DNA molekülü, kromozom üzerinde bulunan bir yapıdır. Bir kromozom, iki iplikten oluşan böyle bir molekül içerir. DNA ikilemesi, ipliklerin bir molekülden diğerine kendi kendini yeniden üretmesinden sonra bilgi aktarımıdır. Hem DNA hem de RNA'da doğaldır. Bu makale DNA ikileme sürecini tartışıyor.
Genel bilgiler ve DNA sentezi türleri
Moleküldeki ipliklerin büküldüğü bilinmektedir. Ancak, DNA ikileme süreci başladığında, despiralize olurlar, sonra yanlara doğru hareket ederler ve her birinde yeni bir kopya sentezlenir. Tamamlandığında, her biri bir ana ve kız ipliği içeren iki tamamen aynı molekül ortaya çıkar. Bu senteze yarı muhafazakar denir. DNA molekülleri tek bir sentromer içinde kalırken uzaklaşır ve sonunda ancak bu sentromer bölünmeye başladığında birbirinden uzaklaşır.
Başka bir sentez türüne onarıcı denir. O, öncekinden farklı olarak,herhangi bir hücresel aşama ile ilişkilidir, ancak DNA hasarı meydana geldiğinde başlar. Çok genişlerse, hücre sonunda ölür. Ancak hasar lokalize ise tamir edilebilir. Soruna bağlı olarak, tek veya iki DNA dizisi restorasyona tabidir. Bu, programsız sentez olarak da adlandırıldığı gibi uzun sürmez ve yüksek enerji maliyetleri gerektirmez.
Fakat DNA ikilemesi meydana geldiğinde çok fazla enerji, malzeme tüketilir, süresi saatlerce uzar.
Yineleme üç döneme ayrılır:
- başlatma;
- uzama;
- sonlandırma.
Bu DNA ikileme dizisine daha yakından bakalım.
Başlatma
İnsan DNA'sında birkaç on milyonlarca baz çifti vardır (hayvanlarda yalnızca yüz dokuz tane vardır). DNA ikilenmesi, aşağıdaki nedenlerle zincirin birçok yerinde başlar. Aynı zamanda, RNA'da transkripsiyon meydana gelir, ancak DNA sentezi sırasında bazı ayrı yerlerde askıya alınır. Dolayısıyla böyle bir işlemden önce gen ekspresyonunu sürdürmek ve hücrenin yaşamsal aktivitesinin bozulmaması için hücrenin sitoplazmasında yeterli miktarda bir madde birikir. Bunu göz önünde bulundurarak, süreç mümkün olan en kısa sürede gerçekleştirilmelidir. Bu süre zarfında yayın yapılır ve transkripsiyon yapılmaz. Çalışmalar, DNA ikilemesinin birkaç bin noktada bir kerede gerçekleştiğini göstermiştir - belirli bir alana sahip küçük alanlar.nükleotid dizisi. Bunlara özel başlatıcı proteinler katılır ve bunlar da DNA replikasyonunun diğer enzimleri tarafından birleştirilir.
Sentezin gerçekleştiği DNA parçasına replikon denir. Başlangıç noktasından başlar ve enzimin replikasyonu tamamlamasıyla sona erer. Replikon özerktir ve ayrıca tüm sürece kendi desteğini sağlar.
Süreç aynı anda tüm noktalardan başlamayabilir, bir yerde daha erken, daha sonra bir yerde başlar; bir veya iki zıt yönde akabilir. Olaylar oluşturulduğunda şu sırayla gerçekleşir:
- çoğ altma çatalı;
- RNA primeri.
Çoğ altma çatalı
Bu kısım, DNA'nın ayrılmış zincirlerinde deoksiribonükleik zincirlerin sentezlendiği süreçtir. Çatallar, ikileme gözünü oluşturur. İşlemden önce bir dizi eylem gelir:
- nükleozomdaki histonlara bağlanmadan salıverme - Metilasyon, asetilasyon ve fosforilasyon gibi DNA reduplikasyon enzimleri, proteinlerin pozitif yüklerini kaybetmelerine neden olan ve serbest bırakılmalarını kolaylaştıran kimyasal reaksiyonlar üretir;
- despiralizasyon, ipleri daha fazla serbest bırakmak için gerekli olan gevşemedir;
- DNA iplikçikleri arasındaki hidrojen bağlarını kırmak;
- molekülün farklı yönlerindeki sapmaları;
- SSB proteinleri tarafından fiksasyon.
RNA primer
Sentez gerçekleştirirDNA polimeraz adı verilen bir enzim. Bununla birlikte, kendi başına başlatamaz, bu nedenle diğer enzimler yapar - RNA primerleri olarak da adlandırılan RNA polimerazları. Tamamlayıcı prensibe göre deoksiribonükleik zincirlerle paralel olarak sentezlenirler. Böylece başlama, farklı yönlerde kopan ve ayrılan iki DNA zinciri üzerinde iki RNA primerinin sentezi ile sona erer.
