Axit nucleic đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động quan trọng của các tế bào của cơ thể sống. Một đại diện quan trọng của nhóm hợp chất hữu cơ này là DNA, mang tất cả thông tin di truyền và chịu trách nhiệm về sự biểu hiện của các đặc điểm cần thiết.
Nhân rộng là gì?
Trong quá trình phân chia tế bào, cần tăng lượng axit nucleic trong nhân để không làm mất thông tin di truyền trong quá trình đó. Trong sinh học, sao chép là sự nhân đôi của DNA thông qua việc tổng hợp các sợi mới.
Mục đích chính của quá trình này là chuyển thông tin di truyền đến các tế bào con không thay đổi mà không có bất kỳ đột biến nào.
Enzyme và protein tái tạo
Sự sao chép của phân tử DNA có thể được so sánh với bất kỳ quá trình trao đổi chất nào trong tế bào, quá trình này đòi hỏi các protein thích hợp. Vì sao chép là một thành phần quan trọng của quá trình phân chia tế bào trong sinh học, do đó, nhiều peptit bổ trợ có liên quan ở đây.
DNA polymerase là enzyme tái sao chép quan trọng nhất chịu trách nhiệmđể tổng hợp chuỗi con của axit deoxyribonucleic. Trong tế bào chất của tế bào, trong quá trình sao chép, bắt buộc phải có sự hiện diện của các bazơ nucleic, mang lại tất cả các bazơ nucleic
Các bazơ này là các đơn phân axit nucleic, vì vậy toàn bộ chuỗi của phân tử được xây dựng từ chúng. DNA polymerase chịu trách nhiệm cho quá trình lắp ráp theo đúng trình tự, nếu không, tất cả các loại đột biến là không thể tránh khỏi.
- Primase là một protein chịu trách nhiệm hình thành đoạn mồi trên chuỗi khuôn mẫu DNA. Mồi này còn được gọi là mồi, nó có cấu trúc là RNA. Đối với enzyme DNA polymerase, sự hiện diện của các monome ban đầu là rất quan trọng, từ đó có thể tổng hợp thêm toàn bộ chuỗi polynucleotide. Chức năng này được thực hiện bởi mồi và enzym tương ứng của nó.
- Helicase (helicase) tạo thành một ngã ba sao chép, là sự phân kỳ của các chuỗi ma trận bằng cách phá vỡ các liên kết hydro. Điều này giúp các polymerase tiếp cận phân tử và bắt đầu tổng hợp dễ dàng hơn.
- Topoisomerase. Nếu bạn tưởng tượng một phân tử DNA như một sợi dây xoắn, khi polymerase di chuyển dọc theo chuỗi, một điện thế dương sẽ được hình thành do sự xoắn mạnh. Vấn đề này được giải quyết bởi topoisomerase, một loại enzyme phá vỡ chuỗi trong thời gian ngắn và mở ra toàn bộ phân tử. Sau đó, vùng bị tổn thương được khâu lại với nhau và DNA không bị căng thẳng.
- Các proteinSsb gắn giống như các cụm với sợi DNA ở ngã ba sao chép để ngăn chặn sự hình thành lại các liên kết hydro trước khi kết thúc quá trình nhân đôi.
- Ligas. Chức năng enzimbao gồm khâu các đoạn Okazaki trên sợi trễ của phân tử DNA. Điều này xảy ra bằng cách cắt bỏ các đoạn mồi và chèn các monome axit deoxyribonucleic tự nhiên vào vị trí của chúng.
Trong sinh học, sao chép là một quá trình phức tạp gồm nhiều bước cực kỳ quan trọng trong quá trình phân chia tế bào. Do đó, việc sử dụng các protein và enzym khác nhau là cần thiết để tổng hợp hiệu quả và chính xác.
Cơ chế nhân bản
Có 3 giả thuyết giải thích quá trình nhân đôi DNA:
- Bảo thủ nói rằng một phân tử con của axit nucleic có bản chất nền và phân tử thứ hai được tổng hợp hoàn toàn từ đầu.
- Bán bảo thủ do Watson và Crick đề xuất và được xác nhận vào năm 1957 trong các thí nghiệm trên E. Coli. Lý thuyết này nói rằng cả hai phân tử DNA con đều có một sợi cũ và một sợi mới được tổng hợp.
- Cơ chế phân tán dựa trên lý thuyết rằng các phân tử con có các phần xen kẽ dọc theo toàn bộ chiều dài của chúng, bao gồm cả monome cũ và mới.
Mô hình bán bảo thủ đã được khoa học chứng minh. Sao chép ở cấp độ phân tử là gì? Lúc đầu, helicase phá vỡ các liên kết hydro của phân tử DNA, do đó mở cả hai chuỗi cho enzyme polymerase. Loại thứ hai, sau khi hình thành hạt, bắt đầu tổng hợp các chuỗi mới theo hướng 5'-3 '.
Tính chất phản song song DNA là nguyên nhân chính dẫn đến sự hình thành các sợi dẫn và sợi trễ. Trên sợi dẫn đầu, DNA polymerase di chuyển liên tục, trong khi ở trạng thái trễnó tạo thành các mảnh Okazaki, sẽ được liên kết với nhau bằng ligase trong tương lai.
Tính năng sao chép
Có bao nhiêu phân tử ADN trong nhân sau khi nhân đôi? Bản thân quá trình này bao hàm sự nhân đôi bộ gen của tế bào, do đó, trong kì tổng hợp của nguyên phân, bộ lưỡng bội có số phân tử ADN gấp đôi. Mục nhập như vậy thường được đánh dấu là 2n 4c.
Ngoài ý nghĩa sinh học của việc sao chép, các nhà khoa học đã tìm thấy ứng dụng của quá trình này trong các lĩnh vực y học và khoa học khác nhau. Nếu trong sinh học sao chép là sự nhân đôi của DNA, thì trong phòng thí nghiệm, sự tái tạo của các phân tử axit nucleic được sử dụng để tạo ra vài nghìn bản sao.
Phương pháp này được gọi là phản ứng chuỗi polymerase (PCR). Cơ chế của quá trình này tương tự như sao chép in vivo, do đó, các enzym và hệ thống đệm tương tự được sử dụng cho quá trình của nó.
Kết luận
Nhân bản có tầm quan trọng sinh học lớn đối với các cơ thể sống. Việc chuyển thông tin di truyền trong quá trình phân chia tế bào không hoàn toàn nếu không có sự nhân đôi của các phân tử DNA, vì vậy công việc phối hợp của các enzym rất quan trọng ở tất cả các giai đoạn.
