Η αντιγραφή του DNA αντιστοιχεί στην επανάληψη του γενετικού υλικού, καθώς το DNA δημιουργεί ένα αντίγραφο του εαυτού του. Οι δύο κλώνοι που απαρτίζουν το μόριο διαχωρίζουν και καθοδηγούν το σχηματισμό συμπληρωματικών κλώνων που θα ενώσουν μαζί τους.
Ο κυτταρικός κύκλος μπορεί να χωριστεί σε δύο στιγμές: ενδιάμεση φάση και κυτταρική διαίρεση, για παράδειγμα, μίτωση. Η ενδιάμεση φάση, με τη σειρά της, είναι η μακρύτερη φάση καθώς παρουσιάζει αναπαραγωγή DNA και διαστήματα πριν και μετά την επανάληψη του γενετικού υλικού.
Τι είναι η αναπαραγωγή DNA;
Το DNA, το οποίο στα ευκαρυωτικά κύτταρα βρίσκεται στον πυρήνα, περιέχει όλες τις γενετικές πληροφορίες ενός όντος και η διαδικασία αναπαραγωγής του είναι σημαντική για την ανάπτυξη, την αναπαραγωγή και την επιδιόρθωση των κυττάρων.
Ένα μόριο DNA σχηματίζεται από δύο κλώνους που αλληλοσυμπληρώνονται. Για παράδειγμα, εάν έχουμε μια ταινία F και μια άλλη έξοδο F, στη διαδικασία αναπαραγωγής οι ταινίες χωρίζονται και χρησιμοποιούνται ως καλούπια για το σχηματισμό συμπληρωματικών ταινιών. Ως εκ τούτου, η νουκλεοτιδική αλληλουχία του F καθορίζει την αλληλουχία ενός νέου F 'κλώνου και το F' δείχνει τη σύνθεση ενός νέου F κλώνου.
Πριν σχηματιστούν κύτταρα στην διαίρεση των κυττάρων, τα περιεχόμενα του μητρικού κυττάρου πρέπει να υποστούν διπλότυπο για διανομή. Επομένως, με την αναπαραγωγή του DNA είναι εγγυημένο ότι τα θυγατρικά κύτταρα θα λάβουν τις ίδιες γενετικές πληροφορίες.
Δομή DNA
Ο DNA, ένα διπλό κλώνο με τη μορφή σπειροειδούς (διπλής έλικας), είναι ένα νουκλεϊκό οξύ που σχηματίζεται από αζωτούχες βάσεις, την πεντόζη δεοξυριβόζη και τη φωσφορική ομάδα. Αυτή η δομή συνδέεται με δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των αζωτούχων βάσεων, της αδενίνης (Α), της θυμίνης (Τ), της κυτοσίνης (C) και της γουανίνης (G), οι οποίες σχηματίζουν τα ζεύγη Α-Τ και C-G.
Οι δεσμοί φωσφοδιεστέρα συγκρατούν τα νουκλεοτίδια μαζί στο μόριο DNA. Τα άκρα ενός κλώνου του DNA ταξινομούνται ως 5 'και 3' καθώς αντιστοιχούν στον αριθμό του άνθρακα. πεντόζης όπου βρίσκονται η ομάδα φωσφορικών και η ομάδα υδροξυλίου (ΟΗ) που ενώνονται σε έναν δεσμό. φωσφοδιεστέρας. Στο άκρο 5 'υπάρχει ελεύθερη φωσφορική ομάδα και στο 3' άκρο είναι ελεύθερο υδροξύλιο.
μάθετε περισσότερα για νουκλεοτίδια και νουκλεϊκά οξέα.
Διαδικασία αναπαραγωγής DNA
Εν ολίγοις, η αναπαραγωγή DNA συμβαίνει στην κατεύθυνση 5 '→ 3' και οι κλώνοι διαχωρίζονται με τη δράση του ένζυμα, τα οποία σπάζουν τους δεσμούς μεταξύ των αζωτούχων βάσεων και χαλαρώνουν τις αλυσίδες, ανοίγοντας το διπλό προπέλα.
Καθώς λαμβάνει χώρα το ξετύλιγμα του DNA, άλλα ένζυμα δρουν καταλύοντας τη σύνθεση δύο νέων αλληλουχιών χρησιμοποιώντας τους γονικούς κλώνους ως πρότυπο. Κάθε σκέλος που δημιουργήθηκε ενώνει ένα αρχικό σκέλος του DNA. Επομένως, η διαδικασία ταξινομείται ως ημι-συντηρητική.
Το DNA είναι ένα μόριο διπλής έλικας και, για να το αντιγράψετε, το πρώτο βήμα είναι να αποσυσκευάσετε αυτήν τη δομή με τη δράση του ενζύμου ελικάσης DNA. Η ελικάση αναγνωρίζει την αρχή της αντιγραφής και δρα σπάζοντας τους δεσμούς υδρογόνου στις αζωτούχες βάσεις A-T και C-G. Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε διάφορα σημεία και σχηματίζει "φυσαλίδες αναπαραγωγής".
Καθώς οι δεσμοί ξετυλίγονται είναι σαν άνοιγμα φερμουάρ, έτσι αυτό το βήμα φέρνει μια δομή σχήματος Υ που ονομάζεται πιρούνι αναπαραγωγής, το σημείο εκκίνησης της αναπαραγωγής.
Το ένζυμο πριμάσης είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση ενός τμήματος RNA, που ονομάζεται αλφαβητάρι. Σε αυτό το στάδιο αρκετά εκκινητές δημιουργούνται και ενώνουν την αλυσίδα για να ξεκινήσουν τη σύνθεση DNA.
