Περιεχόμενο
- Γιατί οι δέσμες DNA έχουν μια κατεύθυνση
- Διασυνδεδεμένη αναπαραγωγή DNA έναντι συνεχούς αναπαραγωγής
- DNA Ligase
Ο γενετικός κώδικας των ζωντανών οργανισμών περιέχεται στο DNA των χρωμοσωμάτων. Το μόριο ϋΝΑ είναι μια διπλή έλικα αποτελούμενη από ζεύγη νουκλεοτίδια, το καθένα από τα οποία αποτελείται από φωσφορική ομάδα, ομάδα σακχάρων και βάση αζώτου. Η δομή των νουκλεοτιδίων είναι ασύμμετρη, πράγμα που σημαίνει ότι οι δύο κλώνοι του DNA διπλής έλικας έχουν αντίθετες κατευθύνσεις.
Όταν λαμβάνει χώρα σύνθεση ϋΝΑ κατά τη διάρκεια αντιγραφής DNA, οι δύο κλώνοι της διπλής έλικας διαχωρίζονται. Η αναπαραγωγή μπορεί να λάβει χώρα μόνο προς την εμπρόσθια κατεύθυνση κάθε σκέλους. Ως αποτέλεσμα, ένας κλώνος αντιγράφεται συνεχώς στην προς τα εμπρός κατεύθυνσης ενώ ο άλλος αντιγράφεται συνεχώς σε τμήματα που συνδέονται αργότερα.
Γιατί οι δέσμες DNA έχουν μια κατεύθυνση
Οι πλευρές των μορίων DNA διπλής έλικας αποτελούνται από φωσφορικών και σακχάρων ενώ τα σκαλοπάτια αποτελούνται από αζωτούχων βάσεων. Κατά σύμβαση, τα άτομα άνθρακα στις αλυσίδες άνθρακα ή στους δακτυλίους των οργανικών μορίων αριθμούνται σε σειρά. Τα άτομα άνθρακα στις αζωτούχες βάσεις αριθμούνται 1, 2, 3, κλπ. Για να διακριθούν τα αριθμημένα άτομα άνθρακα των ομάδων σακχάρων, αυτοί οι άνθρακες αριθμούνται χρησιμοποιώντας ένα βασικό σύμβολο, δηλ. 1, 2, 3 κλπ. και τα λοιπά.
Υπάρχουν πέντε άτομα άνθρακα στις ομάδες ζάχαρης, αριθμημένες από 1 έως 5. Το άτομο 5 έχει α φωσφορική ομάδα ενώ οι 3 δεσμοί άνθρακα σε ένα ΟΗ ομάδα. Για το σχηματισμό των πλευρών της έλικας, το 5 φωσφορικό άλας στη μία πλευρά της ομάδας σακχάρου συνδέεται με το 3ΗΗ του επόμενου νουκλεοτιδίου. Η ακολουθία αυτού του κλώνου είναι 5 έως 3.
Οι βαθμίδες του μορίου έλικας σχηματίζονται από συνδεδεμένες αζωτούχες βάσεις. Οι τέσσερις βάσεις στα μόρια DNA είναι αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη και θυμίνη συντομευμένες ως Α, G, C και Τ. Οι βάσεις Α και Τ μπορούν να σχηματίσουν μια σύνδεση και οι G και C μπορούν να συνδεθούν.
Όταν ένα νουκλεοτίδιο της αλληλουχίας αλληλουχίας 5 έως 3 συνδέεται με ένα άλλο νουκλεοτίδιο για να σχηματίσει ένα στέλεχος, το άλλο νουκλεοτίδιο έχει την αντίθετη ακολουθία φωσφορικού / ΟΗ. Αυτό σημαίνει ότι η μία πλευρά της έλικας κινείται στην κατεύθυνση 5 προς 3 ενώ η άλλη πλευρά τρέχει στο 3 έως 5 κατεύθυνση.
Διασυνδεδεμένη αναπαραγωγή DNA έναντι συνεχούς αναπαραγωγής
Η σύνθεση DNA μπορεί να λάβει χώρα μόνο όταν διαχωριστούν οι δύο κλώνοι της διπλής έλικας. Κατά τη διάρκεια της αντιγραφής του DNA, ένα ένζυμο διαλύει την έλικα και DNA πολυμεράση αντιγράφει κάθε σκέλος. Ο κλώνος που τρέχει στην κατεύθυνση 5 προς 3 ονομάζεται κύριος κλώνος ενώ ο άλλος κλώνος, με αλληλουχία 3 έως 5, είναι ο κλώνος καθυστέρησης.
Η πολυμεράση μπορεί να αντιγράψει μόνο το DNA στο 5 προς 3 κατεύθυνση. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αναπαράγει συνεχώς τον κύριο κλώνο καθώς μετακινείται από το αρχικό σημείο διαχωρισμού κατά μήκος του κλώνου. Για την αντιγραφή του κλώνου καθυστέρησης, η πολυμεράση πρέπει να αναδιπλασιαστεί προς τα πίσω κατά μήκος του κλώνου στο αρχικό σημείο διαχωρισμού.
Η αναπαραγωγή στη συνέχεια σταματά, μετακινείται προς τα επάνω και μετακινείται προς τα πίσω προς το τμήμα που έχει ήδη αντιγραφεί. Δημιουργήθηκε μια σειρά αποσυνδεδεμένων αντιγράφων τμήματος DNA Okazaki θραύσματα παράγονται από τον κλώνο καθυστέρησης.
DNA Ligase
Καθώς η αναπαραγωγή του DNA εξελίσσεται, το Ένζυμο λιγάσης ϋΝΑ ενώνει τα τεμάχια Okazaki σε ένα συνεχές σκέλος. Αυτός ο συνδυασμός συνεχούς σύνθεσης του οδηγού κλώνου και η μερική ή ασυνεχής αντιγραφή του κλώνου καθυστέρησης οδηγεί σε δύο νέες έλικες ϋΝΑ μόλις τα τμήματα του κλώνου καθυστέρησης συνδεθούν μεταξύ τους.
Κάθε νέα διπλή έλικα έχει έναν γονικό κλώνο από το αρχικό μόριο ϋΝΑ και έναν πρόσφατα αναδιπλασιασμένο κλώνο, που συντίθεται από την ϋΝΑ πολυμεράση. Όταν η αντιγραφή έχει ολοκληρωθεί με επιτυχία, δεν υπάρχει διαφορά στα δύο αντίγραφα του αρχικού μορίου ϋΝΑ, αν και το ένα προέρχεται από συνεχή αντιγραφή ενώ το άλλο έχει ασυνεχή αναδιπλασιασμό ϋΝΑ.