Ο γενετικός κώδικας των ζωντανών οργανισμών περιέχεται στο DNA του χρωμοσώματα. Το μόριο DNA είναι μια διπλή έλικα που αποτελείται από ζεύγη νουκλεοτίδια, το καθένα αποτελείται από μια ομάδα φωσφορικών, μια ομάδα σακχάρου και μια βάση αζώτου. Η δομή των νουκλεοτιδίων είναι ασύμμετρη, που σημαίνει ότι οι δύο κλώνοι του διπλού ελικοειδούς DNA έχουν αντίθετες κατευθύνσεις.
Όταν η σύνθεση DNA λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της αντιγραφής του DNA, οι δύο κλώνοι της διπλής έλικας διαχωρίζονται. Η αναπαραγωγή μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο στην εμπρόσθια κατεύθυνση κάθε κλώνου. Ως αποτέλεσμα, το ένα νήμα αντιγράφεται συνεχώς προς την εμπρός κατεύθυνση ενώ το άλλο αντιγράφεται ασυνεχή σε τμήματα τα οποία ενώνονται αργότερα.
Γιατί τα σκέλη DNA έχουν κατεύθυνση
Οι πλευρές των μορίων DNA της διπλής έλικας αποτελούνται από ομάδες φωσφορικών και σακχάρων ενώ τα σκαλοπάτια αποτελούνται από αζωτούχες βάσεις. Κατά συνθήκη, τα άτομα άνθρακα στις αλυσίδες άνθρακα ή δακτυλίους οργανικών μορίων αριθμούνται σε σειρά. Τα άτομα άνθρακα στις αζωτούχες βάσεις αριθμούνται 1, 2, 3 κ.λπ. Για τη διάκριση των αριθμημένων ατόμων άνθρακα των ομάδων σακχάρου, αυτοί οι άνθρακες αριθμούνται χρησιμοποιώντας ένα πρωταρχικό σύμβολο, δηλ. 1 ', 2', 3 ', κ.λπ. ή ένα πρώτο κλπ.
Υπάρχουν πέντε άτομα άνθρακα στις ομάδες σακχάρου, με αριθμό 1 'έως 5'. Το άτομο 5 'έχει ένα φωσφορική ομάδα προσαρτημένο σε αυτό ενώ ο άνθρακας 3 'συνδέεται με ένα OH ομάδα. Για να σχηματιστούν οι πλευρές της έλικας, το φωσφορικό 5 'στη μία πλευρά της ομάδας σακχάρου συνδέεται με το 3' ΟΗ του επόμενου νουκλεοτιδίου. Η ακολουθία αυτού του κλώνου είναι 5 'έως 3'.
Οι βαθμίδες του μορίου έλικα σχηματίζονται από συνδεδεμένες αζωτούχες βάσεις. Οι τέσσερις βάσεις στα μόρια DNA είναι η αδενίνη, η γουανίνη, η κυτοσίνη και η θυμίνη που συντομεύονται ως A, G, C και T. Οι βάσεις A και T μπορούν να σχηματίσουν έναν σύνδεσμο, και οι G και C μπορούν να συνδεθούν.
Όταν ένα νουκλεοτίδιο της αλυσίδας 5 'έως 3' αλληλουχίας συνδέεται με ένα άλλο νουκλεοτίδιο για να σχηματίσει ένα βαθμίδα, το άλλο νουκλεοτίδιο έχει την αντίθετη φωσφορική / ΟΗ αλληλουχία. Αυτό σημαίνει ότι η μία πλευρά της έλικας τρέχει προς την κατεύθυνση 5 'έως 3' ενώ η άλλη πλευρά τρέχει στην 3 'έως 5' κατεύθυνση.
Ασυνεχής αναπαραγωγή DNA έναντι συνεχούς αναπαραγωγής
Η σύνθεση DNA μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο όταν διαχωρίζονται οι δύο κλώνοι της διπλής έλικας. Κατά τη διάρκεια της αντιγραφής του DNA, ένα ένζυμο σπάει την έλικα και Πολυμεράση DNA αντιγράφει κάθε σκέλος. Ο κλώνος που τρέχει προς την κατεύθυνση 5 'έως 3' ονομάζεται ο πρώτος κλώνος ενώ ο άλλος κλώνος, με την ακολουθία 3 'έως 5', είναι ο κλώνος που υστερεί.
Η πολυμεράση μπορεί να αντιγράψει μόνο DNA στο 5 'έως 3' κατεύθυνση. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αναπαράγει συνεχώς τον οδηγό κλώνο καθώς κινείται από το αρχικό σημείο διαχωρισμού κατά μήκος του κλώνου. Για να αντιγράψετε το νήμα υστέρησης, η πολυμεράση πρέπει να αντιγραφεί προς τα πίσω κατά μήκος του κλώνου στο αρχικό σημείο διαχωρισμού.
Στη συνέχεια, η αναπαραγωγή σταματά, μετακινείται προς τα πάνω και μετακινείται προς τα πίσω στο τμήμα που έχει ήδη αντιγραφεί. Μια σειρά από αποσυνδεδεμένα αντίγραφα τμήματος DNA ονομάζεται Θραύσματα Οκαζάκι παράγονται από το νήμα που υστερεί.
DNA λιγάση
Καθώς προχωρά η αντιγραφή του DNA, το Ένζυμο λιγάσης DNA ενώνει τα θραύσματα Okazaki σε συνεχές σκέλος. Αυτός ο συνδυασμός συνεχούς σύνθεσης του κύριου κλώνου και κοψίματος ή ασυνεχούς αναπαραγωγής του η υστέρηση κλώνου οδηγεί σε δύο νέες έλικες DNA μόλις ενωθούν τα τμήματα του κλώνου υστέρησης μαζί.
Κάθε νέα διπλή έλικα έχει έναν μητρικό κλώνο από το αρχικό μόριο DNA και έναν πρόσφατα αντιγραφόμενο κλώνο, που συντίθεται από την πολυμεράση DNA. Όταν η αναπαραγωγή έχει ολοκληρωθεί με επιτυχία, δεν υπάρχει διαφορά στα δύο αντίγραφα του αρχικού DNA μόριο, αν και το ένα προήλθε από συνεχή αναπαραγωγή ενώ το άλλο είχε ασυνεχές DNA αναπαραγωγή.