Generatore di schemi della replicazione del DNA
Genera schemi della replicazione del DNA: la forcella con elicasi, primasi, polimerasi e ligasi, filamento guida e lento con i frammenti di Okazaki, la bolla di replicazione e la telomerasi. Adatti alle lezioni di biologia.
Replicazione del DNA: schemi di esempio
Quattro schemi della replicazione del DNA: la forcella etichettata, una panoramica, i filamenti guida e lento e una scheda vuota. Ogni immagine è un render reale del suo prompt; cliccala per caricarlo e modificarlo.
Gli enzimi della replicazione del DNA e che cosa fa ciascuno, in uno schema etichettato
Le proteine che uno schema etichettato della replicazione mostra di solito, la loro funzione e la loro posizione sulla forcella. È il set di etichette predefinito, a meno che tu non ne chieda uno più corto.
| Enzima o proteina | Funzione | Dove disegnarla |
|---|---|---|
| Elicasi | Srotola la doppia elica rompendo, con ATP, i legami a idrogeno tra le coppie di basi | In punta alla forcella, dove l'elica parentale si apre |
| Proteine SSB (di legame al singolo filamento) | Rivestono i filamenti separati perché non si riappaino | Lungo entrambi i filamenti singoli esposti |
| Topoisomerasi | Allenta il superavvolgimento davanti alla forcella tagliando e richiudendo il DNA | Sulla doppia elica ancora chiusa, davanti alla forcella |
| Primasi | Sintetizza brevi primer di RNA da cui parte la DNA polimerasi | Sugli stampi; sul filamento lento, uno per frammento di Okazaki |
| DNA polimerasi III | Principale enzima replicativo dei batteri: aggiunge nucleotidi in direzione 5′→3′ | Su entrambi i nuovi filamenti, a partire dai primer |
| Pinza scorrevole | Anello che tiene la DNA polimerasi agganciata al DNA mentre avanza | Attorno al DNA, in corrispondenza di ogni polimerasi |
| DNA polimerasi I | Rimuove i primer di RNA e riempie i vuoti con DNA | Sul filamento lento, ai primer dei frammenti completati |
| DNA ligasi | Salda le interruzioni formando legami fosfodiesterici | Tra frammenti di Okazaki adiacenti |
Quante di queste servono dipende dal corso. Per un primo approccio bastano spesso elicasi, DNA polimerasi e ligasi; al liceo scientifico e per l'esame di maturità si aggiungono primasi, pinza scorrevole e la differenza tra DNA polimerasi I e III. Indica le etichette che ti servono e vengono disegnate solo quelle.
Forcella di replicazione, bolla, frammenti di Okazaki: schemi della replicazione del DNA per tema
La replicazione del DNA si disegna a tre scale (un'intera molecola che si copia, una bolla di replicazione oppure gli enzimi di una singola forcella) e alcune figure ingrandiscono ancora di più un solo enzima. Indica quale ti serve; quella predefinita è la forcella completa qui sopra.
Forcella di replicazione
La Y in cui l'elica parentale si divide: l'elicasi in punta, le proteine SSB sui filamenti aperti, la topoisomerasi sull'elica ancora chiusa davanti, il filamento guida che cresce in modo continuo verso la forcella e il filamento lento che cresce in frammenti di Okazaki allontanandosi da essa. Ogni estremità dei filamenti deve portare 5′ o 3′; prima di tutto controlla che i due stampi siano antiparalleli.
Bolla di replicazione
L'origine di replicazione aperta in una bolla, con una forcella a ciascuna estremità che si allontana dall'altra: la replicazione è bidirezionale. Ogni filamento stampo viene copiato come filamento guida a una forcella e come filamento lento all'altra, quindi i frammenti di Okazaki stanno su filamenti opposti ai due lati della bolla. L'errore comune è disegnarli sullo stesso filamento a entrambe le forcelle.
Filamento guida e filamento lento (frammenti di Okazaki)
Un ingrandimento dei due nuovi filamenti: un filamento guida continuo da un solo primer e un filamento lento fatto di frammenti (circa 1.000–2.000 nucleotidi ciascuno nei batteri, 100–200 negli eucarioti), ciascuno avviato dal proprio primer di RNA. Mostra il frammento più recente, vicino alla forcella, ancora con il suo primer, uno più vecchio a cui la DNA polimerasi I sta sostituendo il primer con DNA, e la DNA ligasi che salda l'ultima interruzione.
Fasi della replicazione del DNA
Il processo in passaggi numerati, sulla forcella o come diagramma di flusso: l'elicasi apre l'elica all'origine, le proteine SSB tengono separati i filamenti e la topoisomerasi allenta la torsione davanti, la primasi deposita i primer di RNA, la DNA polimerasi III li allunga in direzione 5′→3′, la DNA polimerasi I sostituisce i primer con DNA e la DNA ligasi unisce i frammenti.
DNA polimerasi
Una polimerasi alla giunzione primer–stampo: un nucleotide in arrivo che si appaia con la base successiva dello stampo e si lega all'estremità 3′-OH libera del nuovo filamento, con liberazione di pirofosfato. Aggiungi il sito esonucleasico 3′→5′ se la lezione tratta la correzione di bozze: la polimerasi torna indietro e rimuove una base appaiata male prima di proseguire.
Elicasi
L'elicasi come un anello di sei subunità attorno a un filamento, che usa ATP per separare i due filamenti alla forcella, con le proteine SSB che rivestono i filamenti dietro di essa e la topoisomerasi che allenta il superavvolgimento davanti.
Telomerasi
Il problema della replicazione delle estremità e la sua soluzione. Quando viene rimosso l'ultimo primer di RNA all'estremità di un cromosoma lineare, nulla può riempire il vuoto, quindi a ogni ciclo il cromosoma si accorcerebbe. La telomerasi porta un proprio stampo di RNA e aggiunge ripetizioni TTAGGG all'estremità 3′ del filamento sporgente. È attiva nelle cellule germinali e nelle cellule staminali adulte, non nella maggior parte delle cellule somatiche dell'adulto.
Replicazione del DNA nei procarioti e negli eucarioti
Uno accanto all'altro: un cromosoma batterico circolare copiato da un'origine, con le due forcelle che si incontrano dal lato opposto; un cromosoma eucariotico lineare con molte origini, le cui bolle crescono fino a fondersi. Etichetta le differenze: circa 1.000 nucleotidi al secondo contro 50–100, DNA polimerasi III contro le polimerasi α, δ ed ε, la pinza scorrevole β contro PCNA, e la telomerasi solo negli eucarioti.
Disegno semplice della replicazione del DNA
Una scala a pioli che si apre come una cerniera lungo il centro, ogni metà che si appaia a nuove basi, e due molecole identiche alla fine. Disegnare i filamenti vecchi in un colore e quelli nuovi in un altro rende visibile il risultato semiconservativo senza una parola di spiegazione. Al massimo cinque etichette, per una prima lezione di genetica.
Che cosa mostra uno schema della replicazione del DNA?
Uno schema della replicazione del DNA mostra come la cellula copia il suo DNA in una forcella replicativa: l'elicasi separa i due filamenti, la primasi deposita brevi primer di RNA, la DNA polimerasi costruisce ogni nuovo filamento in direzione 5′→3′ (il filamento guida in modo continuo, il filamento lento in frammenti di Okazaki) e la DNA ligasi chiude le interruzioni. Ogni molecola finale conserva un filamento vecchio e uno nuovo.
In breve
- La replicazione è semiconservativa. Ogni molecola figlia conserva un filamento parentale e lo appaia a uno di nuova sintesi, come dimostrarono Meselson e Stahl coltivando E. coli con azoto pesante e poi leggero.
- Il nuovo DNA cresce solo in direzione 5′→3′. La DNA polimerasi aggiunge nucleotidi solo a un'estremità 3′-OH libera, quindi ogni nuovo filamento parte da un primer ed è antiparallelo al suo stampo.
- Un nuovo filamento è continuo, l'altro a pezzi. Il filamento guida cresce verso la forcella da un solo primer; il filamento lento cresce allontanandosi da essa in brevi frammenti di Okazaki, ciascuno con il proprio primer di RNA.
- I primer sono di RNA e vengono sostituiti. La primasi produce primer di RNA lunghi circa 5–10 nucleotidi; nei batteri la DNA polimerasi I li sostituisce con DNA e la DNA ligasi salda le interruzioni rimaste.
- I batteri partono da un'origine, gli eucarioti da molte. E. coli copia il suo cromosoma di 4,6 milioni di paia di basi da un'unica origine in circa 42 minuti; il genoma umano usa fino a 100.000 origini.
Filamento guida e filamento lento: qual è la differenza?
Il filamento guida è sintetizzato in modo continuo verso la forcella replicativa a partire da un solo primer; il filamento lento è sintetizzato allontanandosi dalla forcella in brevi frammenti di Okazaki, ciascuno avviato dal proprio primer di RNA e poi unito dalla DNA ligasi. Entrambi crescono in direzione 5′→3′: la differenza nasce dal fatto che i due filamenti stampo sono antiparalleli.
| Filamento guida | Filamento lento | |
|---|---|---|
| Direzione di sintesi | Verso la forcella replicativa | Lontano dalla forcella |
| Modo di sintesi | Continuo, in un solo pezzo | Discontinuo, in frammenti di Okazaki |
| Primer di RNA | Uno, all'inizio | Uno per ogni frammento di Okazaki |
| Stampo | Complementare al filamento parentale 3′→5′ | Complementare al filamento parentale 5′→3′ |
| Polimerasi principale in E. coli | DNA polimerasi III | DNA polimerasi III |
| Polimerasi principale negli eucarioti | DNA polimerasi ε | DNA polimerasi δ |
| Dopo la sintesi | Il suo unico primer viene sostituito con DNA | Ogni primer viene sostituito e la DNA ligasi unisce i frammenti |
Disegna il filamento lento come una fila di brevi segmenti con le frecce rivolte lontano dalla forcella, con il frammento più recente, vicino alla forcella, che porta ancora il suo primer di RNA. Un filamento lento disegnato come un'unica freccia, o con frecce rivolte verso la forcella, è il primo errore da controllare.
