0
settings
الوضع الليلي
moon
انماط الصفحة الرئيسية arrow
EN
1
المرجع الالكتروني للمعلوماتية

النبات

مواضيع عامة في علم النبات

الجذور - السيقان - الأوراق

النباتات الوعائية واللاوعائية

البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)

الطحالب

النباتات الطبية

الحيوان

مواضيع عامة في علم الحيوان

علم التشريح

التنوع الإحيائي

البايلوجيا الخلوية

الأحياء المجهرية

البكتيريا

الفطريات

الطفيليات

الفايروسات

علم الأمراض

الاورام

الامراض الوراثية

الامراض المناعية

الامراض المدارية

اضطرابات الدورة الدموية

مواضيع عامة في علم الامراض

الحشرات

التقانة الإحيائية

مواضيع عامة في التقانة الإحيائية

التقنية الحيوية المكروبية

التقنية الحيوية والميكروبات

الفعاليات الحيوية

وراثة الاحياء المجهرية

تصنيف الاحياء المجهرية

الاحياء المجهرية في الطبيعة

أيض الاجهاد

التقنية الحيوية والبيئة

التقنية الحيوية والطب

التقنية الحيوية والزراعة

التقنية الحيوية والصناعة

التقنية الحيوية والطاقة

البحار والطحالب الصغيرة

عزل البروتين

هندسة الجينات

التقنية الحياتية النانوية

مفاهيم التقنية الحيوية النانوية

التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها

تصنيع وتخليق المواد النانوية

تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية

الرقائق والمتحسسات الحيوية

المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا

اللقاحات

البيئة والتلوث

علم الأجنة

اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس

الاخصاب

التشطر

العصيبة وتشكل الجسيدات

تشكل اللواحق الجنينية

تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية

مقدمة لعلم الاجنة

الأحياء الجزيئي

مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي

علم وظائف الأعضاء

الغدد

مواضيع عامة في الغدد

الغدد الصم و هرموناتها

الجسم تحت السريري

الغدة النخامية

الغدة الكظرية

الغدة التناسلية

الغدة الدرقية والجار الدرقية

الغدة البنكرياسية

الغدة الصنوبرية

مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء

الخلية الحيوانية

الجهاز العصبي

أعضاء الحس

الجهاز العضلي

السوائل الجسمية

الجهاز الدوري والليمف

الجهاز التنفسي

الجهاز الهضمي

الجهاز البولي

المضادات الميكروبية

مواضيع عامة في المضادات الميكروبية

مضادات البكتيريا

مضادات الفطريات

مضادات الطفيليات

مضادات الفايروسات

علم الخلية

الوراثة

الأحياء العامة

المناعة

التحليلات المرضية

الكيمياء الحيوية

مواضيع متنوعة أخرى

الانزيمات

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

DNA Replication Enzymes

المؤلف:  Katherine Floyd

المصدر:  Core Concepts in Biology: Molecular Biology

الجزء والصفحة:  2nd Edition , p55-59

2026-11-14

95

+

-

20

The enzymes which take part in replication are able to copy DNA molecules which may contain millions of bases. They perform this function with utmost accuracy and at high speed, even though DNA molecule is highly compact and is bound with proteins. Maintenance of integrity of genetic information is the main feature of replication.

In E. coli, two main enzymes that take part in polymerization are DNA polymerase I and DNA polymerase III. Of these DNA polymerase III is the main enzyme involved in replication. Polymerization involves addition of new nucleotides to a growing strand.

In addition, there is an enzyme DNA polymerase II which takes part in DNA repair. DNA polymerase IV and DNA polymerase V have also been discovered. DNA polymerases are capable of adding 1000 nucleotides per second. The speed of DNA synthesis is known as processivity.

DNA replication would not occur without enzymes that catalyze various steps in the process. Enzymes that participate in the eukaryotic DNA replication process include:

● DNA helicase - unwinds and separates double stranded DNA as it moves along the DNA. It forms the replication fork by breaking hydrogen bonds between nucleotide pairs in DNA.

● DNA primase - a type of RNA polymerase that generates RNA primers. Primers are short RNA molecules that act as templates for the starting point of DNA replication.

