Cơ chế sao chép DNA (giải thích bằng sơ đồ)

Cơ chế sao chép DNA!

Toàn bộ quá trình sao chép DNA có thể được thảo luận theo nhiều bước. Các bước này yêu cầu sử dụng hơn chục enzyme và các yếu tố protein. Trong chế độ sao chép bán bảo tồn trước tiên, việc tháo xoắn xoắn đôi diễn ra.

Hai sợi này có thể dễ dàng tách ra vì các liên kết hydro giữ hai sợi này rất yếu trái ngược với các liên kết hóa học khác. Khi hai sợi này tách ra, mỗi phần của một sợi tạo thành phần bổ sung của chuỗi khác.

Hai sợi bố mẹ không tách rời hoàn toàn, nhưng được mở ra ở cái được gọi là ngã ba nhân rộng. Kết quả là, đối diện A, T sẽ phù hợp, đối diện C; G sẽ đến và như vậy. Do quá trình này, trình tự nucleotide chính xác sẽ được tự động hình thành.

Do đó, sự tái sinh của chuỗi xoắn DNA xảy ra, với một chuỗi xoắn ban đầu kết hợp với bổ sung mới được hình thành để tạo thành một phân tử DNA sợi kép. Kiểu sao chép này cũng được gọi là sao chép dây kéo. Chế độ sao chép DNA đã thảo luận ở trên sau này được xác minh bằng các thí nghiệm thuộc các loại khác nhau.

Chi tiết về sao chép DNA có thể được thảo luận dưới các tiêu đề sau:

1. Kích hoạt deoxyribonucleosides:

Bốn nucleoside của DNA, tức là AMP, GMP, CMP và TMP được tìm thấy trôi nổi tự do trong nhân. Tất cả đều được kích hoạt bởi ATP để tạo thành các triphosphatase deoxyribonucleoside được gọi là ATP, GTP, CTP và TTP. Enzyme cần thiết ở bước này là phosphorylase và bước được gọi là phosphoryl hóa.

2. Công nhận điểm bắt đầu:

Tại nơi bắt đầu sao chép phân tử DNA? Từ một điểm đặc biệt tháo gỡ phân tử DNA bắt đầu. Điểm cụ thể này được gọi là điểm bắt đầu. Để xác định điểm bắt đầu trên các protein khởi tạo cụ thể của phân tử DNA là cần thiết.

Trong các virus và prokaryote như vi khuẩn, có thể chỉ có một nguồn gốc của sự sao chép. Ở sinh vật nhân chuẩn có phân tử DNA lớn, có thể có nhiều điểm bắt đầu (nguồn gốc) sao chép cuối cùng hợp nhất với nhau.

3. Unwinding của phân tử DNA:

Chuỗi xoắn kép DNA tách ra và giải phóng thành các chuỗi DNA đơn bằng cách phá vỡ các liên kết hydro yếu. Unwinding of helix được trợ giúp bởi enzyme helicase. Các enzyme được gọi là topoisomera cắt và nối lại một chuỗi DNA giúp tách chuỗi xoắn DNA.

Nếu hai sợi dây có độ đan xen cao được kéo ra bằng cách tác dụng lực, hai sợi dây sẽ tự động xen kẽ rượu ngay khi ngừng áp dụng lực. Và nếu một trong những sợi dây đan xen bị cắt, căng thẳng sẽ được giải tỏa và hai sợi không thể kết hợp với nhau.

Các enzyme như topoisomera do đó làm giảm sức căng của các chuỗi DNA và hai chuỗi xoắn được tách ra. Trên thực tế, do việc tách các bong bóng sao chép DNA sợi đôi này được hình thành mà sau đó kéo dài như một ngã ba sao chép hình chữ Y. Trong vi khuẩn và nhiều phage DNA, sự mở rộng này là hai chiều.

4. Hình thành mồi RNA:

RNA polymerase hướng DNA tạo thành mồi RNA. Việc tương đối dễ dàng hơn để thêm vào chuỗi nhỏ đã có sẵn được gọi là mồi được hình thành từ mẫu DNA (Hình 6.17). Điều này được thực hiện bằng s5mthesis của một đoạn ngắn của đoạn mồi RNA.

Điều này tạo ra một kết thúc 3 ′ hydroxyl trên chuỗi ribonucleotide, trong đó deoxyribonucleotide được thêm vào. Các mồi RNA cuối cùng được loại bỏ bằng enzyme để lại một khoảng trống trong chuỗi deoxyribonucleotide mới được tổng hợp. Khoảng trống này phải được điền vào.

Sự hình thành chuỗi DNA mới:

Enzyme DNA polymerase có thể trùng hợp các nucleotide chỉ theo hướng 5′- 3. DNA polymerase chịu trách nhiệm cho sự ngưng tụ theo hướng mẫu của deoxyribonucleotide

triphosphatase. Tổng hợp các chuỗi bổ sung mới tiến hành từ đầu cuối 3 ′ OH của mồi, gây ra sự mở rộng hoặc tăng trưởng theo hướng 5 ′ - 3.

Do hai chuỗi DNA nằm theo hướng phản song song, hai chuỗi phải được tổng hợp bằng cách tăng trưởng xảy ra theo hướng ngược lại. Việc bổ sung deoxyribonucleotide được thực hiện bởi DNA polymerase với sự có mặt của ATP.

Enzym tổng hợp một chuỗi mới thành một chuỗi liên tục theo hướng 5 ′ -3 and và được gọi là chuỗi dẫn đầu. Trên chuỗi DNA khác, enzyme tạo thành các đoạn DNA thành các mảnh nhỏ một lần nữa theo hướng 5′-3 in bắt đầu từ mồi RNA.

Các mồi được hình thành với sự trợ giúp của enzyme primase. Các phân đoạn nhỏ được gọi là các mảnh Okazaki. Họ được nối với nhau để tạo ra một chuỗi con gái liên tục. Với sự trợ giúp của DNA ligase Viking (tham gia) .vay Chuỗi này được gọi là chuỗi trễ.

Loại bỏ các đoạn mồi RNA:

Khi các mảnh nhỏ của Okazaki đã được hình thành, đoạn mồi RNA được loại bỏ từ 5 ′ từng phần một bởi hoạt động exonuclease của DNA polymerase.

Đọc bằng chứng và sửa chữa DNA:

Tính đặc hiệu của ghép cặp cơ sở đảm bảo sao chép chính xác. Bằng cách nào đó, có thể các căn cứ sai có thể xâm nhập với tần suất hiếm hoi là một trên 10.000. Những bazơ được giới thiệu sai có thể được loại bỏ bằng hoạt động của enzyme DNA polymerase.

Ngay cả các cơ sở sai được nhập vào chuỗi xoắn của DNA do đột biến (thoát khỏi cơ chế đọc bằng chứng của DNA) cũng có thể được xác định và sửa chữa bằng các enzyme sửa chữa. Các enzyme sửa chữa này (ví dụ, các nuclease) đã cắt đứt đoạn khiếm khuyết của DNA và giới thiệu và tham gia (bởi enzyme ligase) đoạn chính xác bình thường.

Một thiệt hại khác có thể được sửa chữa là do chiếu tia UV. Trong những trường hợp như vậy pyrimidine như thymine hình thành thymine dimer. Sự hình thành của một dimer như vậy ngăn chặn sự nhân rộng. Một khiếm khuyết như vậy có thể được sửa chữa bằng enzyme mà loại bỏ các dinucleotide TT bị lỗi. Các khiếm khuyết sau đó được sửa chữa lại bằng cách chèn enzyme bổ sung nucleotide chính xác.