همانند سازی DNA ٢
اهداف:
- آشنایی با همانند سازی DNA
- آشنایی با پروتئین ها و اجزای دخیل در همانند سازیDNA
- آشنایی با مشخصات نواحی شروع همانندسازی
شرح درس:
در طرح همانندسازی 1 در مورد کلیات همانند سازی DNA صحبت شد در این طرح و طرح های بعدی هر یک از مراحل همانندسازی را با جزئیات بیشتر بررسی می کنیم.
از اولین مراحل همانندسازی باز شدن دو رشته DNA از هم است. اگر جداشدن دو رشته DNA در محل های کوچک از DNA رخ دهد، انرژی زیادی احتیاج نخواهد بود و در دمای طبیعی نیز انجام پذیر است. اما اگر قرار باشد فقط از یک مکان بازشدگی DNA رخ دهد، زمان زیادی صرف باز شدن رشته DNA به طول خواهد انجامید.
بنابراین در ژنوم یوکاریوت ها از چندین مکان این باز شدگی رخ می دهد که تحت عنوان نواحی همانندسازی شناخته می شوند. اما ژنوم باکتریایی که یک DNA حلقوی است فقط دارای یک مبداء همانندسازی است. به طور مثال در انسان حدود 10000 مبداً همانندسازی وجود دارد. در باکتری ها و مخمرها ناحیه همانند سازی حدود 100 جفت باز است که شامل توالی خاصی از نوکلئوتیدها محسوب می شوند. این توالی، پروتئین های آغاز کننده را به سوی خود جذب می کنند و سبب می شود آن قسمت از DNA دو رشته ای به راحتی از هم باز شوند.
از طرف دیگر پیوندهای هیدروژنی بین بازهای آدنین و تیمین کمتر از پیوندهای هیدروژنی بین بازهای گوانین و سیتوزین است. بنابراین در نواحی از رشته DNA که تعداد بازهای گوانین و سیتوزین بیشتر است انرژی بیشتری صرف جداسازی این رشته ها می گردد. مکان هایی که به عنوان محل و مبداً همانندسازی شناخته می شوند دارای نواحی آدنین و تیمین کمتری هستند.
در بالا اشاره شد که گروه پروتئینی وجود دارد که به ناحیه مبداً همانند سازی متصل می گردد. به محض اتصال این گروه به مبداً همانند سازی سبب فراخوان گروهی دیگر از پروتئین ها می شود که همانندسازی DNA را شروع می کنند. این گروه ها با هم ماشینی پروتئینی ایجاد می کنند که هر کدام از اجزای آن عمل به خصوصی را در همانندسازی بر عهده دارد. مولکول DNA ای که در حال همانندسازی است در زیر میکروسکوپ شبیه به حرف Y می باشد، به این شکل چنگال همانندسازی گفته می شود.
ماشین همانند سازی حرکت خود را در این چنگال ها آغاز کرده و سبب باز شدن دو رشته از هم می گردد. سپس هر رشته به عنوان یک الگو عمل کرده تا یک زنجیره جدید از روی آن ساخته شود. در اصل، درهر ناحیه آغاز کننده همانند سازی، دو چنگال همانند سازی بوجود می آید که در دو جهت از نقطه آغازین دور می شوند و با حرکت خود باعث باز شدن دو رشته مارپیچ می گردند. بنابراین همانند سازی در سلولهای یوکاریوتی و باکتری ها به صورت دو طرفه می باشد. این چنگال ها در انسان حدود 100 جفت نوکلئوتید را در ثانیه طی می کنند. این سرعت در باکتری در حدود 1000 جفت نوکلئوتید در ثانیه می باشد.
فیلم آموزشی:
یکی از اجزای مهم در همانند سازی آنزیم DNA پلی مراز است. این آنزیم مسئول اضافه کردن نوکلئوتیدهای جدید به انتهای3´ زنجیره DNA است. پیوند فسفودی استر بین اتم ها و گروه فسفات 5´ نوکلئوتید وارد شده، ایجاد می شود. انرژی لازم جهت این اضافه شدن همراه با خود نوکلئوتید به صورت تری نوکلئوتید وارد واکنش می شود. این آنزیم پس از اضافه کردن اولین نوکلئوتید از آن جدا نمی گردد بلکه متصل به DNA باقی مانده و در طول آن حرکت می کند.