Το ένζυμο DNA πολυμεράσης είναι το ένζυμο αντιγραφής που είναι υπεύθυνο για την επέκταση της νέας αλυσίδας με την προσθήκη βάσεων (A, C, G και T). Αυτό το στάδιο κατευθύνεται από το άκρο 5 ', με φωσφορική ομάδα, στο άκρο 3', με υδροξυλομάδα. Αυτή η φάση ονομάζεται συνεχής αναπαραγωγή.
Ανάμεσα σε εκκινητές προσκολλημένο στον αρχικό κλώνο, πολλά κομμάτια DNA συνδέονται και ονομάζονται θραύσματα Okazaki. Καθώς οι ενότητες θα πρέπει να ενωθούν αργότερα, αυτή η φάση ονομάζεται καθυστέρηση.
Το ένζυμο εξωνουκλεάσης είναι υπεύθυνο για την αφαίρεση του εκκινητές των αρχικών ταινιών μετά τη διαμόρφωση συνεχών και ασυνεχών ταινιών. Για να αποφευχθούν σφάλματα αλληλουχίας, μια αναθεώρηση και, εάν είναι απαραίτητο, πραγματοποιείται διόρθωση από άλλη εξωνουκλεάση.
Το ένζυμο λιγάσης DNA προκαλεί την ένωση των θραυσμάτων DNA και το DNA αλληλουχήθηκε σε δύο συνεχείς κλώνους.
Ασκήσεις αναπαραγωγής DNA
Χρησιμοποιήστε τις ακόλουθες ερωτήσεις για να ελέγξετε τις γνώσεις σας για το τι μόλις μάθατε για την αναπαραγωγή του DNA.
ερώτηση 1
Γιατί η αντιγραφή του DNA θεωρείται ημι-συντηρητική διαδικασία;
Απάντηση:
Η αντιγραφή θεωρείται μια ημι-συντηρητική διαδικασία, αφού μετά την αντιγραφή τα μόρια DNA είναι που αποτελείται από μια πρωτότυπη ταινία και μια άλλη συμπληρωματική ταινία που σχηματίζεται χρησιμοποιώντας την αρχική ταινία ως μούχλα.
Ερώτηση 2
Ονομάστε τουλάχιστον τρία ένζυμα που παίζουν ρόλο στην αναπαραγωγή του DNA και σε τι ρόλο παίζουν.
Απάντηση:
Ελικάση DNA: αποσυσκευασία της δομής του DNA σπάζοντας τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των αζωτούχων βάσεων του μορίου για να ξεκινήσει η αντιγραφή.
DNA primase: υπεύθυνη για τη σύνθεση των τμημάτων του DNA, που ονομάζονται εκκινητές, τα οποία θα συνδέονται με τον αρχικό κλώνο του DNA.
DNA πολυμεράση: ένζυμο αντιγραφής υπεύθυνο για την επέκταση του νέου κλώνου που σχηματίζεται κατά την αντιγραφή.
ερώτηση 3
Παρατηρήστε τα βήματα στη διαδικασία αναπαραγωγής DNA.
ΕΓΩ. Δημιουργία πιρούνι αναπαραγωγής
ΙΙ. Ελεύθερη σύνδεση νουκλεοτιδίων
III. Σύνθεση και σύζευξη του εκκινητές
IV. Σύνδεση θραυσμάτων και σχηματισμός κλώνου DNA
Η σωστή ακολουθία σύμφωνα με τη σειρά που συμβαίνουν στην επανάληψη είναι:
α) II, I, IV και III
β) I, III, II και IV
γ) III, II, IV και I
δ) I, II, III και IV
Σωστή εναλλακτική λύση: β) I, III, II και IV.
ΕΓΩ. Δημιουργία πιρούνι αναπαραγωγής. Τα ένζυμα ελικάσης ξεκινούν τη διαδικασία διαχωρίζοντας τους κλώνους του DNA.
III. Σύνθεση και σύζευξη του εκκινητές, τα οποία είναι κομμάτια RNA που δρουν ως εκκινητές επανάληψης.
ΙΙ. Ελεύθερη σύνδεση νουκλεοτιδίων. Τα ένζυμα πολυμεράσης δεσμεύουν ελεύθερα νουκλεοτίδια σε εκκινητές.
IV. Σύνδεση θραυσμάτων και σχηματισμός κλώνου DNA. Η δέσμευση γίνεται από τα ένζυμα λιγάσης.
ερώτηση 4
Κατά το διαχωρισμό της διπλής έλικας ενός μορίου DNA, υπάρχει η ακόλουθη ακολουθία αζωτούχων βάσεων ενός από τους κλώνους που θα χρησιμοποιηθούν ως πρότυπο: ATCGGTTA
Η συμπληρωματική ακολουθία κλώνου που θα παραχθεί για σύνδεση με τον αρχικό κλώνο είναι:
α) TGCCAAT
β) CGATTGGC
γ) TAGCCAAT
δ) GCGTTAAC
Σωστή εναλλακτική λύση: γ) TAGCCAAT.
Οι βάσεις αζώτου δημιουργούν πάντα τα ίδια ζεύγη όταν συνδέονται, δηλαδή, η θυμίνη συνδέεται με την αδενίνη (Α-Τ) και η γουανίνη συνδέεται με την κυτοσίνη (G-C).
Επομένως, μια ακολουθία αζωτούχων βάσεων ATCGGTTA θα δεσμευτεί με την αλληλουχία TAGCCAAT, σύμφωνα με το γράμμα c.
Κερδίστε περισσότερες γνώσεις με τα περιεχόμενα:
- DNA και RNA
- Βάσεις αζώτου
- Ασκήσεις DNA
