Ang molekula ng DNA ay isang istraktura na matatagpuan sa isang chromosome. Ang isang chromosome ay naglalaman ng isang naturang molekula na binubuo ng dalawang hibla. Ang reduplication ng DNA ay ang paglipat ng impormasyon pagkatapos ng sariling pagpaparami ng mga thread mula sa isang molekula patungo sa isa pa. Ito ay likas sa parehong DNA at RNA. Tinatalakay ng artikulong ito ang proseso ng reduplication ng DNA.
Pangkalahatang impormasyon at mga uri ng DNA synthesis
Alam na ang mga thread sa molekula ay baluktot. Gayunpaman, kapag nagsimula ang proseso ng reduplication ng DNA, sila ay nag-despiralize, pagkatapos ay lumipat sa mga gilid, at isang bagong kopya ang na-synthesize sa bawat isa. Sa pagkumpleto, lumilitaw ang dalawang ganap na magkaparehong molekula, na ang bawat isa ay naglalaman ng thread ng ina at anak na babae. Ang synthesis na ito ay tinatawag na semi-konserbatibo. Ang mga molekula ng DNA ay lumalayo, habang nananatili sa iisang sentromere, at sa wakas ay naghihiwalay lamang kapag nagsimulang maghati ang sentromere na ito.
Ang isa pang uri ng synthesis ay tinatawag na reparative. Siya, hindi tulad ng nauna,nauugnay sa anumang yugto ng cellular, ngunit nagsisimula kapag nangyari ang pinsala sa DNA. Kung sila ay masyadong malawak, pagkatapos ay ang cell sa kalaunan ay mamatay. Gayunpaman, kung ang pinsala ay naisalokal, pagkatapos ay maaari itong ayusin. Depende sa problema, ang isa o dalawang hibla ng DNA ay napapailalim sa pagpapanumbalik. Ito, kung tawagin din, ang hindi naka-iskedyul na synthesis ay hindi nagtatagal ng mahabang panahon at hindi nangangailangan ng malaking gastos sa enerhiya.
Ngunit kapag nangyari ang reduplication ng DNA, maraming enerhiya, materyal ang natupok, ang tagal nito ay umaabot ng ilang oras.
Ang reduplication ay hinati sa tatlong yugto:
- initiation;
- pagpahaba;
- pagwawakas.
Suriin natin ang DNA reduplication sequence na ito.
Initiation
May ilang sampu-sampung milyong base pairs sa DNA ng tao (mayroong isang daan at siyam lamang sa mga hayop). Nagsisimula ang reduplication ng DNA sa maraming lugar sa chain para sa mga sumusunod na dahilan. Sa halos parehong oras, ang transkripsyon ay nangyayari sa RNA, ngunit ito ay sinuspinde sa ilang magkahiwalay na lugar sa panahon ng DNA synthesis. Samakatuwid, bago ang naturang proseso, ang isang sapat na dami ng isang sangkap ay naipon sa cytoplasm ng cell upang mapanatili ang expression ng gene at upang ang mahahalagang aktibidad ng cell ay hindi maabala. Dahil dito, ang proseso ay dapat isagawa sa lalong madaling panahon. Ang pagsasahimpapawid sa panahong ito ay isinasagawa, at ang transkripsyon ay hindi isinasagawa. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang reduplication ng DNA ay nangyayari nang sabay-sabay sa ilang libong puntos - maliliit na lugar na may tiyakpagkakasunud-sunod ng mga nucleotides. Pinagsasama ang mga ito ng mga espesyal na protina ng initiator, na pinagsasama naman ng iba pang mga enzyme ng DNA replication.
Ang DNA fragment kung saan nangyayari ang synthesis ay tinatawag na replicon. Nagsisimula ito sa simula at nagtatapos kapag nakumpleto ng enzyme ang pagtitiklop. Ang replicon ay nagsasarili, at nagbibigay din sa buong proseso ng sarili nitong suporta.
Ang proseso ay maaaring hindi magsimula sa lahat ng mga punto nang sabay-sabay, kung saan ito magsisimula nang mas maaga, sa isang lugar sa ibang pagkakataon; maaaring dumaloy sa isa o dalawang magkasalungat na direksyon. Nagaganap ang mga kaganapan sa sumusunod na pagkakasunud-sunod kapag nabuo:
- replication fork;
- RNA primer.
Replication fork
Ang bahaging ito ay ang proseso kung saan ang mga deoxyribonucleic strands ay na-synthesize sa mga hiwalay na strand ng DNA. Ang mga tinidor ay bumubuo ng tinatawag na reduplication eye. Ang proseso ay pinangungunahan ng isang serye ng mga aksyon:
- release from binding to histones in the nucleosome - DNA reduplication enzymes gaya ng methylation, acetylation at phosphorylation ay gumagawa ng mga kemikal na reaksyon na nagiging sanhi ng pagkawala ng positibong singil ng mga protina, na nagpapadali sa paglabas nito;
- despiralization ay ang pag-unwinding na kinakailangan upang higit pang mailabas ang mga thread;
- pagputol ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga hibla ng DNA;
- ang kanilang pagkakaiba-iba sa iba't ibang direksyon ng molekula;
- fixation ng SSB proteins.
Ang
RNA primer
Synthesis ay isinasagawaisang enzyme na tinatawag na DNA polymerase. Gayunpaman, hindi niya ito masisimulan sa kanyang sarili, kaya ginagawa ito ng iba pang mga enzyme - RNA polymerases, na tinatawag ding RNA primers. Ang mga ito ay synthesized kahanay sa mga deoxyribonucleic strands ayon sa komplementaryong prinsipyo. Kaya, ang pagsisimula ay nagtatapos sa synthesis ng dalawang RNA primer sa dalawang DNA strand na nasira at nahiwalay sa magkaibang direksyon.
