ДНК молекуласы – хромосомадагы түзүлүш. Бир хромосома эки жиптен турган ушундай бир молекуланы камтыйт. ДНК редупликациясы - жиптердин өз алдынча көбөйүшүнөн кийин маалыматтын бир молекуладан экинчисине өтүшү. Ал ДНКга да, РНКга да мүнөздүү. Бул макалада ДНКнын редупликация процесси талкууланат.
Жалпы маалымат жана ДНК синтезинин түрлөрү
Молекуладагы жиптер ийри турганы белгилүү. Бирок, ДНКнын редупликация процесси башталганда, алар үмүтсүздүрүп, анан эки тарапка жылат жана ар биринде жаңы көчүрмө синтезделет. Бүткөндөн кийин, эки таптакыр окшош молекула пайда болот, алардын ар биринде эне жана кыз жип бар. Бул синтез жарым-жартылай консервативдик деп аталат. ДНК молекулалары бир центромерада калып, алыстап, акыры бул центромера бөлүнө баштаганда гана ажырашат.
Синтездин дагы бир түрү репаративдик деп аталат. Ал мурункусунан айырмаланып,кандайдыр бир клеткалык стадия менен байланышкан, бирок ДНК бузулганда башталат. Алар өтө кенен болсо, анда клетка акыры өлөт. Бирок, эгерде зыян локалдашкан болсо, анда аны оңдоого болот. Көйгөйгө жараша ДНКнын бир же эки тилкеси калыбына келтирилет. Бул, ошондой эле аталат, пландан тышкары синтез көп убакытты талап кылбайт жана чоң энергия чыгымдарын талап кылбайт.
Бирок ДНКнын редупликациясы пайда болгондо, көп энергия, материал сарпталат, анын узактыгы бир нече саатка созулат.
Кайра кайталоо үч мезгилге бөлүнөт:
- демилге;
- узартуу;
- токтотуу.
Келиңиз, бул ДНКнын репликация ырааттуулугун кененирээк карап чыгалы.
Баштоо
Адамдын ДНКсында бир нече он миллиондогон база жуптары бар (жаныбарларда жүз тогуз гана бар). ДНК редупликациясы төмөнкү себептерден улам чынжырдын көп жеринде башталат. Болжол менен ошол эле учурда, транскрипция РНКда болот, бирок ДНК синтези учурунда кээ бир өзүнчө жерлерде токтоп турат. Демек, мындай процесстин алдында гендин экспрессиясын сактап калуу жана клетканын тиричилик активдүүлүгүнүн бузулбашы үчүн клетканын цитоплазмасында жетиштүү өлчөмдөгү зат топтолот. Ушуну эске алуу менен процессти мүмкүн болушунча тез жүргүзүү керек. Бул мезгилде уктуруу жүргүзүлөт, ал эми транскрипция жүргүзүлбөйт. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, ДНК редупликациясы бир эле учурда бир нече миң пунктта пайда болот - белгилүү бир чекит менен чакан аймактарнуклеотиддердин ырааттуулугу. Аларга атайын демилгечи белоктор кошулат, алар өз кезегинде ДНКнын репликациясынын башка ферменттери менен кошулат.
Синтези пайда болгон ДНК фрагменти репликон деп аталат. Ал башталгыч чекиттен башталып, фермент репликациясын аяктаганда бүтөт. Репликон автономдуу, ошондой эле бүт процессти өзүнүн колдоосу менен камсыздайт.
Процесс бардык чекиттерден бир убакта башталбашы мүмкүн, кайсы бир жерде ал мурда, бир жерден кийин башталат; бир же эки карама-каршы багытта агышы мүмкүн. Окуялар түзүлгөндө төмөнкү тартипте пайда болот:
- репликация айры;
- РНК праймери.
Репликация айры
Бул бөлүк ДНКнын ажыратылган тилкелеринде дезоксирибонуклеиндик жипчелердин синтезделүүчү процесси. Айрылар редупликация деп аталган көздү түзөт. Процесстин алдында бир катар аракеттер болот:
- нуклеосомадагы гистондор менен байланыштан бошонуу - метилдөө, ацетилдөө жана фосфорлануу сыяктуу ДНК редупликациялоочу ферменттер белоктордун оң зарядын жоготушуна алып келген химиялык реакцияларды жаратат, бул алардын бөлүнүп чыгышын жеңилдетет;
- деспирализация - бул жиптерди андан ары бошотуу үчүн зарыл болгон ачуу;
- ДНК тилкелеринин ортосундагы суутек байланыштарын бузуу;
- молекуланын ар кандай багыттары боюнча алардын дивергенциясы;
- SSB белоктору менен фиксация.
РНК праймер
Синтез ишке ашырылатДНК полимераза деп аталган фермент. Бирок, аны өз алдынча баштай албайт, ошондуктан аны башка ферменттер - РНК-полимеразалар, РНК праймерлери деп да аташат. Алар комплементарлык принцип боюнча дезоксирибонуклеиндик тилкелер менен параллель синтезделет. Ошентип, инициация эки ДНК тилкесинде эки РНК праймеринин синтези менен аяктайт, алар ар кандай багыттар боюнча үзүлүп, ажыратылат.
Узартуу
Бул мезгил нуклеотиддин жана РНК праймеринин 3' учунунун кошулушу менен башталат, ал буга чейин айтылган ДНК полимераза тарабынан ишке ашырылат. Биринчисине ал экинчи, үчүнчү нуклеотидди ж.б. Жаңы жиптин негиздери энелик чынжыр менен суутек байланыштары аркылуу туташкан. Бул жип синтези 5'-3' багытында жүрөт деп ишенишет.
Ал репликация айрысын көздөй пайда болгон жерде синтез тынымсыз жүрүп, ошончолук узартылат. Ошондуктан, мындай жип жетектөөчү же жетектөөчү деп аталат. РНК праймерлери мындан ары анда пайда болбойт.
Бирок карама-каршы эне тилкесинде ДНК нуклеотиддери РНК праймерине жабышып, дезоксирибонуклеиндик чынжыр редупликация айрысынан карама-каршы багытта синтезделет. Бул учурда, ал артта калуу же артта калуу деп аталат.
Артта калган жипте синтез фрагменттүү түрдө жүрөт, мында бир бөлүмдүн аягында синтез ошол эле РНК праймеринин жардамы менен жакын жердеги башка жерде башталат. Ошентип, артта калган тилкеде ДНК жана РНК менен байланышкан эки фрагмент бар. Алар Оказаки фрагменттери деп аталат.
Андан кийин баары кайталанат. Андан кийин спиралдын дагы бир бурулушу ачылат, суутек байланыштары үзүлөт, жипчелер капталга тарап кетет, алдыңкы катар узарат, артта калганда РНК праймеринин кийинки фрагменти синтезделет, андан кийин Оказаки фрагменти. Андан кийин, артта калган тилкеде РНК праймерлери жок кылынат жана ДНК фрагменттери биригет. Ошентип, бул схемада бир эле учурда болот:
- жаңы РНК праймерлеринин түзүлүшү;
- Оказаки фрагменттеринин синтези;
- РНК праймерлерин жок кылуу;
- бир чынжырга кайра биригүү.
Токтотуу
Процесс эки репликация айрыгы жолукканга чейин же алардын бири молекуланын аягына жеткенге чейин уланат. Айырыктар жолуккандан кийин, ДНКнын кыз жипчелери бир фермент аркылуу туташат. Айыры молекуланын аягына чейин жылып кеткен учурда, ДНКнын редупликациясы атайын ферменттердин жардамы менен аяктайт.
Оңдоо
Бул процессте редупликацияны көзөмөлдөө (же оңдоо) маанилүү роль ойнойт. Нуклеотиддердин төрт түрү тең синтез болгон жерге жеткирилет жана сыноо жупташуу жолу менен ДНК полимераза керектүүлөрүн тандайт.
Керектүү нуклеотид ДНК шаблон тилкесинде бир эле нуклеотид сыяктуу көп суутек байланышын түзө алышы керек. Мындан тышкары, кант-фосфат магистралдарынын ортосунда эки негиздеги үч шакекчеге туура келген белгилүү бир туруктуу аралык болушу керек. Эгерде нуклеотид бул талаптарга жооп бербесе, анда байланыш болбойт.
Контролдоо аны чынжырга кошуунун алдында жана ага чейин жүргүзүлөт.кийинки нуклеотидди кошуу. Андан кийин кант фосфатынын омурткасында байланыш түзүлөт.
Мутациялык вариация
ДНКнын репликациясынын механизми, тактыктын жогорку пайызына карабастан, жиптерде ар дайым бузулууларга ээ, алар негизинен "ген мутациялары" деп аталат. Болжол менен миң негизги жуптун бир катасы бар, ал конварианттык репликация деп аталат.
Бул ар кандай себептерден улам болот. Мисалы, нуклеотиддердин жогорку же өтө төмөн концентрациясында цитозиндин дезаминдениши, синтез зонасында мутагендердин болушу жана башкалар. Кээ бир учурларда каталарды оңдоо процесстери менен оңдоого болот, башкаларында оңдоо мүмкүн болбой калат.
Эгер зыян аракетсиз жерге тийсе, ДНКнын репликация процесси пайда болгондо ката олуттуу кесепеттерге алып келбейт. Белгилүү бир гендин нуклеотиддик ырааттуулугу дал келбей калышы мүмкүн. Анда абал башкача болуп, бул клетканын өлүшү да, бүт организмдин өлүшү да терс натыйжага айланышы мүмкүн. Ошондой эле ген мутациялары мутациялык өзгөрмөлүүлүккө негизделгенин эске алуу керек, бул генофондду пластикалык кылат.
Метилдөө
Синтез учурунда же андан кийин дароо чынжыр метилдеши пайда болот. Адамдарда бул процесс хромосомаларды түзүү жана ген транскрипциясын жөнгө салуу үчүн зарыл деп эсептелет. Бактерияларда бул процесс ДНКны ферменттер кесүүсүнөн коргоо үчүн кызмат кылат.
