תוֹכֶן
הקוד הגנטי של אורגניזמים חיים כלול ב- DNA של הכרומוזומים. מולקולת ה- DNA היא סליל כפול המורכב מזוגות של נוקליאוטידיםשכל אחד מהם מורכב מקבוצת פוספטים, קבוצת סוכר ובסיס חנקן. מבנה הנוקלאוטידים הוא א-סימטרי, כלומר לשני הגדילים של ה- DNA הסליל הכפול יש כיוונים מנוגדים.
כאשר סינתזת DNA מתרחשת במהלך שכפול ה- DNA, מופרדים שני הגדילים של הסליל הכפול. שכפול יכול להתבצע רק בכיוון קדימה של כל גדיל. כתוצאה מכך, גדיל אחד מועתק ברציפות בכיוון קדימה ואילו השני מועתק ללא הפסקה בקטעים שאליהם מצטרפים.
מדוע לכיווני DNA יש כיוון
הצדדים של מולקולות ה- DNA הסליל הכפול מורכבים קבוצות פוספט וסוכר ואילו הנגעים מורכבים בסיסים חנקניים. על פי האמנה, אטומי הפחמן בשרשראות הפחמן או הטבעות של מולקולות אורגניות ממוספרים ברצף. אטומי הפחמן בבסיסים החנקניים ממוספרים 1, 2, 3 וכו '. כדי להבדיל את אטומי הפחמן הממוספרים של קבוצות הסוכר, הפחמימות הללו ממוספרות באמצעות סמל ראשוני, כלומר 1, 2, 3 וכו', או ראשוני אחד וכו '
ישנם חמישה אטומי פחמן בקבוצות הסוכר, שמספרם 1 עד 5. לאטום 5 יש א קבוצת פוספט מחובר אליו בזמן ש -3 הפחמן קשור ל- קבוצת OH. ליצירת צידי הסליל, 5 הפוספטים בצד אחד של קבוצת הסוכר מקשרים ל- 3 OH של הגרעין הבא. רצף גדיל זה הוא 5 עד 3.
ריאות מולקולת הסליל נוצרות מבסיסים חנקניים קשורים. ארבעת הבסיסים במולקולות ה- DNA הם אדנין, גואנין, ציטוזין ותימין המקוצר כ- A, G, C ו- T. בסיסי A ו- T יכולים ליצור קישור, ו- G ו- C יכולים לקשר.
כאשר נוקליאוטידים משרשרת רצף 5 עד 3 מקשרים לנוקליאוטיד אחר ליצירת צליל, לנוקליאוטיד השני יש רצף פוספט / OH הפוך. משמעות הדבר היא שצד אחד של הסליל פועל בכיוון 5 עד 3 ואילו הצד השני פועל בכיוון 3 עד 5 כיוון.
שכפול DNA רצוף לעומת שכפול רציף
סינתזת DNA יכולה להתרחש רק כאשר שני הגדילים של הסליל הכפול מופרדים. במהלך שכפול ה- DNA, אנזים פורץ את הסליל ו DNA פולימראז מעתיק כל גדיל. הגדיל הפועל בכיוון 5 עד 3 נקרא הגדיל המוביל ואילו הגדיל האחר, עם רצף 3 עד 5, הוא גדיל הפיגור.
הפולימראז יכול להעתיק רק DNA ב- כיוון 5 עד 3. המשמעות היא שהוא יכול לשכפל ברציפות את הגדיל המוביל כאשר הוא נע מנקודת ההפרדה הראשונית לאורך הגדיל. כדי להעתיק את גדיל הפיגור, הפולימרז צריך לשכפל לאחור לאורך הגדיל עד לנקודת ההפרדה הראשונית.
ההעתקה לאחר מכן נעצרת, עוברת במעלה הגדיל ונעה אחורה שוב לקטע שכבר הועתק. סדרת עותקי מקטע DNA מנותקים שנקראה שברי אוקזאקי מיוצרים מהגדול הפיגור.
DNA Ligase
עם התקדמות שכפול ה- DNA, ה- אנזים DNA ligase מצטרף לשברי אוקזאקי לחוט רציף. שילוב זה של סינתזה רציפה של הגדיל המוביל לבין שכפול חלקי או בלתי-רצוף של גדיל הפיגור מביא לשני סלילי DNA חדשים ברגע שחוברים הקטעים של גדיל הפיגור.
לכל סליל כפול חדש יש גדיל אב ממולקולת ה- DNA המקורית וחוט משוכפל חדש, המסונתז על ידי הפולימראז DNA. כאשר שכפול הסתיים בהצלחה, אין הבדל בשני העותקים של מולקולת ה- DNA המקורית, אם כי האחד נגזר באמצעות שכפול רציף ואילו לשני היה שכפול DNA בלתי רצוף.