ДНХ молекул нь хромосом дээр байдаг бүтэц юм. Нэг хромосом нь хоёр хэлхээнээс бүрдэх ийм нэг молекулыг агуулдаг. ДНХ-ийн репликаци гэдэг нь утаснуудын өөрөө нөхөн үржихүйн дараа мэдээллийг нэг молекулаас нөгөөд шилжүүлэх явдал юм. Энэ нь ДНХ болон РНХ-ийн аль алинд нь байдаг. Энэ нийтлэлд ДНХ дахин хувилах үйл явцын талаар авч үзнэ.
ДНХ-ийн синтезийн ерөнхий мэдээлэл ба төрлүүд
Молекул дахь утаснууд эрчилсэн байдаг нь мэдэгдэж байна. Гэсэн хэдий ч ДНХ-ийн хуулбарлах үйл явц эхлэхэд тэд цөхрөнгөө барж, дараа нь хажуу тийш шилжиж, тус бүр дээр шинэ хуулбар нийлэгждэг. Дууссаны дараа хоёр яг ижил молекул гарч ирэх бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь эх, охины утас агуулсан байдаг. Энэ синтезийг хагас консерватив гэж нэрлэдэг. ДНХ-ийн молекулууд нэг центромер дотор үлдэж холдох ба эцэст нь энэ центромер хуваагдаж эхлэх үед л зөрөх болно.
Өөр нэг төрлийн синтезийг нөхөн сэргээх гэж нэрлэдэг. Тэр өмнөхөөсөө ялгаатай ньаль ч эсийн үе шаттай холбоотой боловч ДНХ-ийн гэмтэл гарсан үед эхэлдэг. Хэрэв тэдгээр нь хэтэрхий өргөн байвал эс нь эцэстээ үхдэг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв гэмтэл нь орон нутгийн шинжтэй бол түүнийг засах боломжтой. Асуудлаас хамааран ДНХ-ийн нэг эсвэл хоёр хэлхээ нь нөхөн сэргээгддэг. Үүнийг мөн гэж нэрлэдэг бөгөөд төлөвлөөгүй синтез нь удаан хугацаа шаарддаггүй бөгөөд их хэмжээний эрчим хүчний зардал шаарддаггүй.
Гэхдээ ДНХ-ийн давхардал үүсэх үед маш их энерги, материал зарцуулагдаж, үргэлжлэх хугацаа нь хэдэн цаг үргэлжилдэг.
Холбогдохыг гурван хугацаанд хуваана:
- санаачлах;
- суналт;
- цуцал.
Энэ ДНХ-ийн хуулбарлах дарааллыг нарийвчлан харцгаая.
Эхлэл
Хүний ДНХ-д хэдэн арван сая суурь хос байдаг (амьтанд ердөө зуун есөн байдаг). ДНХ-ийн репликаци нь дараах шалтгааны улмаас гинжин хэлхээний олон газраас эхэлдэг. Ойролцоогоор үүнтэй зэрэгцэн транскрипци нь РНХ-д тохиолддог боловч ДНХ-ийн нийлэгжилтийн явцад зарим тусдаа газарт түдгэлздэг. Тиймээс ийм процессын өмнө генийн илэрхийлэлийг хадгалахын тулд эсийн цитоплазмд хангалттай хэмжээний бодис хуримтлагдаж, эсийн амин чухал үйл ажиллагаа алдагдахгүй. Үүнийг харгалзан процессыг аль болох хурдан хийх ёстой. Энэ хугацаанд нэвтрүүлэг хийгдэж, транскрипц хийдэггүй. Судалгаанаас үзэхэд ДНХ-ийн давхардал хэд хэдэн мянган цэгүүдэд нэг дор тохиолддог - тодорхой жижиг хэсгүүдэднуклеотидын дараалал. Тэдгээр нь тусгай санаачлагч уургуудаар нэгддэг ба тэдгээр нь эргээд ДНХ-ийн хуулбарлах ферментүүдээр холбогддог.
Синтез явагддаг ДНХ-ийн хэлтэрхийг репликон гэдэг. Энэ нь эхлэх цэгээс эхэлж, фермент репликацийг дуусгахад дуусдаг. Репликон нь бие даасан бөгөөд бүх процессыг өөрийн дэмжлэгтэйгээр хангадаг.