● DNA polymerases - synthesize new DNA molecules by adding nucleotides to leading and lagging DNA strands.

● Topoisomerase or DNA Gyrase - unwinds and rewinds DNA strands to prevent the DNA from becoming tangled or supercoiled.

● Exonucleases - group of enzymes that remove nucleotide bases from the end of a DNA chain.

● DNA ligase - joins DNA fragments together by forming phosphodiester bonds between nucleotides.

Polymerization

Nucleotide monophosphates, which are building blocks of DNA, cannot be added to the growing strand of DNA. The DNA polymerase can act only on deoxyribose triphosphate nucleotides. They are dATP, d GTP, d CTP and dTTP. Triphosphate nucleotides possess high-energy phosphate bonds.

DNA polymerase I and DNA polymerase III can add new nucleotides at the 3′ OH end of the growing strand. Inorganic pyrophosphate is released. Hydrolysis of pyrophosphate is the driving force for DNA synthesis. Phosphodiester bond is formed between 3′-end of growing strand and 5′-end of first phosphate of incoming nucleotide.

Template

The two DNA strands separate and each acts as a template for the formation of new strand. Polymerization-reaction is dictated by a template strand according to the base pairing rules where if adenine is present in the template, thymine is added to the new strand and guanine pairs with cytosine.

Primer

DNA polymerase needs primer to synthesize new strand on it. Primer is a small strand segment which is complementary to the template. It has a free 3′-OH end to which a new nucleotide can be added. In this way part of the new strand is already in place. Primer is hydrogen bonded to the template to form primer: template junction. Primer is short nucleotide strand (oligonucleotide). The primer for both the new strands is RNA primer. The RNA primer is synthesized by an enzyme, primase.

DNA polymerase moves along the template adding nucleotides. Thus DNA is synthesized by extending the 3′-end of the primer. Afterwards, primer is removed by DNA polymerase I and RNAse H.

Leading strand requires only a single RNA primer. On the other hand, discontinuous synthesis of lagging strand requires primer for each Okazaki fragments. For synthesis of lagging strand hundreds of Okazaki fragments with their associated RNA primers are required.

In this way two conditions are necessary for DNA synthesis. They are a template and a primer with 3′-OH end.

DNA Synthesis takes Place in 5. → 3′ Direction Only

A new strand of DNA is always synthesized in 5′ → 3′ direction. The free 3′-end enables it to be elongated. Because the two strands are antiparallel, orientation of new growing strand is opposite to the template strand.

DNA Replication is Discontinuous in One Strand

If the synthesis is to proceed in 5′ → 3′ direction, only one strand can be synthesized in correct 5′ → 3′ direction. As the strands are antiparallel, the other strand will have to be synthesized in 3′ 5′ direction.

This constraint is overcome in an ingenious way. As the two strands unwind and the replication fork grows, one strand is synthesized in 5′ 3′ direction correctly in a continuous manner. This is called leading strand. It grows in the same direction as the replication fork.

Mr. Reiji Okazeki discovered that the other strand is synthesized discontinuously and a little after the leading strand. Therefore this is called lagging strand. The lagging strand also grows in 5′ 3′ direction which is opposite to the direction of replication fork. In lagging strand, the DNA synthesis does not occur continuously but in small fragments, which are called Okazaki fragments. Later these fragments are joined and sealed by the action of DNA ligase enzyme to form a continuous strand.

Okazaki fragments are about 1000-2000 nucleotides long in E. coli and about 100 200 nucleotides long in eukaryotes. Both the strands begin the synthesis starting on a primer segment. Leading strand synthesis starting on a primer proceeds continuously keeping pace with the unwinding of DNA at the replication fork.

Each Okazaki fragment is synthesized on a short RNA primer. DNA polymerase III binds to RNA primer and adds deoxyribonucelotides. Lagging strand proceeds in opposite direction from the fork movement.

The primer ribonucleotides are removed and replaced by deoxyribornucleotides and then joined. The removal of RNA primer is done by exonuclease activity of DNA polymerase I.

 

اخر الاخبار

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد