استنساخ الحمض النووي: ما هو ، العملية والتمارين

يتوافق تكاثر الحمض النووي مع تكرار المادة الجينية ، حيث يصنع الحمض النووي نسخة منه. ينفصل الخيطان اللذان يشكلان الجزيء ويوجهان تكوين خيوط تكميلية ستنضم إليهما.

يمكن تقسيم دورة الخلية إلى لحظتين: الطور البيني وانقسام الخلية ، على سبيل المثال ، الانقسام الفتيلي. الطور البيني ، بدوره ، هو أطول مرحلة حيث يقدم تكرار الحمض النووي وفترات قبل وبعد تكرار المادة الوراثية.

ما هو تكرار الحمض النووي؟

يحتوي الحمض النووي ، الموجود في الخلايا حقيقية النواة في النواة ، على جميع المعلومات الجينية للكائن ، كما أن عملية تكرارها مهمة لنمو الخلايا وتكاثرها وإصلاحها.

يتكون جزيء الحمض النووي من خيطين يكمل كل منهما الآخر. على سبيل المثال ، إذا كان لدينا شريط F وأخرى F ، في عملية النسخ ، يتم فصل الأشرطة وتستخدم كقوالب لتشكيل الأشرطة التكميلية. ومن ثم ، فإن تسلسل النوكليوتيدات لـ F يحدد تسلسل F 'جديلة و F' يشير إلى تكوين حبلا F جديد.

قبل أن تتشكل الخلايا في انقسام الخلية ، يجب أن تخضع محتويات الخلية الأم لتكرار لتوزيعها. لذلك ، مع تكرار الحمض النووي ، نضمن أن تتلقى الخلايا الوليدة نفس المعلومات الجينية.

هيكل الحمض النووي

ا الحمض النووي، خيط مزدوج على شكل لولب (لولب مزدوج) ، هو حمض نووي يتكون من قواعد نيتروجينية ، خماسي الريبوز البنتوز ومجموعة الفوسفات. يتم ربط هذا الهيكل بروابط هيدروجينية بين القواعد النيتروجينية ، Adenine (A) ، Thymine (T) ، Cytosine (C) و Guanine (G) ، والتي تشكل أزواج A-T و C-G.

تربط روابط Phosphodiester بالنيوكليوتيدات معًا في جزيء DNA. تصنف أطراف خيط من الحمض النووي على أنها 5 'و 3' لأنها تتوافق مع رقم الكربون. من البنتوز حيث توجد مجموعة الفوسفات ومجموعة الهيدروكسيل (OH) التي تنضم في رابطة. الفوسفوديستر. في الطرف 5 'مجموعة فوسفات حرة وفي النهاية 3' هيدروكسيل حر.

تمثيل بنية الحمض النووي لأغراض التدريس

معرفة المزيد عن النيوكليوتيدات و احماض نووية.

عملية تكرار الحمض النووي

باختصار ، يحدث تكرار الحمض النووي في اتجاه 5 "→ 3" ويتم فصل الخيوط بفعل الإنزيمات ، التي تكسر الروابط بين القواعد النيتروجينية وتفك السلاسل ، وتفتح المروحة.

أثناء تفكيك الحمض النووي ، تعمل إنزيمات أخرى عن طريق تحفيز تركيب تسلسلين جديدين باستخدام الخيوط الأم كقالب. كل خيط تم إنشاؤه ينضم إلى خيط أصلي من الحمض النووي. لذلك ، يتم تصنيف العملية على أنها شبه محافظة.

الحمض النووي هو جزيء حلزون مزدوج ، ومن أجل تكراره ، فإن الخطوة الأولى هي فك هذا الهيكل عن طريق عمل إنزيم DNA هيليكاز. يتعرف الهليكاز على أصل التكاثر ويعمل عن طريق كسر الروابط الهيدروجينية في القواعد النيتروجينية A-T و C-G. تحدث هذه العملية في نقاط مختلفة وتشكل "فقاعات النسخ المتماثل".

عندما تتفكك الروابط ، يبدو الأمر وكأنه فتحة بسحاب ، لذا فإن هذه الخطوة تظهر هيكل على شكل حرف Y يسمى شوكة النسخ المتماثل ، نقطة البداية للنسخ.

إنزيم بريماز مسؤول عن تصنيع جزء من الحمض النووي الريبي ، يسمى التمهيدي. في هذه المرحلة عدة الاشعال يتم إنشاؤها والانضمام إلى السلسلة لبدء تخليق الحمض النووي.

إنزيم بوليميراز DNA هو إنزيم النسخ المسؤول عن تمديد السلسلة الجديدة عن طريق إضافة القواعد (A و C و G و T). يتم توجيه هذه الخطوة من الطرف 5 ، مع مجموعة الفوسفات ، إلى الطرف 3 ، مع مجموعة الهيدروكسيل. هذه المرحلة تسمى النسخ المتماثل المستمر.

بين ال الاشعال متصلة بالخيط الأصلي ، يتم إرفاق عدة قطع من الحمض النووي وتسمى شظايا أوكازاكي. نظرًا لأن الأقسام ستحتاج إلى الانضمام لاحقًا ، فإن هذه المرحلة تسمى تأخير.

إنزيم نوكلياز خارجي مسؤول عن إزالة الاشعال من الأشرطة الأصلية بعد تشكيل شرائط مستمرة ومتقطعة. لتجنب أخطاء التسلسل ، يتم إجراء مراجعة ، وإذا لزم الأمر ، يتم إجراء تصحيح بواسطة نوكلياز خارجي آخر.

يتسبب إنزيم DNA ligase في ربط شظايا الحمض النووي وتسلسل الحمض النووي إلى خيطين متواصلين.

تمارين على استنساخ الحمض النووي

استخدم الأسئلة التالية لاختبار معرفتك بما تعلمته للتو حول تكرار الحمض النووي.

السؤال رقم 1

لماذا يعتبر استنساخ الحمض النووي عملية شبه محافظة؟

انظر للاجابة

رد:

يعتبر النسخ المتماثل عملية شبه محافظة ، مثل جزيئات الحمض النووي بعد التكرار يتكون من شريط أصلي وشريط مكمل آخر تم تشكيله باستخدام الشريط الأصلي كما عفن.

السؤال 2

قم بتسمية ثلاثة إنزيمات على الأقل تلعب دورًا في تكرار الحمض النووي والدور الذي تلعبه.

انظر للاجابة

رد:

هيليكاز DNA: تفكك بنية الحمض النووي عن طريق فك الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية للجزيء لبدء النسخ المتماثل.

بريماز الدنا: مسؤول عن تصنيع أجزاء من الدنا ، تسمى البادئات ، والتي سوف ترتبط بالخيط الأصلي للحمض النووي.

بوليميراز الحمض النووي: إنزيم النسخ المسؤول عن تمديد الخيط الجديد المتكون أثناء التكاثر.

السؤال 3

مراقبة الخطوات في عملية تكرار الحمض النووي.

أنا. إنشاء شوكات النسخ المتماثل
II. ربط النوكليوتيدات الحرة
ثالثا. التوليف والاقتران الاشعال
رابعا. ربط الشظايا وتشكيل حبلا DNA

التسلسل الصحيح حسب ترتيب حدوثها في التكرار هو:

أ) الثاني ، الأول ، الرابع والثالث
ب) الأول والثالث والثاني والرابع
ج) الثالث ، والثاني ، والرابع ، الأول
د) الأول والثاني والثالث والرابع

انظر للاجابة

البديل الصحيح: ب) الأول والثالث والثاني والرابع.

أنا. إنشاء شوكات النسخ المتماثل. تبدأ إنزيمات Helicase العملية بفصل خيوط الحمض النووي.
ثالثا. التوليف والاقتران الاشعال ، وهي قطع من الحمض النووي الريبي تعمل كمبادرين للازدواجية
II. ربط النوكليوتيدات الحرة. تربط إنزيمات البوليميراز النيوكليوتيدات الحرة بالبادئات.
رابعا. تجليد الشظايا وتشكيل خيط DNA. يتم الربط بواسطة إنزيمات ligase.

السؤال 4

عند فصل اللولب المزدوج لجزيء DNA ، يوجد التسلسل التالي للقواعد النيتروجينية لأحد الخيوط التي سيتم استخدامها كقالب: ATCGGTTA

تسلسل الخصلة التكميلية التي سيتم إنتاجها لربطها بالخيط الأصلي هو:

أ) تجككات
ب) CGATTGGC
ج) تاجكوات
د) GCGTTAAC

انظر للاجابة

البديل الصحيح: ج) تاجكوات.

تقوم قواعد النيتروجين دائمًا بعمل نفس الأزواج عندما ترتبط ، أي أن الثايمين يرتبط بالأدينين (A-T) ويربط الجوانين بالسيتوزين (G-C).

وبالتالي ، فإن تسلسل القواعد النيتروجينية ATCGGTTA سيرتبط بالتسلسل TAGCCAAT ، وفقًا للحرف c.

احصل على مزيد من المعرفة بالمحتويات:

• DNA و RNA
• قواعد النيتروجين
• تمارين الحمض النووي