معلومة

هل تم تكرار تجربة شظية أوكازاكي؟

هل تم تكرار تجربة شظية أوكازاكي؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

قال البروفيسور إن تجربة "إثبات" وجود شظايا أوكازاكي لم تتكرر أبدًا.

هل هذا صحيح؟ حاولت البحث في الباحث العلمي من Google ولم أجد أي تجارب تتحدث تحديدًا عن وجود مثل هذه الأجزاء. لا تسرد ويكيبيديا أيضًا أي باحثين آخرين "يجدون" شظايا أوكازاكي.


تشكيل شظايا أوكازاكي في تخليق الحمض النووي متعدد الأورام الناجم عن سوء دمج اليوراسيل - Brynoff ، وآخرون. زنزانة؛ المجلد 13 ، العدد 3 ، الصفحة 573-580 ، مارس 1978 واحد من العديد ، لكنك تحتاج فقط لدحض أستاذك.

لا تحتاج دائمًا إلى تكرار نفس المقايسات بالضبط للتحقق من صحة النموذج. النسخ المتماثل يعني إعادة إنتاج نفس النتائج التجريبية للوصول إلى نفس النتيجة. لا يحتاج شخص آخر إلى إعادة إنتاج عملك تمامًا ، طالما كانت نتائجك هي نتائج تجارب تمكنت من إعادة إنتاجها بنفسك. معايير النسخ المتماثل في العلوم


تاريخ مقال بيولوجيا النسخ المتماثل للحمض النووي

اعتقد العلماء الأوائل أن البروتين هو المادة الوراثية للخلية لأنه أكثر تعقيدًا من الحمض النووي. تتكون البروتينات بشكل أساسي من 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة في سلاسل طويلة من عديد الببتيد ، ولهذا اعتبرها العلماء أكثر الهياكل تعقيدًا واعتبروها مادة وراثية. بعد ذلك عمل فريد جريفيث (1928) مع سلالة خبيثة من نوع S و R غير الخبيثة. درس الالتهاب الرئوي العقدية ، وهي البكتيريا المسببة للالتهاب الرئوي. يُعرف اللب الخارجي الأملس للبكتيريا بالسلالة S ويعرف اللب الخارجي الخشن للبكتيريا بالسلالة R. قام جريفيث بحقن كلا السلالتين في الفئران ووجد أن بكتيريا السلالة S فقط كانت قاتلة. ثم قام بحقن سلالة حية بكتيريا R وسلالة بكتيريا S التي قتلت بالحرارة ولكن الفئران ماتت ووجد حشرة سلالة حية ظهرت فجأة. ثم قام بحقن بكتيريا سلالة S مقتولة ساخنة فقط ولم تموت الفئران. وخلص إلى أن شيئًا ما من بكتيريا سلالة S الميتة وحولت سلالة بكتيريا R إلى سلالة S. أطلق عليه مبدأ & quottransforming. & quot ؛ وهكذا فإن البكتيريا قادرة على نقل المادة الوراثية من خلال عملية تعرف باسم التحول.

بعد ذلك في عام 1943 وضع أوزوالد ت. أفيري السلالة المقتولة في أنبوب اختبار. عندما أضاف الإنزيمات التي تدمر البروتينات ، كانت البكتيريا السلالة S لا تزال قادرة على تحويل بكتيريا السلالة R ولكن عندما أضاف الإنزيمات المدمرة للحمض النووي ، لا يمكن تحويل سلالة البكتيريا R. وهكذا استنتج أن الحمض النووي هو العامل المحول.

بعد ذلك في عام 1950 ، درس إدوين تشارجاف Edwin Chargaff ، وهو عالم الكيمياء الحيوية النمساوي ، التركيب الكيميائي لجزيء DNA وكشف أنه يحتوي على نوع من السكر يسمى deoxyribose ، بالإضافة إلى مجموعة فوسفات وأربعة جزيئات أو قواعد مختلفة تسمى الأدينين والثايمين والجوانين والسيتوزين.

في جسم أو خلية جسدية

يرمز DNA إلى حمض Deoxyribonucleic. إنها مادة وراثية في البشر وجميع الكائنات الحية الأخرى تقريبًا. تحتوي كل خلية في جسم الشخص تقريبًا على نفس الحمض النووي. يقع معظم الحمض النووي في نواة الخلية المعروفة باسم DNA النووي ، ولكن يمكن أيضًا العثور على كمية صغيرة من الحمض النووي في الميتوكوندريا ، والمعروفة باسم DNA الميتوكوندريا أو mtDNA.

يتم تخزين جميع المعلومات المخزنة في الحمض النووي كرمز مكون من أربع قواعد كيميائية

يتكون الحمض النووي البشري من حوالي 3 مليارات قاعدة ، وحوالي 99 بالمائة من هذه القواعد متشابهة في جميع الناس. يحدد ترتيب أو تسلسل هذه القواعد المعلومات المتاحة لبناء كائن حي وصيانته.

تتزاوج هذه القواعد الكيميائية الأربعة للحمض النووي مع بعضها البعض بطريقة محددة

يجب أن يقترن مع T (تشكيل رابطة مزدوجة بينهما)

يجب أن يقترن G مع C (تكوين رابطة ثلاثية بينهما)

كل زوج يشكل وحدة تسمى أزواج القاعدة. يتكون الحمض النووي بشكل أساسي من وحدات فرعية تسمى النيوكليوتيدات. ترتبط كل قاعدة أيضًا بجزيء السكر وجزيء الفوسفات. يرتبط جزيء السكر هذا وجزيء الفوسفات وزوج قاعدي معًا يسمى نيوكليوتيد. لذلك يتكون النيوكليوتيد من الأشياء التالية:

يتم ترتيب هذه النيوكليوتيدات في خيطين طويلين يشكلان حلزونيًا يسمى الحلزون المزدوج. هيكل اللولب المزدوج يشبه السلم ، حيث تشكل أزواج القاعدة درجات السلم وتشكل جزيئات السكر والفوسفات الأجزاء الجانبية العمودية للسلم.


A. تصور النسخ المتماثل وشوكات النسخ المتماثل

أذكر ظاهرة الاقتران البكتيري سمحت بإظهار أن الكروموسومات البكتيرية كانت دائرية. في عام 1963 ، أكد جون كيرنز هذه الحقيقة من خلال التصور المباشر للحمض النووي البكتيري. مثقف بكتريا قولونية الخلايا لفترات طويلة على 3Hthymidine (3H-T) لجعل كل حمضها النووي الخلوي مشعًا. ثم قام بتعطيل الخلايا بلطف لتقليل الضرر الذي يلحق بالحمض النووي. تم السماح للحمض النووي المنطلق بالاستقرار والالتصاق بالأغشية. تم وضع فيلم حساس فوق الغشاء وسمح الوقت للإشعاع لفضح الفيلم. بعد أن طور كيرنز أجهزة التصوير الشعاعي الذاتي ، قام بفحص النتائج في المجهر الإلكتروني. لقد رأى آثار حبيبات فضية في الصور الشعاعية الذاتية (نفس النوع من الحبيبات الفضية التي تخلق صورة على فيلم في التصوير الفوتوغرافي القديم). انظر إلى الرسمين الخاصين به تصوير الشعاع الذاتي في الصفحة التالية.

