همانندسازی DNA

هنگام تقسیم یاخته، 2 یاته حاصل از رشتمان (میتوز) و سیتوکینز، باید DNA یکسان با یاخته مادر را دریافت کنند. پس قبل از شروع رشتمان و در مرحله S چرخه یاخته ای، با عمل همانند سازی، محتوای DNA درون هسته دو برابر می شود.

الف) روش حفاظتی: هر دو رشته DNA قبلی بدون تغییر به یک یاخته وارد می شوند و دو رشته جدید به یاته دیگر وارد می شود.

(یعنی یک یاخته همانند DNA مادری را دریافت می کند و یاخته دیگر DNA نوساز)

ب) روش نیمه حفاظتی: هر یاخته، یک رشته قدیمی و یک رشته جدید DNA را دریافت می کند.

ج) روش غیرحفاظتی (پراکنده): هر یاخته، DNA را دریافت میکند که در هر رشته اش قطعاتی از DNA قدیمی و نوساز به صورت پراکنده در خود دارد.

همانندسازی DNA تدریجی است یعنی در محل شروع همانندسازی به تدریج آنزیم هلیکاز، با شکستن پیوند های هیدروژنی ، دو رشته را از یکدیگر جدا میکند و سپس آنزیم DNA پلی مراز، به تدریج در برابر هر رشته قدیمی، یک رشته جدید میسازد.

مهم ترین عوامل لازم برای همانندسازی DNA :

1. مولکول DNA یه عنوان الگو
2. آنزیم های DNA پلی مراز و هلیکاز
3. نوکلئوتید های سه فسفاته آزاد درون یاخته

برای همانندسازی DNA چهار نوع نوکلئوتید سه فسفاته لازمند:

1. آدنین دار
2. گوانین دار
3. سیتوزین دار
4. تیمین دار

این نوکلئوتید ها دو سفات را از دست داده و به صورت تک فسفاته در رشته جدید به کار می روند.

قبل از همانند سازی، باید پیچ و تاب DNA باز شده و از هیستون ها جدا شود تا آنزیم های هلیکاز و DNA پلی مراز و ... به DNA دسترسی داشته باشند.

1. باز کردن مارپیچ DNA
2. شکستن پیوند های هیدروژنی و جدا کردن و فاصله دادن دو رشته DNA از یکدیگر در محل همانندسازی

انواعی از انزیم ها با همکاری هم در برابر هر رشته الگو (رشته قدیمی)، یک رشته جدید می سازند (در برابر هر نوکلئوتید در رشته الگو، نوکلئوتید مکمل را قرار داده و بین نوکلئوتید ها در رشته جدید، پیوند فسفودی استر تشکیل میدهند)

مهم ترین این آنزیم ها، دنا بسپاراز ( DNA پلی مراز) است.

جایگاه شروع همانندسازی  DNA : محلی است که همانندسازی از آنجا شروع میشود.

در همه DNA های هسته یوکاریوتی که خطی هستند و بعضی DNA های حلقوی پروکاریوتی، هر مولکول DNA ، دارای چند نقطه شروع همانندسازی است.

اغلب DNA های پروکاریوتی، فقط یک نقطه شروع همانندسازی دارند.

در محل شروع همانندسازی، دو رشته DNA از هم باز میشوند و ساختاری به شکل Y ایجاد میشود، به این ساختار دو راهی همانندسازی میگویند.

در محل دو راهی همانندسازی، آنزیم دنابسپاراز، بین نوکلئوتید های جدید، پیوند فسفودی استر ایجاد میکند.

آنزیم بسپاراز، قانون پارگاف را رعایت میکند یعنی در برابر نوکلئوتید آدنین دار، نوکلئوتید تیمین دار قرار میدهد و غیره.

با اضافه شدن هر نوکلئوتید سه فسفاته، دو تا فسفات از آن جدا میشوند.

به ازاء هر نقطه آغاز همانندسازی، موارد زیر را در نظر میگیریم (به شرطی که همانندسازی دو جهتی باشد):

1. دو عدد دوراهی همانندسازی
2. دو عدد آنزیم هلیکاز
3. چهار عدد آنزیم DNA پلی مراز

دلایل دقت زیاد همانندسازی DNA:

1. تا حدود زیادی رابطه مکمل بین نوکلئوتید ها
2. عمل ویرایش (توسط DNA پلی مراز)

آنزیم DNA پلی مراز دارای دو خاصیت است:

الف) فعالیت پلی مرازی: ایجاد پیوند بین نوکلئوتید ها هنگام همانندسازی (تشکیل پیوند فسفودی استر)

ب) فعالیت نوکلئازی: شکستن پیوند بین نوکلئوتید ها هنگام ویرایش (شکستن پیوند فسفودی استر)

فعالیت پلی مرازی را با انجام واکنش سنتز آبدهی انجام میشود ( انرژی خواه_ تولید آب_ کاهش فشار اسمزی)

فعالیت نوکلئازی را با انجام واکنش آب کافت (هیدرولیز) انجام میدهد (انرژی زا_ مصرف آب_ افزایش فشار اسمزی)

اگر یک نوکلئوتید به صورت اشتباه در رشته جدید قرار گیرد، DNA پلی مراز بلافاصله پس از تشکیل پیوند فسفودی استر، برگشته و با شکستن پیوند فسفودی استر، نوکلئوتید اشتباه را حذف کرده و نوکلئوتید صحیح را جایگزین میکند.

هر آنزیم هلیکاز فقط پیوندهای هیدروژنی بین دو رشته را میشکند پس با هر دو رشته سروکار دارد.

هر آنزیم DNA پلی مراز، در یک رشته پیوند فسفودی استر را هم تشکیل میدهد و هم می تواند بسازد.

اطلاعات وراثتی پروکاریوت ها

1. پروکاریوت ها، همه باکتری ها را شامل میشوند.
2. دو نوع فام تن (کروموزوم) دارند:

الف) فام تن اصلی که بزرگ تر است.

ب) فام تن کمکی ( دیسک (پلازمید))

هر دو نوع فام تن، به شکل حلقوی هستند ( DNA آنها نیز حلقوی است)

فام تن اصلی به غشای سلول وصل است.

دیسک حاوی اطلاعاتی است که ویژگی های اضافه تری به باکتری میدهد (کثلا مقاومت به آنتی بیوتیک)