डीएनए प्रतिकृति में अग्रणी किनारा। प्रतिकृति और प्रतिलेखन की प्रक्रियाएं

डी एन ए की नकलकोशिका विभाजन से पहले इसके दोगुने होने की प्रक्रिया है। कभी-कभी "डीएनए प्रतिकृति" के रूप में जाना जाता है। दोहरीकरण सेल चक्र इंटरफेज़ के एस-चरण में होता है।

जाहिर है, वन्यजीवों में आनुवंशिक सामग्री की स्व-प्रतिलिपि एक आवश्यकता है। केवल इस तरह से कोशिका विभाजन के दौरान बनने वाली बेटी कोशिकाओं में उतना ही डीएनए हो सकता है जितना कि मूल रूप से था। प्रतिकृति के लिए धन्यवाद, संरचना और चयापचय की सभी आनुवंशिक रूप से क्रमादेशित विशेषताएं कई पीढ़ियों में प्रेषित होती हैं।

कोशिका विभाजन की प्रक्रिया में, डीएनए का प्रत्येक अणु समान जोड़े से अपनी संतति कोशिका में जाता है। यह वंशानुगत जानकारी का सटीक प्रसारण सुनिश्चित करता है।

डीएनए संश्लेषण के दौरान, ऊर्जा की खपत होती है, यानी यह एक ऊर्जा-खपत प्रक्रिया है।

डीएनए प्रतिकृति तंत्र

डीएनए अणु स्वयं (दोगुना किए बिना) एक डबल हेलिक्स है। दोहराव की प्रक्रिया में, इसकी दो पूरक श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोजन बंधन टूट जाते हैं। और प्रत्येक व्यक्तिगत श्रृंखला पर, जो अब एक टेम्पलेट-मैट्रिक्स के रूप में कार्य करती है, एक नई पूरक श्रृंखला बनाई जाती है। इस प्रकार, दो डीएनए अणु बनते हैं। प्रत्येक के लिए उसे मातृ डीएनए से एक श्रृंखला मिलती है, दूसरी नई संश्लेषित होती है। इसलिए, डीएनए प्रतिकृति का तंत्र है अर्द्ध रूढ़िवादी(एक श्रृंखला पुरानी, ​​एक नई)। यह प्रतिकृति तंत्र 1958 में सिद्ध हुआ था।

डीएनए अणु में, स्ट्रैंड्स एंटीपैरलल होते हैं। इसका मतलब है कि एक किनारा 5" छोर से 3" की दिशा में जाता है, और पूरक एक दूसरी तरफ जाता है। संख्या 5 और 3 डीऑक्सीराइबोज में कार्बन परमाणुओं की संख्या को दर्शाती है, जो प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड का हिस्सा है। न्यूक्लियोटाइड इन परमाणुओं के माध्यम से फॉस्फोडाइस्टर बांड द्वारा जुड़े होते हैं। और जहां एक श्रृंखला में 3 "कनेक्शन होते हैं, दूसरे में 5" होते हैं, क्योंकि यह उल्टा होता है, अर्थात यह दूसरी दिशा में जाता है। स्पष्टता के लिए, आप कल्पना कर सकते हैं कि आपने अपना हाथ अपने हाथ पर रखा है, जैसे डेस्क पर बैठे प्रथम-ग्रेडर।

एक नए डीएनए स्ट्रैंड का विस्तार करने वाला मुख्य एंजाइम केवल एक दिशा में ऐसा करने में सक्षम है। अर्थात्: एक नया न्यूक्लियोटाइड केवल 3 "अंत तक संलग्न करने के लिए। इस प्रकार, संश्लेषण केवल 5" से 3 "की दिशा में जा सकता है।

जंजीरें समानांतर-विरोधी हैं, जिसका अर्थ है कि संश्लेषण को अलग-अलग दिशाओं में उनके पास जाना चाहिए। यदि डीएनए श्रृंखला पहले पूरी तरह से अलग हो जाती है, और फिर उन पर एक नई पूरक श्रृंखला बनाई जाती है, तो यह कोई समस्या नहीं होगी। वास्तव में, जंजीरें निश्चित रूप से अलग हो जाती हैं प्रतिकृति प्रारंभ बिंदु, और इन स्थानों में मैट्रिक्स पर संश्लेषण तुरंत शुरू होता है।

तथाकथित प्रतिकृति कांटे. उसी समय, एक मूल श्रृंखला पर, संश्लेषण कांटा विचलन की दिशा में आगे बढ़ता है, और यह संश्लेषण बिना ब्रेक के लगातार होता रहता है। दूसरे टेम्पलेट पर, संश्लेषण मूल डीएनए की श्रृंखलाओं के विचलन की दिशा से विपरीत दिशा में आगे बढ़ता है। इसलिए, इस तरह के रिवर्स संश्लेषण केवल टुकड़ों में आगे बढ़ सकते हैं, जिन्हें कहा जाता है ओकाज़ाकिओ के टुकड़े. बाद में, ऐसे टुकड़े एक साथ "सिले" होते हैं।

एक चाइल्ड चेन जो लगातार दोहराती है, कहलाती है अग्रणी या अग्रणी. वह जो ओकाजाकी अंशों द्वारा संश्लेषित होता है - पिछड़ना, या पिछड़ जानाक्योंकि खंडित प्रतिकृति धीमी है।

आरेख में, मूल डीएनए की किस्में धीरे-धीरे उस दिशा में विचलन करती हैं जिसमें प्रमुख बेटी स्ट्रैंड को संश्लेषित किया जाता है। लैगिंग चेन का संश्लेषण विचलन के विपरीत दिशा में जाता है, इसलिए इसे टुकड़ों में करना पड़ता है।

मुख्य डीएनए संश्लेषण एंजाइम (पोलीमरेज़) की एक और विशेषता यह है कि यह स्वयं संश्लेषण शुरू नहीं कर सकता, केवल जारी रहता है। उसे जरूरत है प्राइमर या प्राइमर. इसलिए, एक छोटे से पूरक आरएनए क्षेत्र को पहले पैतृक स्ट्रैंड पर संश्लेषित किया जाता है, फिर पोलीमरेज़ का उपयोग करके श्रृंखला को बढ़ाया जाता है। बाद में, प्राइमरों को हटा दिया जाता है और छिद्रों का निर्माण किया जाता है।

आरेख में, बीजों को केवल लैगिंग चेन पर दिखाया गया है। वास्तव में, वे अग्रणी हैं। हालांकि, यहां प्रति कांटा केवल एक प्राइमर की जरूरत है।

चूंकि मातृ डीएनए की जंजीरें हमेशा सिरों से अलग नहीं होती हैं, लेकिन आरंभीकरण के बिंदुओं पर, वास्तव में, इतने कांटे नहीं बनते हैं जितने कि आंखें, या बुलबुले।

प्रत्येक बुलबुले में दो कांटे हो सकते हैं, अर्थात जंजीरें दो दिशाओं में अलग हो जाएंगी। हालांकि, वे केवल एक ही कर सकते हैं। यदि, फिर भी, विसंगति द्विदिश है, तो एक डीएनए स्ट्रैंड पर आरंभीकरण के बिंदु से, संश्लेषण दो दिशाओं में जाएगा - आगे और पीछे। इस मामले में, एक दिशा में निरंतर संश्लेषण किया जाएगा, और दूसरी दिशा में ओकाज़ाकी टुकड़े।

प्रोकैरियोटिक डीएनए रैखिक नहीं है, लेकिन इसकी एक गोलाकार संरचना है और केवल एक प्रतिकृति मूल है।

आरेख में, मूल डीएनए अणु के दो स्ट्रैंड लाल और नीले रंग में दिखाए गए हैं। संश्लेषित किए जा रहे नए तंतु बिंदीदार रेखाओं में दिखाए जाते हैं।

प्रोकैरियोट्स में, यूकेरियोट्स की तुलना में डीएनए की स्व-प्रतिलिपि तेजी से होती है। यदि यूकेरियोट्स में दोहराव की दर सैकड़ों न्यूक्लियोटाइड प्रति सेकंड है, तो प्रोकैरियोट्स में यह एक हजार या अधिक तक पहुंच जाता है।

प्रतिकृति एंजाइम

डीएनए प्रतिकृति एंजाइमों के एक परिसर द्वारा की जाती है जिसे कहा जाता है प्रतिकृति. कुल मिलाकर प्रतिकृति के 15 से अधिक एंजाइम और प्रोटीन हैं। सबसे महत्वपूर्ण नीचे सूचीबद्ध हैं।

प्रतिकृति का मुख्य एंजाइम पहले ही उल्लेख किया गया है डीएनए पोलीमरेज़(वास्तव में, कई अलग-अलग हैं), जो सीधे श्रृंखला विकास को लागू करते हैं। यह एंजाइम का एकमात्र कार्य नहीं है। पोलीमरेज़ "जांच" करने में सक्षम है कि कौन सा न्यूक्लियोटाइड अंत में शामिल होने का प्रयास कर रहा है। यदि उपयुक्त नहीं है, तो वह इसे हटा देती है। दूसरे शब्दों में, आंशिक डीएनए मरम्मत, यानी, प्रतिकृति त्रुटियों का सुधार, संश्लेषण के चरण में पहले से ही होता है।

न्यूक्लियोप्लाज्म (या बैक्टीरिया में साइटोप्लाज्म) में पाए जाने वाले न्यूक्लियोटाइड ट्राइफॉस्फेट के रूप में मौजूद होते हैं, यानी वे न्यूक्लियोटाइड नहीं होते हैं, बल्कि डीऑक्सीन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट (डीएटीपी, डीटीटीपी, डीजीटीपी, डीसीटीपी) होते हैं। वे एटीपी के समान हैं, जिसमें तीन फॉस्फेट अवशेष होते हैं, जिनमें से दो मैक्रोर्जिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं। जब ये बंधन टूटते हैं, तो बहुत सारी ऊर्जा निकलती है। इसके अलावा, डीऑक्सीन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट में, दो बांड मैक्रोर्जिक होते हैं। पोलीमरेज़ अंतिम दो फॉस्फेट को अलग करता है और डीएनए पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रिया के लिए जारी ऊर्जा का उपयोग करता है।

एनजाइम हेलीकाप्टरउनके बीच हाइड्रोजन बांड को तोड़कर मैट्रिक्स डीएनए के स्ट्रैंड को अलग करता है।

चूंकि डीएनए अणु एक डबल हेलिक्स है, इसलिए बंधनों को तोड़ना और भी अधिक घुमा देता है। एक दूसरे के सापेक्ष मुड़ी हुई दो रस्सियों की एक रस्सी की कल्पना करें, और एक तरफ आप एक छोर को दाईं ओर, दूसरे को बाईं ओर खींचते हैं। बुना हुआ हिस्सा और भी मुड़ जाएगा, कड़ा हो जाएगा।

इस तरह के तनाव को खत्म करने के लिए, यह आवश्यक है कि डबल हेलिक्स जो अभी तक अलग नहीं हुआ है, जल्दी से अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है, परिणामी सुपरकोलिंग को "रीसेट" करता है। हालाँकि, यह बहुत अधिक ऊर्जा गहन है। इसलिए, कोशिकाओं में एक अलग तंत्र का एहसास होता है। एनजाइम तोपोइसोमेरसेधागे में से एक को तोड़ता है, दूसरे को अंतराल के माध्यम से गुजरता है और पहले को फिर से सीवे करता है। यह उभरते हुए सुपरकोइल को समाप्त करता है।

हेलिकेज़ की क्रिया के परिणामस्वरूप बिखरे हुए मैट्रिक्स डीएनए के स्ट्रैंड्स अपने हाइड्रोजन बॉन्ड के साथ फिर से जुड़ने की कोशिश करते हैं। ऐसा होने से रोकने के लिए, डीएनए बाइंडिंग प्रोटीन. वे इस अर्थ में एंजाइम नहीं हैं कि वे प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित नहीं करते हैं। इस तरह के प्रोटीन डीएनए स्ट्रैंड से इसकी पूरी लंबाई में जुड़े रहते हैं और टेम्प्लेट डीएनए के पूरक स्ट्रैंड को बंद नहीं होने देते हैं।

प्राइमर संश्लेषित होते हैं आरएनए प्राइमेज. और हटा दिए जाते हैं एक्सोन्यूक्लिज़. प्राइमर को हटाने के बाद, एक अन्य प्रकार का पोलीमरेज़ "छेद" बनाता है। हालांकि, इस मामले में, डीएनए के अलग-अलग वर्गों को एक साथ नहीं सिला जाता है।

संश्लेषित श्रृंखला के अलग-अलग हिस्सों को ऐसे प्रतिकृति एंजाइम द्वारा क्रॉसलिंक किया जाता है जैसे डीएनए लिगेज.

जीवित जीवों की कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि सुनिश्चित करने में न्यूक्लिक एसिड महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कार्बनिक यौगिकों के इस समूह का एक महत्वपूर्ण प्रतिनिधि डीएनए है, जो सभी आनुवंशिक जानकारी रखता है और आवश्यक विशेषताओं की अभिव्यक्ति के लिए जिम्मेदार है।

प्रतिकृति क्या है?

कोशिका विभाजन की प्रक्रिया में, नाभिक में न्यूक्लिक एसिड की मात्रा में वृद्धि करना आवश्यक है ताकि प्रक्रिया में आनुवंशिक जानकारी का नुकसान न हो। जीव विज्ञान में, प्रतिकृति नए किस्में के संश्लेषण के माध्यम से डीएनए का दोहराव है।

इस प्रक्रिया का मुख्य लक्ष्य आनुवंशिक जानकारी को बिना किसी उत्परिवर्तन के बेटी कोशिकाओं को अपरिवर्तित रूप में स्थानांतरित करना है।

प्रतिकृति के एंजाइम और प्रोटीन

डीएनए अणु के दोहराव की तुलना सेल में किसी भी चयापचय प्रक्रिया से की जा सकती है जिसके लिए उपयुक्त प्रोटीन की आवश्यकता होती है। चूंकि प्रतिकृति जीव विज्ञान में कोशिका विभाजन का एक महत्वपूर्ण घटक है, इसलिए, कई सहायक पेप्टाइड्स यहां शामिल हैं।

• डीएनए पोलीमरेज़ सबसे महत्वपूर्ण रिडुप्लीकेशन एंजाइम है, जो बेटी श्रृंखला के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार है। कोशिका के साइटोप्लाज्म में, प्रतिकृति की प्रक्रिया में, न्यूक्लिक ट्राइफॉस्फेट की उपस्थिति अनिवार्य होती है, जो सभी न्यूक्लिक बेस लाती है।

ये क्षारक न्यूक्लिक अम्ल मोनोमर्स होते हैं, इसलिए अणु की पूरी श्रृंखला इनसे निर्मित होती है। डीएनए पोलीमरेज़ सही क्रम में असेंबली प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार है, अन्यथा सभी प्रकार के उत्परिवर्तन की उपस्थिति अपरिहार्य है।

• प्राइमेज़ एक प्रोटीन है जो डीएनए टेम्प्लेट स्ट्रैंड पर प्राइमर के निर्माण के लिए जिम्मेदार होता है। इस प्राइमर को प्राइमर भी कहा जाता है, इसमें डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम के लिए प्रारंभिक मोनोमर्स की उपस्थिति होती है, जिससे पूरी पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला का और संश्लेषण संभव होता है। यह कार्य प्राइमर और उसके संबंधित एंजाइम द्वारा किया जाता है।
• हेलिकेज़ (हेलीकेस) एक प्रतिकृति कांटा बनाता है, जो हाइड्रोजन बांडों को तोड़कर मैट्रिक्स श्रृंखलाओं का विचलन है। इससे पोलीमरेज़ के लिए अणु तक पहुंचना और संश्लेषण शुरू करना आसान हो जाता है।
• टोपोइज़ोमेरेज़। यदि आप एक डीएनए अणु को एक मुड़ी हुई रस्सी के रूप में कल्पना करते हैं, जैसे पोलीमरेज़ श्रृंखला के साथ चलता है, तो मजबूत घुमा के कारण एक सकारात्मक वोल्टेज का निर्माण होगा। इस समस्या को टोपोइज़ोमेरेज़ द्वारा हल किया जाता है, एक एंजाइम जो थोड़े समय के लिए श्रृंखला को तोड़ता है और पूरे अणु को प्रकट करता है। उसके बाद, क्षतिग्रस्त क्षेत्र को फिर से एक साथ सिला जाता है, और डीएनए तनाव का अनुभव नहीं करता है।
• Ssb प्रोटीन प्रतिकृति फोर्क पर डीएनए स्ट्रैंड से क्लस्टर की तरह जुड़ते हैं ताकि पुनर्विकास प्रक्रिया के अंत से पहले हाइड्रोजन बांड के पुन: गठन को रोका जा सके।
• लिगाज़। डीएनए अणु के लैगिंग स्ट्रैंड पर ओकाज़ाकी टुकड़ों को सिलाई करना शामिल है। यह प्राइमरों को एक्साइज करने और उनके स्थान पर देशी डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड मोनोमर्स डालने से होता है।

जीव विज्ञान में, प्रतिकृति एक जटिल बहु-चरणीय प्रक्रिया है जो कोशिका विभाजन में अत्यंत महत्वपूर्ण है। इसलिए, कुशल और सही संश्लेषण के लिए विभिन्न प्रोटीनों और एंजाइमों का उपयोग आवश्यक है।

दोहराव तंत्र

डीएनए दोहराव की प्रक्रिया की व्याख्या करने वाले 3 सिद्धांत हैं:

1. रूढ़िवादी एक का दावा है कि एक बेटी न्यूक्लिक एसिड अणु में एक मैट्रिक्स प्रकृति होती है, और दूसरी पूरी तरह से खरोंच से संश्लेषित होती है।
2. वाटसन और क्रिक द्वारा प्रस्तावित अर्ध-रूढ़िवादी और 1957 में ई. कोली पर प्रयोगों में पुष्टि की गई। यह सिद्धांत बताता है कि दोनों बेटी डीएनए अणुओं में एक पुराना स्ट्रैंड और एक नया संश्लेषित होता है।
3. फैलाव तंत्र इस सिद्धांत पर आधारित है कि बेटी के अणुओं में पुराने और नए मोनोमर्स दोनों से मिलकर उनकी पूरी लंबाई के साथ वैकल्पिक खंड होते हैं।

एक अर्ध-रूढ़िवादी मॉडल अब वैज्ञानिक रूप से सिद्ध हो चुका है। आणविक स्तर पर प्रतिकृति क्या है? शुरुआत में, हेलीकॉप्टर डीएनए अणु के हाइड्रोजन बांड को तोड़ देता है, जिससे पोलीमरेज़ एंजाइम के लिए दोनों श्रृंखलाएं खुल जाती हैं। उत्तरार्द्ध, बीजों के बनने के बाद, 5'-3' दिशा में नई श्रृंखलाओं का संश्लेषण शुरू करते हैं।

डीएनए एंटीपैरेललिज्म का गुण लीडिंग और लैगिंग स्ट्रैंड्स के बनने का मुख्य कारण है। अग्रणी स्ट्रैंड पर, डीएनए पोलीमरेज़ लगातार चलता रहता है, और पिछड़ने पर, यह ओकाज़ाकी टुकड़े बनाता है, जो भविष्य में लिगेज की मदद से जुड़ा होगा।

प्रतिकृति की विशेषताएं

प्रतिकृति के बाद नाभिक में कितने डीएनए अणु होते हैं? इस प्रक्रिया का तात्पर्य कोशिका के आनुवंशिक सेट के दोहरीकरण से है, इसलिए, समसूत्रण की सिंथेटिक अवधि के दौरान, द्विगुणित सेट में दो बार डीएनए अणु होते हैं। ऐसी प्रविष्टि को आमतौर पर 2n 4c के रूप में चिह्नित किया जाता है।

प्रतिकृति के जैविक अर्थ के अलावा, वैज्ञानिकों ने चिकित्सा और विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों में प्रक्रिया के लिए आवेदन पाया है। यदि जीव विज्ञान में प्रतिकृति डीएनए का दोहराव है, तो प्रयोगशाला में कई हजार प्रतियां बनाने के लिए न्यूक्लिक एसिड अणुओं के प्रजनन का उपयोग किया जाता है।

इस विधि को पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) कहा जाता है। इस प्रक्रिया का तंत्र विवो में प्रतिकृति के समान है, इसलिए इसके पाठ्यक्रम के लिए समान एंजाइम और बफर सिस्टम का उपयोग किया जाता है।

निष्कर्ष

जीवित जीवों के लिए प्रतिकृति का बहुत बड़ा जैविक महत्व है। कोशिका विभाजन के दौरान संचरण डीएनए अणुओं के दोहराव के बिना पूरा नहीं होता है, इसलिए एंजाइमों का समन्वित कार्य सभी चरणों में महत्वपूर्ण है।

1. प्रतिकृति कब होती है?- इंटरफेज़ के सिंथेटिक चरण में, कोशिका विभाजन से बहुत पहले। माइटोसिस के प्रतिकृति और प्रोफ़ेज़ के बीच की अवधि को इंटरफ़ेज़ का पोस्टसिंथेटिक चरण कहा जाता है, जिसमें कोशिका बढ़ती रहती है और जाँच करती है कि क्या दोहरीकरण सही ढंग से हुआ है।

2. यदि डबलिंग से पहले 46 क्रोमोसोम थे, तो डबलिंग के बाद कितने होंगे?- डीएनए के डुप्लीकेट होने पर गुणसूत्रों की संख्या नहीं बदलती है। दोहरीकरण से पहले, एक व्यक्ति में 46 एकल गुणसूत्र होते हैं (डीएनए के एक डबल स्ट्रैंड से मिलकर), और दोहरीकरण के बाद, 46 डबल क्रोमोसोम (सेंट्रोमियर पर जुड़े डीएनए के दो समान डबल स्ट्रैंड से मिलकर)।

3. हमें प्रतिकृति की आवश्यकता क्यों है?- ताकि समसूत्री विभाजन के दौरान प्रत्येक संतति कोशिका को डीएनए की अपनी प्रति प्राप्त हो सके। समसूत्री विभाजन के दौरान, 46 द्विगुणसूत्रों में से प्रत्येक दो एकल गुणसूत्रों में विभाजित हो जाता है; 46 एकल गुणसूत्रों के दो सेट प्राप्त होते हैं; ये दो सेट दो बेटी कोशिकाओं में बदल जाते हैं।

डीएनए संरचना के तीन सिद्धांत

अर्द्ध रूढ़िवादी- प्रत्येक बेटी डीएनए में मूल डीएनए से एक स्ट्रैंड और एक नया संश्लेषित होता है।

संपूरकता- एटी / सीएच। डीएनए के एक स्ट्रैंड के एडेनिन के विपरीत हमेशा डीएनए के दूसरे स्ट्रैंड का थाइमिन होता है, साइटोसिन के विपरीत हमेशा ग्वानिन होता है।

समानांतरवाद विरोधीडीएनए स्ट्रैंड एक दूसरे के विपरीत होते हैं। इन छोरों का स्कूल में अध्ययन नहीं किया जाता है, इसलिए थोड़ा और (और आगे - जंगल में)।

डीएनए का मोनोमर न्यूक्लियोटाइड है, न्यूक्लियोटाइड का मध्य भाग डीऑक्सीराइबोज है। इसमें 5 कार्बन परमाणु हैं (निकटतम आकृति में, निचले बाएं डीऑक्सीराइबोज परमाणु क्रमांकित हैं)। हम देखते हैं: एक नाइट्रोजनस बेस पहले कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है, किसी दिए गए न्यूक्लियोटाइड का एक फॉस्फोरिक एसिड पांचवें से जुड़ा होता है, तीसरा परमाणु अगले न्यूक्लियोटाइड के फॉस्फोरिक एसिड को जोड़ने के लिए तैयार होता है। इस प्रकार, किसी भी डीएनए स्ट्रैंड के दो सिरे होते हैं:

• 5"-अंत में, फॉस्फोरिक एसिड उस पर स्थित होता है;
• 3"-अंत, राइबोज उस पर स्थित होता है।

विरोधी समानांतरवाद का नियम यह है कि डीएनए डबल स्ट्रैंड के एक छोर पर (उदाहरण के लिए, निकटतम आकृति के ऊपरी छोर पर), एक स्ट्रैंड में 5 "अंत होता है और दूसरा 3" अंत होता है। प्रतिकृति प्रक्रिया के लिए यह महत्वपूर्ण है कि डीएनए पोलीमरेज़ केवल 3 "अंत का विस्तार कर सकता है। एक डीएनए श्रृंखला केवल अपने 3" छोर पर ही बढ़ सकती है।

इस आंकड़े में, डीएनए दोहराव की प्रक्रिया नीचे से ऊपर की ओर बढ़ती है। यह देखा जा सकता है कि बाईं श्रृंखला एक ही दिशा में बढ़ती है, जबकि दाहिनी श्रृंखला विपरीत दिशा में बढ़ती है।

निम्नलिखित आंकड़ा शीर्ष नई श्रृंखला("अग्रणी स्ट्रैंड") दोहरीकरण होने पर उसी दिशा में लंबा होता है। नीचे की नई श्रृंखला("लैगिंग स्ट्रैंड") एक ही दिशा में नहीं बढ़ सकता है, क्योंकि इसमें 5 "अंत है, जो, जैसा कि हमें याद है, बढ़ता नहीं है। इसलिए, निचला किनारा छोटे (100-200 न्यूक्लियोटाइड्स) ओकाजाकी टुकड़ों के साथ बढ़ता है, प्रत्येक जिनमें से 3" दिशा में बढ़ता है। प्रत्येक ओकाज़ाकी टुकड़ा प्राइमर के 3'-छोर से बढ़ता है (आकृति में "आरएनए प्राइमर", प्राइमर लाल हैं)।

प्रतिकृति एंजाइम

प्रतिकृति की समग्र दिशाजिस दिशा में डीएनए की नकल की जाती है।
माता-पिता का डीएनए- पुराना (मातृ) डीएनए।
"माता-पिता के डीएनए" के बगल में हरा बादल- हेलिकेज एंजाइम, जो पुराने (मातृ) डीएनए स्ट्रैंड के नाइट्रोजनस बेस के बीच हाइड्रोजन बॉन्ड को तोड़ता है।
डीएनए स्ट्रैंड पर ग्रे अंडाकार जो अभी-अभी फटे हैं- प्रोटीन को अस्थिर करना जो डीएनए स्ट्रैंड को जोड़ने से रोकता है।
डीएनए पोल III- डीएनए पोलीमरेज़, जो ऊपरी (अग्रणी, लगातार संश्लेषित) डीएनए स्ट्रैंड के 3 "अंत में नए न्यूक्लियोटाइड जोड़ता है (प्रमुख गुण).
प्राइमेज़- एंजाइम प्राइमेज़, जो प्राइमर (लेगो से लाल टुकड़ा) बनाता है। अब प्राइमरों को बाएँ से दाएँ गिनें:

• पहला प्राइमर अभी भी अधूरा है, इसे अभी प्राइमेज़ द्वारा बनाया जा रहा है;
• दूसरे प्राइमर से, डीएनए पोलीमरेज़ डीएनए बनाता है - डीएनए दोहरीकरण की दिशा के विपरीत दिशा में, लेकिन 3' छोर की दिशा में;
• तीसरे प्राइमर से, डीएनए श्रृंखला पहले ही बनाई जा चुकी है (फट्टी का किनारा), वह चौथे प्राइमर के करीब आ गई;
• चौथा प्राइमर सबसे छोटा है क्योंकि डीएनए पोलीमरेज़ (डीएनए पोल I)इसे हटा देता है (उर्फ आरएनए, इसका डीएनए से कोई लेना-देना नहीं है, हमें केवल इसके दाहिने सिरे की जरूरत है) और इसे डीएनए से बदल देता है;
• पाँचवाँ प्राइमर अब आकृति में नहीं है, यह पूरी तरह से कट जाता है, जिससे इसके स्थान पर एक अंतर रह जाता है। डीएनए लिगेज (डीएनए लिगेज)इस गैप को टांके ताकि डीएनए का निचला (लैगिंग) स्ट्रैंड बरकरार रहे।

