تلعب الأحماض النووية دورًا مهمًا في ضمان النشاط الحيوي لخلايا الكائنات الحية. الممثل المهم لهذه المجموعة من المركبات العضوية هو الحمض النووي ، الذي يحمل جميع المعلومات الجينية وهو المسؤول عن مظهر من مظاهر الميزات الضرورية.
ما هو النسخ المتماثل؟
في عملية انقسام الخلايا ، من الضروري زيادة كمية الأحماض النووية في النواة حتى لا يكون هناك فقدان للمعلومات الجينية في العملية. في علم الأحياء ، التكرار هو تكرار للحمض النووي من خلال تخليق خيوط جديدة.
الغرض الرئيسي من هذه العملية هو نقل المعلومات الجينية إلى الخلايا الوليدة دون تغيير دون أي طفرات.
إنزيمات وبروتينات النسخ المتماثل
يمكن مقارنة ازدواجية جزيء الحمض النووي بأي عملية أيضية في الخلية ، والتي تتطلب البروتينات المناسبة. نظرًا لأن التكرار عنصر مهم في انقسام الخلايا في علم الأحياء ، لذلك ، فإن العديد من الببتيدات المساعدة تشارك هنا.
إنزيم DNA polymerase هو أهم إنزيم المضاعفة المسؤوللتخليق سلسلة ابنة حمض الديوكسي ريبونوكلييك. في سيتوبلازم الخلية ، في عملية التكرار ، يعد وجود ثلاثي الفوسفات النووي إلزاميًا ، والذي يجلب جميع القواعد النووية
هذه القواعد عبارة عن مونومرات حمض نووي ، لذا فإن سلسلة الجزيء بأكملها مبنية منها. بوليميراز الدنا مسؤول عن عملية التجميع بالترتيب الصحيح ، وإلا فإن جميع أنواع الطفرات لا مفر منها.
- Primase هو بروتين مسؤول عن تكوين مادة أولية على سلسلة قوالب الحمض النووي. يسمى هذا التمهيدي أيضًا بالتمهيدي ، وله بنية RNA. بالنسبة لإنزيم بوليميريز الحمض النووي ، فإن وجود المونومرات الأولية أمر مهم ، والذي يمكن من خلاله تركيب المزيد من سلسلة البولي نيوكليوتيد بأكملها. يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة التمهيدي والإنزيم المقابل له.
- Helicase (هيليكاز) يشكل شوكة النسخ المتماثل ، وهو اختلاف في سلاسل المصفوفة عن طريق كسر روابط الهيدروجين. هذا يجعل من السهل على البوليميرات الاقتراب من الجزيء وبدء التوليف.
- توبويزوميراز. إذا تخيلت جزيء DNA كحبل ملتوي ، حيث يتحرك البوليميراز على طول السلسلة ، فسيتم تكوين جهد موجب بسبب الالتواء القوي. يتم حل هذه المشكلة عن طريق توبويزوميراز ، وهو إنزيم يكسر السلسلة لفترة قصيرة ويكشف الجزيء بأكمله. بعد ذلك ، تُخاط المنطقة المتضررة معًا مرة أخرى ، ولا يتم الضغط على الحمض النووي.
- ترتبط بروتينات Ssb مثل العناقيد بسلاسل الحمض النووي عند شوكة النسخ المتماثل لمنع إعادة تكوين روابط الهيدروجين قبل نهاية عملية المضاعفة.
- ليغاس. وظيفة الانزيميتكون من خياطة شظايا أوكازاكي على الشريط المتأخر لجزيء الحمض النووي. يحدث هذا عن طريق الاستغناء عن المواد الأولية وإدخال مونومرات الحمض النووي الريبي منزوع الأكسجين في مكانها.
في علم الأحياء ، يعد النسخ المتماثل عملية معقدة متعددة الخطوات ومهمة للغاية في انقسام الخلايا. لذلك ، فإن استخدام البروتينات والإنزيمات المختلفة ضروري للتوليف الفعال والصحيح.
آلية تكرار
هناك 3 نظريات تشرح عملية تكرار الحمض النووي:
- ينص التحفظ على أن جزيء ابنة واحدة من الحمض النووي له طبيعة مصفوفة ، والثاني مركب بالكامل من الصفر.
- شبه محافظ اقترحه واتسون وكريك وأكد في عام 1957 في تجارب على كولاي. تقول هذه النظرية أن كلا من جزيئات DNA الابنة لها خيط قديم واحد وآخر حديث الصنع.
- تعتمد آلية التشتت على النظرية القائلة بأن جزيئات الابنة لها أقسام متناوبة بطولها بالكامل ، تتكون من مونومرات قديمة وجديدة.
الآن نموذج شبه محافظ مثبت علميًا. ما هو التكاثر على المستوى الجزيئي؟ في البداية ، يكسر الهليكاز الروابط الهيدروجينية لجزيء الحمض النووي ، وبالتالي يفتح كلا السلسلتين لإنزيم البوليميراز. هذا الأخير ، بعد تكوين البذور ، يبدأ في تركيب سلاسل جديدة في الاتجاه 5'-3 '.
خاصية تضاد الحمض النووي هي السبب الرئيسي لتشكيل السلاسل الرائدة والمتأخرة. على الخيط الرئيسي ، يتحرك بوليميراز الحمض النووي بشكل مستمر ، بينما يكون متخلفًاتشكل شظايا أوكازاكي ، والتي سيتم ضمها معًا بواسطة ligase في المستقبل.
ميزات النسخ المتماثل
كم عدد جزيئات الحمض النووي الموجودة في النواة بعد النسخ المتماثل؟ تتضمن العملية نفسها مضاعفة المجموعة الجينية للخلية ، لذلك ، خلال الفترة التركيبية للانقسام الفتيلي ، تحتوي المجموعة ثنائية الصبغة على ضعف عدد جزيئات الحمض النووي. عادة ما يتم وضع علامة على مثل هذا الإدخال على أنه 2n 4c.
بالإضافة إلى المعنى البيولوجي للتكرار ، وجد العلماء تطبيقًا للعملية في مختلف مجالات الطب والعلوم. إذا كان النسخ المتماثل في علم الأحياء هو تكرار الحمض النووي ، فعندئذ في المختبر ، يتم استخدام استنساخ جزيئات الحمض النووي لإنشاء عدة آلاف من النسخ.
تسمى هذه الطريقة تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR). تشبه آلية هذه العملية النسخ المتماثل في الجسم الحي ، لذلك ، يتم استخدام إنزيمات وأنظمة عازلة مماثلة لمسارها.
الاستنتاجات
النسخ المتماثل له أهمية بيولوجية كبيرة للكائنات الحية. لا يكتمل نقل المعلومات الجينية أثناء الانقسام الخلوي بدون تكرار جزيئات الحمض النووي ، لذا فإن العمل المنسق للأنزيمات مهم في جميع المراحل.
