Forskjellen mellom prokaryotisk og eukaryotisk DNA-replikasjon

Hovedforskjell - Prokaryotisk vs Eukaryotisk DNA Replikasjon

Prokaryotiske og eukaryote DNA-replikasjoner forekommer før starten av celledeling. DNA-replikasjon er en biologisk prosess hvor de to genetisk identiske replikaene av DNA syntetiseres fra et enkelt, originalt DNA-molekyl. DNA-replikasjon sikrer mottak av den eksakte kopien av mors genetiske materiale av hver dattercelle. DNA-replikasjon utføres av en klasse av enzymer kalt DNA-polymeraser. Både prokaryotiske og eukaryote DNA-replikasjoner er semi-konservative DNA-replikasjoner der en gammel og en ny streng kan bli funnet i dattercellen. Selv om prosessen med DNA-replikasjon er nesten like i både prokaryoter og eukaryoter, kan det oppstå enkelte forskjeller på grunn av størrelsen og kompleksiteten til det genetiske materialet. De hovedforskjell mellom prokaryotisk og eukaryotisk DNA-replikasjon er det prokaryotisk DNA-replikasjon skjer gjennom en enkelt replikasjonsoriginasjon, mens eukaryotisk DNA-replikasjon skjer gjennom flere replikasjonsopprinnelser.  

Nøkkelområder dekket

1. Hva er prokaryotisk DNA-replikasjon
      - Definisjon, Funksjoner, Mekanisme
2. Hva er eukaryotisk DNA-replikasjon
      - Definisjon, Funksjoner, Mekanisme
3. Hva er likhetene mellom prokaryotisk og eukaryotisk DNA-replikasjon
      - Oversikt over vanlige funksjoner
4. Hva er forskjellen mellom prokaryotisk og eukaryotisk DNA-replikasjon
     - Sammenligning av nøkkelforskjeller

Nøkkelbetingelser: DNA-polymerase, Eukaryotisk DNA Replikasjon, Lagging Strand, Ledende Strand, Reproduksjonsstart, RNA Primer, Prokaryotisk DNA Replikasjon, Replikasjonsboble, Replikasjonsgaffel

Hva er prokaryotisk DNA-replikasjon

Prokaryotisk DNA-replikasjon er prosessen hvor prokaryoter som bakterier og arkea dupliserer deres genom i en andre kopi, som kan transformeres til en dattercelle. Prokaryoter består av et dobbeltstrenget sirkulært DNA-molekyl i deres cytoplasma. Prokaryotisk DNA omfatter en enkelt opprinnelse for replikasjon. DNA-helikase unwind DNA'et ved opprinnelsen til replikasjon ved å bryte hydrogenbindingene mellom nitrogenbasisene. Den resulterende Y-formede strukturen kalles replikasjonsgaffel. Siden prokaryotisk DNA inneholder en enkelt opprinnelse for replikasjon, blir det bare dannet to replikasjonsgaffler under replikasjonsprosessen. Disse to replikasjonsgaflene behandler toveis. De enkeltstrengede DNA-bindende proteiner (SSB) stabiliserer de to viklede tråder, som tjener som malstrenger for replikasjonen. Enzymet, RNA primase syntetiserer en fem til ti basepar lang RNA primer, som er komplementær til malstrengen.

Figur 1: DNA-replikasjon i prokaryoter

Tre typer DNA-polymeraser er involvert i prokaryotisk DNA-replikasjon; DNA-polymerase I, II og III. Både initiering og forlengelse av den prokaryote DNA-replikasjon utføres av DNA-polymerase III. DNA-polymerasen III tilfører nukleotider i 5 'til 3' retning. På grunn av den antiparallelle naturen til DNA-dobbelt-helixen, går en streng fra 5 'til 3' retning (ledende streng). Den andre strengen løper fra 3 'til 5' retning (lagstreng). Siden lagringstrengen krever kontinuerlig RNA-primere for å syntetisere DNA i 5'-til-3'-retningen, dannes nye fragmenter av DNA kalt Okazaki-fragmenter kontinuerlig. Spaltfylling og DNA-reparasjon utføres av DNA-polymerase I og II. RNA-primeren fjernes av DNA-polymerasen I. Prosessen med DNA-replikasjon i prokaryoter er vist i Figur 1. 

