تکثیر: عملکرد ، وظایف ، نقش و بیماری ها

همانند سازی در زیست شناسی به تکثیر اطلاعات ژنتیکی گفته می شود که بدن انسان به صورت ذخیره می کند اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) مسلم - قطعی آنزیم ها ژن ها را کپی کنید و نیمی از رشته اصلی DNA را حفظ کنید. بنابراین زیست شناسی به همانندسازی نیمه محافظه کارانه نیز اشاره دارد.

تکثیر چیست؟

همانند سازی یک فرایند بیولوژیکی است که چند برابر می شود اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) DNA یک زنجیره بلند است که از چهار نوع نوکلئوزید تشکیل شده است. یک نوکلئوزید از یک تشکیل شده است قند (دی اکسیریبوز) و یک اسید هسته ای. در هسته ، DNA به شکل کروموزوم، که از DNA و پروتئین لخته نشده تشکیل شده است مولکول ها. برای تکثیر ، کروموزوم سیم پیچ می شود و رشته دوگانه DNA صاف می شود. سپس دو رشته مکمل DNA مانند ردیف دندانها در زیپ از یکدیگر جدا می شوند. فقط در این صورت است که می توان نسخه برداری واقعی را آغاز کرد. همه موجودات زنده اطلاعات ژنتیکی خود را به صورت نیمه محافظه کارانه ضرب می کنند: نیمی از رشته دوتایی باقی مانده است ، در حالی که نیمه دوم به تازگی توسط آنزیم ها. بنابراین ، در نسل اول دختر ، هر نسخه دارای نیمی از DNA اصلی سلول مادر است. در نسل دوم دختر ، هنوز یک چهارم ژن ها را تشکیل می دهد. از اوایل سال 1958 ، محققان Meselson و Stahl توانستند همانند سازی نیمه محافظه کارانه را اثبات کنند. برای این کار ، آنها از یک نشانگر بیوشیمیایی استفاده کردند که با آن DNA را برچسب گذاری کردند باکتری. همانطور که دانشمندان برای همانند سازی نیمه محافظه کارانه پیش بینی کرده بودند ، آنالیزها نسبت کمی DNA اصلی و جدید را تأیید کردند.

کارکرد و وظیفه

اکثر مردم وابسته هستند ژنتیک با ارثی بودن صفاتی که والدین به فرزندان خود منتقل می کنند. در حالی که این یک عملکرد بسیار آشنا است ، اما از تنها عملکرد تکثیر فاصله دارد. تکثیر DNA نه تنها در بدن انسان ایجاد می شود تخم مرغ و نطفه. هر تقسیم سلولی نیاز به کپی DNA دارد. هیچ سلول نمی تواند بدون ژن های هسته کار کند - زیرا ژن ها فرآیندهای متابولیک را کنترل می کنند و نقشه های اولیه برای مولکول های زیستی را فراهم می کنند. چهار متفاوت اسیدهای نوکلئیک در DNA انسان رخ می دهد: آدنین ، گوانین ، سیتوزین و تیمین. دو تا از آنها به اصطلاح یک جفت پایه تشکیل می دهند. آنها مانند دو قطعه پازل در کنار هم قرار می گیرند. توالی نوکلئوزیدها کد ژنتیکی را نشان می دهد که شامل تمام اطلاعات ارثی بدن انسان است. ترکیبی از نوکلئوزیدهای منفرد با ترکیب حروف قابل مقایسه است: اگرچه الفبا فقط تعداد محدودی از حروف را شامل می شود ، تعداد تقریباً بی نهایت کلمه ای را می توان از آنها تشکیل داد. از نظر تئوری ، سلول ها برای ذخیره و انتقال اطلاعات فقط به یک رشته DNA نیاز دارند. با این حال ، DNA دارای دو رشته است که مکمل یکدیگر هستند. بنابراین هر اطلاعات دو بار ذخیره می شود. دانشمندان رشته DNA مکمل را نیز به عنوان الگو ذکر می کنند. این دو زنجیره به دور یکدیگر می پیچند و مارپیچ دوگانه مشخص را تشکیل می دهند. بسیار تخصصی آنزیم ها DNA را در هسته سلول کپی کنید. این کاتالیزورها در زیست شناسی به DNA DNA پلیمراز معروف هستند و از پروتئین تشکیل شده اند مولکول ها. تاکنون دانشمندان توانسته اند سه DNA مختلف پلی مراز را شناسایی کنند که تفاوت کمی در عملکردهایی دارند که انجام می دهند. DNA پلیمرازها روی یک رشته DNA در یک مکان بسیار خاص متصل می شوند ، که با یک آغازگر مشخص شده است. آغازگر یک مولکول آغازین است که با آن پلیمرازها اولین نوکلئوزید رشته DNA جدید را بهم متصل می کنند. آنزیم ها با تقسیم دو انرژی برای کار خود به دست می آورند فسفات باقی مانده از نوکلئوزیدها ، که آنها به عنوان بلوک های سازنده استفاده می کنند. از آغازگر ، پلیمرازها از انتهای 5 "تا انتهای 3" کار می کنند. این اتفاق در هر دو رشته DNA ژن های اصلی به طور همزمان رخ می دهد. در یکی از رشته ها ، آنزیم ها می توانند به طور مداوم ادامه دهند و هسته مکمل را اضافه کنند پایگاه یکی یکی. با این حال ، از آنجا که رشته مقابل آینه شده و بنابراین به ترتیب "غلط" پیش می رود ، همانند سازی به عنوان یک سنتز ناپیوسته در آنجا صورت می گیرد. پلیمرازها نیز DNA را با استفاده از آغازگر در الگو کپی می کنند. با این حال ، آنها فقط می توانند قطعات را سنتز کنند زیرا آنها مکرراً روند را قطع می کنند. بعداً این قطعات به اصطلاح اوکازاکی توسط آنزیم دیگری - همچنین DNA پلیمراز به هم متصل می شوند. این DNA پلیمراز با افزودن نوکلئوزیدهای مکمل به رشته الگو ، شکاف بین قطعات اوکازاکی را پر می کند. سپس ، یک لیگاز DNA از طریق رشته دوتایی جدید مهاجرت کرده و نوکلئوزیدهای تراز شده را به یک زنجیره جامد متصل می کند.

بیماری ها و اختلالات

خطا در نسخه برداری می تواند رهبری به توسعه بیماری های ژنتیکی بدون وجود بیماری خاصی گاهی اوقات ، DNA پلیمراز نوکلئوزید اشتباه را به رشته DNA جدید وارد می کند. به چنین خطایی جهش نقطه ای در زیست شناسی گفته می شود. در نوع دیگری از جهش ، قرار دادن ، آنزیم ها در طی تکثیر تعداد زیادی نوکلئوزید وارد می کنند. با این کار شبکه ای تقسیم می شود که نوکلئوزیدها را به گروه های سه تایی تقسیم می کند. یک گروه سه نفره الف را تشکیل می دهد ژن. حذف همچنین باعث تغییر در قاب خواندن می شود. بر خلاف درج ، آنزیم ها در هنگام تکثیر نوکلئوزید را حذف می کنند: به نظر می رسد در نسخه DNA حذف شده است. این خطا به این معنی است که سایر آنزیم ها نمی توانند DNA را به درستی بخوانند. نتیجه این است که بلوک های ساختمانی سلول یا مواد پیام رسان به اشتباه تولید شده است. در نتیجه ، اختلالات متابولیکی می تواند رخ دهد ، که به طور بالقوه منجر به انواع بیماری های جسمی می شود. با این حال ، همیشه جهش ها نباید منجر به بیماری شوند. به طور خاص ، جهش های نقطه ای اگر در بخش های DNA رخ دهند که هیچ اهمیت عملی برای سنتز پروتئین ندارند ، خطر کمتری دارند. خطاهای همانند سازی به ویژه در صورت پایان یافتن DNA معیوب در تخم مرغ یا بسیار مهم است نطفه سلول ها. یک جنین که از این DNA ایجاد می شود علاوه بر DNA جهش یافته دارای DNA بدون خطا نیز نیست: هر نسخه جدید از DNA آن حاوی جهش نیز است.