قام كيرنز بقياس طول المسارات & ldquosilver & rdquo ، والتي تتكون عادةً من ثلاث حلقات أو دوائر مغلقة محتملة. كانت محيط دائرتين من هذه الدوائر متساوية دائمًا ، وكان طولها متوقعًا عن كثب من خلال محتوى الحمض النووي لخلية واحدة غير مقسمة. لذلك فسر كيرنز هذه الصور على أنها دنا بكتيري في عملية النسخ المتماثل. فيما يلي توضيح لصور التصوير الشعاعي التلقائي من كيرنز والقياسات التي أدت به إلى استنتاج أنه كان يبحث في صور لكروموسومات دائرية بكتيرية.

قام بترتيب صوره بالتسلسل (أدناه) لتوضيح وجهة نظره.

لأن الكروموسومات المتكاثرة بدت (بشكل غامض!) مثل الحرف اليوناني ( ثيتا )دعاهم كيرنز صور ثيتا. استنتج أن النسخ المتماثل يبدأ من واحد أصل النسخ المتماثل على الكروموسوم البكتيري ، مع الاستمرار حول الدائرة حتى الاكتمال.

أظهرت التجارب اللاحقة التي أجراها ديفيد بريسكوت تكرار ثنائي الاتجاه& hellip ، بدأ هذا النسخ المتماثل بالفعل في أصل التكرار ، وبعد ذلك تم فك اللولب المزدوج وتكرار في كلا الاتجاهين ، بعيدًا عن الأصول ، مشكلاً اثنين من شوكات النسخ المتماثل (موضح أدناه).

يمكن أن تنقسم الخلايا البكتيرية كل ساعة (أو حتى أقل) بمعدل تخليق الحمض النووي البكتيري حوالي 2 × 106 زوج قاعدي في الساعة. تحتوي نواة الخلية حقيقية النواة النموذجية على آلاف المرات من الحمض النووي للبكتيريا ، وتتضاعف الخلايا حقيقية النواة النموذجية كل 15-20 ساعة. حتى الكروموسوم الصغير يمكن أن يحتوي على مئات أو آلاف المرات من الحمض النووي مثل البكتيريا. يبدو أن الخلايا حقيقية النواة لا تستطيع مضاعفة حمضها النووي بمعدل تكاثر بكتيري! حلت حقيقيات النوى هذه المشكلة ليس عن طريق تطوير كيمياء حيوية أسرع للتكرار ، ولكن باستخدام أصول متعددة من النسخ المتماثل الذي يبدأ منه تخليق الحمض النووي في كلا الاتجاهين. ينتج عن هذا إنشاء متعددة نسخ.

يتضخم كل نسخ ، ويلتقي في النهاية بنسخ متماثلة أخرى على كلا الجانبين لتكرار معظم كل كروموسوم خطي ، كما هو مقترح في الرسم التوضيحي أدناه.

قبل أن نفكر في الأحداث البيوكيميائية في شوكات النسخ بالتفصيل ، دعنا نلقي نظرة على دور إنزيمات بوليميريز الحمض النووي في هذه العملية.


النسخ المتماثل شبه المحافظ

عند اكتمال تكرار الحمض النووي ، توجد مجموعتان متطابقتان من الحمض النووي المزدوج الذي تقطعت به السبل ، ولكل منهما خيط واحد من القالب الأصلي وجزيء الحمض النووي وخيط واحد تم تصنيعه حديثًا أثناء عملية تكرار الحمض النووي. نظرًا لأن كل مجموعة جديدة من الحمض النووي تحتوي على خيط واحد قديم وآخر جديد ، فإننا نصف الحمض النووي بأنه شبه محافظ.

شاهد هذا الفيديو للحصول على نظرة عامة رائعة على تكرار الحمض النووي:


تكرار الحمض النووي: المعنى ، الأنماط والآلية | بيولوجيا الخلية

واحدة من أهم خصائص الحمض النووي التي تعمل كمواد وراثية هي أنه يمكن أن يصنع نسخًا دقيقة من نفسه (وظيفة التحفيز الذاتي) التي تشكل الأساس لنقل الشخصيات الوراثية التي يتحكم فيها. هذه العملية تسمى النسخ المتماثل.

يؤدي تكرار جزيء الحمض النووي إلى ظهور جزيئين ابنتين متطابقين ، مما يحقق معيار وظيفة التحفيز الذاتي. تظهر قياسات محتوى الحمض النووي أثناء الدورة الانقسامية للخلايا أن تكرار الحمض النووي يحدث في جزء معين من الطور البيني - المرحلة & # 8216S & # 8217.

في كل مرة تنقسم فيها الخلية - قبل الانقسام الخلوي مباشرة ، يجب أن يتضاعف الحمض النووي للخلية بحيث تتلقى كل خلية من الخليتين المشكَّلتين حديثًا نفس تكملة الحمض النووي تمامًا وبالتالي نفس مجموعة الجينات - سواء من الناحية الكمية أو النوعية - كما كان الواردة في الوالد.

يؤدي تكرار الحمض النووي إلى تكرار الكروموسوم بأكمله مرة واحدة لكل دورة انقسام للخلية. نتيجة لذلك ، يوجد كل كروموسوم كزوج من الكروماتيدات متصلان ببعضهما البعض بواسطة مركز مركزي ويتم فصلهما بالتساوي أثناء الطور إلى خلايا ابنة مكونة حديثًا. ومن ثم تظل الطبيعة الكيميائية والكمية الإجمالية للحمض النووي في الخلايا المماثلة ثابتة في كل جيل.

إن آلية تكرار الحمض النووي غير واضحة في نموذج Watson-Crick للحمض النووي. تتحد سلسلتا الحمض النووي بواسطة روابط هيدروجينية. عندما تكسر الروابط الهيدروجينية الجزءين من السلاسل وتسترخي. يبدأ من أحد طرفي الحمض النووي إلى الطرف الآخر للحمض النووي.

تنفصل كل قاعدة بيورين واحدة تلو الأخرى عن قاعدة بيريميدين الشريكة في كل زوج أساسي ، لكن العمود الفقري للسكر والفوسفات لا ينكسر. يشبه إلى حد كبير سحاب ينفتح. تعمل كل سلسلة أبوية من الحمض النووي بعد ذلك كقالب أو قالب لتركيب سلسلتها الجديدة التكميلية على نفسها وتشكل حلزوني دنا مزدوجين متطابقين (الشكل 20.1).

طرق نسخ الحمض النووي:

هناك ثلاث طرق محتملة لنسخ الحمض النووي المتماثل والرقائق:

اقترح Watson and Crick وضع semiconser & shyvative لتكرار الحمض النووي (1953) جنبًا إلى جنب مع نموذج الحلزون المزدوج للحمض النووي. هنا ينطوي تكرار الحمض النووي على الفصل التدريجي بين خيطي جزيئات الحمض النووي عن طريق تفكيك الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعد.

كل خصلة ، تعمل كقالب ، تقوم بتجميع خيوطها الجديدة التكميلية على نفسها مع أخذ المواد الخام من النسغ النووي. وهكذا يتم تشكيل حلزوني DNA ابنتين. كل حلزون DNA ابنة له حبلا واحد قديم أو أبوي وآخر جديد.

يشير إلى أنه في كل حلزون DNA ، يتم الاحتفاظ بشريط أبوي واحد والحفاظ عليه بينما يكون الشريط التكميلي جديدًا. وبالتالي ، وفقًا لهذا النمط من تكرار الحمض النووي ، يتم حفظ الحمض النووي للوالدين جزئيًا في كل جزيء DNA جديد للابنة. لذا فإن هذا النمط من تكرار الحمض النووي يسمى النسخ شبه المحافظ [الشكل. 20.2 (أ)].

الأدلة التجريبية للنسخ المتماثل شبه المتحفظ:

على الرغم من أنه تم اقتراح ثلاث طرق محتملة لنسخ الحمض النووي المتماثل والقصير ، إلا أن الوضع شبه المحافظ لتكرار الحمض النووي قد تم قبوله على نطاق واسع. من أجل هذا القبول ، هناك حاجة إلى إثبات تجريبي أو إثبات وقفة لإثبات أن الحمض النووي ، في الواقع ، يتكرر بهذه الطريقة.

في الوقت نفسه ، من الضروري استبعاد العديد من الاحتمالات والخجل الأخرى. تم تقديم العديد من الأدلة التجريبية لشرح طريقة إعادة الحمض النووي وإعادة التدوير ولكن نتائج جميع التجارب أثبتت بشكل قاطع أن تكرار الحمض النووي هو شبه محافظ.

الأدلة التجريبية هي:

(أ) تجربة ميسيلسون-ستال

(ب) تجربة Cairns & # 8217 التصوير الشعاعي الذاتي ، و

أ. تجربة Meselson-Stahl:

تم توضيح الدليل التجريبي على النسخ شبه المحافظ للحمض النووي لأول مرة بواسطة ماثيو ميسلسون وفرانكلين ستال في عام 1958. قاموا بزراعة خلايا بكتيريا Escherichia coli على وسط يحتوي على 15 N (نظير ثقيل من 14 N) في شكل ammonium chlo & shyride ( نيو هامبشاير4C1).

نمت خلايا الإشريكية القولونية لتوليد 14 خلية بحيث تستخدم الخلايا 15 N لتكوين القواعد التي تم دمجها بعد ذلك في الحمض النووي. يحتوي الحمض النووي الذي يحتوي على 15 N على كثافة أعلى قابلة للاكتشاف (1.724 جم / سم 2) من تلك التي تحتوي على 14 نيوتن (1.710 جم / سم 2).

لذلك ، يطلق عليهم الحمض النووي الثقيل والخفيف ، على التنفس والخداع. يمكن فصل الحمض النووي الثقيل والخفيف بسهولة من خلال الطرد المركزي المتدرج لكثافة التوازن حيث يشكلان نطاقًا مميزًا في أنبوب جهاز الطرد المركزي (الشكل 20.3).

تم بعد ذلك استنبات خلايا الإشريكية القولونية وزرعها إلى وسط يحتوي على 14 ن. الأجيال (يمثل جيل الخلية الواحد الوقت الذي تخضع خلاله جميع الخلايا لانقسام خلية واحد).

تم تحليل الحمض النووي المستخرج في كل جيل من الخلايا في تدرج كثافة كلوريد السيزيوم (CsCl).

يشكل الحمض النووي الذي يحتوي على 15 N في كلا الخيطين (الحمض النووي الثقيل) نطاقًا في تدرج كثافة CsCl في موضع كثافة أعلى من الذي يحتوي على 14 N في كلا الخيطين (الحمض النووي الخفيف). بعد جيل واحد من النمو في وسط 14 نيوتن ، نطاقات الحمض النووي بكثافة وسيطة (دنا هجين).

يحتوي هذا الحمض النووي الهجين على 15 نيوتن في خيط واحد و 14 نيوتن في الخيط الآخر. بعد جيلين من النمو في وسط 14 نيوتن ، يُرى نصف نطاقات الحمض النووي عند الكثافة الهجينة ونصف النطاق عند كثافة الضوء.

يمكن الإشارة إلى أنه وفقًا للنمط المحافظ للنسخ المتماثل ، لن تظهر أي فرقة interme & shydiate بعد جيل واحد. سيتم تشكيل العصابات الثقيلة والخفيفة فقط. وبالمثل ، فإن نمط التشتت للنسخ المتماثل سيجعل نطاقًا واحدًا فقط له كثافة متطابقة. لن يتم تشكيل عصابات خفيفة أو وسيطة.

لذلك ، فإن نتيجة تجربة Meselson و Stahl & # 8217s تشرح بوضوح وضع semiconserva & shytive لتكرار الحمض النووي ، في حين لم يتم استيفاء طريقة التكرار الأخرى (المحفزة والخلل والتشتت).

ب. Cairns & # 8217 التصوير الشعاعي الذاتي لتكرار الكروموسوم البكتيري:

كان وضع شبه المحافظ لتكرار الحمض النووي أو الكروموسوم البكتيري والكروموسوم أيضًا شيطانيًا ومغلفًا بواسطة J. Cairns في عام 1963 باستخدام التكنولوجيا واللمعان المسمى التصوير الشعاعي الذاتي لاكتشاف وتوطين النظائر المشعة المدمجة الموجودة في تحضير الحمض النووي البكتيري عن طريق التعرض لمستحلب فوتوغرافي. يمكن بسهولة اتباع استخدام النسخ المتماثل للحمض النووي في التصوير الشعاعي الذاتي.

بالنسبة للتجربة ، قام كيرنز بتنمية الإشريكية القولونية في وسط يحتوي على دي أوكسي ريبونوكليوزيد ثلاثي من ثيميدين (3 H thymidine). تم العثور على الثيميدين حصريًا في الحمض النووي. لا يوجد في أي مكون رئيسي آخر للخلية.

لذلك من الواضح أنه عندما يتكاثر الحمض النووي البكتيري قبل انقسام الخلية ، فإنه سيمتص 3 H thymidine من الوسط إلى سيتوبلازم الخلية ، وأخيراً ، يندمج في DNA المركب حديثًا. بعد فترات منتظمة ، جمعت كيرنز خلايا الإشريكية القولونية ، وحللتها برفق شديد حتى لا تكسر الحمض النووي ، وجمعت الحمض النووي السليم على المرشحات الغشائية.

تم لصق هذه المرشحات على شرائح زجاجية ثم تمت تغطيتها بعد ذلك بواسطة مستحلب فوتوغرافي أو فيلم حساس للغاية لجسيمات (الإلكترونات منخفضة الطاقة المنبعثة أثناء تحلل ثيميدين ثلاثي). تم تخزين الشرائح في الظلام لفترة طويلة كافية.

أثناء هذا التخزين ، كشفت الجسيمات المنبعثة من thymidine tritiated الفيلم. تم تطوير الأفلام بعد ذلك لرؤية الصور الشعاعية الذاتية للحمض النووي للإشريكية القولونية أو الكروموسوم. أظهر هذا التصوير الشعاعي الذاتي مناطق وجود ثيميدين ثلاثي وبالتالي بشكل غير مباشر وجود الحمض النووي المسمى.

في المخطط (الشكل 20.5) ، أكملت الحلقات A و B تكرارًا ثانيًا في 3 H thymidine وتبقى الحلقة C ليتم تكرارها في المرة الثانية. رسم كيرن [الشكل. يظهر الشكل 20.5 (أ)] خيوطًا مشعة من الحمض النووي كخطوط صلبة وخيوط غير مشعة كخطوط متقطعة.

ويلاحظ أيضًا أنه في التصوير الشعاعي الذاتي ، تكون الحلقة B مع خيطين مشعَّين وتظهر حوالي ضعف كثافة حبيبات الحلقة A مع خيط إشعاعي واحد فقط. يشير X و Y إلى شوكات النسخ المتماثل ، وهي نقطة التفرع التي يحدث عندها تخليق الحمض النووي.

يُظهر Cairns & # 8217 التصوير الشعاعي التلقائي للكرومو الدائري والخدش المزروع في وسط يحتوي على 3 H ثايمين وجود عيون مكررة أو شعر وجلد. هذه ما يسمى ϴ تشير الهياكل إلى أن الحمض النووي المزدوج يتكاثر عن طريق الفصل التدريجي بين خيوطه الأبوية المتوافقة مع توليف خيوطها التكميلية لإنتاج شريطين ابنتين شبه متحفظين.

يشمل تكرار الحمض النووي ϴ الهياكل المعروفة باسم ϴ -تكرار. يتطلب فصل السلاسل التكميلية لجزيء الحمض النووي دوران اللولب المزدوج بمقدار 360 درجة لكل منعطف من اللولب. هذا يستلزم وجود نوع من الدوران في الكروموسوم.

تشير الأدلة المتاحة إلى أن انشقاق أو كسر رابطة فسفودايستر واحدة في خيط واحد من اللولب المزدوج يوفر محورًا للدوران للسماح بالفك. فسر كيرنز أن التكاثر شبه المحافظ بدأ في موقع على الكروموسوم أو الحمض النووي الذي أسماه أصل النسخ المتماثل واستمر في اتجاه واحد حتى يتم تكرار الحمض النووي الكامل للإشريكية القولونية.

لكن من المعروف في الوقت الحاضر أن تكرار الحمض النووي يتم في الواقع بشكل ثنائي الاتجاه ، وليس في اتجاه واحد. يبدأ تكرار الحمض النووي في كلا الاتجاهين من نقطة أصل النسخ المتماثل وكلا البنى على شكل Y عبارة عن شوكات نسخ متماثل ، حيث تتحرك شوكات النسخ المتماثل في اتجاهين متعاكسين - بالتتابع حول الحمض النووي الدائري.

كما أظهر J.H. Taylor etal في خلايا طرف الجذر في Vicia faba باستخدام تقنية التصوير الشعاعي الذاتي. لاحظوا أنه عندما تم نقل أطراف جذور Vicia faba المعالجة بالثيميدين إلى triti ووسط خجول خالٍ من thymidine ، في الجيل الأول والخجل من الازدواجية ، كان كل من الكروماتيدات la & shybelled.

في الجيل الثاني من الازدواجية ، في كل كروموسوم ، تم العثور على أحد الكروماتيدات المسمى بينما الآخر chro & shymatid لم يتم تمييزه. في الجيل الثالث من الازدواجية ، تم صنع 50٪ من الكروموسومات من كروماتيدات مُصنَّفة وواحدة غير مُصنَّفة.

تعد تجربة Taylor & # 8217 مهمة للغاية لأنها أظهرت الوضع شبه المحافظ للتكرار في كروموسومات نبات أعلى.

وفقًا لهذه الآلية ، قد يكون تكرار الحمض النووي متحفظًا مما يعني أن اللولب المزدوج الأبوي محفوظ تمامًا ويبقى سليمًا ويوجه بطريقة ما تخليق حلزون مزدوج ابنة مصنوع من خيطين تم تصنيعهما حديثًا [الشكل. 20.2 (ب)] ،

في التكاثر المشتت ، يتفكك جزيء الحمض النووي القديم أو الأبوي إلى عدة قطع. ثم تتكرر كل قطعة. يتحد القسمان القديم والجديد عشوائياً لإنتاج جزيئات دنا ابنة لها أجزاء قديمة وجديدة بطولها بالكامل [الشكل. 20.2 (ج)] ،

آلية نسخ الحمض النووي:

تكرار الحمض النووي هو عملية معقدة متعددة الخطوات وخفيفة. يتم تحفيزه بواسطة المركب متعدد الإنزيمات ، والذي يُسمى غالبًا جهاز النسخ المتماثل ، أو الريبليزوم ، ويحتاج إلى مشاركة العديد من البروتينات الأخرى. يبدأ تكرار الحمض النووي دائمًا عند نقاط معينة فريدة وثابتة للحمض النووي تسمى الأصل.

كل كروموسوم بدائي النواة و shysome له أصل واحد ولكن كل كروموسوم حقيقي النواة له أصول عديدة (على سبيل المثال ، يحتوي الكروموسوم اللعابي العملاق في ذبابة الفاكهة على 7000 أصل) ، فج ت2 له أصل أساسي واحد وآخر ثانوي. في ظل وجود الأصل الأولي ، يظل الأصل الثانوي غير وظيفي وغير وظيفي. ولكن عندما يتم حذف الأصل الأساسي ، فإن الأصل الثانوي يأخذ مكان الأصل الوظيفي.

تظهر الدراسات التي أجريت على الكائنات الحية المختلفة أن تكرار جزيئات الحمض النووي في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى هو ثنائي الاتجاه. ومع ذلك ، فإن النسخ المتماثل ثنائي الاتجاه ليس عالميًا. كروموسوم coli-phage P.2 والذي ، مثل كروموسوم لامدا ، دائري أثناء النسخ المتماثل ، يكرر أحادي الاتجاه من أصل فريد.

