Deoxyribonucleïnezuur (DNA) is de blauwdruk die genetische informatie van de ene generatie naar de volgende overdraagt. Elke cel in je lichaam bevat 46 chromosomen – 23 van elke ouder – die getrouw moeten worden gedupliceerd voordat de cel zich kan delen. Het replicatieproces is opmerkelijk efficiënt, maar de duur ervan varieert dramatisch tussen organismen.

DNA-basisprincipes:structuur

DNA is een lang polymeer dat bestaat uit afwisselende suiker- en fosfaatskeletten. Elke suiker draagt ​​een van de vier stikstofbasen – adenine, thymine, cytosine of guanine – en vormt een unieke sequentie die codeert voor eiwitten. Deze eiwitten dicteren je fysieke eigenschappen en biochemische functies.

DNA-basisprincipes:replicatie

Chromosomen zijn compacte complexen van DNA en eiwitten. In het hart van elk chromosoom ligt een dubbele helix van twee complementaire strengen. Replicatie is semiconservatief:elke oorspronkelijke streng dient als sjabloon voor een nieuwe complementaire streng, waarbij twee identieke DNA-moleculen worden geproduceerd.

Lees meer over de structuur, functie en het belang van DNA.

Algemene stappen van DNA-replicatie

1. Replicatievorkvorming. Het enzym-DNA-helicase windt de helix af, waardoor een Y-vormige vork ontstaat.
2. Plaatsing van de primer. DNA-primers markeren de startpunten voor DNA-polymerase en geven richting aan de synthese.
3. Verlenging. DNA-polymerase voegt nucleotiden toe die complementair zijn aan de matrijsstreng, waardoor de nieuwe streng wordt verlengd.
4. Beëindiging. Zodra de synthese voltooid is, verwijderen exonucleasen primers, dichten ligases inkepingen en corrigeren mismatch-reparatie-enzymen fouten. Ten slotte voegt telomerase telomere herhalingen toe om de uiteinden van de chromosomen te beschermen.

Bacteriële replicatie

In prokaryoten zoals Escherichia coli bevat het enkele circulaire chromosoom ~4,7 miljoen basenparen. De replicatie begint bij één enkele oorsprong en verloopt bidirectioneel, en duurt ongeveer 40 minuten:ongeveer 1.000 basen per seconde. Proeflezen garandeert een betrouwbaarheid van één fout per miljard bases.

Eukaryote replicatie

Menselijke cellen herbergen 46 chromosomen, elk met een gemiddelde van 150 miljoen basenparen. Het repliceren van één enkel chromosoom met een snelheid van 50 basenparen per seconde zou meer dan een maand duren. Eukaryoten initiëren echter replicatie op tientallen plaatsen in elk chromosoom, waardoor gelijktijdige synthese mogelijk is en het hele genoom in ongeveer een uur kan worden voltooid tijdens de S-fase.

Alle 46 menselijke chromosomen repliceren gelijktijdig, gecoördineerd door de celcyclusmachinerie.

Lees meer over wat een chromosoom is.