Uzama
Bu dönem, bir nükleotidin eklenmesi ve daha önce bahsedilen DNA polimeraz tarafından gerçekleştirilen RNA primerinin 3' ucunun eklenmesiyle başlar. Birincisine ikinci, üçüncü nükleotidi vb. bağlar. Yeni ipliğin bazları, ana zincire hidrojen bağları ile bağlanır. Filament sentezinin 5'-3' yönünde ilerlediğine inanılır.
Çoğ altma çatalına doğru gerçekleştiği yerde, sentez sürekli olarak ilerler ve bu şekilde uzar. Bu nedenle, böyle bir iş parçacığına lider veya lider denir. RNA primerleri artık üzerinde oluşmuyor.
Ancak, karşı maternal zincirde, DNA nükleotidleri RNA primerine bağlanmaya devam eder ve deoksiribonükleik zincir, reduplikasyon çatalının ters yönünde sentezlenir. Bu durumda gecikmeli veya gecikmeli denir.
Gecikmeli iplikte, sentez parçalı olarak gerçekleşir, burada bir bölümün sonunda, aynı RNA primeri kullanılarak yakındaki başka bir bölgede sentez başlar. Böylece, gecikmeli iplik üzerinde DNA ve RNA ile bağlanan iki parça vardır. Bunlara Okazaki parçaları denir.
Sonra her şey tekrar eder. Daha sonra sarmalın başka bir dönüşü gevşer, hidrojen bağları kopar, teller yanlara doğru ayrılır, önde gelen iplik uzar, RNA primerinin bir sonraki fragmanı, gecikmeli olanda sentezlenir, ardından Okazaki fragmanı. Bundan sonra, gecikmeli iplik üzerinde RNA primerleri yok edilir ve DNA fragmanları bir araya getirilir. Yani bu devrede aynı anda oluyor:
- yeni RNA primerlerinin oluşumu;
- Okazaki parçalarının sentezi;
- RNA primerlerinin yok edilmesi;
- tek bir zincirde yeniden birleştirme.
Sonlandırma
İşlem, iki replikasyon çatalı buluşana veya bunlardan biri molekülün sonuna ulaşana kadar devam eder. Çatallar bir araya geldikten sonra, DNA'nın kız iplikleri bir enzimle bağlanır. Çatalın molekülün sonuna doğru hareket etmesi durumunda özel enzimler yardımıyla DNA ikilemesi sona erer.
Düzeltme
Bu süreçte, ikilemenin kontrolüne (veya düzeltilmesine) önemli bir rol verilir. Dört tip nükleotit de sentez bölgesine verilir ve deneme eşleştirmesiyle DNA polimeraz gerekli olanları seçer.
İstenilen nükleotit, DNA şablon zincirindeki aynı nükleotit kadar hidrojen bağı oluşturabilmelidir. Ayrıca şeker-fosfat omurgaları arasında iki bazda üç halkaya karşılık gelen belirli bir sabit mesafe olmalıdır. Nükleotid bu gereksinimleri karşılamıyorsa bağlantı oluşmayacaktır.
Kontrol, zincire dahil edilmeden önce ve zincire eklenmeden önce gerçekleştirilir.sonraki nükleotidin dahil edilmesi. Bundan sonra şeker fosfatın omurgasında bir bağ oluşur.
Mutasyonel varyasyon
DNA replikasyon mekanizması, yüksek doğruluk yüzdesine rağmen, ipliklerde her zaman esas olarak "gen mutasyonları" olarak adlandırılan rahatsızlıklara sahiptir. Yaklaşık bin baz çiftinde, değişken ikileme olarak adlandırılan bir hata vardır.
Çeşitli nedenlerle olur. Örneğin, yüksek veya çok düşük nükleotid konsantrasyonunda, sitozinin deaminasyonu, sentez alanında mutajenlerin varlığı ve daha fazlası. Bazı durumlarda hatalar onarım işlemleri ile düzeltilebilirken, bazı durumlarda ise düzeltme imkansız hale gelmektedir.
Hasar aktif olmayan bir yere dokunduysa, DNA ikileme işlemi gerçekleştiğinde hatanın ciddi sonuçları olmayacaktır. Belirli bir genin nükleotid dizisi bir uyumsuzlukla görünebilir. O zaman durum farklıdır ve hem bu hücrenin ölümü hem de tüm organizmanın ölümü olumsuz bir sonuç haline gelebilir. Ayrıca gen mutasyonlarının, gen havuzunu daha plastik hale getiren mutasyonel değişkenliğe dayalı olduğu da dikkate alınmalıdır.
Metilasyon
Sentez anında veya hemen sonrasında zincir metilasyonu meydana gelir. İnsanlarda bu işlemin kromozom oluşturmak ve gen transkripsiyonunu düzenlemek için gerekli olduğuna inanılmaktadır. Bakterilerde bu işlem DNA'nın enzimler tarafından kesilmesini önlemeye hizmet eder.