Hva er eukaryotisk DNA-replikasjon

Eukaryotisk DNA-replikasjon er prosessen som det eukaryote genomet dupliserer før celledeling. Selv om den grunnleggende mekanismen for eukaryotisk DNA-replikasjon ligner prokaryotisk DNA-replikasjon, er det noen forskjeller på grunn av størrelsen og strukturen av eukaryotisk DNA. Eukaryotisk DNA er dobbeltstrengede lineære molekyler. Mengden av det eukaryote DNA er rundt 50 ganger mer enn det prokaryote DNA. Videre er eukaryotisk DNA tett pakket med histon i kjernefeltet. Derfor forekommer DNA replikasjon i tre trinn; innvielse, forlengelse og avslutning.

Initiering

Den eukaryote DNA-replikasjonen skjer gjennom flere replikasjons-opprinnelser. Multiple replikasjonsoriginene danner flere replikasjonsbobler pr. Kromosom. DNA-helikase og SSB er involvert i avvikling og stabilisering av de to malene ved hver replikasjonsstart.    

Forlengelse

Under forlengelse legger DNA-polymeraser nye nukleotider til de eksisterende 3'-ender. De tre typer DNA-polymeraser som er involvert i eukaryotisk DNA-replikasjon er DNA-polymerase a, 5 og e. DNA-polymerasen a initierer DNA-replikasjonen mens DNA-polymerasen 5 og e er involvert i forlengelsen. DNA-polymerase a krever også en RNA-primer for å syntetisere den nye DNA-strengen og primeren fjernes ved DNA-polymerasen P. De ledende og bølgende tråder dannes på samme måte som ved prokaryotisk DNA-replikasjon. Eukaryotisk DNA-replikasjonsforlengelse er vist i figur 2.

Figur 2: Forlengelse

Avslutning

Når den ledende strengen i en en replikasjonsboble møter en lagringstreng av en andre replikasjonsboble, stoppes replikasjonsprosessen. Deretter fjernes RNA-primeren, og gapet fylles av de fritt flytende DNA-polymeraser. Nicks er forbundet med DNA ligasen. De flere replikasjonsboblene vises i figur 3.

Figur 3: Flere replikasjonsbobler

Likheter mellom prokaryotisk og eukaryotisk DNA-replikasjon

• Både prokaryotiske og eukaryote DNA-replikasjoner forekommer før de går inn i atomavdelingen.
• Både prokaryotisk og eukaryot DNA-replikasjon virker på dobbeltstrenget DNA.
• Avviklingen av både prokaryotisk og eukaryotisk DNA utføres ved DNA-helikase.
• De avvikede DNA-strengene stabiliseres ved enkeltstrengede DNA-bindende proteiner (SSB).
• Både prokaryotisk og eukaryotisk DNA-replikasjon er multistep-prosesser, som utføres av et enzymkompleks kalt DNA-polymeraser.
• Hver type DNA-polymeraser virker i 5'- til 3'-retningen.
• RNA-primere er påkrevd for initiering av begge typer DNA-replikasjoner.
• Syntesen av RNA-primeren utføres av enzymet kalt primase.
• Både prokaryotiske og eukaryote DNA-replikasjoner forekommer på en semi-konservativ måte hvor en gammel DNA-streng og en ny DNA-streng kan bli funnet i dattercellen.
• Både prokaryote og eukaryote DNA-replikasjoner er toveis siden replikasjonene utvikler seg på begge måter.
• Ledende og lagringstrenger dannes i begge typer DNA-replikasjoner.
• Den laggende streng produserer de små DNA-fragmentene kalt Okazaki-fragmenter, som til slutt går sammen.
• Tiden som tas for begge typer replikasjoner, er omtrent en time.

Forskjellen mellom prokaryotisk og eukaryotisk DNA-replikasjon

Definisjon

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Prokaryotisk DNA-replikasjon er prosessen som en prokaryot organisme dupliserer hele genomet for å sende den andre kopien til en dattercell.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Eukaryotisk DNA-replikasjon er prosessen som det eukaryote genomet dupliserer før celledeling.