الحمض النووي مزدوج الشريطة لا يتجاوب ولا يتحلل. ومن ثم ، قبل النسخ المتماثل ، يجب فصل شريطين من الحمض النووي تدريجياً من نقطة أصل النسخ المتماثل في شكل عين النسخ المتماثل أو شوكة النسخ المتماثل على شكل Y.

أثناء الفصل ، يحدث تخليق الحمض النووي عادةً ثنائي الاتجاه أو نادرًا أحادي الاتجاه. يتم تكرار الحمض النووي بواسطة إنزيمات تعرف باسم بوليميراز الحمض النووي الموجه أو ببساطة بوليميراز الحمض النووي. يستخدم هذا الإنزيم DNA أحادي السلسلة مجانًا كقالب يتم فيه تركيب الخيط التكميلي الابنة.

للوفاء بمتطلبات نشاط بوليميراز الحمض النووي ، يلزم وجود إنزيمين وهليكاز DNA. يقلل DNA gyrase الارتباط بين خيوط DNA وربط DNA Helix أولاً بنقاط الأصل ويحث على فك الخيوط التكميلية للحلزون المزدوج للحمض النووي لجعله أحادي السلسلة.

ترتبط بروتينات معينة - تسمى بروتينات الربط أحادي الخيط (SSBPs) - بإحكام بإعادة وخلل الحمض النووي أحادي الجديلة وتساعد في تثبيت القوالب الموسعة أحادية السلسلة اللازمة لتفعيل وخجل بوليميراز الحمض النووي. في DNA مزدوج ، يعمل خيطان أبويان متوازيان في اتجاهين متعاكسين (أحدهما هو 5 & # 8242 → 3 & # 8242 والآخر هو 3 & # 8217 → 5 & # 8242) - ولكن يتم تكرار السلاسل الأبوية بطرق مختلفة.

يستمر تركيب الحمض النووي للابنة دائمًا في الاتجاه 5 & # 8217 → 3 & # 8242 على كلا الخيوط الأبوية. جميع بوليميرات الحمض النووي المعروفة لكل من بدائية النواة وحقيقية النواة لها متطلبات مطلقة من مجموعة 3 & # 8242-OH مجانية من عديد النوكليوتيد الخجول والسابق لبدء تكرار الحمض النووي ، وهو تمهيدي (RNA أو DNa ولكن RNA فقط يستخدم في الجسم الحي) وأربعة ديوكسينوكليوزيد ثلاثي الفوسفات (dATP و dTTP و dGTP و dCTP) وهي اللبنات الأساسية للحمض النووي.

في حالة 3 & # 8217 → 5 & # 8242 حبلا من الحمض النووي الأبوي ، تتوفر مجموعة 3 & # 8242-OH المجانية مباشرة لنشاط بوليميريز الحمض النووي. ومن ثم يتم تصنيع DNA الابنة باستمرار في اتجاه 5 & # 8242 → 3 & # 8242 مع تقدم شوكة النسخ المتماثل. تكرار حبلا القالب الأبوي الآخر (5 & # 8242 → 3 & # 8242) من جزيء الحمض النووي غير مستمر. يبدأ تكرار هذا (5 & # 8242 → 3 & # 8242) في وقت لاحق إلى حد ما من تلك الموجودة في الشريط 3 & # 8242 → 5 & # 8242.

وبالتالي ، فإن جزءًا من 5 & # 8242 → 3 & # 8242 حبلا (مع الإشارة إلى الأصل) لجزيء DNA يتكرر دائمًا بعد الجزء المتماثل من 5 & # 8242 → 3 & # 8242 حبلا. لذلك ، يُعرف الخيط 3 & # 8217 → 5 & # 8242 لجزيء الحمض النووي بالخيط الرئيسي بينما يُطلق على الخيط 5 & # 8242 → 3 & # 8242 الشريط المتأخر.

يتم تصنيع الخيط الرئيسي بشكل مستمر ويتم مزامنة الخيط المتأخر وإخفائه بشكل متقطع - وهذا ما يسمى النسخ شبه المتقطع.

في الخيط المتأخر (5 & # 8217 → 3 & # 8242) ، لا تتوفر مجموعة 3 & # 8242-OH المجانية بسهولة لنشاط بوليميراز الحمض النووي. لذا فإن الخيط المتأخر ينسخ 10-60 نيوكليوتيد طويل من الحمض النووي الريبي (في 5 & # 8242 → الأصل (في الاتجاه 3 & # 8242 - & GT 5 & # 8242 من الشريط المتأخر).

يوفر 3 & # 8242-OH لهذا الحمض النووي الريبي التمهيدي النقطة الأولية لبوليميراز الحمض النووي لتحفيز تكرار الخيط المتأخر. من الواضح أن تكرار الخيط المتأخر ينتقل من شوكة النسخ نحو الأصل ، أي أن اتجاهه معاكس لاتجاه الشريط الرئيسي (من الأصل نحو الشوكة). ومع ذلك ، يتم تصنيع حبلا الابنة الجديدة من 5 & # 8242 → 3 & # 8242 في حالة كلا الخيوط الرائدة.

يتم تحفيز توليف بادئات RNA بواسطة فئة خاصة من الإنزيمات تسمى primases. يحتاج نشاط Primase إلى تكوين معقد من primase وستة بروتينات أخرى على الأقل — يسمى هذا المركب primo البعض. بالإضافة إلى primase ، يحتوي البعض على بروتينات تمهيدية تم تحديدها مبدئيًا كبروتين i و n و n & # 8217 و n & # 8221 ومنتجات الجينات dnaB و dnaC.

يقوم primo-some بتنفيذ رد الفعل الأولي للخصلة الرصاصية والخجولة والتأهيل المتكرر لتخليق شظايا أوكازاكي للخيط المتأخر. تمت تسمية شظايا Okazaki (الشكل 20.7) على اسم R. Okazaki الذي تعرف عليها لأول مرة.

يكون تكرار الخيط المتأخر غير مستمر لأنه يجب أن يبدأ عدة مرات وفي كل مرة يتم إنتاج جزء واحد من أوكازاكي. تتكون شظايا Okazaki من حوالي 1،000-2،000 nu & shycleotides طويلة من شظايا DNA في E. coli بينما تكون فقط 100-200 nucleotides طويلة شظايا DNA في حقيقيات النوى.

في بدائيات النوى ، يتم تحفيز تخليق DNA الابنة على الخيط الرئيسي وتوليف شظايا Okazaki على الخيط المتأخر بواسطة DNA polymerase III - وهو إنزيم معقد يحتوي على سبعة عديد ببتيدات مختلفة — α ، β ، ذ، δ ، ɛ، ص ، س.

في الخيط المتأخر ، ترتبط شظايا Okazaki ببادئات RNA التي يتم هضمها بواسطة DNA polymerase I في بدائيات النوى. يحفز هذا الإنزيم أيضًا ملء الفجوات الناتجة في الخيط الجديد.

يتم ربط شظايا Okazaki (بعد ملء الفجوة بواسطة DNA polymerase I) معًا بواسطة DNA ligase الذي يحفز تكوين روابط phosphodiester بين شظايا Okazaki المجاورة. وهكذا ، يتم تشكيل خيط DNA كامل على حبلا أبوية متخلفة.

من الوصف أعلاه ، يلاحظ أن تكرار الحمض النووي يتقدم في اتجاه واحد من الأصل وتحدث نفس الأحداث أيضًا في الاتجاه المعاكس للأصل. يشار أيضًا إلى أن تكرار الخيط الرئيسي (بالإشارة إلى الأصل) لجزيء الحمض النووي مستمر بينما يكون الخيط المتأخر متقطعًا.

هذا المفهوم هو ap & shyplicable لكائن بدائيات النوى وحقيقيات النوى ، وهو أيضًا قابل للاستمرار في كل من شوكات النسخ المتولدة في كل أصل.

الإنزيمات والبروتينات المشاركة في تكرار الحمض النووي:

تكرار الحمض النووي عملية معقدة. إنه يستعيد ويتطلب مجموعة كبيرة ومتنوعة من الإنزيمات والبروتينات.

الإنزيمات والبروتينات الرئيسية المشاركة في تكرار الحمض النووي هي:

أنا. الإنزيمات المعروفة باسم الهليكازات التي تفصل خيوط الحمض النووي عند شوكة النسخ المتماثل

ثالثا. البروتينات التي تمنعهم من إعادة التنفس قبل أن يتم تكرارها

رابعا. الانزيمات التي تصنع الاشعال RNA

السادس. إنزيم لإزالة المواد الأولية RNA ، و

السابع. إنزيم يربط تساهميًا بين شظايا أوكازاكي المتتالية.

DNA Helicases (ATPases المعتمدة على الحمض النووي):

مروحيات الحمض النووي لديها خاصية لفك مزدوج الحمض النووي. في هذه العملية ، يحتاج الإنزيم إلى الطاقة التي يتم الحصول عليها من التحلل المائي لـ ATP. يتم تحلل جزيئين من ATP في كل نيوكليوتيد غير ملفوف.

هذا ثمن باهظ يجب دفعه مقابل فك الحمض النووي لأنه ينطوي على إطلاق 60 كيلو جول من الطاقة لكسر روابط الهيدروجين. هناك حاجة أيضًا إلى هليكازات الحمض النووي لبدء النسخ. في الإشريكية القولونية ، تم تمييز سبع طائرات هليكوبتر جزئيًا - هيليكس 1 ، هيليكسز 2 ، هيليكسز 3 ، وهلم جرا.

تتطلب جميع الأنشطة التركيبية (النسخ والنسخ المتماثلة والنسخ ، وما إلى ذلك) التي تتضمن الحمض النووي المزدوج الشريطة أن تنفصل الخيوط. وهذا يعني أنه سيتم تحويل الحمض النووي المزدوج الشريطة إلى بنيتين أحاديتين الجديلة في موقع النشاط التخليقي.

ومع ذلك ، فإن شريطين من الحمض النووي لا يقعان جنبًا إلى جنب فحسب ، بل هما متداخلان. لذلك ، يتطلب فصلها أن تدور الخيوط حول بعضها البعض في الفضاء. هذا يستلزم وجود نوع من الدوران في الحمض النووي.

تشير الأدلة الحالية أيضًا إلى أن القطع المؤقت أحادي الخيط (كسر رابطة فسفودايستر واحدة في خيط واحد من اللولب المزدوج) يوفر دورانًا للمحور للسماح بفك اللف. يتصرف الحمض النووي في الواقع كبنية مغلقة تفتقر إلى النهايات الحرة.

ومن ثم - بعد قطع خصلة واحدة عابرة واستخدام الطرف الحر المقطوع - يمكن تدوير خصلة واحدة حول الأخرى ، وبعد ذلك يتم جعل الفاصل جيدًا. مثل هذا التفاعل يحول أيزومر طوبولوجي إلى آخر.

الأيزومرات الطوبولوجية هي جزيئات من الحمض النووي متطابقة باستثناء الاختلاف في عدد الربط ، وعدد المرات التي يتقاطع فيها خيط واحد مع الآخر في الفضاء. تحفز إيزوميرات الحمض النووي على تحويل هذا النوع. يمكن لبعض الإيزوميراز العلوي أن يزيل فقط الطبقات الفائقة السالبة من الحمض النووي ، بينما يمكن للبعض الآخر إزالة كلٍ من الملفات الفائقة السلبية والإيجابية.

هناك نوعان من توبويزوميراز:

يعمل إنزيم النوع الأول عن طريق إحداث فاصل عابر في خيط واحد من الحمض النووي.

تعمل إنزيمات النوع الثاني عن طريق إدخال كسر عابر للضفيرة المزدوجة.

إن أفضل ما يميز النوع الأول من توبويزوميراز هو نتاج الجين A العلوي للإشريكية القولونية الذي يريح الحمض النووي شديد الالتفاف سلبيًا للغاية. لا يعمل هذا الإنزيم على الحمض النووي الملفوف بشكل إيجابي.

في بدائيات النوى ، يرتبط Topoisomerase I بالحمض النووي ويشكل مركبًا مستقرًا يتم فيه تقطيع خيط واحد من الحمض النووي ويرتبط تساهميًا 5 & # 8242 فوسفاته ببقايا التيروزين في الإنزيم. ينتج إنزيم حقيقيات النواة (توبويزوميراز) مجموعة 5 & # 8217OH (والتي يمكن فسفرتها إلى كيناز متعدد النوكليوتيد) وفوسفات 3 & # 8242 المرتبط بتيروزين في الإنزيم.

يرتبط النوع الأول من الإيزوميراز أولاً بالمنطقة التي ينفصل فيها الحمض النووي المزدوج إلى خيوطه المفردة ، ثم يكسر خصلة واحدة ويسحب الشريط الآخر من خلال الكسر ويغلق الكسر أخيرًا.

يزيل Topoisomerase Type II بشكل عام كلاً من الفائق السالبة والإيجابية للحمض النووي. رد الفعل يحتاج ATP. من المحتمل أن يتم تحلل واحد من ATP لاستخدامه في قيادة الإنزيم من خلال التغييرات التوافقية التي توفر القوة المطلوبة لدفع DNA مزدوج واحد من خلال الفاصل الذي تم إجراؤه في الاتجاه المزدوج الآخر.

ربما يمثل تفاعل توبويزوميراز II اعترافًا غير محدد بدلالات الحمض النووي المزدوجة التي يتم وضعها في الموضع.