Elongation
Ang panahong ito ay nagsisimula sa pagdaragdag ng isang nucleotide at ang 3' dulo ng RNA primer, na isinasagawa ng nabanggit na DNA polymerase. Sa una, ikinakabit niya ang pangalawa, pangatlong nucleotide, at iba pa. Ang mga base ng bagong strand ay konektado sa parent chain sa pamamagitan ng hydrogen bond. Ito ay pinaniniwalaan na ang filament synthesis ay nagpapatuloy sa 5'-3' na direksyon.
Kung saan ito nangyayari patungo sa replication fork, ang synthesis ay patuloy na nagpapatuloy at humahaba habang ginagawa ito. Samakatuwid, ang naturang thread ay tinatawag na leading o leading. Hindi na nabuo ang mga primer ng RNA dito.
Gayunpaman, sa kabaligtaran ng maternal strand, ang DNA nucleotides ay patuloy na nakakabit sa RNA primer, at ang deoxyribonucleic chain ay na-synthesize sa kabaligtaran na direksyon mula sa reduplication fork. Sa kasong ito, tinatawag itong lagging o lagging.
Sa lagging strand, ang synthesis ay nangyayari nang pira-piraso, kung saan, sa dulo ng isang seksyon, ang synthesis ay nagsisimula sa isa pang site na malapit gamit ang parehong RNA primer. Kaya, mayroong dalawang fragment sa lagging strand na konektado ng DNA at RNA. Tinatawag silang mga Okazaki fragment.
Pagkatapos ay mauulit ang lahat. Pagkatapos ay ang isa pang pagliko ng helix ay nag-unwinds, ang mga hydrogen bond ay nasira, ang mga strands ay nag-iiba sa mga gilid, ang nangungunang strand ay humahaba, ang susunod na fragment ng RNA primer ay na-synthesize sa nahuhuli, pagkatapos nito ang Okazaki fragment. Pagkatapos nito, sa lagging strand, ang mga primer ng RNA ay nawasak, at ang mga fragment ng DNA ay pinagsama sa isa. Kaya sa circuit na ito nangyayari nang sabay-sabay:
- pagbuo ng mga bagong RNA primer;
- synthesis ng Okazaki fragment;
- pagkasira ng RNA primers;
- muling pagsasama sa iisang chain.
Pagwawakas
Magpapatuloy ang proseso hanggang sa magtagpo ang dalawang replication fork, o ang isa sa mga ito ay umabot sa dulo ng molecule. Matapos magtagpo ang mga tinidor, ang mga anak na hibla ng DNA ay konektado sa pamamagitan ng isang enzyme. Kung sakaling lumipat ang tinidor sa dulo ng molekula, magtatapos ang reduplication ng DNA sa tulong ng mga espesyal na enzyme.
Pagwawasto
Sa prosesong ito, isang mahalagang papel ang ibinibigay sa kontrol (o pagwawasto) ng reduplication. Lahat ng apat na uri ng nucleotides ay ibinibigay sa lugar ng synthesis, at sa pamamagitan ng pagsubok na pagpapares, pinipili ng DNA polymerase ang mga kailangan.
Ang gustong nucleotide ay dapat na makabuo ng kasing dami ng hydrogen bond gaya ng parehong nucleotide sa DNA template strand. Bilang karagdagan, dapat mayroong isang tiyak na pare-pareho ang distansya sa pagitan ng mga backbone ng asukal-pospeyt, na tumutugma sa tatlong singsing sa dalawang base. Kung hindi matugunan ng nucleotide ang mga kinakailangang ito, hindi mangyayari ang koneksyon.
Isinasagawa ang kontrol bago ito isama sa chain at bagopagsasama ng susunod na nucleotide. Pagkatapos nito, nabuo ang isang bono sa backbone ng sugar phosphate.
Mutational variation
Ang mekanismo ng pagtitiklop ng DNA, sa kabila ng mataas na porsyento ng katumpakan, ay palaging may mga kaguluhan sa mga thread, pangunahing tinatawag na "gene mutations". Humigit-kumulang isang libong base pairs ang may isang error, na tinatawag na convariant reduplication.
Nangyayari ito sa iba't ibang dahilan. Halimbawa, sa mataas o masyadong mababang konsentrasyon ng mga nucleotide, deamination ng cytosine, ang pagkakaroon ng mutagens sa lugar ng synthesis, at higit pa. Sa ilang mga kaso, ang mga error ay maaaring itama sa pamamagitan ng mga proseso ng reparasyon, sa iba, ang pagwawasto ay nagiging imposible.
Kung ang pinsala ay tumama sa isang hindi aktibong lugar, ang error ay hindi magkakaroon ng malubhang kahihinatnan kapag nangyari ang proseso ng pag-reduplikasyon ng DNA. Ang pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng isang partikular na gene ay maaaring lumitaw nang may hindi pagkakatugma. Kung gayon ang sitwasyon ay iba, at ang pagkamatay ng cell na ito at ang pagkamatay ng buong organismo ay maaaring maging negatibong resulta. Dapat ding isaalang-alang na ang mga gene mutation ay nakabatay sa mutational variability, na ginagawang mas plastic ang gene pool.
Methylation
Sa oras ng synthesis o kaagad pagkatapos nito, nangyayari ang chain methylation. Ito ay pinaniniwalaan na sa mga tao, ang prosesong ito ay kinakailangan upang makabuo ng mga kromosom at makontrol ang transkripsyon ng gene. Sa bacteria, ang prosesong ito ay nagsisilbing protektahan ang DNA mula sa pagkaputol ng mga enzyme.
