DNK molekulasi xromosomada joylashgan strukturadir. Bitta xromosomada ikkita zanjirdan iborat bitta shunday molekula mavjud. DNK reduplikatsiyasi - bu iplarning o'z-o'zidan ko'payishidan keyin ma'lumotni bir molekuladan ikkinchisiga o'tkazish. U ham DNK, ham RNKga xosdir. Ushbu maqolada DNK replikatsiyasi jarayoni muhokama qilinadi.
Umumiy ma'lumot va DNK sintezi turlari
Ma'lumki, molekuladagi iplar buralib ketgan. Biroq, DNKning reduplikatsiyasi jarayoni boshlanganda, ular tushkunlikka tushadi, so'ngra yon tomonlarga o'tadi va har birida yangi nusxa sintezlanadi. Tugallangach, ikkita mutlaqo bir xil molekulalar paydo bo'ladi, ularning har birida ona va qiz iplari mavjud. Bu sintez yarim konservativ deb ataladi. DNK molekulalari bitta sentromerada qolgan holda uzoqlashadi va nihoyat bu sentromera boʻlinishni boshlagandagina ajralib chiqadi.
Sintezning yana bir turi reparativ deb ataladi. U avvalgisidan farqli o'laroq,har qanday hujayra bosqichi bilan bog'liq, lekin DNK shikastlanishi sodir bo'lganda boshlanadi. Agar ular juda keng bo'lsa, hujayra oxir-oqibat o'ladi. Biroq, agar zarar mahalliylashtirilgan bo'lsa, u holda uni tuzatish mumkin. Muammoga qarab, DNKning bir yoki ikkita zanjiri qayta tiklanishi kerak. Bu, xuddi shunday deyilganidek, rejadan tashqari sintez ko'p vaqt talab qilmaydi va katta energiya sarfini talab qilmaydi.
Ammo DNK replikatsiyasi sodir bo'lganda, juda ko'p energiya, material sarflanadi, uning davomiyligi soatlab cho'ziladi.
Qayta takrorlash uchta davrga bo'linadi:
- boshlash;
- uzayish;
- tugatish.
Keling, ushbu DNK replikatsiyasi ketma-ketligini batafsil koʻrib chiqaylik.
Boshlash
Odam DNKsida bir necha oʻn million tayanch juftlari mavjud (hayvonlarda atigi bir yuz toʻqqizta). DNK reduplikatsiyasi quyidagi sabablarga ko'ra zanjirning ko'p joylarida boshlanadi. Taxminan bir vaqtning o'zida RNKda transkripsiya sodir bo'ladi, lekin u DNK sintezi paytida ba'zi alohida joylarda to'xtatiladi. Shuning uchun bunday jarayondan oldin gen ekspressiyasini saqlab turish va hujayraning hayotiy faoliyati buzilmasligi uchun hujayra sitoplazmasida etarli miqdorda modda to'planadi. Buni hisobga olgan holda, jarayon imkon qadar tezroq amalga oshirilishi kerak. Ushbu davrda translyatsiya amalga oshiriladi va transkripsiya o'tkazilmaydi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, DNK reduplikatsiyasi bir vaqtning o'zida bir necha ming nuqtada - ma'lum bir kichik joylarda sodir bo'ladinukleotidlar ketma-ketligi. Ularga maxsus inisiator oqsillar qo‘shiladi, ular o‘z navbatida DNK replikatsiyasining boshqa fermentlari bilan birlashadi.
Sintez sodir bo'ladigan DNK fragmenti replikon deb ataladi. U boshlang'ich nuqtadan boshlanadi va ferment replikatsiyani tugatgandan so'ng tugaydi. Replikon avtonom bo'lib, shuningdek, butun jarayonni o'z qo'llab-quvvatlashi bilan ta'minlaydi.
Jarayon bir vaqtning o'zida barcha nuqtalardan boshlanmasligi mumkin, qayerdandir avvalroq, keyinroq boshlanadi; bir yoki ikkita qarama-qarshi yo'nalishda oqishi mumkin. Hodisalar yaratilganda quyidagi tartibda sodir bo'ladi:
- replikatsiya vilkasi;
- RNK primeri.
Replikatsiya vilkasi
Bu qism DNKning ajratilgan iplarida dezoksiribonuklein zanjirlarini sintez qilish jarayonidir. Vilkalar reduplikatsiya ko'zini hosil qiladi. Jarayon oldidan bir qator amallar bajariladi:
- nukleosomadagi gistonlar bilan bogʻlanishdan ajralib chiqish - metillanish, atsetillanish va fosforillanish kabi DNK-ning replikatsiya fermentlari kimyoviy reaksiyalarni keltirib chiqaradi, bu esa oqsillarning musbat zaryadini yoʻqotishiga olib keladi va bu ularning chiqishini osonlashtiradi;
- despiralizatsiya - bu iplarni yanada bo'shatish uchun zarur bo'lgan yechish;
- DNK zanjirlari orasidagi vodorod aloqalarini buzish;
- molekulaning turli yo'nalishlarida ularning divergentsiyasi;
- SSB oqsillari bilan fiksatsiya.
RNK primeri
Sintez amalga oshiriladiDNK polimeraza deb ataladigan ferment. Biroq, u o'zini o'zi boshlay olmaydi, shuning uchun boshqa fermentlar - RNK primerlari deb ham ataladigan RNK polimerazalari. Ular komplementar printsipga ko'ra dezoksiribonuklein zanjirlar bilan parallel ravishda sintezlanadi. Shunday qilib, boshlash turli yo'nalishlarda singan va ajratilgan ikkita DNK zanjirida ikkita RNK primerining sintezi bilan tugaydi.