يجعل الإنزيم كسرًا مزدوجًا تقطعت به السبل في اتجاه مزدوج واحد ويتم تمرير الازدواج غير المنقطع من خلال نهاية الكسر. أخيرًا ، يتم إغلاق الكسر ويطلق الإنزيم الحمض النووي. وبهذه الطريقة ، يعمل Topoisomerase II على استرخاء كلاً من الملفات الفائقة الإيجابية والسلبية.

هناك نوعان على الأقل من توبويزوميراز II. إنزيمات حقيقيات النوى والإنزيم المأخوذ من البكتيريا T.4 قادرة على استرخاء الحمض النووي فائق الالتفاف. أي أنها تحفز تحويل الحمض النووي فائق الالتفاف إلى مزدوج مرخٍ ودوري.

يُعرف النوع الثاني من الإيزوميراز العلوي البكتيري باسم جيروسات الحمض النووي ، كما أنه قادر على إدخال تحولات سالبة فائقة الحلزونية إلى جزيئات DNA مزدوجة دائرية مغلقة تساهميًا ومرتاحة.

تعد جينات الحمض النووي التي تحفز تكوين لفائف فائقة سلبية في الحمض النووي ضرورية للتكرار ويعتقد أنها تلعب دورًا رئيسيًا في عملية التفكيك. تم الإبلاغ عن نوع ثالث من توبويزوميراز II في البكتيريا الأثرية. هذا الجيروسكوب العكسي قادر على تحويل الحمض النووي الدوري المريح إلى جزيء فائق الالتفاف إيجابيًا.


كيف اكتشف أوكازاكي السلسلة المتأخرة؟ ماذا كانت التجربة؟

لذلك فهمت أثناء النسخ المتماثل أن هناك خيطًا رائدًا ومتأخرًا. لكن كيف اكتشف الخيط المتأخر ، ما هي تجربته واكتشافه؟

قبل أن يقوم Okazaki بهذه التجارب في الستينيات ، افترض الجميع أنه تم تكرار كلا الخيطين بطريقة مستمرة (يتم تكرار أحد الخيطين 3 & # x27 إلى 5 & # x27 ، والآخر يتكرر 5 & # x27 إلى 3 & # x27). ومع ذلك ، فإن بوليمرات الحمض النووي الوحيدة التي تمكن أي شخص من العثور عليها تعمل في الاتجاه 5 & # x27 إلى 3 & # x27. بناءً على ذلك ، افترض أوكازاكي أن البوليميراز 5 & # x27 إلى 3 & # x27 كان مسؤولاً عن نمو كلا الخيوط ، ربما عن طريق البوليميراز الذي يصنع امتدادات قصيرة من الحمض النووي على الخيط المتأخر الذي سيتم بعد ذلك ضمه معًا بعد ذلك.

لاختبار هذه الفرضية ، جرعات بكتريا قولونية with radioactively-labeled thymidine (the T of A, T, G, and C) for a very short time (a few seconds) - this would only label the DNA actively replicating during this short period. They then extracted all the DNA from the cells (denaturing the DNA during the process) and checked to see how big all of the radioactively labeled DNA strands were. Some of the radioactive label turned out to be in shorter, single-stranded DNA. They hypothesized that these short strands would then be joined together into a single strand by a recently discovered enzyme (ligase) that joins DNA strands together. (This is the first paper linked below)

They then tried the experiment again with special strains of بكتريا قولونية that had a version of ligase that would not work at high temperatures. They did this experiment several different ways (This is the second paper linked below):

Labeling at high temperatures (Ligase off): They found lots of radioactively labeled short strands

Labeling at low temperatures (Ligase on): Most of the labeled DNA is in longer strands.

Labeling at high temperature followed by incubation at lower temperatures (Ligase off, then on again): The amount of short labeled DNA goes down as the بكتريا قولونية spends more time at the lower temperature, while the amount of long labeled DNA goes up.

Labeling at low temperature followed by incubation at high temperature (Ligase on, then off): This experiment was designed to show that the high temperatures and the DNA extraction procedure were not causing the formation of short, radioactively-labeled fragments. The labeling pattern was largely the same as simply labeling at low temperature.

Sources: Here are some papers by Okazaki (These should be freely available, but let me know if that isn't the case)


Elongation: Lagging Strand

The lagging strand is much more difficult to visualize and understand. The lagging strand is DNA which is oriented in the 3’ to 5’ direction therefore DNA polymerase cannot just attach and run down the DNA strand. Replication of the lagging strand begins with DNA primase providing a short primer sequence on the template DNA, much like it does in the leading strand. Because it is not oriented 5’ to 3’, the lagging strand must replicate in fragments called Okazaki fragments. The fragments are synthesized away from the replication fork in fragments of about 100 to 200 base pairs long. DNA polymerase extends the primed sequence forming the fragments. The RNA fragments are removed by exonuclease activity (the DNA polymerase digests the RNA nucleotides) and the RNA is replaced by DNA. Finally, in order to put the Okazaki fragments together, another enzyme is needed. DNA ligase comes down the lagging strand and pushes the Okazaki fragments together to create a full strand of DNA. This type of DNA replication is considered discontinuous due to all of the fragments.

If you are having trouble visualizing this try to imagine DNA polymerase making a loop of the template DNA so that it can read it in the correct way (5’ to 3’) at the end of the loop it starts to read 3’ to 5’ again and must create a new loop. If this still seems difficult try checking out videos online like this one.

Because DNA is constantly being replicated, it is not unusual for mistakes in nucleotide placement to occur. To correct for this DNA polymerase has a subunit which proofreads the DNA as it moves down the strand. Any mutation in the DNA could cause a phenotypic change in the organism. It is essential for survival that mutations are limited.


Bruce Alberts

Bruce Alberts is currently the Chancellor’s Leadership Chair in Biochemistry and Biophysics for Science and Education at the University of California, San Francisco, and served as Editor-in-Chief of Science Magazine (2008-2013), President of the National Academy of Sciences (1993-2005), and United States Science Envoy (2009-2011). Alberts, who has dedicated his career to promoting science education and international… Continue Reading


Visual Connection


Question: You isolate a cell strain in which the joining of Okazaki fragments is impaired and suspect that a mutation has occurred in an enzyme found at the replication fork. Which enzyme is most likely to be mutated?


