آلية تكرار الحمض النووي (موضحة برسوم بيانية)

آلية تكرار الحمض النووي!

يمكن مناقشة العملية الكاملة لتكرار الحمض النووي تحت العديد من الخطوات. تتطلب هذه الخطوات استخدام أكثر من اثنتي عشرة من الإنزيمات وعوامل البروتين. أثناء وضع شبه النسخ المتماثل أولاً ، يحدث فك الحلزون المزدوج.

يمكن فصل هذين العنصرين بسهولة لأن الروابط الهيدروجينية التي تحافظ على الجدولين تكون ضعيفة جدا على عكس الروابط الكيميائية الأخرى. عندما يفصل هذان الشريطان ، يشكل كل جزء من جزء واحد الجزء المكمّل من حبلا آخر.

لا تنفصل السلالتان الأبويتان تمامًا ، ولكن يتم فتحهما في ما يعرف باسم شوكة النسخ المتماثل. ونتيجة لذلك ، فإن العداد A ، T مناسبًا ، مقابل C ؛ G سيأتي وهلم جرا. وبسبب هذه العملية ، سيتم تشكيل تسلسل نوكليوتيدي دقيق تلقائيًا.

وهكذا ، يحدث تجديد لولب DNA ، مع خيط واحد من الحلزون الأصلي يتحد مع مكمل طازج لتشكيل جزيء DNA مزدوج. كما تم استدعاء هذا النوع من النسخ المتماثل كـ ازدواج سحاب. الطريقة الموضحة أعلاه لتكرار الحمض النووي في وقت لاحق على التحقق من التجارب المختلفة.

يمكن مناقشة تفاصيل تكرار الحمض النووي (DNA) تحت العناوين التالية:

1. تفعيل deoxyribonucleosides:

تم العثور على nucleosides الأربعة من الحمض النووي أي ، AMP ، GMP ، CMP و TMP عائمة حرة في النواة. يتم تفعيلها كلها من قبل ATP لتشكيل triphosphatases deoxyribonucleoside دعا ATP ، GTP ، CTP و TTP. الإنزيم المطلوب في هذه الخطوة هو phosphorylase والخطوة تسمى phosphorylation.

2. الاعتراف بنقطة البدء:

في أي مكان يجب أن يبدأ تكرار جزيء DNA؟ من نقطة معينة يبدأ فك الجزيء DNA. تسمى هذه النقطة المحددة نقطة البدء. لتحديد نقطة البدء في جزيء الحمض النووي البادئ معينة الجزيئات اللازمة.

في الفيروسات و prokaryotes مثل البكتيريا ، قد يكون هناك واحد فقط من أصل النسخ المتماثل. في eukaryotes مع جزيء DNA كبير ، قد يكون هناك العديد من نقاط البدء (الأصل) للتكرار والتي تندمج أخيراً مع بعضها البعض.

3. فك جزيء DNA:

ينزع الحلزون المزدوج للحمض النووي DNA (DNA) ويتحرك في شرائط مفردة من الحمض النووي عن طريق انهيار روابط الهيدروجين الضعيفة. يساعد حلزونات الإنزيمات على تفكيك الحلزون. تقطع الإنزيمات المسماة Topoisomerases جزءًا واحدًا من الحمض النووي (DNA) وتساعد على إعادة فصل الحلزون DNA.

إذا تم سحب حبلين متشابكين بدرجة كبيرة عن طريق استخدام القوة ، فإن خيوط الحبال تتلاقى تلقائياً بمجرد إيقاف تطبيق القوة. وإذا تم قطع أحد خيوط الحبال المتشابكة ، فسوف يزول التوتر ويفشل اثنان من الأفرع في الالتحام.

وهكذا تخفف الإنزيمات مثل توبويزوميراز من شد خيوط الدنا ويتم فصل سلالتين من الحلزون. في الواقع ، بسبب هذا unzipping من فقاعات مضاعفة الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل التي تتشكل فيما بعد تمتد شوكة تكرار على شكل Y. في البكتيريا والعديد من phages DNA ، هذا الامتداد ثنائي الاتجاه.

4. تشكيل التمهيدي الرنا:

الحمض النووي المصنوع من بوليميراز الحمض النووي الريبي تشكيل التمهيدي الحمض النووي الريبي. ومن الأسهل نسبيا إضافة سلسلة صغيرة موجودة بالفعل تسمى التمهيدي المكونة من قالب الحمض النووي (الشكل 6.17). يتم تحقيق ذلك من خلال s5mmesis من شريحة قصيرة من التمهيدي RNA.

هذا ينتج نهاية 3 ′ هيدروكسيل على تسلسل ريبونوكليوتيدات ، التي تضاف إليها ديوكسي ريبونوكليوتيدات. في نهاية المطاف يتم إزالة التمهيدي الرنا إنزيميا ترك فجوة في حبلا deoxyribonucleotide توليفها حديثا. يجب ملء هذه الفجوة.

تشكيل سلاسل الحمض النووي الجديدة:

يمكن أن يعمر إنزيم بوليميريز الدنا النوكليوتيدات فقط في اتجاه 5′- 3.. بوليميراز الحمض النووي هو المسؤول عن التكثيف الموجه للقوالب من deoxyribonucleotide

triphosphatases. تخليق حصيلة جديدة من الخيوط التكميلية الجديدة من المحطة 3 ′ OH من التمهيدي ، مما تسبب في تمديد أو نمو في 5 ′ - 3 ′ الاتجاه.

نظرًا لأن خطي الحمض النووي في اتجاه مضاد للتناظر ، يجب أن يتم توليفهما بواسطة نمو يحدث في الاتجاه المعاكس. يتم إضافة deoxyribonucleotides بواسطة بوليميريز الحمض النووي في وجود ATP.

يقوم الإنزيم بتجميع حبلا جديد في قطعة متصلة في اتجاه 5 ′ -3 and ويسمى حبلاً قياديًا. على الخيط الآخر من الحمض النووي ، يشكل الإنزيم شظايا الحمض النووي في قطع صغيرة مرة أخرى في اتجاه 5′-3 initi الذي يبدأ من التمهيدي الرناوي.

يتكون التمهيدي بمساعدة إنزيم بريماسي. تسمى الأجزاء الصغيرة بشظايا أوكازاكي. يتم وصلهم معا لإنتاج حبلا ابنة مستمرة. بمساعدة DNA ligase "(الانضمام)." يدعى هذا الخيط بحبل متخلف.

إزالة البراعم الحمض النووي الريبي:

بمجرد أن يتم تشكيل القطع الصغيرة من أجزاء أوكازاكي ، تتم إزالة التمهيدي الرناوي من 5 ′ end واحدا تلو الآخر بواسطة نشاط نوكلياز بوليكراز الحمض النووي.

قراءة الدليل وإصلاح الحمض النووي:

تضمن خصوصية الاقتران الأساسي التكرار الدقيق. بطريقة ما ، من الممكن أن القواعد الخاطئة قد تصل إلى تردد نادر واحد من 10،000. يمكن إزالة هذه القواعد المقدمة بشكل خاطئ من نشاط إنزيم بوليميراز الدنا.

حتى القواعد الخاطئة التي دخلت الحلزونية من الحمض النووي عن طريق الطفرات (هربت من قبل آلية قراءة الدليل للحمض النووي) يمكن تحديدها وتصحيحها بواسطة إنزيمات الإصلاح. قطع هذه الأنزيمات الإصلاح (على سبيل المثال ، nucleases) قبالة جزء من الحمض النووي defection وإدخال والانضمام (عن طريق انزيم ligase) الجزء الصحيح العادي.

هناك ضرر آخر يمكن إصلاحه بسبب الأشعة فوق البنفسجية. في مثل هذه الحالات pyrimidines مثل thymine form الثايمين dimer. تشكيل مثل هذا الثقب يعوق التكرار. مثل هذا العيب يمكن إصلاحه إنزيميًا مما يؤدي إلى خلع ثنائي النوكليوتيد. ثم يعاد العيب عن طريق إدخال إنزيمي لتكملة النوكليوتيدات الصحيحة.