Процесс нь бүх цэгээс нэгэн зэрэг эхлэхгүй байж магадгүй, хаа нэгтээ эрт, хаа нэгтээ хожим эхэлдэг; нэг эсвэл хоёр эсрэг чиглэлд урсаж болно. Үйл явдал үүсгэх үед дараах дарааллаар явагдана:
- хуулбарлах сэрээ;
- РНХ праймер.
Хуулбарлах сэрээ
Энэ хэсэг нь ДНХ-ийн салангид хэлхээн дээр дезоксирибонуклеин хэлхээг нэгтгэх үйл явц юм. Салаа нь репликацын нүд гэж нэрлэгддэг нүдийг үүсгэдэг. Процессын өмнө хэд хэдэн үйлдлүүд хийгдэнэ:
- нуклеосом дахь гистонуудтай холбогдохоос чөлөөлөгдөнө - Метилизаци, ацетилизаци, фосфоржилт зэрэг ДНХ-ийн репликацийн ферментүүд нь уургийн эерэг цэнэгээ алддаг химийн урвал үүсгэдэг бөгөөд энэ нь тэдний ялгаралтыг хөнгөвчилдөг;
- цөхрөлгүйдэл нь утаснуудыг цаашид суллахад шаардлагатай тайлах явдал юм;
- ДНХ-ийн хэлхээ хоорондын устөрөгчийн холбоог таслах;
- тэдгээрийн молекулын өөр өөр чиглэлд ялгарах байдал;
- SSB уургаар тогтооно.
РНХ праймер
Синтез хийгдэнэДНХ полимераз гэж нэрлэгддэг фермент. Гэсэн хэдий ч тэрээр үүнийг өөрөө эхлүүлж чадахгүй тул бусад ферментүүд үүнийг хийдэг - РНХ-ийн праймер гэж нэрлэгддэг РНХ полимеразууд. Тэдгээр нь нэмэлт зарчмын дагуу дезоксирибонуклеин хэлхээтэй зэрэгцээ нийлэгждэг. Ийнхүү эхлэл нь өөр өөр чиглэлд тасарч, тасарсан ДНХ-ийн хоёр хэлхээ дээр хоёр РНХ праймер нийлэгжснээр төгсдөг.
Сунгалт
Энэ үе нь нуклеотид болон РНХ праймерын 3' төгсгөл нэмэгдсэнээр эхэлдэг бөгөөд үүнийг аль хэдийн дурдсан ДНХ полимераза гүйцэтгэдэг. Эхнийх нь хоёр дахь, гурав дахь нуклеотид гэх мэтийг холбодог. Шинэ хэлхээний суурь нь устөрөгчийн холбоогоор эх гинжтэй холбогддог. Судасны синтез нь 5'-3' чиглэлд явагддаг гэж үздэг.
Хуулбарлах салаа руу чиглэсэн үед синтез тасралтгүй үргэлжилж, үргэлжлэх тусам уртасдаг. Тиймээс ийм утасыг тэргүүлэх буюу тэргүүлэх гэж нэрлэдэг. РНХ праймерууд үүн дээр үүсэхээ больсон.
Гэсэн хэдий ч эсрэг талын эхийн хэлхээнд ДНХ нуклеотидууд РНХ праймерт наалдсаар байх ба дезоксирибонуклеины гинж нь редупликацын салааны эсрэг чиглэлд нийлэгдэнэ. Энэ тохиолдолд хоцролт эсвэл хоцролт гэж нэрлэдэг.
Хоцрогдсон судал дээр синтез нь хэсэгчилсэн байдлаар явагддаг бөгөөд нэг хэсгийн төгсгөлд ижил РНХ праймерыг ашиглан ойролцоох өөр газар синтез эхэлдэг. Ийнхүү хоцрогдсон хэлхээнд ДНХ ба РНХ-ээр холбогдсон хоёр хэлтэрхий байдаг. Тэднийг Оказаки хэлтэрхий гэж нэрлэдэг.
