שכפול DNA תואם לשכפול של חומר גנטי, מכיוון ש- DNA יוצר העתק מעצמו. שני הגדילים המרכיבים את המולקולה נפרדים ומנחים את היווצרותם של גדילים משלימים שיצטרפו אליהם.
ניתן לחלק את מחזור התא לשני רגעים: אינטראפאזה וחלוקת תאים, למשל, מיטוזה. שלב השלבים, בתורו, הוא השלב הארוך ביותר שכן הוא מציג שכפול DNA ומרווחי זמן לפני שכפול החומר הגנטי.
מהו שכפול DNA?
ה- DNA הנמצא בתאים האאוקריוטים בגרעין מכיל את כל המידע הגנטי של ישות ותהליך שכפולו חשוב לצמיחת תאים, רבייה ותיקון.
מולקולת DNA נוצרת על ידי שני גדילים המשלימים זה את זה. לדוגמא, אם יש לנו קלטת F ועודף F, בתהליך השכפול הקלטות נפרדות ומשמשות תבניות ליצירת קלטות משלימות. לפיכך, רצף הנוקלאוטידים של F קובע את הרצף של גדיל F 'חדש ו- F' מציין את ההרכב של גדיל F חדש.
לפני שנוצרים תאים בחלוקת תאים, תוכן תא האם חייב לעבור כפול כדי להפיץ. לכן, עם שכפול DNA מובטח שתאי הבת יקבלו את אותו מידע גנטי.
מבנה DNA
או DNA, קווצה כפולה בצורת ספירלה (סליל כפול), היא חומצת גרעין הנוצרת על ידי בסיסים חנקניים, הפנטוזה דאוקסיריבוז וקבוצת הפוספט. למבנה זה מצטרפים קשרי מימן בין בסיסי החנקן, אדנין (A), תימין (T), ציטוזין (C) וגואנין (G), היוצרים את הזוגות A-T ו- C-G.
קשרי פוספודיאסטר מחזיקים את הנוקלאוטידים יחד במולקולת ה- DNA. הקצוות של קווצת DNA מסווגים כ- 5 'ו- 3' מכיוון שהם תואמים את מספר הפחמן. של פנטוז שבו נמצאים קבוצת הפוספט וקבוצת ההידרוקסיל (OH) המצטרפים לקשר. פוספודיסטר. בקצה 5 'יש קבוצת פוספט חופשית ובקצה 3' הידרוקסיל חופשי.
לדעת יותר על נוקלאוטידים ו חומצות גרעין.
תהליך שכפול DNA
בקיצור, שכפול DNA מתרחש בכיוון 5 '→ 3' והגדילים מופרדים על ידי הפעולה של אנזימים, המפרקים את הקשרים בין בסיסי החנקן ומפרקים את השרשראות, ופותחים את הכפול מַדחֵף.
כאשר מתרחשת התפרקות ה- DNA, אנזימים אחרים פועלים באמצעות זרז הסינתזה של שני רצפים חדשים תוך שימוש בחוטי האב כתבנית. כל גדיל שנוצר מצטרף לחוט DNA מקורי. לכן, התהליך מסווג כחצי שמרני.
DNA הוא מולקולת סליל כפולה וכדי לשכפל אותה, הצעד הראשון הוא לפרק מבנה זה על ידי פעולת אנזים ה- DNA של הליקאז. הליקאז מזהה את מקור השכפול ופועל על ידי שבירת קשרי המימן בבסיסים החנקניים A-T ו- C-G. תהליך זה מתרחש בנקודות שונות ויוצר "בועות שכפול".
ככל שהקשרים נפרמים זה כמו פתיחת רוכסן, כך שלב זה מעלה מבנה בצורת Y הנקרא מזלג שכפול, נקודת המוצא של שכפול.
אנזים הפרימאז אחראי לסינתזה של חלק מה- RNA, הנקרא תֶחֶל. בשלב זה כמה פריימרים נוצרים ומצטרפים לשרשרת כדי ליזום סינתזת DNA.