The replication fork moves at the rate of 1000 nucleotides per second. Topoisomerase prevents the over-winding of the DNA double helix ahead of the replication fork as the DNA is opening up it does so by causing temporary nicks in the DNA helix and then resealing it. Because DNA polymerase can only extend in the 5′ to 3′ direction, and because the DNA double helix is antiparallel, there is a slight problem at the replication fork. The two template DNA strands have opposing orientations: one strand is in the 5′ to 3′ direction and the other is oriented in the 3′ to 5′ direction. Only one new DNA strand, the one that is complementary to the 3′ to 5′ parental DNA strand, can be synthesized continuously towards the replication fork. This continuously synthesized strand is known as the leading strand . The other strand, complementary to the 5′ to 3′ parental DNA, is extended away from the replication fork, in small fragments known as Okazaki fragments , each requiring a primer to start the synthesis. New primer segments are laid down in the direction of the replication fork, but each pointing away from it. (Okazaki fragments are named after the Japanese scientist who first discovered them. The strand with the Okazaki fragments is known as the lagging strand .)

The leading strand can be extended from a single primer, whereas the lagging strand needs a new primer for each of the short Okazaki fragments. The overall direction of the lagging strand will be 3′ to 5′, and that of the leading strand 5′ to 3′. A protein called the sliding clamp holds the DNA polymerase in place as it continues to add nucleotides. The sliding clamp is a ring-shaped protein that binds to the DNA and holds the polymerase in place. As synthesis proceeds, the RNA primers are replaced by DNA. The primers are removed by the exonuclease activity of DNA pol I, which uses DNA behind the RNA as its own primer and fills in the gaps left by removal of the RNA nucleotides by the addition of DNA nucleotides. The nicks that remain between the newly synthesized DNA (that replaced the RNA primer) and the previously synthesized DNA are sealed by the enzyme DNA ligase , which catalyzes the formation of phosphodiester linkages between the 3′-OH end of one nucleotide and the 5′ phosphate end of the other fragment.

Once the chromosome has been completely replicated, the two DNA copies move into two different cells during cell division.

The process of DNA replication can be summarized as follows:

  1. DNA unwinds at the origin of replication.
  2. Helicase opens up the DNA-forming replication forks these are extended bidirectionally.
  3. Single-strand binding proteins coat the DNA around the replication fork to prevent rewinding of the DNA.
  4. Topoisomerase binds at the region ahead of the replication fork to prevent supercoiling.
  5. Primase synthesizes RNA primers complementary to the DNA strand.
  6. DNA polymerase III starts adding nucleotides to the 3′-OH end of the primer.
  7. Elongation of both the lagging and the leading strand continues.
  8. RNA primers are removed by exonuclease activity.
  9. Gaps are filled by DNA pol I by adding dNTPs.
  10. The gap between the two DNA fragments is sealed by DNA ligase, which helps in the formation of phosphodiester bonds.

(Figure) summarizes the enzymes involved in prokaryotic DNA replication and the functions of each.

Prokaryotic DNA Replication: Enzymes and Their Function
Enzyme/protein Specific Function
DNA pol I Removes RNA primer and replaces it with newly synthesized DNA
DNA pol III Main enzyme that adds nucleotides in the 5′-3′ direction
Helicase Opens the DNA helix by breaking hydrogen bonds between the nitrogenous bases
Ligase Seals the gaps between the Okazaki fragments to create one continuous DNA strand
Primase Synthesizes RNA primers needed to start replication
Sliding Clamp Helps to hold the DNA polymerase in place when nucleotides are being added
Topoisomerase Helps relieve the strain on DNA when unwinding by causing breaks, and then resealing the DNA
Single-strand binding proteins (SSB) Binds to single-stranded DNA to prevent DNA from rewinding back.


DNA structure and replication

Before cells may enter mitosis [or meiosis for that matter] they need to duplicate – replicate – their DNA. The process of replication occurs during ‘S’ phase of the cell cycle.

Review DNA structure:

Note: The video fails to highlight ALL the HL objectives.

DNA Replication:

How do we know about semi-conservative replciation? TOK

The meselson- stahl experiment was a brilliant example of creative science. Using cetrifugation, they were able to demonstrate the manner in which DNA is replicated.

IB expectations : SL

3.3 DNA structure (1) hour
3.3.1 Outline DNA nucleotide structure in terms of sugar (deoxyribose), base and phosphate. (2)
Chemical formulas and the purine/pyrimidine subdivision are not required. Simple shapes can be used to represent the component parts. Only the relative positions are required.
3.3.2 State the names of the four bases in DNA. (1)
3.3.3 Outline how DNA nucleotides are linked together by covalent bonds into a single strand. (2)
Only the relative positions are required.
3.3.4 Explain how a DNA double helix is formed using complementary base pairing and hydrogen bonds. (3)
3.3.5 Draw and label a simple diagram of the molecular structure of DNA. (1)
An extension of the diagram in 3.3.3 is sufficient to show the complementary base pairs of A–T and G–C, held together by hydrogen bonds and the sugar–phosphate backbones. The number of hydrogen bonds between pairs and details of purine/pyrimidines are not required. TOK: The story of the elucidation of the structure of DNA illustrates that cooperation and collaboration among scientists exists alongside competition between research groups. To what extent was Watson and Crick’s “discovery” of the three- dimensional structure of DNA dependent on the use of data generated by Rosalind Franklin, which was shared without her knowledge or consent?
3.4 DNA replication (1) hour
3.4.1 Explain DNA replication in terms of unwinding the double helix and separation of the strands by helicase, followed by formation of the new complementary strands by DNA polymerase. (3)
It is not necessary to mention that there is more than one DNA polymerase.
3.4.2 Explain the significance of complementary base pairing in the conservation of the base sequence of DNA. (3)
3.4.3 State that DNA replication is semi- conservative. (1)

IB Objectives: HL

7.1 DNA structure (2) hours
7.1.1 Describe the structure of DNA, including the antiparallel strands, 3’–5’ linkages and hydrogen bonding between purines and pyrimidines. (2)
Major and minor grooves, direction of the “twist”, alternative B and Z forms, and details of the dimensions are not required.
7.1.2 Outline the structure of nucleosomes. (2)
Limit this to the fact that a nucleosome consists of DNA wrapped around eight histone proteins and held together by another histone protein.
7.1.3 State that nucleosomes help to supercoil chromosomes and help to regulate transcription. (1)
7.2 DNA replication (2) hours
7.2.1 State that DNA replication occurs in a 5’ → 3’ direction. (1)
The 5’ end of the free DNA nucleotide is added to the 3’ end of the chain of nucleotides that is already synthesized.
7.2.2 Explain the process of DNA replication in prokaryotes, including the role of enzymes (helicase, DNA polymerase, RNA primase and DNA ligase), Okazaki fragments and deoxynucleoside triphosphates. (3)
The explanation of Okazaki fragments in relation to the direction of DNA polymerase III action is required. DNA polymerase III adds nucleotides in the 5’ → 3’ direction. DNA polymerase I excises the RNA primers and replaces them with DNA.
7.2.3 State that DNA replication is initiated at many points in eukaryotic chromosomes. (1)


شاهد الفيديو: الحلقة الثالثة عشر: تكرار العادات الصغيرة الإيجابية يساعدك في تحقيق أهدافك (ديسمبر 2022).