Molekul DNA ialah struktur yang terdapat pada kromosom. Satu kromosom mengandungi satu molekul sedemikian yang terdiri daripada dua helai. Pengulangan DNA ialah pemindahan maklumat selepas pembiakan sendiri benang dari satu molekul ke molekul yang lain. Ia wujud dalam kedua-dua DNA dan RNA. Artikel ini membincangkan proses penggandaan DNA.
Maklumat am dan jenis sintesis DNA
Adalah diketahui bahawa benang dalam molekul itu berpintal. Walau bagaimanapun, apabila proses reduplikasi DNA bermula, mereka despiralize, kemudian bergerak ke sisi, dan salinan baru disintesis pada setiap satu. Setelah selesai, dua molekul yang sama sekali muncul, setiap satunya mengandungi benang ibu dan anak perempuan. Sintesis ini dipanggil separa konservatif. Molekul DNA bergerak menjauh, sambil kekal dalam satu sentromer, dan akhirnya mencapah hanya apabila sentromer ini mula membahagi.
Jenis sintesis lain dipanggil reparatif. Dia, tidak seperti yang sebelumnya,dikaitkan dengan mana-mana peringkat selular, tetapi bermula apabila kerosakan DNA berlaku. Jika mereka terlalu luas, maka sel akhirnya mati. Walau bagaimanapun, jika kerosakan adalah setempat, maka ia boleh dibaiki. Bergantung kepada masalah, satu atau dua helai DNA tertakluk kepada pemulihan. Ini, kerana ia juga dipanggil, sintesis tidak berjadual tidak mengambil masa yang lama dan tidak memerlukan kos tenaga yang besar.
Tetapi apabila reduplikasi DNA berlaku, banyak tenaga, bahan digunakan, tempohnya menjangkau berjam-jam.
Reduplikasi dibahagikan untuk tiga tempoh:
- permulaan;
- pemanjangan;
- penamatan.
Mari kita lihat dengan lebih dekat urutan penggandaan DNA ini.
Initiation
Terdapat beberapa puluh juta pasangan asas dalam DNA manusia (hanya terdapat seratus sembilan dalam haiwan). Penggandaan DNA bermula di banyak tempat dalam rantai atas sebab-sebab berikut. Pada masa yang sama, transkripsi berlaku dalam RNA, tetapi ia digantung di beberapa tempat berasingan semasa sintesis DNA. Oleh itu, sebelum proses sedemikian, jumlah bahan yang mencukupi terkumpul dalam sitoplasma sel untuk mengekalkan ekspresi gen dan supaya aktiviti penting sel tidak terganggu. Sehubungan dengan itu, proses tersebut harus dijalankan secepat mungkin. Siaran dalam tempoh ini dijalankan, dan transkripsi tidak dijalankan. Kajian telah menunjukkan bahawa reduplikasi DNA berlaku sekaligus dalam beberapa ribu mata - kawasan kecil dengan tertentujujukan nukleotida. Mereka dicantumkan oleh protein pemula khas, yang seterusnya dicantumkan oleh enzim lain replikasi DNA.
Serpihan DNA tempat sintesis berlaku dipanggil replika. Ia bermula dari titik permulaan dan berakhir apabila enzim melengkapkan replikasi. Replika adalah autonomi, dan juga membekalkan keseluruhan proses dengan sokongannya sendiri.
Proses mungkin tidak bermula dari semua titik sekaligus, di suatu tempat ia bermula lebih awal, di suatu tempat kemudian; boleh mengalir dalam satu atau dua arah yang bertentangan. Peristiwa berlaku dalam susunan berikut apabila dijana:
- garpu replikasi;
- RNA primer.
Gapu replikasi
Bahagian ini ialah proses di mana helai deoksiribonukleik disintesis pada helai DNA yang terpisah. Garpu membentuk mata reduplikasi yang dipanggil. Proses ini didahului oleh satu siri tindakan:
- pelepasan daripada pengikatan kepada histon dalam nukleosom - Enzim reduplikasi DNA seperti metilasi, asetilasi dan fosforilasi menghasilkan tindak balas kimia yang menyebabkan protein kehilangan cas positifnya, yang memudahkan pembebasannya;
- despiralization ialah pelepasan yang diperlukan untuk melepaskan benang lagi;
- memecahkan ikatan hidrogen antara untaian DNA;
- pencapahannya dalam arah molekul yang berbeza;
- penetapan oleh protein SSB.
RNA primer
Sintesis dijalankanenzim yang dipanggil polimerase DNA. Walau bagaimanapun, dia tidak boleh memulakannya sendiri, jadi enzim lain melakukannya - polimerase RNA, yang juga dipanggil primer RNA. Ia disintesis selari dengan helai deoksiribonukleik mengikut prinsip pelengkap. Oleh itu, permulaan berakhir dengan sintesis dua primer RNA pada dua helai DNA yang dipecahkan dan tertanggal dalam arah yang berbeza.
