שכפול של DNA - חומצה דאוקסיריבונוקלאית - מתרחש לפני שהתא מתחלק כדי להבטיח ששני התאים יקבלו עותק מדויק של החומר הגנטי של ההורה. אמנם יש קווי דמיון רבים באופן שבו תאים פרוקריוטים ואיקריוטים משכפלים את ה- DNA שלהם, אך ישנם כמה הבחנות ביניהן, בשל הגודל והמורכבות השונות של המולקולות, כולל הזמן שלוקח להשלים התהליך.
ההבדלים בין תאים אוקריוטיים לתאים פרוקריוטים
תאים פרוקריוטים הם די פשוטים במבנה. אין להם גרעין, אין אברונים וכמות קטנה של DNA בצורת כרומוזום מעגלי יחיד. לעומת זאת, בתאים האוקריוטים יש גרעין, מספר אברונים ועוד דנ"א המסודרים בכרומוזומי ליניארי מרובים.
שלבים בהעתקת DNA
שכפול DNA מתחיל בנקודה מסוימת במולקולת ה- DNA הנקראת מקור השכפול. בראשיתם, אנזימים מרפים את הסליל הכפול המנגיש את מרכיביו לשכפול. כל קווצה של הסליל נפרדת מהאחרת, וחושפת את הבסיסים שלא מזווגים כעת לשמש תבניות לגדילים חדשים. קטע קטן של RNA - חומצה ריבונוקולאית - מתווסף כבסיס, ואז ניתן להרכיב בסיסי נוקליאוטידים חדשים המשלימים את הבסיסים הלא מזוודים ליצירת שני גדילי בת ליד כל גדיל אב. הרכבה זו מושגת באמצעות אנזימים הנקראים פולימראזות DNA. לאחר סיום התהליך נוצרו שתי מולקולות DNA זהות זו לזו ומולקולת האב.
קווי דמיון בין שכפול DNA פרוקריוטי לבין שכפול DNA
הצעדים לשכפול דנ"א הם בדרך כלל זהים לכל האורגניזמים הפרוקריוטים והאאוקריוטים. פריקת ה- DNA מתבצעת על ידי אנזים בשם DNA הליקאז. ייצור גדילי DNA חדשים מתוזמר על ידי אנזימים הנקראים פולימראזות.
שני סוגי האורגניזמים עוקבים אחר דפוס שנקרא שכפול למחצה שמרני. בתבנית זו, גדילי ה- DNA הבודדים מיוצרים בכיוונים שונים, ומייצרים קווצה מובילה ופיגור. קווצות נותרות נוצרות על ידי ייצור של שברי DNA קטנים הנקראים שברי אוקאזאקי, שלבסוף מחוברים זה לזה. שני סוגי האורגניזמים גם מתחילים גדילי DNA חדשים עם תחל קטן של RNA.
ההבדלים בין שכפול דנ"א פרוקריוטים לאאוקריוטים
ההבדלים בין שכפול דנ"א פרוקריוטי לאיקריוטי קשורים במידה רבה לניגודים בגודל ובמורכבות הדנ"א והתאים של אורגניזמים אלה. לתא האיקריוטי הממוצע יש פי 25 יותר DNA מאשר תא פרוקריוטי.
בתאים פרוקריוטים יש רק נקודת מוצא אחת, שכפול מתרחש בשני כיוונים מנוגדים בו זמנית, ומתרחש בציטופלזמה של התא. לעומת זאת, לתאים אוקריוטיים יש נקודות מוצא מרובות ומשתמשים בשכפול חד כיווני בתוך גרעין התא. בתאים פרוקריוטים יש סוג אחד או שניים של פולימראזות, ואילו באיקריוטים יש ארבעה או יותר.
שכפול קורה גם בקצב מהיר הרבה יותר בתאים פרוקריוטיים, מאשר באאוקריוטים. יש חיידקים שנמשכים 40 דקות בלבד, ואילו תאי בעלי חיים כמו בני אדם עשויים להימשך עד 400 שעות. בנוסף, לאיקריוטים יש גם תהליך מובהק לשכפול הטלומרים בקצות הכרומוזומים שלהם. עם הכרומוזומים העגולים שלהם, אין לפרוקריוטים סוף לקצוב. לבסוף, השכפול הקצר בפרוקריוטים מתרחש כמעט ברציפות, אך תאים אוקריוטים עוברים שכפול DNA רק בשלב S של מחזור התא.