Նուկլեինաթթուները կարևոր դեր են խաղում կենդանի օրգանիզմների բջիջների կենսագործունեության ապահովման գործում։ Օրգանական միացությունների այս խմբի կարևոր ներկայացուցիչը ԴՆԹ-ն է, որը կրում է ողջ գենետիկական ինֆորմացիան և պատասխանատու է անհրաժեշտ հատկանիշների դրսևորման համար։
Ի՞նչ է կրկնօրինակումը:
Բջիջների բաժանման գործընթացում անհրաժեշտ է մեծացնել միջուկում նուկլեինաթթուների քանակը, որպեսզի գործընթացում գենետիկական տեղեկատվության կորուստ չլինի։ Կենսաբանության մեջ վերարտադրությունը ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումն է նոր շղթաների սինթեզի միջոցով:
Այս գործընթացի հիմնական նպատակն է գենետիկ ինֆորմացիան դուստր բջիջներին փոխանցել անփոփոխ՝ առանց որևէ մուտացիայի։
վերարտադրման ֆերմենտներ և սպիտակուցներ
ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կրկնօրինակումը կարելի է համեմատել բջջի ցանկացած նյութափոխանակության գործընթացի հետ, որը պահանջում է համապատասխան սպիտակուցներ: Քանի որ վերարտադրությունը կենսաբանության մեջ բջիջների բաժանման կարևոր բաղադրիչն է, հետևաբար, այստեղ ներգրավված են բազմաթիվ օժանդակ պեպտիդներ:
ԴՆԹ պոլիմերազը կրկնօրինակման ամենակարևոր ֆերմենտն է, որը պատասխանատու էդեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի դուստր շղթայի սինթեզի համար։ Բջջի ցիտոպլազմայում բազմացման գործընթացում պարտադիր է նուկլեինային տրիֆոսֆատների առկայությունը, որոնք բերում են բոլոր նուկլեինային հիմքերը։
Այս հիմքերը նուկլեինաթթվի մոնոմերներ են, ուստի մոլեկուլի ամբողջ շղթան կառուցված է դրանցից։ ԴՆԹ պոլիմերազը պատասխանատու է ճիշտ հերթականությամբ հավաքման գործընթացի համար, հակառակ դեպքում բոլոր տեսակի մուտացիաներն անխուսափելի են:
- Primase-ը սպիտակուց է, որը պատասխանատու է ԴՆԹ-ի կաղապարի շղթայի վրա այբբենարանի ձևավորման համար: Այս այբբենարանը կոչվում է նաև այբբենարան, այն ունի ՌՆԹ-ի կառուցվածք։ ԴՆԹ պոլիմերազային ֆերմենտի համար կարևոր է սկզբնական մոնոմերների առկայությունը, որոնցից հնարավոր է ամբողջ պոլինուկլեոտիդային շղթայի հետագա սինթեզը։ Այս ֆունկցիան կատարում է այբբենարանը և դրա համապատասխան ֆերմենտը։
- Հելիկազան (հելիկազան) ձևավորում է վերարտադրման պատառաքաղ, որը մատրիցային շղթաների շեղումն է՝ ջարդելով ջրածնային կապերը: Սա հեշտացնում է պոլիմերազների մոտենալը մոլեկուլին և սկսել սինթեզը։
- Տոպոիզոմերազ. Եթե պատկերացնեք ԴՆԹ-ի մոլեկուլը որպես ոլորված պարան, երբ պոլիմերազը շարժվում է շղթայի երկայնքով, ուժեղ ոլորման պատճառով դրական լարում կառաջանա։ Այս խնդիրը լուծում է տոպոիզոմերազը՝ ֆերմենտը, որը կարճ ժամանակով կոտրում է շղթան և բացում ամբողջ մոլեկուլը։ Դրանից հետո վնասված հատվածը կրկին կարվում է, և ԴՆԹ-ն չի լարվում։
- Ssb սպիտակուցները կլաստերների նման կցվում են ԴՆԹ-ի շղթաներին՝ վերարտադրման պատառաքաղում՝ կանխելու ջրածնային կապերի վերակազմավորումը մինչև կրկնօրինակման գործընթացի ավարտը:
- Լիգա. Ֆերմենտային ֆունկցիաբաղկացած է Օկազակիի բեկորների կարումից ԴՆԹ-ի մոլեկուլի հետամնաց շղթայի վրա: Դա տեղի է ունենում՝ կտրելով այբբենարանները և դրանց տեղում տեղադրելով բնիկ դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի մոնոմերներ։
Կենսաբանության մեջ կրկնօրինակումը բարդ բազմաքայլ գործընթաց է, որը չափազանց կարևոր է բջիջների բաժանման համար: Հետևաբար, տարբեր սպիտակուցների և ֆերմենտների օգտագործումը անհրաժեշտ է արդյունավետ և ճիշտ սինթեզի համար։
Կրկնօրինակման մեխանիզմ
Կա 3 տեսություն, որոնք բացատրում են ԴՆԹ-ի կրկնօրինակման գործընթացը.