Pemanjangan
Tempoh ini bermula dengan penambahan nukleotida dan hujung 3' primer RNA, yang dijalankan oleh polimerase DNA yang telah disebutkan. Pada yang pertama, dia melekatkan nukleotida kedua, ketiga, dan seterusnya. Asas helai baru disambungkan kepada rantai induk oleh ikatan hidrogen. Adalah dipercayai bahawa sintesis filamen berjalan dalam arah 5'-3'.
Apabila ia berlaku ke arah garpu replikasi, sintesis berjalan secara berterusan dan memanjang apabila ia berlaku. Oleh itu, benang sedemikian dipanggil memimpin atau memimpin. Primer RNA tidak lagi terbentuk di atasnya.
Walau bagaimanapun, pada helai ibu yang bertentangan, nukleotida DNA terus melekat pada primer RNA, dan rantai deoksiribonukleik disintesis dalam arah yang bertentangan daripada garpu reduplikasi. Dalam kes ini, ia dipanggil ketinggalan atau ketinggalan.
Pada helai yang ketinggalan, sintesis berlaku secara berpecah-belah, di mana, pada penghujung satu bahagian, sintesis bermula di tapak lain berdekatan menggunakan primer RNA yang sama. Oleh itu, terdapat dua serpihan pada untaian ketinggalan yang disambungkan oleh DNA dan RNA. Ia dipanggil serpihan Okazaki.
Kemudian semuanya berulang. Kemudian satu lagi pusingan heliks dilepaskan, ikatan hidrogen putus, helai menyimpang ke sisi, helai utama memanjang, serpihan seterusnya primer RNA disintesis pada yang ketinggalan, selepas itu serpihan Okazaki. Selepas itu, pada helai yang ketinggalan, primer RNA dimusnahkan, dan serpihan DNA digabungkan menjadi satu. Jadi pada litar ini berlaku serentak:
- pembentukan primer RNA baharu;
- sintesis serpihan Okazaki;
- pemusnahan primer RNA;
- penyatuan semula menjadi satu rantai tunggal.
Penamatan
Proses berterusan sehingga dua garpu replikasi bertemu, atau salah satu daripadanya sampai ke hujung molekul. Selepas garpu bertemu, untaian anak DNA disambungkan oleh enzim. Sekiranya garpu telah bergerak ke hujung molekul, reduplikasi DNA berakhir dengan bantuan enzim khas.
Pembetulan
Dalam proses ini, peranan penting diberikan kepada kawalan (atau pembetulan) penggandaan. Kesemua empat jenis nukleotida dibekalkan ke tapak sintesis, dan melalui pasangan percubaan, polimerase DNA memilih yang diperlukan.
Nukleotida yang diingini mestilah boleh membentuk seberapa banyak ikatan hidrogen seperti nukleotida yang sama pada helai templat DNA. Di samping itu, mesti ada jarak tetap tertentu antara tulang belakang gula-fosfat, sepadan dengan tiga cincin dalam dua pangkalan. Jika nukleotida tidak memenuhi keperluan ini, sambungan tidak akan berlaku.
Kawalan dijalankan sebelum dimasukkan ke dalam rantai dan sebelumkemasukan nukleotida seterusnya. Selepas itu, ikatan terbentuk di tulang belakang gula fosfat.
Variasi mutasi
Mekanisme replikasi DNA, walaupun peratusan ketepatan yang tinggi, sentiasa mengalami gangguan dalam benang, terutamanya dipanggil "mutasi gen". Kira-kira seribu pasangan asas mempunyai satu ralat, yang dipanggil pengulangan konvarian.
Ia berlaku atas pelbagai sebab. Contohnya, pada kepekatan nukleotida yang tinggi atau terlalu rendah, deaminasi sitosin, kehadiran mutagen dalam kawasan sintesis, dan banyak lagi. Dalam sesetengah kes, ralat boleh diperbetulkan melalui proses pembaikan, dalam keadaan lain, pembetulan menjadi mustahil.
Jika kerosakan telah menyentuh tempat yang tidak aktif, ralat itu tidak akan membawa akibat yang serius apabila proses reduplikasi DNA berlaku. Urutan nukleotida gen tertentu mungkin muncul dengan ketidakpadanan. Kemudian keadaannya berbeza, dan kedua-dua kematian sel ini dan kematian seluruh organisma boleh menjadi hasil negatif. Ia juga harus diambil kira bahawa mutasi gen adalah berdasarkan kebolehubahan mutasi, yang menjadikan kumpulan gen lebih plastik.
Metilasi
Pada masa sintesis atau sejurus selepas itu, metilasi rantai berlaku. Adalah dipercayai bahawa pada manusia, proses ini diperlukan untuk membentuk kromosom dan mengawal transkripsi gen. Dalam bakteria, proses ini berfungsi untuk melindungi DNA daripada dipotong oleh enzim.
