Fouten in DNA-replicatie: 13 feiten die de meeste beginners niet weten

by

DNA-replicatie kan soms fout gaan vanwege de toevoeging of verwijdering van de nieuwe nucleotidebasen. Laten we eens kijken hoe fouten optreden wanneer DNA repliceert.

fouten in DNA-replicatie staan ​​bekend als Strand Slippage, waarbij de nieuwe nucleotidebasen worden toegevoegd of verwijderd door mutatie of permanente sequentieveranderingen enz. van DNA. Vers uitgescheiden lussen van strengen gaan een beetje uit. Voor deze verandering is het resultaat een toevoeging of verwijdering van een extra nucleotidebase.

Er zijn hoofdzakelijk drie soorten fouten in DNA-replicatie. Dit zijn basisvervangingen, verwijderingen en invoegingen. Als de fout niet wordt gecorrigeerd, kan deze kanker veroorzaken. Hier corrigeert het reparatiemechanisme van DNA alle fouten.

Laten we in dit artikel bespreken of DNA-replicatie nauwkeurig is, wat alle fouten zijn in DNA-replicatie, oorzaken en gevolgen van fouten in DNA-replicatie en vele andere gerelateerde onderwerpen.

Is DNA-replicatie nauwkeurig?

Het foutenpercentage bij DNA-replicatie is veel lager. Laten we eens kijken of DNA-replicatie accuraat is of niet.

DNA-replicatie is zo nauwkeurig dat de snelheid van fouten in DNA-replicatie verwaarloosbaar kan zijn. Dit wordt gevormd op een manier als de genoom stabiliteit is afhankelijk van de nauwkeurigheid van DNA-replicatie. Maar de defecte genomen kunnen fataal zijn voor het dierlijke lichaam vanwege de mutatie van de hele genenpool.

De nauwkeurigheid in DNA-replicatie is goed gedefinieerd vanwege drie factoren. Zij zijn nucleotide selectiviteit, Tegenlezen en Mismatch reparatie. Deze factoren zijn de belangrijkste oorzaak van minder fouten in DNA-replicatie.

Wat zijn fouten in DNA-replicatie?

Fouten in DNA-replicatie zijn voornamelijk te wijten aan de depurinatie van de hele genoompool. Laten we bespreken wat alle mogelijke fouten in DNA-replicatie zijn.

Fouten in DNA-replicatie zijn onderverdeeld in drie typen:: Replicatiefouten, depurinatie van DNA en beschadiging van DNA door het genereren van actieve zuurstofsoorten.

Laten we hieronder meer informatie over fouten in DNA-replicatie bekijken:

  • De breuk wordt veroorzaakt door het watermolecuul wat resulteert in een nucleotide dat purinevrij is. Dit kan niet worden gebruikt in replicatie.
  • De purine vrij kan niet functioneren tijdens de replicatie van DNA als template.
  • Verlies van aminogroep van het nucleotide wordt ook veroorzaakt door deaminering omdat het niet functioneert als sjabloon tijdens de fouten in DNA-replicatie door de waterreactie.
  • Deze niet bedoelde oorzaken worden door het herstelproces van DNA weer gecorrigeerd.
  • Maar dan wordt er een nieuw nucleotide toegevoegd en wordt de permanente mutatie.
  • Het komt voor tijdens de synthese van een nieuwe streng.
  • Geaccumuleerde mutaties of permanente sequentieveranderingen zijn de oorzaak van dit slechte gedrag in het DNA van cellen.

Oorzaken van fouten in DNA-replicatie

Er zijn verschillende redenen voor de oorzaak van fouten in DNA-replicatie. Laten we eens kijken wat ze in detail zijn.

Fouten in DNA-replicatie worden voornamelijk veroorzaakt door de ongelijke aard van basenparen. Ze kunnen verschillend van aard zijn of niet-tautomeer in chemische vormen.

De drie belangrijkste oorzaken van fouten in DNA-replicatie zijn: hieronder uitgebreid besproken:

1. Deletie: Deletie is een van de basisfouten in DNA-replicatie. Het veroorzaakt de verschuiving van het frame van de hele genenpool. Het verandert de volgorde van DNA door één (minstens) of meer nucleotiden te vernietigen.

