Что такое репликационный глазок
Репликация ДНК
Репликация — это механизм самокопирования и основное свойство наследственного материала, которым выступают молекулы ДНК.
Особенностью ДНК является то, что обычно ее молекулы состоит из двух комплементарных друг другу цепей, образующих двойную спираль. В процессе репликации цепи материнской молекулы ДНК расходятся, и на каждой строится новая комплементарная цепь. В результате из одной двойной спирали образуется две, идентичные исходной. Т. е. из одной молекулы ДНК образуются две, идентичные матричной и между собой.
Таким образом, репликация ДНК происходит полуконсервативным способом, когда каждая дочерняя молекула содержит одну материнскую цепь и одну вновь синтезированную.
У эукариот репликация происходит в S-фазе интерфазы клеточного цикла.
Описанный ниже механизм и основные ферменты характерны для подавляющего большинства организмов. Однако бывают исключения, в основном среди бактерий и вирусов.
Расхождение цепей исходной молекулы ДНК обеспечивает фермент геликаза, или хеликаза, который в определенных местах хромосом разрывает водородные связи между азотистыми основаниями ДНК. Хеликазы перемещаются по ДНК с затратой энергии АТФ.
Чтобы цепочки снова не соединились, они удерживаются на расстоянии друг от друга дестабилизирующими белками. Белки выстраиваются в ряд со стороны пентозо-фосфатного остова цепи. В результате образуются зоны репликации, называемые репликационными вилками.
Репликационные вилки образуются не в любых местах ДНК, а только в точках начала репликации, состоящих из определенной последовательности нуклеотидов (около 300 штук). Такие места распознаются специальными белками, после чего образуется так называемый репликационный глаз, в котором расходятся две цепи ДНК.
Из точки начала репликация может идти как в одном, так и в двух направлениях по длине хромосомы. В последнем случае цепи ДНК расходятся вперед и назад, и из одного репликационного глазка образуются две репликационные вилки.
Репликон — единица репликации ДНК, от точки ее начала и до точки ее окончания.
Поскольку в ДНК цепи спирально закручены относительно друг друга, то разделение их хеликазой вызывает появление дополнительных витков перед репликационной вилкой. Чтобы снять напряжение, молекула ДНК должна была бы проворачиваться вокруг своей оси один раз на каждые 10 пар разошедшихся нуклеодидов, именно столько образуют один виток спирали. В таком случае ДНК бы быстро вращалась с затратой энергии. Но этого не происходит, т. к. природа нашла более эффективный способ справится с возникающим при репликации напряжением спирали.
Фермент топоизомераза разрывает одну из цепей ДНК. Отсоединенный участок проворачивается на 360° вокруг второй целой цепи и снова соединяется со своей цепью. Этим снимается напряжение, т. е. устраняются супервитки.
Каждая отдельная цепь ДНК старой молекулы используется в качестве матрицы для синтеза новой комплементарной себе цепи. Добавление нуклеотидов к растущей дочерней цепи обеспечивает фермент ДНК-полимераза. Существует несколько разновидностей полимераз.
В репликационной вилке к освободившимся водородным связям цепей согласно принципу комплиментарности присоединяются свободные нуклеотиды, находящиеся в нуклеоплазме. Присоединяющиеся нуклеотиды представляют собой дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (дНТФ), а конкретно дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ.
После образования водородных связей фермент ДНК-полимераза связывает нуклеотид фосфоэфирной связью с последним нуклеотидом синтезируемой дочерней цепи. При этом отделяется пирофосфат, включающий два остатка фосфорной кислоты, который потом расщепляется на отдельные фосфаты. Реакция отщепления пирофосфата в результате гидролиза энергетически выгодна, так как связь между первым, который уходит в цепь, и вторым фосфатными остатками богата энергией. Эта энергия используется полимеразой.
Полимераза не только удлиняет растущую цепь, но и способна отсоединять ошибочные нуклеотиды, т. е. обладает корректирующей способностью. Если последний нуклеотид, который должен быть присоединен к новой цепи, не комплементарен матричному, то полимераза его удалит.
Поскольку цепи ДНК антипараллельны, а синтез новой цепи возможен только в направлении 5´→3´, то в репликационной вилке дочерние цепи будут синтезироваться в разных направлениях.
На матрице 3´→5´ сборка новой полинуклеотидной последовательности происходит по большей части непрерывно, так как эта цепь синтезируется в направлении 5´→3´. Антипараллельная матрица характеризуется 5´→3´ направлением, поэтому синтез дочерней цепи по ходу движения вилки здесь не возможен. Здесь он был бы 3´→5´, но ДНК-полимера не может присоединять к 5´-концу.
Поэтому синтез на матрице 5´→3´ выполняется небольшими участками — фрагментами Оказаки (названы в честь открывшего их ученого). Каждый фрагмент синтезируется в обратном ходу образования вилки направлении, что обеспечивает соблюдение правила сборки от 5´- к 3´-концу.
После удаления праймеров и застраивания брешей ДНК-полимеразой отдельные участки дочерней цепи ДНК сшиваются между собой ферментом ДНК-лигазой.
Непрерывная сборка идет быстрее, чем фрагментарная. Поэтому одна из дочерних цепей ДНК называется лидирующей, или ведущей, вторая — запаздывающей, или отстающей.
У прокариот репликация протекает быстрее: примерно 1000 нуклеотидов в секунду. В то время как у эукариот только около 100 нуклеотидов. Количество нуклеотидов в каждом фрагменте Оказаки у эукариот составляет примерно до 200, у прокариот — до 2000.
У прокариот кольцевые молекулы ДНК представляют собой один репликон. У эукариот каждая хромосома может содержать множество репликонов. Поэтому синтез начинается в нескольких точках, одновременно или нет.
Ферменты и другие белки репликации действуют совместно, образуя комплекс и двигаясь по ДНК. Всего в процессе участвует около 20 разных белков, здесь были перечислены лишь основные.
Репликация ДНК
Вы будете перенаправлены на Автор24
Репликация ДНК – это механизм самокопирования молекулы, а также основное свойство наследственного материала живых клеток.
Сущность процесса репликации ДНК
При репликации молекулы ДНК водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями (аденином — тимином и гуанином — цитозином) рвутся при помощи специального фермента — хеликазы, и цепи расходятся.
После того, как водородные связи разорвутся, при участии фермента ДНК-полимеразы на каждой из цепей синтезируется новая («дочерняя») цепь ДНК (к каждому нуклеотиду разошедшихся нитей ДНК фермент ДНК-полимераза подстраивает комплементарный ему нуклеотид). Исходным материалом для такого синтеза служат свободные нуклеотиды, имеющиеся в цитоплазме клеток.
Особенностью процесса репликации ДНК является тот факт, что ее молекулы сформированы из двух цепей и образуют двойную спираль. В ходе репликации молекулы ДНК расходятся, и каждая дочерняя цепь может пристроить к себе новую цепь ДНК по принципу комплементарности. В результате этого из одной двойной спирали образуется две. Обе дочерние цепи идентичны исходной цепи и одна молекула образует две идентичные друг другу.
Тем самым репликация ДНК имеет полуконсервативный характер, каждая дочерняя молекула ДНК имеет одну материнскую цепь и одну вновь синтезированную. Репликация эукариот начинается в подготовительном этапе клеточного деления или в S-фазе клеточного цикла.
Механизм репликации ДНК и участвующие в нем основные ферменты характерны для большинства существующих ныне организмов. Однако существует ряд исключений среди бактерий или вирусов.
При этом расхождение цепей исходных молекул ДНК обеспечивается ферментом геликазой. Этот фермент в определенных местах способствует разрыву водородных связей, находящихся между азотистыми основаниям и ДНК. Эти ферменты перемещаются с затратой энергии.
Готовые работы на аналогичную тему
Геликаза – это фермент, который обеспечивает расхождение цепей ДНК при процессе репликации.
Особенности репликации ДНК
В процессе репликации ДНК также участвуют и другие ферменты, которые имеют не менее важное значение в процессе образования новой дочерней цепочки.
Цепочки ДНК не должны соединяться после процесса репликации, для их удержания на расстоянии друг от друга существуют дестабилизирующие белки. Они выстраиваются в ряд и образуют зоны репликации, которые именуются репликационными вилками. Репликационные вилки формируются достаточно закономерно, но не в любых местах ДНК. Их образование происходит строго в точках начала процесса репликации из определенной последовательности нуклеотидов. Таких нуклеотидов существует более трехсот штук. Эти места могут распознаваться специализированными белками и образовывать своего рода «репликационный глаз». В нем и расходятся две молекулы ДНК.
Точка начала репликации может идти в прямом и обратном направлении по всей длине хромосомы. Последний случай способствует расхождению цепи ДНК как вперед, так и назад. Один репликационный глазок дает две репликационные вилки.
Репликон – это единица репликации молекулы ДНК от точки начала процесса и до момента ее окончания.
Так как цепи ДНК имеют спиральную закрученность, то они разделяются хеликазой и формируют появление дополнительных витков, находящихся перед репликационной вилкой. Процесс репликации ДНК сопровождается весьма высокой степенью напряжения. Для снятия этого напряжения молекула ДНК должна проворачиваться вокруг собственной оси один раз при расхождении каждой из 10 пар расходящихся нуклеотидов. Именно такое их количество формирует один виток спирали. Такая ситуация не происходит потому, что находит весьма более эффективный способ нейтрализации напряжения при репликации спирали.
Далее происходят несколько ключевых процессов:
Фермент ДНК – полимераза способствует образованию водородных связей и после этого нуклеотид связывается с последним нуклеотидом дочерней цепи. При этом происходит отделение пирофосфата и их расщепление на отдельные фосфаты.
Реакция отщепления пирофосфата в результате гидролиза выгодна энергетически, так как формирующие ее связи уходят в цепь. Полученная энергия используется полимеразой.
Полимераза обладает возможностью:
Если нуклеотид, который должен быть последним присоединен к новой цепи, не комплементарен матричному, то полимераза его удалит.
Таким праймером выступает кроткая молекула РНК, которая синтезируется РНК праймазой и спаренной матричной цепью ДНК. Существует два типа сборки молекулы ДНК фрагментарная и непрерывная. Непрерывная сборка молекулы ДНК проходит гораздо быстрее. При этом формируется лидирующая и запаздывающая цепь ДНК.
Процесс репликации ДНК у прокариот протекает быстро до тысячи нуклеотидов в секунду. У эукариот в секунду репликации подвергается только сто нуклеотидов. У прокариот существует кольцевые молекулы ДНК, который являются по сути одним репликоном. В связи с этим синтез ДНК начинается в нескольких точках, но не всегда одновременно.
Таким образом, репликация ДНК лежит в основе многих генетически обусловленных процессов и позволяет наследственному материалу реализоваться в полной мере и по заранее «закрепленным» процессам.
Репликация днк
Логическая репликация
Репликация триггерами
Использование CDC
Прикладная репликация
Асинхронность
Несмотря на все достоинства данной техники репликация SQL имеет ряд недостатков. Одним из них становится асинхронность операций. Это означает, что существует задержка при передаче от мастер-сервера «слейву». Достаточно сложно определить, как быстро появятся новые данные на «слейве», ведь задержка может быть совсем незначительной, а может и очень большой. При необходимости непрерывной работы с данными нужно использовать обращение к одному и тому же «мастер»-серверу, а не читать данные со «слейва».
Для того чтобы этого избежать, можно использовать синхронный режим. Его принцип заключается в том, что все запросы поступают на мастер-сервер, а ответы приходят со «слейва». Таким образом, гарантируется полное копирование данных на вторичный узел. Естественно, это приводит к большой потере в скорости работы, однако упрощает всю систему в целом.
Физическая репликация
Типы репликации
Существует три основных типа репликации: снимок, журнальный и смешение. Тип репликации назначается каждой публикации. Таким образом, возможно использование нескольких типов репликации в одной базе данных.
Репликация снимка распределяет данные напрямую как отображение на определенный момент, без мониторинга изменений. Это самый простой тип, при котором происходит банальное копирование снимка всех или отфильтрованных данных. Можете уронить свой взгляд на этот тип в следующих случаях:
При репликации транзакций от источника к приемнику поступают только изменения. Агент мониторит изменения в журнале транзакций на изменение реплицированных данных и переносит необходимые записи дистрибьютору. Агент дистрибьютора отправляет изменения подписчику. Прежде чем этот тип начнет работать, подписчику отправляется полный снимок реплицированных таблиц, а затем подписчик получает только изменения.
Репликация транзакций может использоваться там, где необходимо, чтобы подписчик получал изменения с минимальной задержкой.
Смешение — этот тип позволяет сайтам автономно изменять реплицированные данные. Позже, изменения с сайтов сливаются в одно целое. Этот тип не гарантирует целостности транзакций, но он гарантирует, что все сайты сливаются в один результирующий набор.
Сущность процесса репликации ДНК
При репликации молекулы ДНК водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями (аденином — тимином и гуанином — цитозином) рвутся при помощи специального фермента — хеликазы, и цепи расходятся.
После того, как водородные связи разорвутся, при участии фермента ДНК-полимеразы на каждой из цепей синтезируется новая («дочерняя») цепь ДНК (к каждому нуклеотиду разошедшихся нитей ДНК фермент ДНК-полимераза подстраивает комплементарный ему нуклеотид). Исходным материалом для такого синтеза служат свободные нуклеотиды, имеющиеся в цитоплазме клеток.
Особенностью процесса репликации ДНК является тот факт, что ее молекулы сформированы из двух цепей и образуют двойную спираль. В ходе репликации молекулы ДНК расходятся, и каждая дочерняя цепь может пристроить к себе новую цепь ДНК по принципу комплементарности. В результате этого из одной двойной спирали образуется две. Обе дочерние цепи идентичны исходной цепи и одна молекула образует две идентичные друг другу.
Тем самым репликация ДНК имеет полуконсервативный характер, каждая дочерняя молекула ДНК имеет одну материнскую цепь и одну вновь синтезированную. Репликация эукариот начинается в подготовительном этапе клеточного деления или в S-фазе клеточного цикла.
Механизм репликации ДНК и участвующие в нем основные ферменты характерны для большинства существующих ныне организмов. Однако существует ряд исключений среди бактерий или вирусов.
При этом расхождение цепей исходных молекул ДНК обеспечивается ферментом геликазой. Этот фермент в определенных местах способствует разрыву водородных связей, находящихся между азотистыми основаниям и ДНК. Эти ферменты перемещаются с затратой энергии.
Геликаза – это фермент, который обеспечивает расхождение цепей ДНК при процессе репликации.
Виды репликации
Репликация может быть синхронной или асинхронной, как описано ниже.
Синхронная репликация
В случае синхронной репликации, если данная реплика обновляется, все другие реплики того же фрагмента данных также должны быть обновлены в одной и той же транзакции. Логически это означает, что существует лишь одна версия данных.
В большинстве продуктов синхронная репликация реализуется с помощью триггерных процедур (возможно, скрытых и управляемых системой). Но синхронная репликация имеет тот недостаток, что она создаёт дополнительную нагрузку при выполнении всех транзакций, в которых обновляются какие-либо реплики (кроме того, могут возникать проблемы, связанные с доступностью данных).