אנזים ה- DNA פולימראז הוא אנזים השכפול האחראי על הארכת השרשרת החדשה על ידי הוספת בסיסים (A, C, G ו- T). שלב זה מכוון מקצה 5 ', עם קבוצת פוספט, לקצה 3', עם קבוצת הידרוקסיל. שלב זה נקרא שכפול מתמשך.
בין ה פריימרים מחוברים לחוט המקורי, כמה חתיכות DNA מחוברות ונקראות שברי אוקאזאקי. מכיוון שיהיה צורך להצטרף למקטעים מאוחר יותר, שלב זה נקרא מעוכב.
אנזים האקסונוקלאז אחראי להסרת פריימרים של הקלטות המקוריות לאחר יצירת קלטות רציפות ולא רציפות. כדי להימנע משגיאות רצף סקירה ובמידת הצורך תיקון מתבצעת על ידי אקסנוקליז אחר.
אנזים ה- DNA ligase גורם לחיבור קטעי ה- DNA ולרצף ה- DNA לשני גדילים רצופים.
תרגילים על שכפול DNA
השתמש בשאלות הבאות כדי לבדוק את הידע שלך על מה שלמדת זה עתה על שכפול DNA.
שאלה 1
מדוע שכפול DNA נחשב לתהליך חצי שמרני?
תשובה:
שכפול נחשב לתהליך חצי שמרני, כמו שמולקולות DNA לאחר שכפול הן המורכב מקלטת מקורית וקלטת משלימה נוספת שנוצרה באמצעות הקלטת המקורית כ- עובש.
שאלה 2
ציין לפחות שלושה אנזימים הממלאים תפקיד בשכפול DNA ואיזה תפקיד הם ממלאים.
תשובה:
הליקאז DNA: פורק את מבנה ה- DNA על ידי שבירת קשרי המימן בין בסיסי החנקן של המולקולה כדי ליזום שכפול.
פרימאזה של DNA: אחראי על סינתזה של חלקי ה- DNA, המכונים פריימרים, שייקשרו לחוט ה- DNA המקורי.
פולימראז DNA: אנזים שכפול האחראי על הארכת הגדיל החדש שנוצר במהלך השכפול.
שאלה 3
עקוב אחר השלבים בתהליך שכפול ה- DNA.
אני. יצירת מזלגות שכפול
II. כריכה חופשית של נוקלאוטיד
III. סינתזה והצמדה של פריימרים
IV. קישור שברים ויצירת קווצת DNA
הרצף הנכון לפי הסדר בו הם קורים בשכפול הוא:
א) II, I, IV ו- III
ב) I, III, II ו- IV
ג) III, II, IV ו- I
ד) I, II, III ו- IV
חלופה נכונה: ב), III, II ו- IV.
אני. יצירת מזלגות שכפול. אנזימי הליקאז מתחילים את התהליך על ידי הפרדת גדילי ה- DNA.
III. סינתזה והצמדה של פריימרים, שהם פיסות RNA המשמשות כיוזמי שכפול.
II. כריכה חופשית של נוקלאוטיד. אנזימי פולימראז קושרים נוקלאוטידים חופשיים לפריימרים.
IV. קשירת שברים ויצירת קווצת DNA. הכריכה נעשית על ידי אנזימי הליגאז.
שאלה 4
כאשר מפרידים את הסליל הכפול של מולקולת DNA, יש את הרצף הבא של בסיסים חנקניים של אחד הגדילים שישמשו כתבנית: ATCGGTTA
רצף החוטים המשלימים שיופק כדי להיקשר לגדיל המקורי הוא:
א) TGCCAAT
ב) CGATTGGC
ג) TAGCCAAT
ד) GCGTTAAC
חלופה נכונה: ג) TAGCCAAT.
בסיסי חנקן מייצרים תמיד את אותם זוגות כאשר הם נקשרים, כלומר תימין נקשר לאדנין (A-T) וגואנין נקשר לציטוזין (GC).
לפיכך, רצף של בסיסים חנקניים ATCGGTTA ייקשר לרצף TAGCCAAT, לפי האות c.
קבל ידע נוסף עם התוכן:
- DNA ו- RNA
- בסיסי חנקן
- תרגילי DNA
