Waarom is DNA-replicatie beschreven als semiconservatief

DNA is een dubbelstrengs molecuul. Een van de twee strengen DNA is een oorspronkelijke streng terwijl de andere de nieuw gesynthetiseerde streng is. Aangezien een van de twee DNA-strengen altijd geconserveerd is, wordt DNA-replicatie beschouwd als een semiconservatief proces.

DNA-replicatie is het proces waarbij nieuw DNA wordt gesynthetiseerd. Het synthetiseert een nieuwe DNA-streng door complementaire nucleotiden toe te voegen aan de matrijsstreng. DNA-polymerase is het enzym dat verantwoordelijk is voor de synthese van een nieuwe DNA-streng.

Key Areas Covered

1. Wat is DNA-replicatie
     - Definitie, stappen, functie
2. Waarom is DNA-replicatie beschreven als semiconservatief
     - Synthese van een nieuwe DNA-streng

Sleutelbegrippen: DNA-replicatie, verlenging, initiatie, achterblijvende bundel, leidende streng, oorspronkelijke streng, beëindiging

Wat is DNA-replicatie

DNA-replicatie is het cellulaire proces waarmee een exacte replica van een bepaald DNA-molecuul wordt geproduceerd met behulp van de originele DNA-strengen als sjablonen. De drie stappen van DNA-replicatie zijn initiatie, verlenging en beëindiging. De inwijding van DNA-replicatie vindt plaats aan de oorsprong van replicatie van het chromosoom. Als DNA-polymerase eenmaal bindt aan de oorsprong van replicatie, begint het nucleotiden toe te voegen aan het 3'-uiteinde van de RNA-primer. RNA-primer wordt gesynthetiseerd door RNA-primase. De groei/verlenging van de nieuwe DNA-streng treedt op in de richting 3 'tot 5'. Beide strengen DNA dienen als sjablonen. De afgewikkelde DNA-strengen vormen een replicatievork. DNA-replicatie bij de replicatievork wordt getoond in Figuur 1.

Figuur 1: DNA-replicatie

De belangrijkste functie van DNA-polymerase bij DNA-replicatie is het toevoegen van complementaire nucleotiden aan de groeiende keten. Suiker-fosfaat ruggengraat wordt gevormd door de vorming van fosfodiesterbindingen tussen de proximale fosfaatgroep en de 3'-OH van de pentose-ring van inkomend nucleotide. De beëindiging van DNA-replicatie treedt op in de telomere gebieden van het chromosoom.

Waarom is DNA-replicatie beschreven als semiconservatief

Omdat DNA een dubbelstrengs molecuul is, dienen beide strengen als sjablonen in DNA-replicatie. Vandaar dat DNA-replicatie bidirectioneel plaatsvindt bij de replicatievork. Eén sjabloonstreng loopt echter in de richting 5 'naar 3' terwijl de andere sjabloonstreng in de richting 3 'tot 5' loopt. De streng met richting 5 'naar 3' wordt de leidende streng genoemd omdat een continue DNA-replicatie op die streng plaatsvindt. De andere streng met 3 'naar 5' richting wordt de achterblijvende streng genoemd. Het wordt gesynthetiseerd als stukken die Okazaki-fragmenten worden genoemd. Bi-directionele DNA-replicatie wordt getoond in Figuur 2.

Figuur 2: Bi-Directionele DNA-replicatie

Omdat beide strengen dienen als matrijzen bij DNA-replicatie, bestaat een bepaald dubbelstrengig DNA uit een oude streng en een nieuw gesynthetiseerde streng. De oude streng dient als de mal voor replicatie en vormt de nieuwe streng, die complementair is aan de matrijsstreng. Daarom bestaat elk DNA-molecuul uit een originele DNA-streng samen met een nieuw gesynthetiseerde DNA-streng. Omdat een van de twee DNA-strengen niet wordt veranderd of behouden, wordt DNA-replicatie beschouwd als een semiconservatief proces. Semiconservatieve DNA-replicatie wordt getoond in figuur 3.

Figuur 3: Semiconservatieve DNA-replicatie

De semiconservatieve DNA-replicatie laat DNA-reparatiemechanismen toe om te werken aan de nieuw gesynthetiseerde DNA-streng.

Conclusie

DNA-replicatie is een semiconservatief proces omdat een van de twee strengen van het dubbelstrengs DNA een originele DNA-streng is, die diende als sjabloon voor de synthese van de nieuwe streng. Aangezien een van de twee strengen altijd is geconserveerd, wordt DNA-replicatie beschouwd als een semiconservatief proces.

Referentie:

1. "Semi-conservatieve DNA-replicatie: Meselson en Stahl." Nature News, Nature Publishing Group, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "DNA-replicatie" (Publci-domein) via openbare domeinbestanden
2. "DNA-replicatiesplitsing" door I, Madprime (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "Semiconservatieve replicatie" door Lizanne Koch - lgkoch - eigen werk met chemdraw (Public Domain) via Commons Wikimedia