Hendelse

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Prokaryotisk DNA-replikasjon er en kontinuerlig prosess.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Eukaryotisk DNA-replikasjon skjer i S-fasen av cellesyklusen.

plassering

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Prokaryotisk DNA-replikasjon finner sted i cytoplasma.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Eukaryotisk DNA-replikasjon finner sted i kjernen.

Type DNA

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Prokaryotisk DNA er sirkulært og dobbeltstrenget.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Eukaryot DNA er lineært og dobbeltstrenget med ender.

Mengden av DNA

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Det er en liten mengde prokaryotisk DNA.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Mengden eukaryot DNA er 50 ganger mer enn mengden av prokaryotisk DNA.

emballasje

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Prokaryotisk DNA danner looplignende strukturer ved å pakke rundt histonlignende proteinmolekyler.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Eukaryot DNA danner nukleosomer og viser høyere ordreemballasje.

Replikasjonens opprinnelse

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Prokaryotisk DNA består av en enkelt opprinnelse av replikasjon.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Eukaryotisk DNA består av flere replikasjonsformer (over 1000).

DNA-polymeraser

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Prokaryotisk DNA-replikasjon utføres av DNA-polymerase I og III.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Eukaryotisk DNA-replikasjon bæres av DNA-polymerase a, 5 og e.

Størrelsen på Okazaki-fragmentet

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Okazaki-fragmentene er relativt store, 1000-2000 nukleotider i lengde.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Okazaki-fragmentene er små, rundt 100-200 nukleotider i lengde.

DNA Gyrase

Prokaryotisk DNA-replikasjon: DNA gyrase er involvert i prokaryotisk DNA-replikasjon.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: DNA gyrase er ikke nødvendig for eukaryotisk DNA-replikasjon.

Rate av DNA-replikasjon

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Prokaryotisk DNA-replikasjon er en rask prosess, og rundt 2000 nukleotider blir tilsatt per sekund.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Eukaryotisk DNA-replikasjon er en sakte prosess, og rundt 100 nukleotider blir tilsatt per sekund.

Slutt Synthesis

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Prokaryotisk DNA inneholder ikke ender.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Telomerase er involvert i sluttsyntesen i eukaryotisk DNA under replikasjonen.

Endelig produkt av replikasjonen

Prokaryotisk DNA-replikasjon: Det endelige produktet av prokaryotisk DNA-replikasjon er to sirkulære kromosomer.

Eukaryotisk DNA-replikasjon: Det endelige produktet av eukaryotisk DNA-replikasjon er to søsterkromatider.

Konklusjon

Prokaryotisk og eukaryotisk DNA-replikasjon er to prosesser som er involvert i duplisering av genomene før celledeling. Mekanismen for både prokaryotisk og eukaryotisk DNA-replikasjon er lik. På grunn av størrelsen og kompleksiteten til det eukaryote genomet er eukaryotisk DNA-replikasjon imidlertid en mer kompleks prosess. Dermed oppstår eukaryotisk DNA-replikasjon ved dannelse av multiple replikasjons-opprinnelser. Men prokaryotisk DNA-replikasjon skjer via en enkelt replikasjons-opprinnelse. Siden prokaryotisk DNA-replikasjon er en rask prosess, tar begge DNA-replikasjonsprosesser samtidig. Derfor er hovedforskjellen mellom prokaryotisk og eukaryotisk DNA-replikasjon avhengig av størrelsen og kompleksiteten til hver type genomene.

Henvisning:

1. "DNA-replikasjon i prokaryoter". Ubegrenset. N.p., 02. juni 2016. Web. Tilgjengelig her. 8. august 2017.
2. "DNA-replikasjon i eukaryoter". Ubegrenset. N.p., 26. mai 2016. Web. Tilgjengelig her. 8. august 2017. 

Bilde Courtesy:

1. "DNA replikasjon en" Av LadyofHats Mariana Ruiz - eget arbeid. Bilde omdøpt fra File: DNA replication.svg, (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Replikasjonskompleks" Av Boumphreyfr - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "DNA bobler2" Av Boumphreyfr - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia