ნუკლეინის მჟავები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედების სასიცოცხლო აქტივობის უზრუნველსაყოფად. ორგანული ნაერთების ამ ჯგუფის მნიშვნელოვანი წარმომადგენელია დნმ, რომელიც ატარებს ყველა გენეტიკურ ინფორმაციას და პასუხისმგებელია აუცილებელი თვისებების გამოვლინებაზე.
რა არის რეპლიკაცია?
უჯრედების გაყოფის პროცესში აუცილებელია ბირთვში ნუკლეინის მჟავების რაოდენობის გაზრდა, რათა პროცესში არ მოხდეს გენეტიკური ინფორმაციის დაკარგვა. ბიოლოგიაში რეპლიკაცია არის დნმ-ის დუბლირება ახალი ჯაჭვების სინთეზის გზით.
ამ პროცესის მთავარი მიზანია გენეტიკური ინფორმაციის გადატანა ქალიშვილურ უჯრედებში უცვლელად ყოველგვარი მუტაციების გარეშე.
რეპლიკაციის ფერმენტები და ცილები
დნმ-ის მოლეკულის დუბლირება შეიძლება შევადაროთ უჯრედში არსებულ ნებისმიერ მეტაბოლურ პროცესს, რომელიც მოითხოვს შესაბამის ცილებს. ვინაიდან რეპლიკაცია ბიოლოგიაში უჯრედების გაყოფის მნიშვნელოვანი კომპონენტია, ამიტომ აქ ბევრი დამხმარე პეპტიდია ჩართული.
დნმ პოლიმერაზა არის ყველაზე მნიშვნელოვანი რედუპლიკაციის ფერმენტი, რომელიც პასუხისმგებელიადეზოქსირიბონუკლეინის მჟავას ქალიშვილი ჯაჭვის სინთეზისთვის. უჯრედის ციტოპლაზმაში, რეპლიკაციის პროცესში, სავალდებულოა ნუკლეინის ტრიფოსფატების არსებობა, რომლებსაც მოაქვთ ყველა ნუკლეინური ფუძე.
ეს ფუძეები ნუკლეინის მჟავების მონომერებია, ამიტომ მოლეკულის მთელი ჯაჭვი აგებულია მათგან. დნმ პოლიმერაზა პასუხისმგებელია შეკრების პროცესზე სწორი თანმიმდევრობით, წინააღმდეგ შემთხვევაში ყველა სახის მუტაცია გარდაუვალია.
- პრიმაზა არის ცილა, რომელიც პასუხისმგებელია დნმ-ის შაბლონის ჯაჭვზე პრაიმერის წარმოქმნაზე. ამ პრაიმერს ასევე უწოდებენ პრაიმერს, მას აქვს რნმ-ის სტრუქტურა. დნმ პოლიმერაზას ფერმენტისთვის მნიშვნელოვანია საწყისი მონომერების არსებობა, საიდანაც შესაძლებელია მთელი პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვის შემდგომი სინთეზი. ამ ფუნქციას ასრულებს პრაიმერი და მისი შესაბამისი ფერმენტი.
- ჰელიკაზა (ჰელიკაზა) ქმნის რეპლიკაციის ჩანგალს, რომელიც წარმოადგენს მატრიცის ჯაჭვების დივერგენციას წყალბადის ბმების რღვევით. ეს აადვილებს პოლიმერაზებს მოლეკულასთან მიახლოებას და სინთეზის დაწყებას.
- ტოპოიზომერაზა. თუ წარმოგიდგენთ დნმ-ის მოლეკულას, როგორც დაგრეხილ თოკს, როცა პოლიმერაზა მოძრაობს ჯაჭვის გასწვრივ, ძლიერი გადახვევის გამო წარმოიქმნება დადებითი ძაბვა. ამ პრობლემას წყვეტს ტოპოიზომერაზა, ფერმენტი, რომელიც არღვევს ჯაჭვს მოკლე დროში და აყალიბებს მთელ მოლეკულას. ამის შემდეგ, დაზიანებული ადგილი კვლავ იკერება და დნმ არ არის დაძაბული.
- Ssb პროტეინები გროვების მსგავსად მიმაგრებულია დნმ-ის ძაფებზე რეპლიკაციის ჩანგალზე, რათა თავიდან აიცილონ წყალბადური ბმების ხელახალი წარმოქმნა რედუპლიკაციის პროცესის დასრულებამდე.
