DNA yeniden çoğaltması nedir? DNA yeniden çoğaltma işlemi

DNA molekülü kromozom üzerinde bulunuryapı. Bir kromozom, iki şeritten oluşan böyle bir molekül içerir. DNA çoğaltması, ipliklerin bir molekülden diğerine kendi kendini yeniden üretmesinden sonra bilgi aktarımıdır. Hem DNA'da hem de RNA'da bulunur. Bu makale DNA replikasyonu sürecini tartışmaktadır.

Genel bilgiler ve DNA sentezi türleri

Moleküldeki ipliklerin büküldüğü bilinmektedir.Bununla birlikte, DNA çoğaltma işlemi başladığında, despiralize olurlar, sonra yanlara doğru hareket ederler ve her birinde yeni bir kopya sentezlenir. Tamamlandığında, her biri bir anne ve kızı ipliği içeren, tamamen aynı iki molekül ortaya çıkar. Bu senteze yarı korunumlu denir. DNA molekülleri, tek bir sentromerde kalırken uzaklaşır ve sonunda ancak bu sentromerde bölünme süreci başladığında ayrılır.

Başka bir sentez türü onarıcı olarak adlandırılır.Öncekinden farklı olarak herhangi bir hücresel aşama ile ilişkili değildir, ancak DNA hasarı meydana geldiğinde başlar. Çok genişlerse, hücre sonunda ölür. Bununla birlikte, hasar lokalize ise, onarılabilir. Soruna bağlı olarak, bir veya iki DNA dizisi restorasyona tabi tutulur. Bu, aynı zamanda planlanmamış sentez olarak da adlandırılır, uzun zaman almaz ve büyük enerji maliyetleri gerektirmez.
Ancak DNA ikilenmesi meydana geldiğinde çok fazla enerji ve malzeme harcanır, süresi saatlerce uzar.
Tekrarlama üç döneme ayrılır:

• başlama;
• uzama;
• sonlandırma.

Bu DNA replikasyon dizisini daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Başlatma

İnsan DNA'sında - birkaç on milyonlarca çiftnükleotidler (hayvanlarda sadece yüz dokuz tane vardır). DNA ikilenmesi, aşağıdaki nedenlerle zincirin birçok yerinde başlar. Yaklaşık aynı zamanda, RNA'da transkripsiyon meydana gelir, ancak DNA sentezi sırasında bazı ayrı yerlerde askıya alınır. Bu nedenle, böyle bir işlemden önce, hücrenin sitoplazmasında gen ekspresyonunu sürdürmek ve hücrenin yaşamsal aktivitesinin bozulmaması için yeterli miktarda bir madde birikir. Bu açıdan bakıldığında, süreç mümkün olduğu kadar çabuk gerçekleştirilmelidir. Bu süre zarfında yayın yapılır ve transkripsiyon yapılmaz. Çalışmalar, DNA kopyalanmasının aynı anda birkaç bin noktada - belirli bir nükleotit dizisine sahip küçük alanlarda - meydana geldiğini göstermiştir. Özel başlatıcı proteinler tarafından birleştirilirler ve bunlar da diğer DNA replikasyon enzimleri tarafından birleştirilir.

DNA'da sentezin gerçekleştiği parçaya denirreplikon. Başlangıç ​​noktasından başlar ve enzim replikasyonu tamamladığında biter. Replicon bağımsızdır ve ayrıca tüm süreci kendi provizyonuyla sağlar.
Süreç tüm noktalardan aynı anda başlamayabilir,bir yerde daha erken, bir yerde sonra başlar; bir veya iki zıt yönde akabilir. Olaylar, oluşturulduğunda aşağıdaki sırada gerçekleşir:

• çoğaltma çatalı;
• RNA astarı.

çoğaltma çatalı

Bu kısım, işlemkopan DNA iplikçiklerinde deoksiribonükleik iplikçiklerin sentezi gerçekleşir. Çatallar sözde yeniden çoğaltma gözünü oluşturur. Süreç birkaç adımdan önce gelir:

• nükleozomdaki histonlara bağlanmadan salınma -Metilasyon, asetilasyon ve fosforilasyon gibi DNA replikasyon enzimleri, proteinlerin pozitif yüklerini kaybetmelerine neden olan ve bu da serbest kalmalarını kolaylaştıran kimyasal reaksiyonlar üretir;
• despiralizasyon, iplikleri daha fazla serbest bırakmak için gerekli olan gevşemedir;
• DNA zincirleri arasındaki hidrojen bağlarının kırılması;
• molekülün farklı yönlerindeki sapmaları;
• SSB proteinleri tarafından fiksasyon.

RNA astarı

Sentez adı verilen bir enzim tarafından gerçekleştirilir.DNA polimeraz. Bununla birlikte, kendi başına başlatamaz, bu nedenle diğer enzimler yapar - RNA primerleri olarak da adlandırılan RNA polimerazlar. Tamamlayıcı prensibe göre deoksiribonükleik zincirlerle paralel olarak sentezlenirler. Böylece başlangıç, farklı yönlerde hareket etmiş iki kırık DNA ipliği üzerinde iki RNA primerinin sentezi ile sona erer.