2. Insertie: Insertie is een andere fundamentele fout in DNA-replicatie. Het veroorzaakt de verschuiving van het frame van de hele genenpool. Het verandert de sequentie van DNA door één (minstens) of meer nucleotide basenparen toe te voegen.

3. Base-substituties: Base-substitutie is ook een van de belangrijke fouten in DNA-replicatie. Het vervangt het juiste nucleotide door elk ander nucleotide dat de hele genenpool verandert. Het kan ook het ene aminozuur door het andere veranderen.

Foutpercentage DNA-replicatie

Zoals eerder besproken, is er een kleine kans dat er fouten optreden bij de DNA-replicatie. Laten we eens kijken naar de snelheid waarmee fouten in het DNA optreden.

Het foutenpercentage voor DNA-replicatie is één op de 10 ^ 10 nucleotiden tijdens de synthese van DNA. Het is dus minder, maar de effecten kunnen dodelijk zijn. Het zijn 10 ^ -9 tot 10 ^ -11 fouten in DNA-replicatie per basenpaar. De hoge betrouwbaarheid van het proces is zeer cruciaal voor het behoud van de nauwkeurigheid van de genetische identiteit.

Bijvoorbeeld E. coli maakt slechts één fout per miljard kopieën van nucleotiden. Het voltooit zijn replicatie binnen 60 minuten en kan 2000 nucleotiden per seconde repliceren. In vergelijking met het menselijk lichaam is het aantal fouten laag.

Effecten van fouten in DNA-replicatie

De effecten van fouten in DNA-replicatie zijn vooral fataal. Laten we de effecten van fouten in DNA-replicatie in detail bekijken.

Fouten in DNA-replicatie kunnen resulteren in tumoren, kanker, enz. Fouten kunnen leiden tot mutaties die verder resulteren in tumoren en uiteindelijk kanker veroorzaken.

Enkele van de effecten van fouten in DNA-replicatie zijn-

1. Kiembaanmutatie

2. Chromosomale veranderingen

3. Frameshift-mutatie

4. Puntmutatie

Als fouten in het DNA niet op tijd worden gecorrigeerd door proeflezing, treden mutaties op. Sommige effecten van fouten in DNA-replicatie zijn- sikkelcelanemie, een vorm van bèta-thalassemie, taaislijmziekte, Etc.

Kunnen fouten in DNA-replicatie leiden tot mutaties?

Het reparatiemechanisme corrigeert alle fouten die optreden tijdens de DNA-replicatie. Laten we bespreken of fouten in DNA-replicatie tot mutaties leiden.

Fouten in DNA-replicatie kunnen resulteren in de mutaties zoals de permanente mutatie. In het DNA-reparatiemechanisme vinden de reparatie-enzymen de fouten die optreden en verwijderen ze. Vervolgens rekruteren ze het juiste nucleotide op zijn plaats. Maar sommige replicatiefouten passeren deze processen en mutaties treden op.

Sommige basesubstitutiemutaties zijn bijvoorbeeld puntmutaties zoals stille, missense en nonsense-mutaties. Naast enkele mutaties zoals frame shift-mutatie, kiembaan- of somatische mutatie. De belangrijkste soorten mutaties zijn deletie, inversie, insertie, duplicatie, translocatie, genamplificatie, enz.

Hoe kunnen fouten in DNA-replicatie tot mutaties leiden?

Fouten in DNA-replicatie kunnen zelfs bij permanente mutatie tot mutatie leiden. Het speelt dus een heel belangrijke rol. De vorming van enkele figuren helpt om te leiden. Laten we dit uitleggen.

