Нуклеин қышқылдары тірі ағза жасушаларының тіршілік әрекетін қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Органикалық қосылыстардың осы тобының маңызды өкілі барлық генетикалық ақпаратты алып жүретін және қажетті белгілердің көрінуіне жауап беретін ДНҚ болып табылады.
Репликация дегеніміз не?
Жасушаның бөліну процесінде генетикалық ақпарат жоғалмауы үшін ядродағы нуклеин қышқылдарының мөлшерін көбейту керек. Биологияда репликация – жаңа тізбектердің синтезі арқылы ДНҚ-ның қайталануы.
Бұл процестің негізгі мақсаты – генетикалық ақпаратты ешбір мутациясыз өзгеріссіз енші жасушаларға беру.
Репликацияның ферменттері мен белоктары
ДНҚ молекуласының дупликациясын тиісті белоктарды қажет ететін жасушадағы кез келген зат алмасу процесімен салыстыруға болады. Репликация биологиядағы жасуша бөлінуінің маңызды құрамдас бөлігі болғандықтан, мұнда көптеген көмекші пептидтер қатысады.
ДНҚ-полимераза – жауапты редупликацияның ең маңызды ферментідезоксирибонуклеин қышқылының еншілес тізбегін синтездеу үшін. Жасушаның цитоплазмасында репликация процесінде барлық нуклеинді негіздерді әкелетін нуклеинді трифосфаттардың болуы міндетті
Бұл негіздер нуклеин қышқылының мономерлері болып табылады, сондықтан молекуланың бүкіл тізбегі солардан құрастырылған. ДНҚ полимераза дұрыс ретпен құрастыру процесіне жауап береді, әйтпесе мутацияның барлық түрлері сөзсіз.
- Праймаза – ДНҚ шаблон тізбегіндегі праймердің түзілуіне жауапты ақуыз. Бұл праймерді праймер деп те атайды, оның РНҚ құрылымы бар. ДНҚ-полимераза ферменті үшін барлық полинуклеотидтік тізбектің одан әрі синтезі мүмкін болатын бастапқы мономерлердің болуы маңызды. Бұл функцияны праймер және оның сәйкес ферменті орындайды.
- Геликаза (геликаза) сутектік байланыстарды үзу арқылы матрицалық тізбектердің дивергенциясы болып табылатын репликациялық шанышқыны құрайды. Бұл полимеразалардың молекулаға жақындап, синтезін бастауын жеңілдетеді.
- Топоизомераза. Егер сіз ДНҚ молекуласын бұралған арқан ретінде елестетсеңіз, полимераза тізбек бойымен қозғалған кезде күшті бұралу салдарынан оң кернеу пайда болады. Бұл мәселе топоизомераза арқылы шешіледі, ол тізбекті қысқа уақытқа үзіп, бүкіл молекуланы ашатын фермент. Осыдан кейін зақымдалған жер қайтадан тігіледі және ДНҚ стресске ұшырамайды.
- Ssb белоктары репликация айырындағы ДНҚ тізбегіне кластерлер сияқты бекітіліп, редупликация процесі аяқталмай тұрып сутегі байланыстарының қайта түзілуіне жол бермейді.
- Лига. Ферменттік функцияДНҚ молекуласының артта қалған тізбегіне Оказаки фрагменттерін тігуден тұрады. Бұл праймерлерді кесіп алу және олардың орнына табиғи дезоксирибонуклеин қышқылы мономерлерін енгізу арқылы болады.
Биологияда репликация жасуша бөлінуінде өте маңызды болып табылатын күрделі көп сатылы процесс. Сондықтан тиімді және дұрыс синтез үшін әртүрлі ақуыздар мен ферменттерді пайдалану қажет.
Қайта көбейту механизмі
ДНҚ-ның қайталану процесін түсіндіретін 3 теория бар:
- Консервативті нуклеин қышқылының бір еншілес молекуласы матрицалық сипатқа ие екенін, ал екіншісі нөлден толығымен синтезделгенін айтады.
- Жартылай консервативті Уотсон мен Крик ұсынған және 1957 жылы E. Coli бойынша эксперименттерде расталған. Бұл теория екі еншілес ДНҚ молекуласының бір ескі және бір жаңадан синтезделген тізбегі бар екенін айтады.
- Дисперсия механизмі еншілес молекулалардың ескі және жаңа мономерлерден тұратын бүкіл ұзындығы бойынша ауыспалы бөлімдері бар деген теорияға негізделген.
Қазір ғылыми дәлелденген жартылай консервативті модель. Молекулалық деңгейде репликация дегеніміз не? Бастапқыда геликаза ДНҚ молекуласының сутектік байланыстарын бұзады, осылайша полимераза ферменті үшін екі тізбекті де ашады. Соңғысы, тұқымдар пайда болғаннан кейін, 5'-3' бағытында жаңа тізбектердің синтезін бастайды.
ДНҚ антипараллелизм қасиеті жетекші және артта қалған жіптердің пайда болуының негізгі себебі болып табылады. Жетекші тізбекте ДНҚ-полимераза үздіксіз қозғалады, ал артта қаладыол болашақта лигаза арқылы біріктірілетін Оказаки фрагменттерін құрайды.
Репликация мүмкіндіктері
Репликациядан кейін ядрода қанша ДНҚ молекуласы болады? Процестің өзі жасушаның генетикалық жиынтығының екі еселенуін білдіреді, сондықтан митоздың синтетикалық кезеңінде диплоидты жиынтықта екі есе көп ДНҚ молекулалары болады. Мұндай жазба әдетте 2n 4c ретінде белгіленеді.
Репликацияның биологиялық мағынасынан басқа, ғалымдар бұл процестің медицина мен ғылымның әртүрлі салаларында қолданылуын тапты. Егер биологияда репликация ДНҚ-ның екі еселенуі болса, зертханада нуклеин қышқылының молекулаларының көбеюі бірнеше мың көшірме жасау үшін қолданылады.
Бұл әдіс полимеразды тізбекті реакция (ПТР) деп аталады. Бұл процестің механизмі in vivo репликацияға ұқсас, сондықтан оның жүруі үшін ұқсас ферменттер мен буферлік жүйелер пайдаланылады.
Қорытынды
Тірі организмдер үшін репликацияның биологиялық маңызы зор. Жасушаның бөлінуі кезіндегі генетикалық ақпаратты беру ДНҚ молекулаларының қайталануынсыз аяқталмайды, сондықтан ферменттердің үйлестірілген жұмысы барлық кезеңдерде маңызды.
