Replicatie van DNA - deoxyribonucleïnezuur - vindt plaats voordat een cel zich deelt om ervoor te zorgen dat beide cellen een exacte kopie van het genetische materiaal van de ouder ontvangen. Hoewel er veel overeenkomsten zijn in hoe prokaryote en eukaryote cellen hun DNA repliceren, zijn er verschillende verschillen tussen hen, vanwege de verschillende grootte en complexiteit van de moleculen, inclusief de tijd die het kost om het proces te voltooien.

Verschillen Tussen eukaryotische en prokaryotische cellen

Prokaryote cellen zijn vrij eenvoudig van structuur. Ze hebben geen kern, geen organellen en een kleine hoeveelheid DNA in de vorm van een enkel, circulair chromosoom. Eukaryote cellen hebben daarentegen een kern, meerdere organellen en meer DNA gerangschikt in meerdere, lineaire chromosomen.

Stappen in DNA-replicatie

DNA-replicatie begint op een specifieke plek op het DNA-molecuul genaamd de oorsprong van replicatie. Aan de oorsprong wikkelen enzymen de dubbele helix af, waardoor de componenten toegankelijk zijn voor replicatie. Elke streng van de helix scheidt zich vervolgens van de andere af, waardoor de nu ongepaarde bases worden blootgesteld om als sjablonen voor nieuwe strengen te dienen. Een klein segment van RNA - ribonucleïnezuur - wordt toegevoegd als een primer, vervolgens kunnen nieuwe nucleotide basen die de ongepaarde basen complementeren worden geassembleerd om twee dochterstrengen te vormen naast elke ouderstreng. Dit samenstel wordt bereikt met enzymen die DNA-polymerasen worden genoemd. Wanneer het proces voltooid is, zijn er twee DNA-moleculen identiek aan elkaar en aan het oudermolecuul gevormd.

Overeenkomsten tussen prokaryote en eukaryote DNA-replicatie

De stappen voor DNA-replicatie zijn over het algemeen hetzelfde voor alle prokaryotische en eukaryote organismen. Het afwikkelen van het DNA wordt bewerkstelligd door een enzym genaamd DNA-helicase. Productie van nieuwe DNA-strengen wordt georkestreerd door enzymen die polymerasen worden genoemd.

Beide typen organismen volgen ook een patroon dat semi-conservatieve replicatie wordt genoemd. In dit patroon worden de individuele strengen DNA in verschillende richtingen vervaardigd, waardoor een leidende en een achterblijvende streng wordt geproduceerd. Achterblijvende strengen worden gemaakt door de productie van kleine DNA-fragmenten, Okazaki-fragmenten genaamd, die uiteindelijk met elkaar worden verbonden. Beide soorten organismen beginnen ook nieuwe DNA-strengen met een kleine primer van RNA.

Verschillen tussen Prokaryote en Eukaryote DNA-replicatie

Verschillen tussen prokaryote en eukaryote DNA-replicatie zijn grotendeels gerelateerd aan contrasten in grootte en complexiteit van het DNA en de cellen van deze organismen. De gemiddelde eukaryote cel heeft 25 keer meer DNA dan een prokaryote cel.

In prokaryotische cellen is er maar één punt van oorsprong, replicatie vindt gelijktijdig plaats in twee tegengestelde richtingen en vindt plaats in het celcytoplasma . Eukaryotische cellen daarentegen hebben meerdere punten van oorsprong en maken gebruik van unidirectionele replicatie binnen de kern van de cel. Prokaryote cellen bezitten één of twee soorten polymerasen, terwijl eukaryoten er vier of meer hebben.

Replicatie gebeurt ook bij een veel hogere snelheid in prokaryotische cellen dan bij eukaryoten. Sommige bacteriën nemen slechts 40 minuten in beslag, terwijl dierlijke cellen zoals mensen 400 uur kunnen duren. Bovendien hebben eukaryoten ook een verschillend proces voor het repliceren van de telomeren aan de uiteinden van hun chromosomen. Met hun cirkelvormige chromosomen hebben prokaryoten geen uiteinden om te synthetiseren. Ten slotte vindt de korte replicatie in prokaryoten vrijwel continu plaats, maar eukaryote cellen ondergaan alleen DNA-replicatie tijdens de S-fase van de celcyclus.