تضاعف DNA
| English | العربية |
|---|---|
| replication/ˌreplɪˈkeɪʃn/ | التضاعف |
| template/ˈtempleɪt/ | template |
| DNA polymerase/ˌdiː en ˈeɪ ˌpɒlɪməˈreɪz/ | بوليميراز الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين |
| semi-conservative/ˈsemi kənˈsɜːvətɪv/ | semi-conservative |
| helicase/ˈhelɪkeɪs/ | هليكيز |
| topoisomerase/ˈtɒpɔɪsəʊmreɪz/ | إنزيم القُطْع الدائري |
| RNA primer/ˌɑː en ˈeɪ ˈpraɪmə/ | بدائية الحمض النووي الريبوزي |
| leading strand/ˈliːdɪŋ strænd/ | leading strand |
| lagging strand/ˈlæɡɪŋ strænd/ | lagging strand |
| ligase/ˈlɪɡeɪs/ | ليغاز |
نسخ شريطين متعاكسين قبل أن تصبح الخلية واحدة اثنتين
- يجب أن تنسخ الخلية المتقسمة كلا شريطي حمضها النووي. تسير الشرائط في اتجاهين متعاكسين، لكن إنزيم النسخ الخاص بها يستطيع تمديد شريط جديد في اتجاه واحد فقط.
- يحل هذا المشكل التكرار باستخدام بناء مستمر في جانب وتقطيع في الجانب الآخر. اتبع الإنزيمات والمبدئات لترى لماذا تحتفظ جزيئات الحمض النووي الابنة بكلاهما بشريط أصلي.
فتح الحلزون
- يبدأ التضاعف بكسر أزواج القواعد.
- ينفصل الشريطان، تماماً مثل فتح سحاب.
- هذا يكشف عن القواعد على طول كل شريط.
- الآن يمكن لكل شريط توجيه بناء شريك جديد.
لماذا يجب على الخلية نسخ DNA قبل الانقسام؟
التضاعف يضمن حصول كلتا الخليتين الابنتين على نسخة كاملة ومتطابقة من DNA.
كل شريط هو قالب
- يعمل كل شريط قديم كـ قالب.
- تحدد تسلسل قواعده الشريط الجديد عبر ارتباط القواعد.
- إنزيم بلمرة الـ DNA (DNA polymerase) يضيف قواعد مطابقة على طوله.
- يرتبط A مع T و G مع C، لذا يكون النسخ دقيقاً.
كيف يتم نسخ DNA
مرر عبر عملية التضاعف — ينفصل الحلزون وتُستخدم كل سلسلة قديمة كنموذج لسلسلة جديدة.
أثناء التضاعف، تعمل كل سلسلة قديمة كـ…
كل سلسلة قديمة هي نموذج: تسلسل قواعدها يحدد السلسلة الجديدة عن طريق ارتباط القواعد.
إنزيم بلميراز الـ DNA يبني الخيط الجديد عن طريق إضافة قواعد نيتروجينية مطابقة.
بلميراز الـ DNA يقرأ القالب ويضيف القاعدة المكملة عند كل موقع.
النسخ شبه المحافظ
- ينتج التضاعف جزيئين من الـ DNA من جزيء واحد.
- يحتوي كل جزيء جديد على شريط قديم وشريط جديد كلياً.
- بما أن كل جزيء يحتفظ بنصف المادة الأصلية، يُسمى شبه محافظ (semi-conservative).
- النسخان متطابقان مع الـ DNA الأصلي.
لأن كل جزيء DNA جديد يحتفظ بواحدة من الخيط القديم، يُسمى التضاعف ____-محافظ.
التضاعف نصف-محافظ: كل نسخة تحتوي على خيط أصلي واحد وخيط جديد واحد.
حدد كل العبارات الصحيحة حول تضاعف الـ DNA.
يحافظ التضاعف على الخوط القديمة (نصف-محافظ)؛ ولا يتخلص منها. العبارات الثلاث الأخرى صحيحة.
فتح شوكة تكرار متحركة
- الهيليكايز يفصل شريطي الحمض النووي المتصاحب. التوبويسوميراز يقلل من الالتواء أمام منطقة الفتح، مما يسمح للحمض النووي بالاستمرار في فك لولبه.
- يوفر المبدئ القصير RNA نهاية حرة. لا يمكن لبلميراز DNA البدء في شريط جديد بمفرده: بل يتمدد من ذلك المبدئ.
يوجد بلميراز DNA لكن لم يتشكل بادئ RNA. ما الذي تم阻断؟
البلميراز يحتاج إلى نهاية حرة موجودة يتم توفيرها بواسطة بادئ.
تنمو السلسلتان الجديدتان في اتجاه واحد
- تضيف إنزيمات بلمرة الحمض النووي (DNA polymerase) النيوكليوتيدات فقط إلى الطرف 3′: تنمو كل سلسلة جديدة 5′ → 3′. تسير سلسلتا القالب في اتجاهين متعاكسين.
- السلسلة الرائدة تنمو بشكل مستمر نحو الشوكة المتحركة. أما السلسلة المتأخرة فتنمو في قطع قصيرة مبتعداً عن الشوكة؛ وتحتاج كل قطعة إلى بادئ خاص بها.
تُصنَع السلسلة المتأخرة 3′ → 5′.
كل قطعة تنمو 5′ → 3′؛ التصنيع المتقطع يحل مشكلة اتجاه القالب المعاكس.
ربط القطع
- بعد إزالة البادئات الـRNA واستبدالها بالحمض النووي، تقوم الليغيز بربط مقاطع الـDNA لتكوين سلسلة متصلة. فهي تربط العمود الفقري للسكر والفوسفات، ولا تختار قواعد متكاملة.
- مثال محلول: يسير قالب 3′–A T G C–5′. وشريكه الجديد هو 5′–T A C G–3′. يتبع كلا من التركيب الرائد والمتأخر نفس قاعدة 5′ → 3′.
تكونت قصار DNA قصيرة لكنها بقيت غير متصلة. أي إنزيم مفقود بشكل مباشر أكثر؟
يغلق الليجيز الكسور في الهيكل العظمي بين قطع DNA المجاورة.
التضاعف شبه محافظ: فهو لا يبني جزيئين جديدين بالكامل ويتخلص من القديم. يحافظ كل جزيء ابنتان على شريط أصلي واحد ويرافقه شريط جديد. نصف قديم ونصف جديد — هذه هي الفكرة الرئيسية.
قبل انقسام الخلية مباشرة:
- تنسخ الخلية جميع الـ DNA الخاص بها خلال الطور البيني.
- يصبح كل كروموسوم نسختين متطابقتين، مرتبطتين ببعضهما.
- عندما تنقسم الخلية، تحصل كل خلية ابنة على نسخة كاملة — بفضل عملية التضاعف.
تضاعف الـ DNA ينسخ الكود الجيني قبل انقسام الخلية. يفتح الحلزون، ويخدم كل شريط قديم كـ قالب بينما يضيف بلمرة الـ DNA قواعد مطابقة. النتيجة هي شبه محافظ: كل DNA جديد يحتوي على شريط قديم وشريط جديد، مما ينتج نسختين متطابقتين.