הקוד הגנטי של אורגניזמים חיים כלול ב- DNA של ה- כרומוזומים. מולקולת ה- DNA היא סליל כפול המורכב מזוגות של נוקלאוטידים, שכל אחד מהם מורכב מקבוצת פוספט, קבוצת סוכר ובסיס חנקן. מבנה הנוקלאוטידים הוא א-סימטרי, כלומר לשני גדילי ה- DNA של הסליל הכפול יש כיוונים מנוגדים.
כאשר סינתזת DNA מתרחשת במהלך שכפול DNA, מופרדים שני הגדילים של הסליל הכפול. שכפול יכול להתרחש רק בכיוון הקדמי של כל גדיל. כתוצאה מכך, גדיל אחד מועתק ברציפות לכיוון קדימה ואילו השני מועתק באופן רציף בקטעים שאחר כך הצטרפו.
מדוע לחוטי הדנ"א יש כיוון
הצדדים של מולקולות ה- DNA הסליל הכפול מורכבים קבוצות פוספט וסוכר ואילו השלבים מורכבים מ בסיסים חנקניים. לפי ההסכם, אטומי הפחמן בשרשראות הפחמן או הטבעות של מולקולות אורגניות ממוספרים ברצף. אטומי הפחמן בבסיסי החנקן ממוספרים 1, 2, 3 וכו '. כדי להבחין בין אטומי הפחמן הממוספרים של קבוצות הסוכר, פחמנים אלה ממוספרים באמצעות סמל ראשוני, כלומר 1 ', 2', 3 'וכו', או פריים אחד וכו '.
יש חמישה אטומי פחמן בקבוצות הסוכר, שמספרם 1 'עד 5'. לאטום 5 'יש קבוצת פוספט מחובר אליו בעוד פחמן 3 'מקשר אל קבוצת OH. כדי ליצור את דפנות הסליל, פוספט 5 'בצד אחד של קבוצת הסוכר מתקשר ל- 3' OH של הנוקלאוטיד הבא. הרצף של גדיל זה הוא
5 'עד 3'.שלבי מולקולת הסליל נוצרים מבסיסים חנקניים מקושרים. ארבעת הבסיסים במולקולות ה- DNA הם אדנין, גואנין, ציטוזין ותימין בקיצור A, G, C ו- T. בסיסי A ו- T יכולים ליצור קישור, ו- G ו- C יכולים לקשר.
כאשר נוקלאוטיד של שרשרת הרצף 5 'עד 3' מתחבר לנוקלאוטיד אחר כדי ליצור שלב, הנוקליאוטיד השני הוא רצף הפוספט / OH ההפוך. פירוש הדבר שצד אחד של הסליל רץ בכיוון 5 'עד 3' ואילו הצד השני רץ בכיוון 3 'עד 5' כיוון.
שכפול DNA לא רציף לעומת שכפול רציף
סינתזת DNA יכולה להתרחש רק כאשר מופרדים שני הגדילים של הסליל הכפול. במהלך שכפול DNA, אנזים פורץ את הסליל ו פולימראז DNA מעתיק כל קווצה. הגדיל הפועל בכיוון 5 'עד 3' נקרא הגדיל המוביל ואילו הגדיל השני, עם רצף 3 'עד 5', הוא הגדיל הפיגור.
הפולימראז יכול להעתיק רק DNA ב- כיוון 5 'עד 3'. משמעות הדבר היא שהוא יכול לשכפל ברציפות את הגדיל המוביל כאשר הוא נע מנקודת ההפרדה הראשונית לאורך הגדיל. כדי להעתיק את הגדיל הפיגור, על הפולימראז לשכפל לאחור לאורך הגדיל לנקודת ההפרדה הראשונית.
שכפול ואז נעצר, עובר במעלה הגדיל ועובר שוב לאחור לקטע שכבר הועתק. סדרה של עותקי קטע DNA מנותקים שברי אוקאזאקי מיוצרים מהחוט השוטף.
DNA Ligase
עם התקדמות שכפול ה- DNA, ה- אנזים ליגאז DNA מצטרף לשברי אוקזאקי לחוט רציף. שילוב זה של סינתזה רציפה של הגדיל המוביל ושכפול חלקי או לא רציף של החוט השוטט מביא לשתי סלילי DNA חדשים לאחר שהצטרפו קטעי הגדיל השוטט יַחַד.
לכל סליל כפול חדש יש קווצת אב ממולקולת ה- DNA המקורית וגדיל משוכפל חדש, המסונתז על ידי פולימראז ה- DNA. לאחר סיום ההעתקה בהצלחה, אין הבדל בשני העותקים של ה- DNA המקורי מולקולה, למרות שאחת הנגזרת באמצעות שכפול מתמשך ואילו לשנייה היה DNA לא רציף שכפול.