DNT replikasiyası

DNT replikasiya : İkiqat zəncir paketdən ayrılır və açılır, sonra ayrılan hər bir ip (firuzə) yeni bir tərəfdaş ipini (yaşıl) çoxaltmaq üçün şablon rolunu oynayır. Nükleotidlər (əsaslar) yeni ortaq zəncirlərinin iki yeni cüt spiralın sintezi üçün seçilir.

DNT replikasiyası (lat. replicatio, hərf. "yenilənmə") — DNT molekulunun çoxalma prosesi.

Molekulyar biologiyada DNT replikasiyası, bir orijinal DNT molekulundan iki eyni DNT nüsxəsini çıxarmaq üçün bioloji bir prosesdir. DNT replikasiyası bioloji mirasın ən vacib hissəsi olan bütün canlı orqanizmlərdə baş verir. Bu, zədələnmiş toxumaların böyüməsi və düzəldilməsi zamanı hüceyrələrin bölünməsi üçün vacibdir və eyni zamanda hər yeni hüceyrənin öz DNT nüsxəsini almasını təmin edir. Hüceyrə, DNT təkrarlanmasını zəruri edən bölünmənin fərqli xüsusiyyətinə malikdir^[1] . DNT replikasiyası — Orqanizmin əksər hüceyrələrində irsi məlumatların daşıyıcısı dezoksiribonuklein (DNT) turşusudur. Eukariot orqanizmlərdə DNT nüvədə və bəzi orqanoidlərdə – mitoxondri və plastidlərdə olur. Prokariotlarda formalaşmış nüvə olmadığı üçün bu orqanizmlərin DNT-si bilavasitə sitoplazmada yerləşir^[2]. DNT, bir-birini tamamlayan iki ipdən ibarət cüt zəncirdən ibarətdir. İkili zəncir, bir-birinə zidd olan və bir-birinə bükülmüş əmələ gələn iki xətti zolaqdan ibarət olan cüt zəncirli DNT-nin görünüşünü təsvir edir. Replikasiya zamanı bu iplər bölünür. Orijinal DNA molekulunun hər bir hissəsi daha sonra həmkarının istehsalı üçün bir şablon kimi xidmət edir, bu prosesə yarı mühafizəkar təkrarlanma deyilir. Yarı konservativ çoxalma nəticəsində yeni zəncir, orijinal DNT zolağından və yeni sintez olunmuş zəncirdən ibarət olacaqdır. Hüceyrə korreksiyası və səhv yoxlama mexanizmləri, demək olar ki, mükəmməl DNT replikasiya dəqiqliyini təmin edir^[3]. Bir hüceyrədə DNT replikasiyası, orqanizmin genetik materialını ehtiva edən genomdakı xüsusi yerlərdən və ya replikasiya mənbələrindən başlayır. DNT-nin başlanğıc nöqtəsində açılması və helikaz kimi tanınan bir ferment tərəfindən yeni tellərin sintezi, replikasiya çəngəllərinin mənbədən iki istiqamətə böyüməsinə səbəb olur. Bir sıra zülallar, DNT sintezinin başlanğıcında və davamında kömək üçün çoxalma çəngəlinə bağlıdır. Ən əhəmiyyətlisi, DNA polimerazı hər ipi tamamlayan nükleotidlər əlavə edərək yeni ipləri sintez edir^[4]. DNT-nin replikasiyası interfazanın S mərhələsində baş verir. DNT replikasiyası süni şəkildə hüceyrənin xaricində həyata keçirilə bilər. Hüceyrələrdən və süni DNT primerlərindən təcrid olunmuş DNT polimerazları, DNT molekulundakı bilinən ardıcıllıqla DNT sintezini qıcıqlandırmaq üçün istifadə edilə bilər. Nümunələr polimeraz zəncirvari reaksiya (PCR), ligaz zəncirvari reaksiya (LCR) və transkripsiyaya əsaslanan gücləndirmə (TMA).

DNT- nin quruluşu

DNT, hər iki zolağın bir-birinə bükülərək xarakterik bir cüt zəncir meydana gətirdiyi cüt zəncirli bir quruluş olaraq mövcuddur. Hər bir fərdi DNT zənciri dörd növ nukleotiddən ibarətdir. DNT-dəki nukleotidlər deoksiriboz şəkər, fosfat və azotlu baza ehtiva edir. Dörd nukleotid növü adenin, sitozin, quanin və timin adenin, sitozin və timin pirimidindir, adətən A, Q, S və T olaraq adlandırılan dörd nukleotid bazasına uyğundur. Bu nukleotidlər fosfodiester bağları əmələ gətirərək, DNT ikiqat zəncirinin fosfat-deoksiriboz onurğasını içəriyə (yəni əks zolağa doğru) nükleotid bazaları ilə yaradır. Nükleobazlar zəncirlər arasında hidrogen bağları arasında düzəldilir və baz cütləri əmələ gəlir. Adenin timinlə (iki hidrogen istiqaməti), guanin cütləri sitozinlə (üç hidrogen bağ) birləşir^[5]. DNT zolaqları istiqamətlidir və bir zolağın fərqli uclarına "3 '(üç sadə) uç" və "5' (beş sadə) uc" deyilir. Konvensiyaya görə, bir DNT zəncirinin baza ardıcıllığı verildiyi təqdirdə, ardıcıllığın sol ucu 5 'uc, ardıcıllığın sağ ucu isə 3' ucudur. İkiqat sarmalın ipləri antiparalleldir, biri 5 'dən 3' ə, əks ipi isə 3 '- 5' arasındadır. Bu terminlər zəncirdəki növbəti fosfatın bağlandığı deoksiribozdakı karbon atomuna işarə edir. İstiqamətlilik DNT sintezi üçün təsir göstərir, çünki DNT polimerazı DNT zəncirinin 3 'ucuna nukleotidlər əlavə edərək DNT-ni yalnız bir istiqamətdə sintez edə bilər^[6]. DNT-dəki tamamlayıcı əsasların cütləşməsi (hidrogen əlaqəsi yolu ilə) hər zolaqdakı məlumatların artıq olması deməkdir. Fosfodiester (teldaxili) bağlar hidrogen (iplərarası) bağlardan daha güclüdür. Fosfodiester bağlarının əsl işi, DNT polimerlərində bir nükleotidin 5 'karbonunu başqa bir nükleotidin 3' karbonuna bağladığı yerdir, hidrogen bağları isə zəncir oxu boyunca DNT cüt zəncirlərini sabitləşdirir, lakin ox 1 istiqamətində deyil . [9] Bu, iplərin bir-birindən ayrılmasına imkan verir. Bu səbəbdən tək bir zolaqdakı nükleotidlər yeni sintez edilmiş ortaq zolaqdakı nükleotidləri yenidən qurmaq üçün istifadə edilə bilər.

DNT polimeraza

DNT polimerazları, hər növ DNT replikasiyasını həyata keçirən bir ferment ailəsidir. DNT polimerazları, bir qayda olaraq, yeni tellərin sintezini başlada bilməz, ancaq yalnız bir şablon iplə qoşulmuş mövcud bir DNT və ya RNT ipliyini uzada bilər. Sintezə başlamaq üçün astar adlanan qısa bir RNT parçası yaratmalı və DNT şablon zəncirinə bağlanmalıdır^[7]. DNT polimeraz, mövcud nükleotid zolağının ucunu uzadaraq yeni bir DNA zolağı əlavə edir, fosfodiester bağları yaradaraq matris zəncirinə bir-bir uyğun gələn yeni nükleotidlər əlavə edir. Bu DNT polimerləşmə prosesi üçün enerji, birləşdirilməmiş hər bazaya bağlanmış üç fosfat arasındakı yüksək enerjili fosfat bağlarının hidrolizindən gəlir. Onlara əlavə olunmuş fosfat qrupları olan sərbəst bazalara nukleotidlər deyilir; xüsusən üç əlavə fosfat qrupu olan əsaslara nukleodit trifosfatlar deyilir. Ümumiyyətlə, DNT polimerazları çox dəqiqdir, daxili səhv nisbəti hər 107 nükleotid üçün bir səhvdən azdır . Bundan əlavə, bəzi DNT polimerazlarının düzəltmə qabiliyyəti var; uyğun olmayan bazaları düzəltmək üçün böyüyən ipin ucundan nükleotidləri çıxara bilərlər. Nəhayət, replikasiya sonrası uyğunsuzluq təmir mexanizmləri, yeni sintez olunmuş DNT zəncirindəki uyğunsuzluqları orijinal zəncir ardıcıllığından ayırd edə bilməklə DNT-ni səhvlərə görə izləyir. Birlikdə, bu üç ayrı-seçkilik addımı, əlavə olunan hər 109 nükleotid üçün birdən az səhvin replikasiya dəqiqliyini təmin edir^[8] .

Replikasiya prosesi

DNT replikasiyası, bütün bioloji polimerləşmə prosesləri kimi, fermentativ olaraq kataliz edilmiş və koordinasiyalı üç mərhələdə baş verir: başlanğıc, uzanma və tamamlanma^[9].

Başlanğıc

Bir hüceyrənin bölünməsi üçün əvvəlcə DNT-sini çoxaltmalıdır. DNT replikasiyası tamamən ya da olmayan bir prosesdir; təkrarlama başladıqdan sonra tamamlanmağa davam edir. Replikasiya tamamlandıqdan sonra, eyni hüceyrə dövründə yenidən baş vermir. Bu, təkrarlama kompleksinin başlanğıc bölgüsü sayəsində mümkün olur^[8] .

Uzanma

DNT polimerazının 5 '- 3' aktivliyi vardır. Sintez başlamazdan əvvəl bilinən bütün DNA replikasiya sistemləri üçün sərbəst 3'-hidroksil qrupu lazımdır. DNT sintezi üçün dörd fərqli mexanizm vardır^[10] :

1. Bütün hüceyrə həyatı formaları və bir çox DNT virusu, fajları və plazmidləri, daha sonra DNA polimerazı ilə genişləndirilən sərbəst 3'-OH qrupu ilə qısa bir RNT astarını sintez etmək üçün primazdan istifadə edirlər.
2. Retroelementlər (retroviruslar da daxil olmaqla), əks transkriptaz ilə genişləndirmə üçün istifadə edilən sərbəst 3'-OH təmin edən DNT replikasiyasını qıcıqlandıran bir nəqliyyat RNT-indən istifadə edirlər^[11] .

Tamamlanma

Replikasiya zənciri, DNT-nin replikasiyası zamanı uzun, qıvrılmış bir DNT içində meydana gələn bir quruluşdur. İki spiral DNT-ni bir zənciri birləşdirən hidrogen bağlarını qıran helikazlar tərəfindən yaradılmışdır^[9] . Yaranan quruluşun hər biri bir DNT zəncirindən ibarət olan iki "diş" var. Bu iki iplik, DNT polimerazının tamamlayıcı nükleotidləri şablonlarla uyğunlaşdırdığı zaman yaradılacaq aparıcı və geridə qalan iplər üçün bir şablon rolunu oynayır^[12].

İstinadlar

1. Life, Microb. "DNA replication | why we have to study DNA replication?". Microb Life (ingilis). 2020-05-25. 2021-01-23 tarixində orijinalından arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2020-05-29.
2. "GENETICS / DNA REPLICATION (BASIC) - Pathwayz". www.pathwayz.org. 2021-09-24 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2020-12-10.
3. "double helix | Learn Science at Scitable". www.nature.com. 2022-01-06 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2020-12-10.
4. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, və b. DNA Replication, Repair, and Recombination // Molecular Cell Biology (4th). WH Freeman. 2000. ISBN 0-7167-3136-3.
5. McCarthy D, Minner C, Bernstein H, Bernstein C. "DNA elongation rates and growing point distributions of wild-type phage T4 and a DNA-delay amber mutant". Journal of Molecular Biology. 106 (4). October 1976: 963–81. doi:10.1016/0022-2836(76)90346-6. PMID 789903.
6. Alberts B, və b. Molecular Biology of the Cell (4th). Garland Science. 2002. 238–240. ISBN 0-8153-3218-1.
7. Allison, Lizabeth A. Fundamental Molecular Biology. Blackwell Publishing. 2007. səh. 112. ISBN 978-1-4051-0379-4.
8. McCulloch SD, Kunkel TA. "The fidelity of DNA synthesis by eukaryotic replicative and translesion synthesis polymerases". Cell Research. 18 (1). January 2008: 148–61. doi:10.1038/cr.2008.4. PMC 3639319. PMID 18166979.
9. Drake JW (1970) The Molecular Basis of Mutation. Holden-Day, San Francisco ISBN 0816224501 ISBN 978-0816224500
10. McCarthy D, Minner C, Bernstein H, Bernstein C. "DNA elongation rates and growing point distributions of wild-type phage T4 and a DNA-delay amber mutant". Journal of Molecular Biology. 106 (4). October 1976: 963–81. doi:10.1016/0022-2836(76)90346-6. PMID 789903.
11. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. Molecular Biology of the Cell. Garland Science. 2002. ISBN 0-8153-3218-1. Chapter 5: DNA Replication Mechanisms Arxivləşdirilib 2023-07-06 at the Wayback Machine
12. Morgan, David Owen. The cell cycle : principles of control. London: New Science Press. 2007. 64–75. ISBN 978-0-19-920610-0. OCLC 70173205.