Phân tử DNA là một cấu trúc được tìm thấy trên nhiễm sắc thể. Một nhiễm sắc thể chứa một phân tử như vậy bao gồm hai sợi. Tái bản ADN là sự chuyển thông tin sau quá trình tự sao chép của các sợi từ phân tử này sang phân tử khác. Nó vốn có trong cả DNA và RNA. Bài viết này thảo luận về quá trình tái bản DNA.
Thông tin chung và các kiểu tổng hợp DNA
Người ta biết rằng các sợi trong phân tử là xoắn. Tuy nhiên, khi quá trình tái sao chép DNA bắt đầu, chúng khử phân ly, sau đó di chuyển sang hai bên và một bản sao mới được tổng hợp trên mỗi bên. Sau khi hoàn thành, hai phân tử hoàn toàn giống hệt nhau xuất hiện, mỗi phân tử chứa một sợi mẹ và con. Sự tổng hợp này được gọi là bán bảo toàn. Các phân tử DNA di chuyển ra xa, trong khi vẫn ở trong một tâm động duy nhất, và cuối cùng chỉ phân kỳ khi tâm động này bắt đầu phân chia.
Một kiểu tổng hợp khác được gọi là so sánh. Anh ấy, không giống như người trước,liên quan đến bất kỳ giai đoạn tế bào nào, nhưng bắt đầu khi tổn thương DNA xảy ra. Nếu chúng quá rộng, thì tế bào cuối cùng sẽ chết. Tuy nhiên, nếu hư hỏng cục bộ thì có thể sửa chữa được. Tùy thuộc vào vấn đề, một hoặc hai sợi DNA có thể được phục hồi. Điều này, như nó còn được gọi là, sự tổng hợp đột xuất không mất nhiều thời gian và không đòi hỏi chi phí năng lượng lớn.
Nhưng khi tái bản DNA xảy ra, rất nhiều năng lượng, nguyên liệu bị tiêu tốn, thời gian của nó kéo dài hàng giờ.
Nhân bản được chia thành ba giai đoạn:
- khởi xướng;
- kéo dài;
- chấm dứt.
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn trình tự tái bản DNA này.
Khởi
Có vài chục triệu cặp bazơ trong DNA của con người (chỉ có một trăm lẻ chín ở động vật). Quá trình tái bản DNA bắt đầu ở nhiều vị trí trong chuỗi vì những lý do sau. Đồng thời, quá trình phiên mã xảy ra trong RNA, nhưng nó bị đình chỉ ở một số nơi riêng biệt trong quá trình tổng hợp DNA. Do đó, trước một quá trình như vậy, một lượng chất vừa đủ sẽ tích tụ trong tế bào chất của tế bào để duy trì sự biểu hiện gen và để hoạt động sống của tế bào không bị xáo trộn. Theo quan điểm này, quá trình này cần được thực hiện càng nhanh càng tốt. Việc phát sóng trong thời gian này được thực hiện, và không tiến hành phiên mã. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tái bản DNA xảy ra cùng một lúc ở vài nghìn điểm - những khu vực nhỏ với một sốtrình tự các nuclêôtit. Chúng được tham gia bởi các protein khởi đầu đặc biệt, lần lượt được tham gia bởi các enzym khác của quá trình sao chép DNA.
Đoạn DNA nơi xảy ra quá trình tổng hợp được gọi là bản sao. Nó bắt đầu từ điểm bắt đầu và kết thúc khi enzym hoàn thành quá trình sao chép. Bản sao là tự trị và cũng cung cấp toàn bộ quá trình với sự hỗ trợ của riêng nó.
Quá trình có thể không bắt đầu từ tất cả các điểm cùng một lúc, nơi nào đó nó bắt đầu sớm hơn, nơi nào đó muộn hơn; có thể chảy theo một hoặc hai hướng ngược nhau. Các sự kiện xảy ra theo thứ tự sau khi được tạo:
- ngã ba nhân bản;
- mồi RNA.
Nhân bản ngã ba
Phần này là quá trình mà các sợi deoxyribonucleic được tổng hợp trên các sợi DNA đã tách rời. Các nhánh tạo thành cái gọi là mắt nhân bản màu đỏ. Quá trình này được bắt đầu bằng một loạt các hành động:
- giải phóng khỏi liên kết với histon trong nucleosome - Các enzym tái sao chép DNA như methyl hóa, acetyl hóa và phosphoryl hóa tạo ra các phản ứng hóa học khiến protein mất điện tích dương, tạo điều kiện cho chúng giải phóng;
- despification là việc tháo cuộn cần thiết để giải phóng thêm các luồng;
- phá vỡ liên kết hydro giữa các sợi DNA;
- sự phân kỳ của chúng theo các hướng khác nhau của phân tử;
- cố định bởi các protein SSB.
mồi RNA
Tổng hợp thực hiệnmột loại enzyme có tên là DNA polymerase. Tuy nhiên, anh ta không thể tự khởi động nó, vì vậy các enzym khác làm điều đó - RNA polymerase, còn được gọi là mồi RNA. Chúng được tổng hợp song song với các sợi deoxyribonucleic theo nguyên tắc bổ sung. Do đó, sự khởi đầu kết thúc bằng việc tổng hợp hai đoạn mồi RNA trên hai sợi DNA bị đứt gãy và tách ra theo các hướng khác nhau.
Kéo dài
Giai đoạn này bắt đầu với việc bổ sung một nucleotide và đầu 3 'của đoạn mồi RNA, được thực hiện bởi DNA polymerase đã được đề cập. Với đầu tiên, cô ấy gắn nucleotide thứ hai, thứ ba, v.v. Các bazơ của sợi mới được kết nối với chuỗi mẹ bằng các liên kết hydro. Người ta tin rằng quá trình tổng hợp dây tóc diễn ra theo hướng 5'-3 '.
Khi nó xảy ra về phía ngã ba sao chép, quá trình tổng hợp diễn ra liên tục và kéo dài như vậy. Do đó, một luồng như vậy được gọi là dẫn đầu hoặc dẫn đầu. Các đoạn mồi RNA không còn hình thành trên nó nữa.
Tuy nhiên, trên sợi mẹ đối diện, các nucleotide DNA tiếp tục gắn vào đoạn mồi RNA, và chuỗi deoxyribonucleic được tổng hợp theo hướng ngược lại với ngã ba nhân đôi. Trong trường hợp này, nó được gọi là độ trễ hoặc độ trễ.
Trên chuỗi trễ, quá trình tổng hợp xảy ra từng đoạn, ở phần cuối của một phần, quá trình tổng hợp bắt đầu ở một vị trí khác gần đó bằng cách sử dụng cùng một đoạn mồi RNA. Do đó, có hai đoạn trên sợi trễ được nối với nhau bằng DNA và RNA. Chúng được gọi là mảnh Okazaki.
Sau đó, mọi thứ lặp lại. Sau đó, một lượt khác của chuỗi xoắn mở ra, các liên kết hydro bị đứt, các sợi phân kỳ sang hai bên, sợi dẫn đầu dài ra, đoạn tiếp theo của đoạn mồi ARN được tổng hợp trên đoạn trễ, sau đó là đoạn Okazaki. Sau đó, trên sợi trễ, các đoạn mồi RNA bị phá hủy và các đoạn DNA được kết hợp thành một. Vì vậy, trên mạch này xảy ra đồng thời:
- hình thành đoạn mồi RNA mới;
- tổng hợp các mảnh Okazaki;
- phá hủy mồi RNA;
- hợp nhất lại thành một chuỗi duy nhất.
Chấm dứt
Quá trình tiếp tục cho đến khi hai nhánh sao chép gặp nhau, hoặc một trong số chúng đi đến phần cuối của phân tử. Sau khi các nhánh gặp nhau, các sợi DNA con được kết nối với nhau bằng một loại enzyme. Trong trường hợp ngã ba di chuyển đến cuối phân tử, quá trình tái tạo DNA sẽ kết thúc với sự trợ giúp của các enzym đặc biệt.
Chỉnh
Trong quá trình này, một vai trò quan trọng được trao cho việc kiểm soát (hoặc hiệu chỉnh) việc sao chép lại. Tất cả bốn loại nucleotide đều được cung cấp cho vị trí tổng hợp và bằng cách ghép đôi thử nghiệm, DNA polymerase sẽ chọn ra những loại cần thiết.
Nuclêôtit mong muốn phải có thể hình thành nhiều liên kết hydro như cùng một nuclêôtit trên sợi khuôn DNA. Ngoài ra, giữa các xương sống của đường-photphat phải có một khoảng cách không đổi nhất định, tương ứng với ba vòng trong hai bazơ. Nếu nucleotide không đáp ứng các yêu cầu này, kết nối sẽ không xảy ra.
Việc kiểm soát được thực hiện trước khi đưa nó vào chuỗi và trước khibao gồm các nucleotide tiếp theo. Sau đó, một liên kết được hình thành trong xương sống của đường photphat.
Biến dị đột biến
Cơ chế tái bản DNA, mặc dù có tỷ lệ chính xác cao, nhưng luôn có những xáo trộn trong các chuỗi, chủ yếu được gọi là "đột biến gen". Khoảng một nghìn cặp cơ sở có một lỗi, lỗi này được gọi là trùng lặp phức tạp.
Nó xảy ra vì nhiều lý do. Ví dụ, ở nồng độ nucleotide cao hoặc quá thấp, sự khử amin của cytosine, sự hiện diện của các đột biến trong khu vực tổng hợp, và hơn thế nữa. Trong một số trường hợp, lỗi có thể được sửa chữa bằng quy trình sửa chữa, trong những trường hợp khác, việc sửa lỗi trở nên bất khả thi.
Nếu tổn thương đã chạm vào chỗ không hoạt động, lỗi sẽ không để lại hậu quả nghiêm trọng khi quá trình tái bản DNA xảy ra. Trình tự nucleotide của một gen cụ thể có thể xuất hiện không khớp. Sau đó, tình hình đã khác, và cả cái chết của tế bào này và cái chết của toàn bộ sinh vật đều có thể trở thành một kết quả tiêu cực. Cũng cần lưu ý rằng đột biến gen dựa trên sự biến đổi đột biến, điều này làm cho nguồn gen dẻo hơn.
Metyl hóa
Tại thời điểm tổng hợp hoặc ngay sau đó, quá trình metyl hóa chuỗi xảy ra. Người ta tin rằng ở người, quá trình này là cần thiết để hình thành nhiễm sắc thể và điều chỉnh phiên mã gen. Ở vi khuẩn, quá trình này giúp bảo vệ DNA khỏi bị cắt bởi các enzym.
