ما الذي يكسر الحلزون المزدوج للحمض النووي؟

الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) هو جزيء حلزون مزدوج عالي الاستقرار يشتمل على المادة الوراثية للحياة. السبب في ثبات الحمض النووي هو أنه مصنوع من خيطين متكاملين والقواعد التي تربطهما. ينشأ الهيكل الملتوي للحمض النووي من مجموعات فوسفات السكر التي انضمت إليها روابط تساهمية قوية ، وآلاف منها روابط هيدروجينية أضعف تنضم إلى أزواج قاعدة النيوكليوتيدات من الأدينين والثايمين ، والسيتوزين والجوانين ، على التوالى.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يمكن أن يفصل إنزيم هيليكاز جزيء الحلزون المزدوج للحمض النووي المرتبط بإحكام ، مما يسمح بتكرار الحمض النووي.

يمكن فصل هذه الخيوط المربوطة بإحكام جسديًا ، لكنها ستنضم مجددًا إلى حلزون مزدوج مرة أخرى بسبب روابطها. وبالمثل ، يمكن أن تتسبب الحرارة في فصل الخيوط أو "الذوبان". ولكن لكي تنقسم الخلايا ، يجب تكرار الحمض النووي. هذا يعني أن هناك حاجة إلى طريقة لفصل الحمض النووي للكشف عن شفرته الجينية ، وعمل نسخ جديدة. هذا يسمى النسخ المتماثل.

قبل الانقسام الخلوي ، يبدأ تكرار الحمض النووي. تبدأ البروتينات البادئة في فتح جزء من اللولب المزدوج ، تقريبًا مثل السوستة التي يتم فك ضغطها. يُطلق على الإنزيم الذي يمكنه أداء هذه الوظيفة اسم DNA Helicase. تقوم هليكازات الحمض النووي بفك ضغط الحمض النووي حيث يحتاج إلى تصنيعه. تقوم الهليكازات بذلك عن طريق كسر روابط هيدروجين زوج القاعدة النوكليوتيدية التي تربط شريطين من الحمض النووي معًا. إنها عملية تستخدم طاقة جزيئات الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، والتي تعمل على تشغيل جميع الخلايا. لا يُسمح للخيوط المفردة بالعودة إلى حالة فائقة الالتفاف. في الواقع ، يتدخل إنزيم جيريز ويريح اللولب.

بمجرد أن يتم الكشف عن أزواج القواعد بواسطة هليكاز الحمض النووي ، يمكنهم فقط الارتباط بقواعدهم التكميلية. لذلك ، يوفر كل خيط متعدد النوكليوتيد قالبًا لجانب جديد ومتكامل. عند هذه النقطة ، فإن الإنزيم المعروف باسم primase kickstarts المتماثل على قطعة قصيرة ، أو التمهيدي.

في مقطع التمهيدي ، يقوم إنزيم بوليميراز DNA ببلمرة حبلا DNA الأصلي. إنه يعمل في المنطقة التي يتم فيها تفكيك الحمض النووي ، والتي تسمى شوكة النسخ المتماثل. يتم بلمرة النيوكليوتيدات بدءًا من أحد طرفي سلسلة النيوكليوتيدات ، ويستمر التوليف في اتجاه واحد فقط من الخيط (الخيط "الرائد"). تنضم نيوكليوتيدات جديدة إلى القواعد المكشوفة. ينضم الأدينين (A) مع الثايمين (T) ، وينضم السيتوزين (C) مع الجوانين (G). بالنسبة للخيط الآخر ، يمكن تصنيع القطع القصيرة فقط ، وتسمى شظايا أوكازاكي. يدخل إنزيم DNA ligase ويكمل الشريط "المتأخر". تقوم الإنزيمات "بمراجعة" الحمض النووي المنسوخ وإزالة 99 بالمائة من أي أخطاء يتم العثور عليها. تحتوي خيوط الحمض النووي الجديدة على نفس المعلومات مثل الخيط الأم. هذه عملية رائعة ، تحدث باستمرار في ملايين الخلايا.

بسبب الترابط القوي والاستقرار ، لا يمكن للحمض النووي أن ينفصل من تلقاء نفسه ، بل يحافظ على المعلومات الجينية ليتم نقلها إلى الخلايا والأحفاد الجديدة. إن إنزيم هيليكاز عالي الكفاءة يجعل من الممكن تفكك جزيء الحمض النووي الملفوف بشكل هائل ، بحيث يمكن أن تستمر الحياة.