Uzama

Bu dönem üyelikle başlar.nükleotid ve daha önce bahsedilen DNA polimeraz tarafından gerçekleştirilen RNA primerinin 3 "ucu. İkinci, üçüncü nükleotidi birinciye bağlar vb. Yeni ipliğin bazları ana zincire şu şekilde bağlanır: hidrojen bağları İpliğin sentezinin - 3" yönünde gittiğine inanılıyor.
Çoğaltma çatalına doğru gerçekleştiği yerde, sentez sürekli olarak ilerler ve aynı zamanda uzar. Bu nedenle, böyle bir iş parçacığına lider veya lider denir. Üzerinde artık RNA primerleri oluşmaz.

Ancak, zıt ana iş parçacığındaDNA nükleotitleri, RNA primerine bağlanmaya devam eder ve deoksiribonükleik zincir, ikileme çatalından ters yönde sentezlenir. Bu durumda gecikme veya geride kalma olarak adlandırılır.

Gecikmeli zincirde, sentez parçalı olarak gerçekleşir,burada, bir bölgenin sonunda, aynı RNA primerini kullanarak yakınlardaki başka bir bölgede sentez başlar. Böylece, gecikmeli sarmal üzerinde DNA ve RNA ile birbirine bağlanan iki parça vardır. Bunlara Okazaki parçaları denir.

Sonra her şey tekrar eder.Sonra sarmalın başka bir dönüşü gevşer, hidrojen bağları kopar, teller yanlara doğru ayrılır, önde gelen iplik uzar, RNA primerinin bir sonraki fragmanı geride kalan üzerinde sentezlenir, ardından Okazaki fragmanı. Bundan sonra, gecikmeli şeritte RNA primerleri yok edilir ve DNA fragmanları bir araya getirilir. Yani bu devrede aynı anda olur:

• yeni RNA primerlerinin oluşumu;
• Okazaki parçalarının sentezi;
• RNA primerlerinin yok edilmesi;
• tek bir zincirde yeniden birleşme.

Sonlandırma

Süreç ikiye kadar devam eder.replikasyon çatalları buluşmayacak veya bunlardan biri molekülün sonuna ulaşamayacak. Çatallar buluştuktan sonra, DNA'nın kızı zincirleri bir enzim tarafından bağlanır. Çatalın molekülün sonuna gelmesi durumunda özel enzimler yardımıyla DNA replikasyonu sona erer.

düzeltme

Kontrol bu süreçte önemli bir rol oynar.(veya düzeltme) çoğaltma. Dört tip nükleotid de sentez bölgesine gelir ve deneme eşleştirmesi ile DNA polimeraz gerekli olanları seçer.

İstenen nükleotit, aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:DNA şablon sarmalında aynı nükleotid kadar çok hidrojen bağı oluşturur. Ayrıca şeker-fosfat omurgaları arasında iki bazdaki üç halkaya karşılık gelen belirli bir sabit mesafe olmalıdır. Nükleotid bu gereklilikleri karşılamıyorsa bağlantı oluşmayacaktır.
Kontrol, zincire dahil edilmesinden önce ve bir sonraki nükleotidin dahil edilmesinden önce gerçekleştirilir. Bundan sonra şeker fosfatın omurgasında bir bağ oluşur.

Mutasyonel değişkenlik

Yüksek olmasına rağmen DNA replikasyon mekanizmasıyüzde doğruluk, her zaman ipliklerde bozulmalar vardır, çoğunlukla "gen mutasyonları" olarak adlandırılır. Yaklaşık bin nükleotid çifti, eş değişken tekrarlama adı verilen bir hatadan sorumludur.

Çeşitli nedenlerle olur.Örneğin, yüksek veya çok düşük nükleotit konsantrasyonunda, sitozinin deaminasyonu, sentez alanında mutajenlerin varlığı ve daha fazlası. Bazı durumlarda, hatalar onarım süreçleri ile düzeltilebilirken, diğerlerinde düzeltme imkansız hale gelir.

Hasar etkin olmayan bir yere dokunduysa,DNA çoğaltma işlemi gerçekleştiğinde hatanın ciddi sonuçları olmayacaktır. Belirli bir genin nükleotit dizisi bir uyumsuzlukla görünebilir. O zaman durum farklıdır ve hem bu hücrenin ölümü hem de tüm organizmanın ölümü olumsuz bir sonuç olabilir. Gen mutasyonlarının, gen havuzunu daha plastik hale getiren mutasyonel değişkenliğe dayandığı da dikkate alınmalıdır.

Metilasyon

Sentez anında veya oluştuktan hemen sonrazincir metilasyonu. İnsanlarda bu sürecin kromozomları oluşturmak ve gen transkripsiyonunu düzenlemek için gerekli olduğuna inanılmaktadır. Bakterilerde bu işlem, DNA'yı enzimler tarafından kesilmekten korumaya yarar.