ეუკარიოტულ ქრომოსომაში მრავალი რეპლიკაციის წარმოშობის უპირატესობა

ცოცხალი უჯრედების ერთი ზოგადი მახასიათებელია მათი დაყოფა. სანამ ერთი უჯრედი გადაიქცევა ორში, უჯრედმა უნდა გააკეთოს მისი დნმ-ის ან დეოქსირიბონუკლეინის მჟავის ასლი, რომელიც შეიცავს მის გენეტიკურ ინფორმაციას. ეუკარიოტული უჯრედები ინახავენ დნმ-ს უჯრედის ბირთვის მემბრანებში ჩასმულ ქრომოსომებში. მრავალჯერადი რეპლიკაციის წარმოშობის გარეშე, რეპლიკაციას გაცილებით მეტი დრო დასჭირდება და ანელებს უჯრედების ზრდას.

დნმ გრძელი ჯაჭვის მოლეკულაა, რომელსაც ხერხემალი აქვს მონაცვლეობით შაქარი და ფოსფატი ჯგუფები. ნუკლეოტიდის ოთხი ფუძიდან ერთ-ერთი - რგოლის ფორმის მოლეკულები, რომლებიც შეიცავს აზოტს, ეკიდება შაქრის თითოეულ ჯგუფს. დნმ-ის ორი ძაფი ქმნის ორმაგი სპირალის სტრუქტურას, რომელშიც შაქრის თითოეული ადგილმდებარეობა ფუძეს უკავშირდება მის ძმის ძაფზე არსებულ დამატებით ფუძეს. დასაშვებია მხოლოდ გარკვეული დაწყვილებები, ასე რომ, თუ თქვენ ამოიცნობთ ფუძეს ერთ ბოჭკოზე, იცოდეთ ბაზა იმავე ბოძზე იმავე ბოძზე.

ეუკარიოტებში ქრომოსომები არის ქრომატინის ცილინდრული სტრუქტურები, რომელიც წარმოადგენს დნმ-ის და ჰისტონის ცილების ნარევს. ადამიანის უჯრედებს აქვთ 23 წყვილი ქრომოსომა, თითოეული მშობლის თითო წყვილი. ადამიანის ქრომოსომა შეიცავს დაახლოებით 150 მილიონ ბაზის წყვილს. ქრომატინი მჭიდროდ იკეცება, რათა შეკუმშოს დნმ ისე, რომ იგი უჯრედში მოხვდეს. თუ ადამიანის უჯრედში ყველა დნმ-ს დასასრულს დაასვამდით, მისი ზომა დაახლოებით 6 მეტრია. ტირაჟირებისთვის რომ მოხდეს, კოპირების დაწყებამდე უნდა მოხდეს დნმ-ის სპირალის მოცილება.

ეუკარიოტული უჯრედები ზრდიან ზრდასა და გაყოფას შორის, დნმ-ის ტირაჟირება ხდება ზრდის ფაზაში. დნმ შედის მოდუნებულ მდგომარეობაში, რომელიც იძლევა დაშვებას დნმ პოლიმერაზით, ფერმენტით, რომელიც ასლის თითოეულ სტრიქონს. კიდევ ერთი ფერმენტი, ჰელიკაზა, პირველად გამოყოფს ორ სადგურს რეგიონში, რომელსაც რეპლიკაციის წარმოშობას უწოდებენ. თითოეული სტრიქონი ემსახურება შაბლონს ახალი ძაფისთვის, ნუკლეოტიდის ფუძეების დამატებითი თანმიმდევრობით. კოპირების პროცესში პოლიმერაზას მოლეკულის გარშემო არსებული რეპლიკაციური ბუშტი მოძრაობს დნმ-ის თითოეულ სტრიქონზე. ძველი და ახალი ძაფები ერთმანეთთან ბუშტის უკანა მხარეს.

დნმ პოლიმერაზას შეუძლია გადაწეროს ეუკარიოტული ქრომოსომები წამში დაახლოებით 50 ფუძის წყვილი. თუ ქრომოსომას რეპლიკაციის მხოლოდ ერთი წარმოშობა ექნებოდა, ერთი დნმ სპირალის კოპირებას დაახლოებით ერთი თვე დასჭირდებოდა. მრავალი წარმოშობის გამოყენებით, უჯრედს შეუძლია სპირალის გამეორება დაახლოებით ერთ საათში, 720-ჯერ მეტი სიჩქარით. პროცესის განმავლობაში, თითოეულ ქრომოსომაზე მრავალჯერადი რეპლიკაციის ბუშტები გამოიმუშავებს დნმ-ის მცირე სიგრძეს, რომლებიც შემდეგ ერთმანეთზე იკეტება და მზა პროდუქტს ქმნის. მრავალრიცხოვანი წარმოშობის უპირატესობა ის არის, რომ იგი საშუალებას იძლევა შედარებით სწრაფი უჯრედების დაყოფა და ორგანიზმის ზრდა. მაგალითად, ადამიანის დედას მშობიარობამდე 540 წლის განმავლობაში მოუწევდა ნაყოფის ტარება, თუკი თითოეულ ქრომოსომაზე რეპლიკაციის ერთ წარმოშობაზე იქნებოდა დამოკიდებული.