- ლიგა. ფერმენტის ფუნქციაშედგება ოკაზაკის ფრაგმენტების შეკერვაში დნმ-ის მოლეკულის ჩამორჩენილ ჯაჭვზე. ეს ხდება პრაიმერების ამოჭრით და მათ ადგილას დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავას მონომერების ჩასმით.
ბიოლოგიაში რეპლიკაცია არის რთული მრავალსაფეხურიანი პროცესი, რომელიც ძალზე მნიშვნელოვანია უჯრედების გაყოფაში. ამიტომ ეფექტური და სწორი სინთეზისთვის აუცილებელია სხვადასხვა ცილების და ფერმენტების გამოყენება.
გამრავლების მექანიზმი
არსებობს 3 თეორია, რომელიც ხსნის დნმ-ის დუბლირების პროცესს:
- კონსერვატიული აცხადებს, რომ ნუკლეინის მჟავის ერთ ქალიშვილ მოლეკულას აქვს მატრიცული ბუნება, ხოლო მეორე მთლიანად სინთეზირებულია ნულიდან.
- ნახევრად კონსერვატიული შემოთავაზებული უოტსონისა და კრიკის მიერ და დადასტურებული 1957 წელს E. Coli-ზე ექსპერიმენტებში. ეს თეორია ამბობს, რომ ორივე ქალიშვილს დნმ-ის მოლეკულას აქვს ერთი ძველი ჯაჭვი და ერთი ახლად სინთეზირებული.
- დისპერსიის მექანიზმი ემყარება თეორიას, რომ ქალიშვილ მოლეკულებს აქვთ მონაცვლეობითი სექციები მთელ სიგრძეზე, რომლებიც შედგება როგორც ძველი, ისე ახალი მონომერებისგან.
ახლა მეცნიერულად დადასტურებული ნახევრად კონსერვატიული მოდელი. რა არის რეპლიკაცია მოლეკულურ დონეზე? დასაწყისში, ჰელიკაზა არღვევს დნმ-ის მოლეკულის წყალბადურ კავშირებს, რითაც ხსნის ორივე ჯაჭვს პოლიმერაზას ფერმენტისთვის. ეს უკანასკნელი, თესლის წარმოქმნის შემდეგ, იწყებს ახალი ჯაჭვების სინთეზს 5'-3' მიმართულებით.
დნმ-ის ანტიპარალელიზმის თვისება არის წამყვანი და ჩამორჩენილი ძაფების წარმოქმნის მთავარი მიზეზი. წამყვან ჯაჭვზე დნმ პოლიმერაზა განუწყვეტლივ მოძრაობს, ხოლო ჩამორჩენილზეის ქმნის ოკაზაკის ფრაგმენტებს, რომლებიც მომავალში ლიგაზას მიერთდება.
რეპლიკაციის თავისებურებები
რამდენი დნმ-ის მოლეკულაა ბირთვში რეპლიკაციის შემდეგ? პროცესი თავისთავად გულისხმობს უჯრედის გენეტიკური ნაკრების გაორმაგებას, შესაბამისად, მიტოზის სინთეზური პერიოდის განმავლობაში დიპლოიდურ კომპლექტს ორჯერ მეტი დნმ-ის მოლეკულა აქვს. ასეთი ჩანაწერი ჩვეულებრივ აღინიშნება, როგორც 2n 4c.
გამრავლების ბიოლოგიური მნიშვნელობის გარდა, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს პროცესის გამოყენება მედიცინისა და მეცნიერების სხვადასხვა დარგში. თუ ბიოლოგიაში რეპლიკაცია არის დნმ-ის დუბლირება, მაშინ ლაბორატორიაში ნუკლეინის მჟავის მოლეკულების რეპროდუქცია გამოიყენება რამდენიმე ათასი ასლის შესაქმნელად.
ამ მეთოდს ეწოდება პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია (PCR). ამ პროცესის მექანიზმი მსგავსია რეპლიკაციის in vivo-ს, ამიტომ მისი მიმდინარეობისთვის გამოიყენება მსგავსი ფერმენტები და ბუფერული სისტემები.
დასკვნა
რეპლიკაციას დიდი ბიოლოგიური მნიშვნელობა აქვს ცოცხალი ორგანიზმებისთვის. უჯრედების გაყოფის დროს გენეტიკური ინფორმაციის გადაცემა არ ხდება დნმ-ის მოლეკულების დუბლირების გარეშე, ამიტომ ფერმენტების კოორდინირებული მუშაობა მნიშვნელოვანია ყველა ეტაპზე.