Тэгвэл бүх зүйл давтагдана. Дараа нь спиралын өөр нэг эргэлт задарч, устөрөгчийн холбоо тасарч, судал нь хажуу тийшээ хуваагдаж, тэргүүлэх хэлхээ уртасч, РНХ праймерын дараагийн хэсэг нь хоцрогдсон хэсэгт нийлэгжиж, дараа нь Оказаки хэлтэрхий үүсдэг. Үүний дараа хоцрогдсон хэлхээнд РНХ-ийн праймерууд устаж, ДНХ-ийн хэлтэрхийнүүд нэг болж нийлдэг. Тэгэхээр энэ хэлхээнд нэгэн зэрэг тохиолддог:
- шинэ РНХ праймер үүсэх;
- Оказаки фрагментийн синтез;
- РНХ праймерыг устгах;
- нэг гинжин хэлхээнд дахин нэгдэх.
Цуцлалт
Хоёр репликацын салаа уулзах, эсвэл тэдгээрийн аль нэг нь молекулын төгсгөлд хүрэх хүртэл процесс үргэлжилнэ. Сэрээ уулзсаны дараа ДНХ-ийн охин хэлхээ нь ферментээр холбогддог. Сэрээ молекулын төгсгөлд шилжсэн тохиолдолд тусгай ферментийн тусламжтайгаар ДНХ-ийн репликаци дуусна.
Залруулга
Энэ үйл явцад давхардлын хяналт (эсвэл залруулга) чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Бүх дөрвөн төрлийн нуклеотид нь нийлэгжсэн газарт нийлүүлэгддэг ба туршилтын хосолсоноор ДНХ полимераз шаардлагатайг нь сонгодог.
Хүссэн нуклеотид нь ДНХ-ийн загвар хэлхээн дээрх ижил нуклеотид шиг олон устөрөгчийн холбоо үүсгэх чадвартай байх ёстой. Үүнээс гадна элсэн чихэр-фосфатын нурууны хооронд тодорхой тогтмол зай байх ёстой бөгөөд энэ нь хоёр суурийн гурван цагирагтай тохирч байх ёстой. Хэрэв нуклеотид эдгээр шаардлагыг хангаагүй бол холболт үүсэхгүй.
Хяналтыг гинжин хэлхээнд оруулахаас өмнө болон өмнө нь хийдэг.дараагийн нуклеотидыг оруулах. Үүний дараа сахарын фосфатын нуруунд холбоо үүснэ.
Мутацийн өөрчлөлт
ДНХ-ийн хуулбарлах механизм нь өндөр нарийвчлалтай хэдий ч голчлон "генийн мутаци" гэж нэрлэгддэг утаснуудад үргэлж саад тотгор учруулдаг. Ойролцоогоор мянган үндсэн хос нэг алдаатай байгаа бөгөөд үүнийг конвариант давхардал гэж нэрлэдэг.
Энэ нь янз бүрийн шалтгааны улмаас тохиолддог. Жишээлбэл, нуклеотидын өндөр эсвэл хэт бага концентраци, цитозины деаминизаци, синтезийн талбайд мутагенууд байгаа эсэх гэх мэт. Зарим тохиолдолд алдааг нөхөн сэргээх замаар засч залруулах боломжтой бол зарим тохиолдолд залруулах боломжгүй болно.
Хэрэв гэмтэл нь идэвхгүй газарт хүрсэн бол ДНХ-ийн хуулбарлах процесс үүсэх үед алдаа нь ноцтой үр дагаварт хүргэхгүй. Тодорхой генийн нуклеотидын дараалал нь таарахгүй байж болно. Дараа нь нөхцөл байдал өөр бөгөөд энэ эсийн үхэл, бүхэл бүтэн организмын үхэл хоёулаа сөрөг үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм. Мөн генийн мутаци нь мутацийн хэлбэлзэл дээр суурилдаг тул удмын санг илүү хуванцар болгодог гэдгийг анхаарах хэрэгтэй.
Метилжилт
Синтез хийх үед эсвэл түүний дараа шууд гинжин метилжилт үүсдэг. Хүнд энэ үйл явц нь хромосом үүсгэх, генийн транскрипцийг зохицуулахад зайлшгүй шаардлагатай гэж үздэг. Бактерийн хувьд энэ процесс нь ДНХ-г ферментээр таслагдахаас хамгаалдаг.