Hieronder wordt gedetailleerd weergegeven hoe fouten in DNA-replicatie tot mutaties kunnen leiden:

  • Fouten in DNA-replicatie kunnen leiden tot mutaties, vooral in het geval van TNR (trinucleotide repeat) expansie.
  • Deze herhaling heeft de bijdrage aan het slippen van DNA-polymerase tijdens replicatie.
  • De secundaire structuren worden gevormd als Intra-streng haarspelden.
  • Dergelijke secundaire structuren worden gevormd door de herhaalde sequentie van trinucleotide-expansies.
  • Hiervoor komen de enzymen terug en repliceren het vorige deel.
  • Als resultaat vindt de reparatie niet plaats. Omdat de reparatie niet plaatsvindt voor de fouten van de fouten in de DNA-replicatie, volgt deze het vorige pad.
  • Hiervoor gaan de fouten van DNA-replicatie door en als gevolg daarvan treedt mutatie specifiek permanente mutatie op.

Welk type mutaties worden veroorzaakt door willekeurige fouten in DNA-replicatie?

Er zijn drie soorten mutaties die optreden tijdens de tijd van fouten in DNA-replicatie. Maar er zijn meer typen onder verwijdering, invoeging, basisvervanging. Laten we ze bespreken.

Soorten mutaties zoals puntmutatie, chromosomale mutatie, kiemlijn- of somatische mutatie en frameshift-mutatie worden veroorzaakt door willekeurige fouten in DNA-replicatie. Onder puntmutatie zijn er meer typen. Bovendien kunnen deze mutaties om verschillende redenen worden veroorzaakt.

De mutatie wordt veroorzaakt door de stof genaamd mutageen. Het kan straling, chemicaliën, giftige materialen of iets anders zijn. Ze zijn heel spontaan in de omgeving.

Punt mutatie

Puntmutatie is een type mutatie waarbij slechts één nucleotide wordt gewijzigd of verschoven of vervangen. Er zijn drie soorten puntmutaties in fouten van DNA-replicatie. Het zijn stille, missense en nonsensmutaties.

Chromosomale mutatie

In het geval van chromosomale mutatie wordt de structuur van het chromosoom veranderd tijdens de fouten van DNA-replicatie. Ze kunnen door de kern worden gewijzigd of gewijzigd.

Frameshift-mutatie

In een Frameshift-mutatie kunnen nucleotiden worden toegevoegd of verwijderd in de fouten in DNA-replicatie. Hiervoor wordt de verschuiving van het hele DNA-poolframe gewijzigd. Een of meerdere nucleotiden kunnen deze verschuiving doen.

Geïnduceerde mutaties worden geïnitieerd door fouten in DNA-replicatie

Een mutatie verandert de hele DNA-sequentie van een bepaald organisme. Laten we meer onderzoeken over geïnduceerde mutaties die worden geïnitieerd door fouten in DNA-replicatie.

Geïnduceerde mutaties worden geïnitieerd door de fouten in DNA-replicatie, aangezien tijdens de celdeling mutagenen in het DNA worden geëxplodeerd, die tijdens het replicatieproces, leiden hen naar de mutatie.

Geïnduceerde mutatie leidt vervolgens tot permanente mutatie. Een genmutatie kan in veel genen worden veroorzaakt of kan de oorzaak zijn van het verlies van een of meerdere genen. Het kan DNA-nucleotiden (een of meer) veranderen.

Hoe worden DNA-replicatiefouten gecorrigeerd?

Fouten in DNA-replicatie worden gecorrigeerd door een deel van het betrouwbare proces. Laten we eens kijken wat ze in detail zijn.

DNA-replicatiefouten worden gecorrigeerd door hoofdzakelijk twee procedures, namelijk proeflezen en herstel van mismatches. Proeflezen is waar de fouten in DNA-replicatie worden hervormd tijdens de tijd van DNA-replicatie en mismatch-reparatie is waar de fouten worden hervormd na de DNA-replicatie.

Tegenlezen

Proeflezen creëert een structuur die de andere eiwitten uitnodigt om de fout te herstellen, omdat de eiwitten erin de fouten in DNA-replicatie kunnen beperken.

Wanneer proeflezen plaatsvindt, identificeert de polymerasevorm van DNA fouten in DNA-replicatie. Vervolgens vervangt het het verkeerde ingevoegde of verwijderde nucleotide. Na correctie gaat de replicatie verder met zijn eigen stroom.

Mismatch reparatie

Mismatch-reparatie is wanneer de fouten worden gecorrigeerd nadat de vorkvorming niet is gerepareerd tijdens de DNA-replicatie. Maar het is specifiek voor individuele strengen. Fouten in DNA-replicatie worden na het proces hervormd omdat het de laatste correctie is.

Bij mismatch-reparatie zijn er bepaalde genen die de fouten in DNA-replicatie helpen voorkomen nadat de replicatie is voltooid. De genen zijn PMS2, MLH1, MSH2, MSH6.

fouten in dna-replicatie
Correctie van replicatiefout van wikipedia

.

Waarom hebben DNA-replicatiefouten meer impact dan fouten in transcriptie?

Replicatie is een zeer prominent proces dan transcriptie. Bovendien zijn de fouten van RNA-transcriptie niet zo ingrijpend als de fouten in DNA-replicatie. Laten we dit bespreken.

DNA-replicatiefouten hebben meer impact dan de fouten in de transcriptie van RNA, omdat het niet erfelijk is zoals de fouten in DNA-replicatie. Bovendien wordt tijdens de transcriptie een zeer laag aantal eiwitten veranderd. De verandering is niet erg schadelijk zoals de replicatie en kan worden genezen.

Het foutenpercentage in transcriptie is bijvoorbeeld 2.3*10^-5 in mRNA tot 5.2*10^-5 in rRNA per nucleotide voor een bepaalde bacteriesoort. Maar het wordt niet doorgegeven aan de volgende generatie zoals de fouten in DNA-replicatie.

Kan cel DNA-replicatiefout herstellen?

Cel kan enkele van de DNA-replicatiefouten herstellen. Het is een zeer gelukkige zaak dat cellen een aantal van de superieure kwaliteit hebben om de fouten te corrigeren. Laten we meer ontdekken.

Een cel kan in sommige gevallen DNA-replicatiefouten herstellen. Cellen hebben specifieke eigenschappen om fouten in DNA-replicatie tegen te gaan. Cellen kunnen ze ook op een bepaald percentage fixeren. Tijdens de celcyclus, door proeflezen en mismatch-reparatie, kunnen cellen ze beheren.

Enkele van de reparatiemechanismen voor het bestrijden en repareren van fouten in DNA-replicatie tijdens de celcyclus zijn directe omkering van de schade, excisiereparatie, post-replicatiereparatie, BER (basis excisie reparatie), NER (herstel van nucleotide-excisie), MMR (herstel van mismatch), HR (homologe recombinatie), en NHEJ (niet homologe eindverbinding).

Waarom zijn fouten in DNA-replicatie zo zeldzaam?

Fouten in DNA-replicatie zijn zo zeldzaam dat er tijdens het kopiëren één fout optreedt in miljarden nucleotiden. Laten we de reden hierachter begrijpen.

Fouten in DNA-replicatie zijn zo zeldzaam vanwege: proeflezen en mismatch reparatie mechanismen om de fouten te herstellen. Het komt af en toe voor wanneer de verkeerde nucleotiden worden ingevoegd door het polymerase van DNA. Als dat niet het geval is, kunnen ze leiden tot mutaties die tot kanker kunnen leiden.

Proeflezen lost alle pre-replicatiefouten op en mismatch lost de post-replicatiefouten op. Als gevolg hiervan is het foutenpercentage één op elke 10 ^ 4 tot 10 ^ 5 nucleotiden in synthese. Zelfs als er enkele fouten zijn, is het percentage minder dan 0.001%.

CCONCLUSIE

Aan het einde van het artikel is bewezen dat fouten in DNA-replicatie zeer zeldzaam zijn en als de fout na de reparatiemechanismen blijft, kan dit leiden tot een permanente mutatie (hoewel veel kleine mutaties) die vervolgens resulteert in kanker of andere dodelijke gezondheidsproblemen ook voor de volgende generaties. Omdat DNA-replicatie een zeer cruciale en belangrijke procedure is tijdens de celcyclus, is het een zeer beschermd systeem.

Lees ook: