Një molekulë e ADN-së është një strukturë që gjendet në një kromozom. Një kromozom përmban një molekulë të tillë të përbërë nga dy fije. Riduplikimi i ADN-së është transferimi i informacionit pas vetë-riprodhimit të fijeve nga një molekulë në tjetrën. Është e natyrshme si në ADN ashtu edhe në ARN. Ky artikull diskuton procesin e riprodhimit të ADN-së.
Informacione të përgjithshme dhe llojet e sintezës së ADN-së
Dihet që fijet në molekulë janë të përdredhur. Megjithatë, kur fillon procesi i reduplikimit të ADN-së, ato despiralizohen, më pas kalojnë në anët dhe në secilën prej tyre sintetizohet një kopje e re. Pas përfundimit, shfaqen dy molekula absolutisht identike, secila prej të cilave përmban një fije nënë dhe bijë. Kjo sintezë quhet gjysmë konservatore. Molekulat e ADN-së largohen, ndërsa mbeten në një centromer të vetëm dhe më në fund ndryshojnë vetëm kur ky centromer fillon të ndahet.
Një lloj tjetër i sintezës quhet riparues. Ai, ndryshe nga ai i mëparshmi,e lidhur me çdo stad qelizor, por fillon kur ndodh dëmtimi i ADN-së. Nëse ato janë shumë të gjera, atëherë qeliza përfundimisht vdes. Megjithatë, nëse dëmtimi është i lokalizuar, atëherë ai mund të riparohet. Në varësi të problemit, një ose dy vargje të vetme të ADN-së i nënshtrohen restaurimit. Kjo, siç quhet edhe sinteza e paplanifikuar, nuk kërkon shumë kohë dhe nuk kërkon kosto të mëdha energjie.
Por kur ndodh riduplikimi i ADN-së, harxhohet shumë energji, material, kohëzgjatja e saj zgjatet me orë të tëra.
Riduplikimi ndahet për tre periudha:
- fillim;
- zgjatim;
- përfundim.
Le t'i hedhim një vështrim më të afërt kësaj sekuence të riprodhimit të ADN-së.
Inicimi
Ka disa dhjetëra miliona çifte bazash në ADN-në e njeriut (ka vetëm njëqind e nëntë në kafshë). Riduplikimi i ADN-së fillon në shumë vende në zinxhir për arsyet e mëposhtme. Në të njëjtën kohë, transkriptimi ndodh në ARN, por ai pezullohet në disa vende të veçanta gjatë sintezës së ADN-së. Prandaj, para një procesi të tillë, një sasi e mjaftueshme e një lënde grumbullohet në citoplazmën e qelizës për të ruajtur shprehjen e gjeneve dhe për të mos dëmtuar aktivitetin jetësor të qelizës. Duke pasur parasysh këtë, procesi duhet të kryhet sa më shpejt që të jetë e mundur. Transmetimi gjatë kësaj periudhe kryhet, dhe transkriptimi nuk kryhet. Studimet kanë treguar se reduplikimi i ADN-së ndodh menjëherë në disa mijëra pika - zona të vogla me një të caktuarsekuenca e nukleotideve. Ato bashkohen nga proteina të veçanta iniciatore, të cilat nga ana e tyre bashkohen nga enzima të tjera të replikimit të ADN-së.
Fragmenti i ADN-së ku ndodh sinteza quhet replikon. Fillon nga pika e fillimit dhe përfundon kur enzima përfundon replikimin. Replikoni është autonom dhe gjithashtu siguron të gjithë procesin me mbështetjen e vet.
Procesi mund të mos fillojë nga të gjitha pikat menjëherë, diku fillon më herët, diku më vonë; mund të rrjedhë në një ose dy drejtime të kundërta. Ngjarjet ndodhin në rendin e mëposhtëm kur krijohen:
- pirun replikues;
- primer ARN.
pirun replikues
Kjo pjesë është procesi me të cilin fillesat deoksiribonukleike sintetizohen në vargjet e shkëputura të ADN-së. Pirunët formojnë të ashtuquajturin sy të reduplikuar. Procesi paraprihet nga një sërë veprimesh:
- çlirim nga lidhja me histonet në nukleozom - enzimat e ripërtëritjes së ADN-së si metilimi, acetilimi dhe fosforilimi prodhojnë reaksione kimike që bëjnë që proteinat të humbasin ngarkesën e tyre pozitive, gjë që lehtëson çlirimin e tyre;
- despiralizimi është zbërthimi që është i nevojshëm për të liruar më tej fijet;
- thyerja e lidhjeve hidrogjenore midis fijeve të ADN-së;
- divergjenca e tyre në drejtime të ndryshme të molekulës;
- fiksim nga proteinat SSB.
primer ARN
Sinteza kryhetnjë enzimë e quajtur ADN polimerazë. Sidoqoftë, ai nuk mund ta fillojë vetë, kështu që enzimat e tjera e bëjnë këtë - ARN polimerazat, të cilat quhen gjithashtu primerë ARN. Ato sintetizohen paralelisht me fijet deoksiribonukleike sipas parimit komplementar. Kështu, fillimi përfundon me sintezën e dy abetareve të ARN-së në dy vargje të ADN-së që thyhen dhe shkëputen në drejtime të ndryshme.
Zgjatim
Kjo periudhë fillon me shtimin e një nukleotidi dhe fundin 3' të primerit të ARN-së, i cili kryhet nga polimeraza e ADN-së e përmendur tashmë. Së pari, ajo bashkon nukleotidin e dytë, të tretë, e kështu me radhë. Bazat e vargut të ri janë të lidhura me zinxhirin mëmë me lidhje hidrogjenore. Besohet se sinteza e filamentit vazhdon në drejtimin 5'-3'.
Aty ku ndodh drejt pirunit të replikimit, sinteza vazhdon vazhdimisht dhe zgjatet ndërsa e bën këtë. Prandaj, një fije e tillë quhet drejtues ose drejtues. Abetaret e ARN-së nuk formohen më në të.
Megjithatë, në vargun e kundërt të nënës, nukleotidet e ADN-së vazhdojnë të ngjiten në primerin e ARN-së dhe zinxhiri deoksiribonukleik sintetizohet në drejtim të kundërt nga piruni i riprodhimit. Në këtë rast, quhet vonesë ose vonesë.
Në vargun e mbetur, sinteza ndodh në mënyrë fragmentare, ku, në fund të një seksioni, sinteza fillon në një vend tjetër aty pranë duke përdorur të njëjtin abetare ARN. Kështu, ka dy fragmente në vargun e mbetur që janë të lidhur me ADN dhe ARN. Ato quhen fragmente Okazaki.
Më pas çdo gjë përsëritet. Pastaj një kthesë tjetër e spirales zbërthehet, lidhjet e hidrogjenit prishen, fillesat ndryshojnë në anët, fillesa kryesore zgjatet, fragmenti tjetër i abetares ARN sintetizohet në atë të mbetur, pas së cilës fragmenti Okazaki. Pas kësaj, në vargun e mbetur, abetaret e ARN-së shkatërrohen dhe fragmentet e ADN-së kombinohen në një. Pra, në këtë qark ndodh njëkohësisht:
- formimi i abetareve të rinj ARN;
- sinteza e fragmenteve Okazaki;
- shkatërrimi i abetareve të ARN;
- ribashkim në një zinxhir të vetëm.
Përfundimi
Procesi vazhdon derisa dy pirunët e replikimit të takohen, ose njëra prej tyre të arrijë në fund të molekulës. Pas takimit të pirunëve, fijet e bijave të ADN-së lidhen me një enzimë. Në rast se piruni ka lëvizur në fund të molekulës, riduplikimi i ADN-së përfundon me ndihmën e enzimave speciale.
Korrigjim
Në këtë proces, një rol të rëndësishëm i jepet kontrollit (ose korrigjimit) të riduplikimi. Të katër llojet e nukleotideve furnizohen në vendin e sintezës dhe me anë të çiftëzimit provues, ADN polimeraza zgjedh ato që nevojiten.
Nukleotidi i dëshiruar duhet të jetë në gjendje të formojë aq lidhje hidrogjeni sa i njëjti nukleotid në vargun e shabllonit të ADN-së. Përveç kësaj, duhet të ketë një distancë të caktuar konstante midis shtyllave kurrizore të sheqerit-fosfatit, që korrespondon me tre unaza në dy baza. Nëse nukleotidi nuk i plotëson këto kërkesa, lidhja nuk do të ndodhë.
Kontrolli kryhet përpara përfshirjes së tij në zinxhir dhe përparapërfshirja e nukleotidit të ardhshëm. Pas kësaj, formohet një lidhje në shtyllën kurrizore të fosfatit të sheqerit.
Varacion mutacion
Mekanizmi i replikimit të ADN-së, pavarësisht përqindjes së lartë të saktësisë, ka gjithmonë shqetësime në fije, të quajtura kryesisht "mutacione gjenetike". Përafërsisht një mijë çifte bazash kanë një gabim, i cili quhet riduplikim konvariant.
Ndodh për arsye të ndryshme. Për shembull, në një përqendrim të lartë ose shumë të ulët të nukleotideve, deaminimi i citozinës, prania e mutagjenëve në zonën e sintezës dhe më shumë. Në disa raste, gabimet mund të korrigjohen nga proceset e riparimit, në të tjera, korrigjimi bëhet i pamundur.
Nëse dëmtimi ka prekur një vend joaktiv, gabimi nuk do të ketë pasoja serioze kur të ndodhë procesi i riprodhimit të ADN-së. Sekuenca nukleotide e një gjeni të caktuar mund të shfaqet me një mospërputhje. Atëherë situata është e ndryshme, dhe vdekja e kësaj qelize dhe vdekja e të gjithë organizmit mund të bëhen rezultat negativ. Duhet gjithashtu të merret parasysh se mutacionet e gjeneve bazohen në ndryshueshmërinë mutacionale, gjë që e bën grupin e gjeneve më plastik.
Metilim
Në momentin e sintezës ose menjëherë pas saj, ndodh metilimi i zinxhirit. Besohet se te njerëzit, ky proces është i nevojshëm për të formuar kromozome dhe për të rregulluar transkriptimin e gjeneve. Tek bakteret, ky proces shërben për të mbrojtur ADN-në nga prerja nga enzimat.