Domande frequenti sullo schema della replicazione del DNA
Che cosa deve includere uno schema etichettato della replicazione del DNA?
Il set standard comprende il DNA parentale, la forcella replicativa, l'elicasi, le proteine SSB, la topoisomerasi, la primasi con i primer di RNA, la DNA polimerasi III, il filamento guida, il filamento lento con i frammenti di Okazaki, la DNA polimerasi I e la DNA ligasi, con le estremità 5′ e 3′ segnate. È ciò che viene disegnato di default; chiedi meno etichette e compaiono solo quelle.
Che cos'è una bolla di replicazione?
Il tratto di DNA aperto attorno a un'origine di replicazione, con una forcella replicativa a ciascuna estremità che si allontana dall'altra. Poiché la replicazione procede nei due sensi a partire dall'origine, la bolla si allarga finché non incontra quelle vicine. Un cromosoma eucariotico forma molte bolle contemporaneamente; il cromosoma circolare di E. coli ha un'unica origine, e le sue due forcelle si incontrano dal lato opposto del cerchio.
Perché il filamento lento si forma in frammenti di Okazaki?
Perché la DNA polimerasi sintetizza solo in direzione 5′→3′ e i due filamenti stampo sono antiparalleli. Su uno stampo quella direzione punta verso la forcella e la sintesi è continua; sull'altro punta lontano, e la polimerasi deve ripartire da un nuovo primer ogni volta che la forcella espone altro stampo.
Che differenza c'è tra elicasi e topoisomerasi?
L'elicasi separa i due filamenti alla forcella rompendo i legami a idrogeno tra le coppie di basi; la topoisomerasi lavora davanti alla forcella e allenta il superavvolgimento creato dall'apertura. Lo fa tagliando temporaneamente il DNA e richiudendolo.
Che cosa fa la primasi e perché servono i primer di RNA?
La primasi produce brevi primer di RNA, lunghi circa 5–10 nucleotidi, che danno alla DNA polimerasi l'estremità 3′-OH libera di cui ha bisogno. Da sola la DNA polimerasi non può iniziare un filamento. Il filamento guida richiede un primer, il filamento lento uno per ogni frammento di Okazaki.
Che differenza c'è tra DNA polimerasi I e DNA polimerasi III?
In E. coli la DNA polimerasi III è il principale enzima replicativo e allunga entrambi i nuovi filamenti; la DNA polimerasi I rimuove i primer di RNA e li sostituisce con DNA. La DNA ligasi salda poi l'interruzione tra ogni primer sostituito e il frammento accanto.
Perché la replicazione del DNA si dice semiconservativa?
Perché ogni nuova molecola di DNA conserva uno dei due filamenti originali e lo appaia a uno di nuova sintesi. Meselson e Stahl coltivarono E. coli con azoto pesante e poi leggero: dopo una generazione il DNA formava un'unica banda di densità intermedia, dopo due compariva accanto una banda leggera, un andamento che solo la replicazione semiconservativa produce.
In che cosa differisce la replicazione negli eucarioti e nei procarioti?
Gli eucarioti replicano da molte origini per cromosoma (fino a 100.000 nel genoma umano) a circa 50–100 nucleotidi al secondo, contro un'unica origine e circa 1000 nucleotidi al secondo in E. coli. Usano inoltre altre polimerasi (α, δ ed ε), la pinza PCNA, la RNasi H per rimuovere i primer e la telomerasi alle estremità dei cromosomi.
Posso fare un disegno semplice della replicazione del DNA per la scuola media?
Sì: chiedi una panoramica semplice e lo schema si riduce all'essenziale: la doppia elica che si apre, ogni filamento vecchio appaiato a uno nuovo e due molecole identiche alla fine. Per la scuola media bastano di solito cinque etichette o meno.
Come fa lo strumento a tenere corretti il verso dei filamenti e gli enzimi?
Le indicazioni di contenuto sono integrate. Ogni immagine deve seguire la rappresentazione standard dei manuali (filamenti antiparalleli, nuovo DNA che cresce in direzione 5′→3′, frammenti di Okazaki solo sul filamento lento), con ogni etichetta scritta esattamente su una linea di richiamo dritta. Controlla i termini sul tuo programma prima di stampare: sul canvas puoi correggere ogni etichetta sul posto.
Posso usare uno schema della replicazione del DNA fatto qui a lezione o in un articolo?
Sì: gli schemi di replicazione che generi sono tuoi, per schede di genetica, slide delle lezioni, relazioni di laboratorio e tesi. L'esportazione arriva fino a 4K a seconda del modello.
Posso scrivere per esteso i nomi degli enzimi o tradurre le etichette in un secondo momento?
Sì. Il canvas riconosce ogni etichetta: puoi sostituire «proteine SSB» con «proteine che legano il singolo filamento», tradurre l'insieme, allontanare un'etichetta dalla forcella o ricolorare i filamenti nuovi senza rigenerare la figura.
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