همانندسازی دنا

همانندسازی DNA چگونه انجام می شود؟

زمان مطالعه: ۳ دقیقه

تقریبا تمام هسته‌ های سلول های موجود زنده ترکیب کروموزومی یکسانی دارند که همواره ثابت است. هر موجود زنده حیات خود را به صورت یک تک سلول با ترکیب کروموزمی یکسان آغاز می‌کند.

زمانی که مولکول DNA برای اولین بار شناخته و کشف شد، ویژگی مکمل بودن زنجیره‌ های آن بسیار قابل توجه بود. در آن زمان تصور بر آن بود که در بیوسنتز پروتئین ها مولکول  DNAخود به عنوان الگو قرار می‌گیرد و پروتئین‌ تولید شده نیز به عنوان الگو در سنتز DNA شرکت می‌کند.

 

ولی زمانی که مکمل بودن دو رشته DNA  کشف و مشخص شد، الگو قرار گرفتن پروتئین در همانندسازی DNA رد گردید. بلکه هر یک از رشته‌ های DNA مادر به عنوان الگو قرار گرفته و مولکول‌ های DNA دختر از روی آن ها به وجود می‌آیند. (همانند سازی نیمه حفاظتی). پس از شناخت ساختمان مارپیچ مضاعف، مشاهده شد که در هنگام همانندسازی دو زنجیره مکمل به طور موقت از یکدیگر جدا می‌شوند و شواهد آنزیمی نیز نشان می داد که مولکول DNA در هنگام همانندسازی به عنوان الگویی جهت ساخت زنجیره‌ ی جدید عمل می‌کند.

آغاز همانندسازی

اولین مرحله مهم در همانندسازی DNA شناسایی جایگاه شروع همانندسازی و نیز شکستن پیوند های هیدروژنی میان باز های موجود در دو رشته موازی ناهمسو است. که ابتدا در مناطق غنی از نوکلئوتید های A و T رخ می دهد. دلیل این امر پیوند های هیدروژنی کمتر میان آدنین و تیمین (۲ پیوند) در مقایسه با گوانین و سیتوزین (۳ پیوند) است. ضمناً مولکول‌ های DNA  بسیار باریک بوده و باز شدن تاب های آن، به انرژی زیادی نیاز نداشته و اصطکاکی نیز به وجود نمی‌آورد.

 

شکستن پیوند ها و باز کردن دو رشته از هم توسط آنزیم هلیکاز انجام می گیرد. نقطه ای که فرآیند همانندسازی از آن شروع می شود، نقطه آغاز همانندسازی نام دارد و ساختاری به نام چنگال همانندسازی در این منطقه تشکیل می شود.

 

یکی از مهم ترین مراحل، اتصال آنزیم RNA پریماز  در نقطه شروع روی زنجیره الگو می باشد. این آنزیم توسط ایجاد یک RNA کوچک جلوی رشته الگو، در ابتدای فرآیند همانندسازی، یک انتهای ۳´-OH   آزاد به وجود می آورد تا آنزیم DNA پلیمراز از آن به عنوان نقطه آغاز استفاده می نماید.

طویل سازی

پس از شروع همانندسازی، در ادامه طویل سازی رشته انجام می شود. در طویل سازی نیز نوکلئوتید های مکمل به ترتیب جلوی الگو اضافه می شوند.

از آن جا که دو رشته DNA موازی ناهمسو هستند، یکی از رشته ها در جهت `۵ → `۳ و رشته دیگر در جهت `۳ → `۵ می باشد. در صورتی که سنتز DNA تنها در جهت `۳ → `۵ انجام می شود. رشته ای که در مقابل رشته الگوی `۵ → `۳ در حال تشکیل شدن است، به صورت ممتد و در جهت `۳ → `۵ تشکیل شده و به رشته رهبر معروف است.

در صورتی که رشته دیگر که در مقابل رشته `۳ → `۵ سنتز می شود به صورت قطعات ناپیوسته ای از منطقه ای جلوتر سنتز شده و قطعات اکازاکی نام دارند. این قطعات ناپیوسته بعداً به یکدیگر متصل شده و رشته کامل را به وجود می آورند.

خاتمه همانند سازی

این رشته به رشته پیرو معروف است. دیگر آنزیم های DNA پلیمراز و آنزیم هلیکاز با کمک یکدیگر قطعات RNA پرایمری را برداشته و همچنین پر کردن جای خالی و در نهایت اتصال میان قطعات اکازاکی را نیز برعهده دارند. بعد از مرحله طویل سازی، مرحله خاتمه همانندسازی صورت می گیرد.

این مرحله نیز زمانیست که آنزیم DNA پلیمراز به انتهای رشته های الگو می رسد. در مرحله خاتمه، آنزیم و فاکتورهای پروتئینی کمکی از DNA جدا شده و مولکول DNA دو رشته ای والد به دو مولکول DNA دو رشته ای دختری کاملاً یکسان تبدیل خواهد شد.

 

 

زنجیره  دو رشته ای و مارپیچ DNA توسط آنزیم هلیکاز به طور موقت باز کمی شود. انزیم DNA پلی مراز از سر آزاد  از  شروع به رونویسی می کند (رشته رهبر). رشته دیگر که پیشرو نام دارد به صورت قطعات ناپیوسته به نام قطعات اکازاکی در جهت  از منطقه ای جلوتر سنتز شده و بعداً به هم متصل می شوند تا رشته کامل را به وجود آورند. این رشته به رشته پیرو معروف است.

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *