همانند سازی DNA ٤
اهداف:
آشنایی با همانند سازی DNA
آشنایی با اجزای دخیل در همانند سازیDNA
آشنایی با نقش آنزیم DNA پلی مراز
شرح درس:
همان طور که ذکر شد اطلاعات ژنتیکی به صورت ترتیب و یا توالی قرار گیری نوکلئوتیدها در طول رشته DNA قرار گرفته اند. این چهار نوکلئوتید هر کدام دارای پیام خاصی هستند و از کنار هم قرار گرفتن این نوکلئوتیدها پیام های بیشتری ساخته می شود. اساساً تفاوت در موجودات گوناگون به خاطر تفاوت در قرار گیری این نوکلئوتیدهاست. به خاطر همین نحوه ی قرار گیری نوکلئوتیدها در کنار هم، پیام های جدید و متفاوت ساخته می شود و سبب ایجاد فنوتیپ جدید در موجودات می گردد. در حقیقت ابتدا ماده ژنتیکی باید به مقدار دو برابر فعلی برسد یعنی همانند سازی کند و یک کپی شبیه خود را به وجود آورد و در نهایت زبان نوکلئوتیدی به زبان پروتئینی تبدیل شود تا بتواند از کنار هم قرار گرفتن انواع پروتئین ها سبب خلق عملی در سلول شد.
هر رشته DNA دارای دو رشته مکمل خود است و هر رشته می تواند به عنوان الگو برای ساخته شدن یک رشته مکمل جدید عمل نماید. توانایی هر رشته از مولکول DNA در الگو واقع شدن برای تولید رشته مکمل سلول ها را قادر می سازد قبل از این که ژن ها به نسل بعد منتقل گردد یک بار از آن ها کپی گرفته شود و به عبارت علمی تر همانند سازی گردند. هر بار که یک سلول همانند سازی می کند میلیاردها جفت باز همانند سازی می شوند بنابراین این امر نیازمند سرعت بالا و دقت بسیار است. این همانند سازی توسط گروه های پروتئینی که برای این کار ساخته شده اند انجام می گردد.
شاید به جرات بتوان نقش آنزیم DNA پلیمراز را در همانندسازی DNA برجسته تر دانست. جالب است بدانید که میزان اشتباه در این آنزیم تنها یک خطا در هر ده میلیون جفت نوکلئوتید است. جفت شدن بازهای گوانین با تیمین و یا سیتوزین با آدنین که جفت شدن های نادرست محسوب می شوند بسیار ناپداراند و به سرعت باید حذف شوند زیرا همین مقدار کم نیز به اندازه ای خواهد بود که سبب مرگ سلول ها می گردد. اما این جفت شدن های اشتباه توسط آنزیم DNA پلی مراز که عملکرد خود را تصحیح می کند اتفاق نمی افتد. بنابراین این آنزیم دو کاره محسوب می گردد یکی همانندسازی و دیگری تصحیح.
قبل از اضافه شدن نوکلئوتیدهای جدید به رشته در حال ساخت ابتدا صحت قرار گیری نوکلئوتیدهای قبلی چک می شود. اگر آنزیم از صحت این جفت شدن مطمئن شد نوکلئوتید بعدی را اضافه می کند در غیر این صورت نوکلئوتید جفت شده را به وسیله ی شکستن پیوند فسفودی استر از زنجیره ی در حال رشد جدا کرده و مجدداً نوکلئوتید دیگری را به رشته اضافه می کند.
نکته: آنزیم DNA پلیمراز که کار همانند سازی DNA را برعهده دارد برای شروع فعالیت خود نیاز به یک انتهای 3´ خالی دارد که بتواند روی آن قرار گیرد. در مرحله شروع همانند سازی نیز که انتهای خالی وجود ندارد که این آنزیم روی آن قرار گیرد بنابراین آنزیم دیگری مسئول از یک طرف ساخت این انتهای خالی جهت استقرار و شروع کار آنزیم DNA پلی مراز را ایجاد می کند و از طرف دیگر خود نمی تواند DNA را سنتز کند. این آنزیم زنجیره ای کوتاه از جنس RNA را به طول 10 نوکلئوتید می سازد که ایجاد یک انتهای 3´ آزاد می کند. این قطعه یک آغازگر یا یک پرایمر محسوب می شود و توسط آنزیمی به نام پریماز ساخته می شود.
نکته: در رشته پیرو که شامل قطعات اکازاکی است سه آنزیم دیگر وجود دارند. این آنزیم ها مسئول جابه جایی RNAپرایمر با DNA ، شکستن RNA پرایمر و پر کردن فضاهای خالی هستند.
فیلم:
برای دریافت فایل آموزشی کلیک کنید.
مارپیچ دو رشته ای DNA توسط آنزیم هلیکاز باز شده و توسط آنزیم DNA پلی مراز از روی آن کپی برداری می شود. مولکول های دیگر نیز در باز نگه داشتن دو رشته، ترمیم نوکلئوتید اشتباه و ایجاد قطعات اکازکی نقش دارند.