Uzayish
Bu davr nukleotid va RNK primerining 3' uchi qo'shilishi bilan boshlanadi, bu allaqachon aytib o'tilgan DNK polimeraza tomonidan amalga oshiriladi. Birinchisiga u ikkinchi, uchinchi nukleotidni va hokazolarni biriktiradi. Yangi ipning asoslari vodorod bog'lari orqali ota-zanjir bilan bog'langan. Filament sintezi 5'-3' yo'nalishda davom etadi, deb ishoniladi.
Qaerda u replikatsiya vilkasi tomon sodir bo'lsa, sintez uzluksiz davom etadi va shunday bo'lganda u cho'ziladi. Shuning uchun bunday ip etakchi yoki etakchi deb ataladi. Unda endi RNK primerlari hosil boʻlmaydi.
Ammo qarama-qarshi onalik zanjirida DNK nukleotidlari RNK primeriga birikishda davom etadi va dezoksiribonuklein zanjiri reduplikatsiya vilkasidan teskari yoʻnalishda sintezlanadi. Bunday holda, u kechikish yoki kechikish deb ataladi.
Orqaga tushgan ipda sintez parcha-parcha sodir bo'ladi, bu erda bir bo'lim oxirida sintez xuddi shu RNK primeri yordamida yaqin atrofdagi boshqa joyda boshlanadi. Shunday qilib, orqada qolgan ipda DNK va RNK bilan bog'langan ikkita bo'lak mavjud. Ular Okazaki fragmentlari deb ataladi.
Keyin hammasi takrorlanadi. Keyin spiralning yana bir burilishi ochiladi, vodorod aloqalari uziladi, iplar yon tomonlarga ajralib chiqadi, etakchi ip uzayadi, RNK primerining navbatdagi bo'lagi orqada qolganida sintezlanadi, shundan so'ng Okazaki fragmenti. Shundan so'ng, orqada qolgan ipda RNK primerlari yo'q qilinadi va DNK bo'laklari bittaga birlashtiriladi. Shunday qilib, bu sxemada bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi:
- yangi RNK primerlarining shakllanishi;
- Okazaki fragmentlarining sintezi;
- RNK primerlarini yo'q qilish;
- bitta zanjirga qayta birlashish.
Toʻxtatish
Bu jarayon ikkita replikatsiya vilkalari uchrashguncha yoki ulardan biri molekulaning oxiriga yetguncha davom etadi. Vilkalar uchrashgandan so'ng, DNKning qiz zanjirlari ferment orqali bog'lanadi. Agar vilka molekulaning oxirigacha siljigan bo'lsa, DNK replikatsiyasi maxsus fermentlar yordamida tugaydi.
tuzatish
Bu jarayonda reduplikatsiyani nazorat qilish (yoki tuzatish) muhim rol o'ynaydi. Barcha to'rt turdagi nukleotidlar sintez joyiga etkazib beriladi va sinov juftligi orqali DNK polimeraza keraklilarini tanlaydi.
Istalgan nukleotid DNK shablon zanjirida bir xil nukleotid kabi ko'p vodorod bog'larini hosil qila olishi kerak. Bundan tashqari, shakar-fosfat magistrallari o'rtasida ikkita asosda uchta halqaga mos keladigan ma'lum bir doimiy masofa bo'lishi kerak. Agar nukleotid ushbu talablarga javob bermasa, ulanish sodir bo'lmaydi.
Boshqarish uni zanjirga kiritishdan oldin va undan oldin amalga oshiriladi.keyingi nukleotidning kiritilishi. Shundan so'ng, shakar fosfatining orqa suyagida bog' hosil bo'ladi.
Mutatsion oʻzgarish
DNK replikatsiyasi mexanizmi, yuqori aniqlik foiziga qaramay, har doim iplarda buzilishlarga ega, asosan "gen mutatsiyalari" deb ataladi. Taxminan ming tayanch juftlikda bitta xato bor, bu konvariant replikatsiya deb ataladi.
Bu turli sabablarga ko'ra sodir bo'ladi. Masalan, nukleotidlarning yuqori yoki juda past konsentratsiyasida sitozinning dezaminlanishi, sintez sohasida mutagenlarning mavjudligi va boshqalar. Ba'zi hollarda xatolar tuzatish jarayonlari orqali tuzatilishi mumkin, boshqalarida esa tuzatish imkonsiz bo'lib qoladi.
Agar zarar faol boʻlmagan joyga tegsa, DNK replikatsiyasi jarayoni sodir boʻlganda xato jiddiy oqibatlarga olib kelmaydi. Muayyan genning nukleotidlar ketma-ketligi nomuvofiqlik bilan paydo bo'lishi mumkin. Keyin vaziyat boshqacha bo'lib, bu hujayraning o'limi ham, butun organizmning o'limi ham salbiy natijaga aylanishi mumkin. Shuni ham hisobga olish kerakki, gen mutatsiyalari mutatsion o'zgaruvchanlikka asoslangan bo'lib, bu genofondni yanada plastik qiladi.
Metillanish
Sintez paytida yoki undan keyin darhol zanjir metilatsiyasi sodir bo'ladi. Odamlarda bu jarayon xromosomalarni shakllantirish va gen transkripsiyasini tartibga solish uchun zarur deb hisoblanadi. Bakteriyalarda bu jarayon DNKni fermentlar tomonidan kesilishidan himoya qiladi.