Асинхронная репликация
В случае асинхронной репликации обновление одной реплики распространяется на другие спустя некоторое время, а не в той же транзакции. Таким образом, при асинхронной репликации вводится задержка, или время ожидания, в течение которого отдельные реплики могут быть фактически неидентичными (то есть определение реплика оказывается не совсем подходящим, поскольку мы не имеем дело с точными и своевременно созданными копиями).
В большинстве продуктов асинхронная репликация реализуется посредством чтения журнала транзакций или постоянной очереди тех обновлений, которые подлежат распространению
Преимущество асинхронной репликации состоит в том, что дополнительные издержки репликации не связаны с транзакциями обновлений, которые могут иметь важное значение для функционирования всего предприятия и предъявлять высокие требования к производительности.. К недостаткам этой схемы относится то, что данные могут оказаться несовместимыми (то есть несовместимыми с точки зрения пользователя)
Иными словами, избыточность может проявляться на логическом уровне, а это, строго говоря, означает, что термин контролируемая избыточность в таком случае не применим.
К недостаткам этой схемы относится то, что данные могут оказаться несовместимыми (то есть несовместимыми с точки зрения пользователя). Иными словами, избыточность может проявляться на логическом уровне, а это, строго говоря, означает, что термин контролируемая избыточность в таком случае не применим.
Рассмотрим кратко проблему согласованности (или, скорее, несогласованности). Дело в том, что реплики могут становиться несовместимыми в результате ситуаций, которые трудно (или даже невозможно) избежать и последствия которых трудно исправить.
В частности, конфликты могут возникать по поводу того, в каком порядке должны применяться обновления. Например, предположим, что в результате выполнения транзакции А происходит вставка строки в реплику X, после чего транзакция B удаляет эту строку, а также допустим, что Y — реплика X.
Если обновления распространяются на Y, но вводятся в реплику Y в обратном порядке (например, из-за разных задержек при передаче), то транзакция B не находит в Y строку, подлежащую удалению, и не выполняет своё действие, после чего транзакция А вставляет эту строку. Суммарный эффект состоит в том, что реплика Y содержит указанную строку, а реплика X — нет.
В целом задачи устранения конфликтных ситуаций и обеспечения согласованности реплик являются весьма сложными. Следует отметить, что, по крайней мере, в сообществе пользователей коммерческих баз данных термин репликация стал означать преимущественно (или даже исключительно) асинхронную репликацию.
Основное различие между репликацией и управлением копированием заключается в следующем:
Если используется репликация, то обновление одной реплики в конечном счёте распространяется на все остальные автоматически.
В режиме управления копированием, напротив, не существует такого автоматического распространения обновлений. Копии данных создаются и управляются с помощью пакетного или фонового процесса, который отделён во времени от транзакций обновления.
Управление копированием в общем более эффективно по сравнению с репликацией, поскольку за один раз могут копироваться большие объёмы данных. К недостаткам можно отнести то, что большую часть времени копии данных не идентичны базовым данным, поэтому пользователи должны учитывать, когда именно были синхронизированы эти данные.
Обычно управление копированием упрощается благодаря тому требованию, чтобы обновления применялись в соответствии со схемой первичной копии того или иного вида.
Репликация MS SQL Server
Очень удачно сделана возможность репликации в MS SQL Server. Настройка проста, как три копейки, потому что ее легко сделать с помощью двух мастеров, но есть подводные камни, о которых мастер не может рассказать, а мануалы просто умалчивают. Итак, давайте бегло пробежимся по процессу настройки репликации и сделаем упор на подводные булыжники, о которых все молчат как рыбы.
Для начала необходимо создать издателя и дистрибутора. Для этого на одном из серверов выбираем меню Tools | Replication | Create and Manage Publication. Я бы порекомендовал использовать для издателя машину помощнее. Первое, что у нас попросит мастер – выбрать базу данных. Выбираем, жмем Create Publication, и на следующем этапе сервер предложит создать дистрибутора. По умолчанию дистрибутором предлагается сделать ту же машину.
Мастер запрашивает создание дистрибутора репликации
Тут появляется первый подводный камень – если дистрибутор будет установлен на удаленно от издателя (на другой машине), то SQL Server Agent не может работать от имени системного аккаунта. Почему? Агент должен иметь возможность авторизоваться на машине дистрибутора и передать изменения, а для этого используется учетная запись, под которой работает агент. Под Local Account авторизоваться нигде не удастся, поэтому изменения никуда не пойдут.
Настройка учетной записи MS SQL Server Agent
После этого вам предложат сконфигурировать самого агента вручную или автоматически. Если выбрать ручной режим, то количество шагов мастера резко возрастает, но они просты и с минимальными знаниями английского ты разберешься в них. Если выбрать автомат, то остается только указать мастеру требуемый тип репликации – снимок (Snapshot publication), транзакции (Transaction publication) или смешение (Merge publication) и указать необходимые таблицы. Да, в репликации участвует не вся база, а указанные таблицы. Системные таблицы реплицировать незачем.
Выбор типа репликации
После создания издателя необходимо создать подписчика и настройку можно считать завершенной. Во время создания подписчика ты сможешь настроить план выполнения, указать дни, время или промежутки, через которые нужно выполнять репликацию.
Если ты настроил репликацию, и решил перенести базу данных на другой сервер, то можешь забыть про перенос через резервное копирование и восстановление. Дело в том, что в резервную копию не попадает информацию о репликации :(. Тут приходиться отключать базу Detach, копировать файлы на другой компьютер и подключать их заново Attach.
ДНК-полимераза
ДНК-полимеразы добавляют нуклеотиды к 3′-концу цепи ДНК. Если несоответствие случайно включено, дальнейшее удлинение полимеразы ингибируется. Вычитка удаляет несовпадающий нуклеотид, и расширение продолжается.
В целом, ДНК-полимеразы обладают высокой точностью, с частотой внутренних ошибок менее одной ошибки на каждые 10 7 добавленных нуклеотидов. Кроме того, некоторые ДНК-полимеразы также обладают способностью корректировать; они могут удалять нуклеотиды с конца растущей нити, чтобы исправить несовпадающие основания. Наконец, механизмы восстановления несоответствия после репликации контролируют ДНК на предмет ошибок, будучи способными отличить несовпадения во вновь синтезированной цепи ДНК от исходной последовательности цепи. Вместе эти три этапа дискриминации обеспечивают точность репликации менее одной ошибки на каждые 10 9 добавленных нуклеотидов.
Если упираемся в процессор
вот результаты всё тех же sysbench тестов
Физическая репликация в PostgreSQL
документации по Hot Standby
failoverОбновлено 28.09.2016:eng.uber.com/mysql-migrationОбновлено 30.10.2017:thebuild.com/blog/2017/10/27/streaming-replication-stopped-one-more-thing-to-checkтоже люди
Логическая репликация в PostgreSQL
что-то приунылкто сказал «разброд»?за них часто критикуют репликацию в MySQLкто сказал «форки»?быстро
Master-Slave репликация
В этом подходе выделяется один основной сервер базы данных, который называется Мастером. На нем происходят все изменения в данных (любые запросы MySQL INSERT/UPDATE/DELETE). Слейв сервер постоянно копирует все изменения с Мастера. С приложения на Слейв сервер отправляются запросы чтения данных (запросы SELECT). Таким образом Мастер сервер отвечает за изменения данных, а Слейв за чтение.
Читайте как настроить Master-Slave репликацию на MySQL.
В приложении нужно использовать два соединения — одно для Мастера, второе — для Слейва:
Несколько Слейвов
Преимущество этого типа репликации в том, что Вы можете использовать более одного Слейва. Обычно следует использовать не более 20 Слейв серверов при работе с одним Мастером.
Тогда из приложения Вы выбираете случайным образом один из Слейвов для обработки запросов:
Задержка репликации
Асинхронность репликации означает, что данные на Слейве могут появится с небольшой задержкой. Поэтому, в последовательных операциях необходимо использовать чтение с Мастера, чтобы получить актуальные данные:
Выход из строя
При выходе из строя Слейва, достаточно просто переключить все приложение на работу с Мастером. После этого восстановить репликацию на Слейве и снова его запустить.
Если выходит из строя Мастер, нужно переключить все операции (и чтения и записи) на Слейв. Таким образом он станет новым Мастером. После восстановления старого Мастера, настроить на нем реплику, и он станет новым Слейвом.
Резервирование
Намного чаще репликацию Master-Slave используют не для масштабирования, а для резервирования. В этом случае, Мастер сервер обрабатывает все запросы от приложения. Слейв сервер работает в пассивном режиме. Но в случае выхода из строя Мастера, все операции переключаются на Слейв.
Общие представления
Репликация ДНК — ключевое событие в ходе деления клетки. Принципиально, чтобы к моменту деления ДНК была реплицирована полностью и при этом только один раз. Это обеспечивается определёнными механизмами регуляции репликации ДНК. Репликация проходит в три этапа:
Регуляция репликации осуществляется в основном на этапе инициации. Это достаточно легко осуществимо, потому что репликация может начинаться не с любого участка ДНК, а со строго определённого, называемого сайтом инициации репликации. В геноме таких сайтов может быть как всего один, так и много. С понятием сайта инициации репликации тесно связано понятие репликон. Репликон — это участок ДНК, который содержит сайт инициации репликации и реплицируется после начала синтеза ДНК с этого сайта. Геномы бактерий, как правило, представляют собой один репликон, это значит, что репликация всего генома является следствием всего одного акта инициации репликации. Геномы эукариот (а также их отдельные хромосомы) состоят из большого числа самостоятельных репликонов, это значительно сокращает суммарное время репликации отдельной хромосомы. Молекулярные механизмы, которые контролируют количество актов инициации репликации в каждом сайте за один цикл деления клетки, называются контролем копийности. В бактериальных клетках помимо хромосомной ДНК часто содержатся плазмиды, которые представляют собой отдельные репликоны. У плазмид существуют свои механизмы контроля копийности: они могут обеспечивать синтез как всего одной копии плазмиды за клеточный цикл, так и тысяч копий.
Репликация начинается в сайте инициации репликации с расплетания двойной спирали ДНК, при этом формируется репликационная вилка — место непосредственной репликации ДНК. В каждом сайте может формироваться одна или две репликационные вилки в зависимости от того, является ли репликация одно- или двунаправленной. Более распространена двунаправленная репликация. Через некоторое время после начала репликации в электронный микроскоп можно наблюдать репликационный глазок — участок хромосомы, где ДНК уже реплицирована, окружённый более протяжёнными участками нереплицированной ДНК.
В репликационной вилке ДНК копирует крупный белковый комплекс (реплисома), ключевым ферментом которого является ДНК-полимераза. Репликационная вилка движется со скоростью порядка 100 000 пар нуклеотидов в минуту у прокариот и 500—5000 — у эукариот.
| Фермент | Функция |
|---|---|
| ДНК-гираза | Вносит временные двуцепочечные разрывы в ДНК, облегчая её разматывание. |
| Хеликаза | Разделяет цепи двухцепочечной молекулы ДНК на одинарные цепи. |
| SSB-белки | Связывают одноцепочечные фрагменты ДНК и предотвращают комплементарное спаривание. |
| Праймаза | Синтезирует РНК-затравку (праймер) — короткий фрагмент РНК, которая является инициатором в работе ДНК-полимеразы (полимераза не способна синтезировать ДНК с нуля, но может добавлять нуклеотиды к уже имеющимся). |
| ДНК-полимераза | Синтезирует ДНК, связываясь с праймером. Следует отметить, что один конец материнской ДНК полимераза синтезировала непрерывно и в одном направлении, а второй — в противоположном — фрагментами. |
| Белки скользящего зажима (застежки) | Окружают кольцом ДНК и «скользят» по ней вместе с продвигающейся вперед фермента ДНК-полимеразы. Они предотвращают диссоциацию фермента от матрицы ДНК и повышают эффективность его работы. |
| РНКаза H | Удаляет уже ненужные фрагменты РНК-затравки. |
| ДНК-лигаза | Сшивает фрагменты ДНК (фрагменты Оказаки). |
| Теломераза | Добавляет особые повторяющиеся последовательности нуклеотидов к одному концу цепи ДНК на участках теломер, тем самым компенсируя их укорачивание во время деления. |
| Реплисома (комплекс всех ферментов репликации) | Движется вдоль молекулы ДНК-матрицы, расплетая её и наращивая комплементарные цепи ДНК. |
Ферменты и белки репликации
Удвоение молекулы ДНК можно сравнить с любым метаболическим процессом в клетке, для которого необходимы соответствующие белки. Так как в биологии репликация – это важная составляющая клеточного деления, соответственно, немало вспомогательных пептидов здесь участвуют.
ДНК-полимераза — важнейший фермент редупликации, который отвечает за синтез дочерней цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты. В цитоплазме клетки в процессе репликации обязательно присутствие нуклеиновых трифосфатов, которые приносят все нуклеиновые основания.
Эти основания являются мономерами нуклеиновой кислоты, поэтому из них строится вся цепочка молекулы. ДНК-полимераза отвечает за процесс сборки в правильном порядке, иначе неизбежно появление всевозможных мутаций.
Праймаза — белок, который отвечает за формирование затравки на матричной цепи ДНК. Эта затравка называется также праймер, она имеет строение РНК
Для фермента ДНК-полимераза важно наличие начальных мономеров, с которых возможен дальнейший синтез всей полинуклеотидной цепочки. Эту функцию выполняет праймер и соответствующий ему фермент.
Хеликаза (геликаза) формирует репликационную вилку, которая представляет собой расхождение матричных цепей путем разрыва водородных связей
Так полимеразам проще подойти к молекуле и начать синтез.
Топоизомераза. Если представить молекулу ДНК в виде закрученной веревки, при продвижении полимеразы по цепи будет формироваться положительное напряжение из-за сильного скручивания. Эту проблему решает топоизомераза – фермент, который на короткое время разрывает цепочку и разворачивает при этом всю молекулу. После чего поврежденное место сшивается вновь, а ДНК не испытывает напряжения.
Ssb-белки, как грозди, присоединяются к цепям ДНК в репликационной вилке, чтобы предупредить повторное формирование водородных связей раньше окончания процесса редупликации.
Лигаза. Функция фермента заключается в сшивании фрагментов Оказаки на отстающей цепи молекулы ДНК. Происходит это путем вырезания праймеров и встраивания на их месте нативных мономеров дезоксирибонуклеиновой кислоты.
В биологии репликация – это сложный многоступенчатый процесс, который предельно важен при делении клеток. Поэтому использование различных белков и ферментов необходимо для эффективного и правильного синтеза.
Особенности логической репликации:
Асинхронность репликации
В MySQL репликация работает в асинхронном режиме. Это значит, что приложение не знает, как быстро данные появятся на Слейве. 
Задержка в репликации (replication lag) может быть как очень маленькой, так и очень большой. Обычно рост задержки говорит о том, что сервера не справляются с текущей нагрузкой и их необходимо масштабировать дальше, например техниками горизонтального и вертикального шардинга.
Синхронный режим
Синхронный режим репликации позволит гарантировать копирование данных на Слейв. 
Это упростит работу в приложении, т.к. все операции чтения можно будет всегда отправлять на Слейв. Однако это может значительно уменьшить скорость работы MySQL. Синхронный режим не следует использовать в Web приложениях.