- Կոնսերվատիվը նշում է, որ նուկլեինաթթվի մեկ դուստր մոլեկուլն ունի մատրիցային բնույթ, իսկ երկրորդը ամբողջությամբ սինթեզված է զրոյից։
- Կիսապահպանողական, որն առաջարկվել է Ուոթսոնի և Քրիքի կողմից և հաստատվել է 1957 թվականին E. Coli-ի վրա կատարած փորձերում: Այս տեսությունն ասում է, որ երկու դուստր ԴՆԹ-ի մոլեկուլներն ունեն մեկ հին շղթա և մեկ նոր սինթեզված:
- Դիսպերսիայի մեխանիզմը հիմնված է այն տեսության վրա, որ դուստր մոլեկուլներն ունեն փոփոխվող հատվածներ իրենց ողջ երկարությամբ՝ բաղկացած ինչպես հին, այնպես էլ նոր մոնոմերներից:
Այժմ գիտականորեն ապացուցված կիսապահպանողական մոդել. Ի՞նչ է կրկնօրինակումը մոլեկուլային մակարդակում: Սկզբում հելիկազան կոտրում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի ջրածնային կապերը՝ դրանով իսկ բացելով երկու շղթաները պոլիմերազային ֆերմենտի համար։ Վերջիններս սերմերի առաջացումից հետո սկսում են նոր շղթաների սինթեզը 5'-3' ուղղությամբ։
ԴՆԹ-ի հակազուգահեռացման հատկությունը առաջատար և հետամնաց շղթաների առաջացման հիմնական պատճառն է։ Առաջատար շղթայի վրա ԴՆԹ պոլիմերազը շարժվում է շարունակաբար, մինչդեռ հետաձգվում էայն կազմում է Օկազակիի բեկորներ, որոնք ապագայում կմիանան լիգազի միջոցով։
Կրկնօրինակման առանձնահատկությունները
Քանի՞ ԴՆԹ մոլեկուլ կա միջուկում բազմապատկելուց հետո: Գործընթացն ինքնին ենթադրում է բջջի գենետիկական բազմության կրկնապատկում, հետևաբար, միտոզի սինթետիկ ժամանակահատվածում դիպլոիդային հավաքածուն ունի երկու անգամ ավելի շատ ԴՆԹ մոլեկուլներ։ Նման գրառումը սովորաբար նշվում է որպես 2n 4c:
Բացի վերարտադրության կենսաբանական նշանակությունից, գիտնականները հայտնաբերել են գործընթացի կիրառություն բժշկության և գիտության տարբեր ոլորտներում: Եթե կենսաբանության մեջ կրկնօրինակումը ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումն է, ապա լաբորատորիայում նուկլեինաթթվի մոլեկուլների վերարտադրությունն օգտագործվում է մի քանի հազար օրինակ ստեղծելու համար։
Այս մեթոդը կոչվում է պոլիմերազային շղթայական ռեակցիա (PCR): Այս գործընթացի մեխանիզմը նման է in vivo-ի վերարտադրությանը, հետևաբար դրա ընթացքի համար օգտագործվում են նմանատիպ ֆերմենտներ և բուֆերային համակարգեր:
Եզրակացություններ
Կենդանի օրգանիզմների համար վերարտադրումը մեծ կենսաբանական նշանակություն ունի։ Բջիջների բաժանման ընթացքում գենետիկական տեղեկատվության փոխանցումը ամբողջական չէ առանց ԴՆԹ-ի մոլեկուլների կրկնօրինակման, ուստի ֆերմենտների համակարգված աշխատանքը կարևոր է բոլոր փուլերում:
