ما هو شوكة النسخ المتماثل؟

ال شوكة النسخ المتماثل إنها النقطة التي يحدث فيها تكرار الحمض النووي ، وتسمى أيضًا نقطة النمو. له شكل Y ، ومع استمرار التكرار ، يتم استبدال دبوس الشعر بواسطة جزيء الحمض النووي.

تكرار الحمض النووي هو العملية الخلوية التي تنطوي على ازدواجية المادة الوراثية في الخلية. هيكل الحمض النووي هو الحلزون المزدوج ، ومن أجل تكرار محتواه يجب فتحه. سوف يكون كل جزء من السلاسل جزءًا من سلسلة الحمض النووي الجديد ، نظرًا لأن النسخ المتماثل هو عملية شبه تحفظية.

يتم تكوين شوكة النسخ المتماثل فقط بين التقاطع بين القوالب أو القوالب المفصولة حديثًا والحمض النووي المزدوج الذي لم يتم تكراره بعد. عند بدء النسخ المتماثل للحمض النووي ، يمكن تكرار أحد السلاسل بسهولة ، بينما يواجه الطرف الآخر مشكلة قطبية.

يقوم الإنزيم المسؤول عن بلمرة السلسلة - بوليميريز الحمض النووي - بتركيب حبلا الحمض النووي في اتجاه 5'3 'فقط. وهكذا ، واحدة حبلا مستمر والآخر يعاني من تكرار متقطع ، وتوليد شظايا من أوكازاكي.

مؤشر

• 1 تكرار الحمض النووي وشوكة النسخ المتماثل
  • 1.1 النسخ المتماثل أحادي الاتجاه وثنائي الاتجاه
  • 1.2 الانزيمات المعنية
  • 1.3 بداية التكرار وتشكيل الشوكة
  • 1.4 استطالة وحركة الشوكة
  • 1.5 الإنهاء
• 2 تكرار الحمض النووي هو شبه المحافظ
• 3 مشكلة الاستقطاب
  • 3.1 كيف يعمل البوليميريز?
  • 3.2 إنتاج شظايا أوكازاكي
• 4 المراجع

تكرار الحمض النووي وشوكة النسخ المتماثل

الحمض النووي هو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية اللازمة لجميع الكائنات الحية - باستثناء بعض الفيروسات.

يتواجد هذا البوليمر الضخم المكون من أربعة نيوكليوتيدات مختلفة (A و T و G و C) في نواة حقيقيات النوى ، في كل من الخلايا التي تشكل أنسجة هذه الكائنات (باستثناء خلايا الدم الحمراء الناضجة من الثدييات ، والتي تفتقر إلى الأساسية).

في كل مرة تنقسم فيها الخلية ، يجب تكرار الحمض النووي من أجل تكوين خلية ابنة بمواد وراثية.

النسخ المتماثل أحادي الاتجاه وثنائي الاتجاه

يمكن أن يكون النسخ المتماثل أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه ، اعتمادًا على تكوين شوكة النسخ المتماثل في نقطة الأصل.

منطقيا ، في حالة النسخ المتماثل في اتجاه واحد ، يتم تشكيل شوكة واحدة فقط ، بينما في النسخ المتماثل ثنائي الاتجاه يتم تشكيل شوكة.

الانزيمات المعنية

لهذه العملية ، هناك حاجة إلى آلية أنزيمية معقدة ، والتي تعمل بسرعة والتي يمكن تكرار الحمض النووي بطريقة دقيقة. إن الإنزيمات الأكثر أهمية هي بوليميريز الحمض النووي ، وبريز الحمض النووي الريبي ، وهيليز الحمض النووي ، وليزاز الحمض النووي ، وتوبويزوميراز.

بداية التكرار وتشكيل الشوكة

لا يبدأ تكرار الحمض النووي في أي مكان عشوائي في الجزيء. هناك مناطق محددة في الحمض النووي التي تحدد بداية التكرار.

في معظم البكتيريا ، يكون للكروموسوم البكتيري نقطة بداية واحدة غنية بـ AT. هذا التكوين منطقي ، حيث أنه يسهل فتح المنطقة (يتم ربط أزواج AT بجسرين هيدروجين ، بينما يكون الزوج GC بثلاثة).

عندما يبدأ DNA في الفتح ، يتشكل هيكل على شكل Y: شوكة النسخ المتماثل.

استطالة وحركة الشوكة

لا يمكن أن يبدأ بوليميريز الحمض النووي في تخليق سلاسل ابنته من نقطة الصفر. تحتاج إلى جزيء ذو نهاية 3 '' حتى يكون للبوليميريز مكان البدء في البلمرة.

يتم تقديم هذه النهاية الحرة 3 'بواسطة جزيء صغير من النيوكليوتيدات يسمى التمهيدي أو التمهيدي. أول يعمل كنوع من هوك لالبوليميريز.

مع عملية النسخ المتماثل ، فإن شوكة النسخ المتماثل لديها القدرة على التحرك على طول الحمض النووي. يترك شوكة النسخ المتماثل جزيئين من الحمض النووي أحادي النطاق يوجهان تكوين جزيئات ابنة مزدوجة النطاق.

يمكن أن تتقدم الشوكة بفضل عمل إنزيمات الهليز التي تزيل جزيء الحمض النووي. هذا الإنزيم يكسر روابط الهيدروجين بين أزواج القاعدة ويسمح بإزاحة الشوكة.

اكتمال

يتم إنهاء النسخ المتماثل عندما يكون الشوكة عند 180 درجة مئوية من الأصل.

في هذه الحالة ، نتحدث عن كيفية تدفق عملية النسخ المتماثل في البكتيريا ومن الضروري تسليط الضوء على عملية الالتواء الكاملة للجزيء الدائري الذي يتضمن التكرار. تلعب Topoisomerases دورًا مهمًا في فك الجزيء.

تكرار الحمض النووي هو شبه المحافظ

هل تساءلت يوما كيف يحدث التكرار في الحمض النووي؟ وهذا يعني ، يجب أن تنشأ حلزون مزدوج آخر من الحلزون المزدوج ، ولكن كيف يحدث ذلك؟ لعدة سنوات ، كان هذا سؤال مفتوح بين علماء الأحياء. يمكن أن يكون هناك العديد من التباديل: اثنين من السلاسل القديمة معا واثنين من السلاسل الجديدة معا ، أو خيط جديد واحد قديم لتشكيل الحلزون المزدوج.

في عام 1957 ، أجاب الباحثون ماثيو ميسلسون وفرانكلين ستال على هذا السؤال. كان نموذج النسخ المتماثل الذي اقترحه المؤلفون شبه المحافظ.

صرح Meselson و Stahl أن نتيجة التكرار هما جزيء الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل. يتكون كل من الجزيئات الناتجة من حبلا قديم (من الأم أو الجزيء الأولي) وشريط جديد مركب حديثًا..

مشكلة القطبية

كيف يعمل بوليميريز?

يتكون حلزون الدنا من خلال سلسلتين تعملان بطريقة غير متوازية: واحدة تسير في اتجاه 5'-3 'و 3'-5' أخرى.

إن الإنزيم الأكثر أهمية في عملية النسخ المتماثل هو بوليميريز الحمض النووي ، وهو المسؤول عن تحفيز الارتباط للنيوكليوتيدات الجديدة التي ستضاف إلى السلسلة. يمكن لبوليميريز الحمض النووي تمديد السلسلة فقط في اتجاه 5 "-3". تعيق هذه الحقيقة الازدواجية المتزامنة للسلاسل في شوكة النسخ المتماثل.

لماذا؟ تحدث إضافة النيوكليوتيدات في الطرف الحر 3 'حيث توجد مجموعة هيدروكسيل (-OH). وبالتالي ، يمكن تضخيم واحد فقط من السلاسل بسهولة بإضافة النوكليوتيدات الطرفي إلى الطرف 3 '. وهذا ما يسمى حبلا موصل أو مستمر.

إنتاج شظايا أوكازاكي

لا يمكن للطول الآخر أن يطيل ، لأن الطرف الحر هو 5 'وليس 3' ولا يوجد بوليميريز يحفز إضافة النيوكليوتيدات إلى الطرف 5 '. يتم حل المشكلة عن طريق تخليق شظايا قصيرة متعددة (من 130 إلى 200 نيوكليوتيد) ، كل في الاتجاه الطبيعي للنسخ المتماثل من 5 "إلى 3".

ينتهي هذا التوليف غير المنقطع للشظايا بتوحيد كل جزء من الأجزاء ، وهو تفاعل يحفزه ليجاز الدنا. على شرف مكتشف هذه الآلية ، Reiji Okazaki ، تسمى الأجزاء الصغيرة المُصنّعة أجزاء من Okazaki.

مراجع

1. Alberts، B.، Bray، D.، Hopkin، K.، Johnson، A.D، Lewis، J.، Raff، M.، ... & Walter، P. (2015). بيولوجيا الخلية الأساسية. علوم الطوق.
2. Cann، I. K.، & Ishino، Y. (1999). النسخ المتماثل DNA الحمض النووي: تحديد القطع لحل اللغز. علم الوراثة, 152(4) ، 1249-67.
3. Cooper، G. M.، & Hausman، R. E. (2004). الخلية: النهج الجزيئي. Medicinska naklada.
4. Garcia-Diaz، M.، & Bebenek، K. (2007). وظائف متعددة من polymerases الحمض النووي. مراجعات نقدية في علوم النبات, 26(2) ، 105-122.
5. لوين ، ب. (2008). الجينات التاسعة. مولودية غراو هيل Interamericana.
6. Shcherbakova، P. V.، Bebenek، K.، & Kunkel، T. A. (2003). وظائف البوليمرات الحمض النووي حقيقية النواة. العلوم SAGE KE, 2003(8) ، 3.
7. Steitz، T. A. (1999). polymerases الحمض النووي: التنوع الهيكلي والآليات المشتركة. مجلة الكيمياء البيولوجية, 274(25) ، 17395-17398.
8. واتسون ، ج. دي (2006). البيولوجيا الجزيئية للجين. Ed. Panamericana Medical.
9. Wu، S.، Beard، W. A.، Pedersen، L. G.، & Wilson، S. H. (2013). تشير المقارنة الهيكلية لهندسة البلمرة الحمض النووي إلى بوابة النوكليوتيدات إلى موقع البلمرة النشط. الاستعراضات الكيميائية, 114(5) ، 2759-74.