OH polimerazę, aby rozpocząć proces katalityczny. Natomiast polimeraza RNA może rozpocząć pracę bez potrzeby Pierwszy.

Po drugie, polimeraza DNA ma wiele regionów unii z cząsteczką DNA. RNA polimerazy można połączyć tylko z sekwencjami promującymi gen.

Wreszcie polimeraza DNA jest enzymem, który wykonuje swoją pracę z wysoką wiernością. Polimeraza RNA jest podatna na więcej błędów, wprowadzając niewłaściwy nukleotyd co 10⁴ nukleotydy.

Bibliografia

1. Alberts, ur., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… I Walter, P. (2015). Niezbędna biologia komórki. Garland Science.
2. Cann, ja. K., I Ishino i. (1999). Archaeal DNA Replikacja: identyfikacja elementów w celu rozwiązania zagadki. Genetyka, 152(4), 1249-67.
3. Cooper, g. M., & Hausman, r. I. (2004). Komórka: zbliżaj się do molekularnej. Medicinska Naklada.
4. Garcia-Diaz, m., & Baby, k. (2007). Wiele funkcji polimeraz DNA. Krytyczne recenzje w naukach roślinnych, 26(2), 105-122.
5. Lewin, ur. (1975). Ekspresja genu. Książki UMI na żądanie.
6. Lodish, h., Berk, a., Darnell, J. I., Kaiser, c. DO., Krieger, m., Scott, m. P.,… & Matsudaira, p. (2008). Biologia komórek molekularnych. Macmillan.
7. Pierce, ur. DO. (2009). Genetyka: podejście koncepcyjne. Wyd. Pan -american Medical.
8. Shcherbakova, s. 1. V., Bebenek, k., & Kunkel, T. DO. (2003). Funkcje eukariotycznych polimeraz DNA. Mędrca nauki ke, 2003(8), 3.
9. Steitz, t. DO. (1999). Polimerazy DNA: różnorodność strukturalna i wspólne mechanizmy. Journal of Biological Chemistry, 274(25), 17395-17398.
10. Wu, s., Broda, w. DO., Pedersen, L. G., & Wilson, s. H. (2013). Porównanie strukturalne architektury polimerazy DNA sugeruje bramę nukleotydową do miejsca aktywnego polimerazy. Recenzje chemiczne, 114(5), 2759-74.