टोपोइज़ोमेरेज़ एंजाइम सुपरपिक्चर पर इंगित नहीं किया गया है, लेकिन यह बाद में परीक्षणों में दिखाई देगा, तो चलिए इसके बारे में कुछ शब्द कहते हैं। यहाँ एक रस्सी है जिसमें तीन बड़े तार हैं। यदि तीन साथी इन तीन धागों को पकड़कर तीन अलग-अलग दिशाओं में खींचना शुरू कर दें, तो बहुत जल्द रस्सी खोलना बंद कर देगी और तंग छोरों में कर्ल कर देगी। डीएनए के साथ, जो एक दो-फंसे रस्सी है, वही बात हो सकती है यदि यह टोपोइज़ोमेरेज़ के लिए नहीं थी।

टोपोइज़ोमेरेसिस दो डीएनए स्ट्रैंड्स में से एक को काट देता है, जिसके बाद (दूसरा आंकड़ा, लाल तीर) डीएनए अपने एक स्ट्रैंड के चारों ओर लपेटता है ताकि तंग लूप न बनें (टोपोलॉजिकल स्ट्रेस कम हो)।

टर्मिनल अंडररेप्लिकेशन

प्रतिकृति एंजाइमों के साथ सुपरपिक्चर से, यह स्पष्ट है कि प्राइमर को हटाने के बाद छोड़ी गई जगह में, डीएनए पोलीमरेज़ अगले ओकाज़ाकी टुकड़े का निर्माण पूरा करता है। (क्या यह वास्तव में स्पष्ट है? यदि कुछ भी हो, तो सुपरपिक्चर में ओकाज़ाकी टुकड़े मंडलियों में संख्याओं द्वारा इंगित किए जाते हैं।) जब सुपरपिक्चर में प्रतिकृति अपने तार्किक (बाएं) अंत तक पहुंच जाती है, तो आखिरी (बाएं) ओकाजाकी टुकड़े में "अगला" नहीं होगा ”, इसलिए प्राइमर को हटाने के परिणामस्वरूप खाली जगह पर डीएनए को पूरा करने वाला कोई नहीं होगा।

यहां आपके लिए एक और ड्राइंग है। काली डीएनए श्रृंखला पुरानी है, मातृ। सुपरपिक्चर के विपरीत, डीएनए दोहरीकरण, बाएं से दाएं होता है। चूंकि नए (हरे) डीएनए में दाईं ओर 5" छोर है, यह पिछड़ रहा है और अलग-अलग टुकड़ों (ओकाज़ाकी) में लम्बा है। प्रत्येक ओकाज़ाकी टुकड़ा अपने प्राइमर (नीला आयत) के 3" छोर से बढ़ता है। प्राइमर, जैसा कि हमें याद है, डीएनए पोलीमरेज़ द्वारा हटा दिया जाता है, जो इस स्थान पर अगला ओकाज़ाकी टुकड़ा पूरा करता है (यह प्रक्रिया एक लाल बिंदु द्वारा इंगित की जाती है)। गुणसूत्र के अंत में, इस खंड को बंद करने वाला कोई नहीं है, क्योंकि कोई अगला ओकाज़ाकी टुकड़ा नहीं है, पहले से ही एक खाली जगह है (अंतर). इस प्रकार, प्रत्येक प्रतिकृति के बाद, बेटी गुणसूत्रों के दोनों 5 "सिरों को छोटा कर दिया जाता है। (टर्मिनल अंडर-प्रतिकृति).

स्टेम सेल (त्वचा, लाल अस्थि मज्जा, अंडकोष में) को 60 से अधिक बार विभाजित करना पड़ता है। इसलिए, एंजाइम टेलोमेरेज़ उनमें कार्य करता है, जो प्रत्येक प्रतिकृति के बाद टेलोमेरेस को लंबा करता है। टेलोमेरेज़ डीएनए के उभरे हुए 3' सिरे को लंबा कर देता है ताकि यह एक ओकाज़ाकी टुकड़े के आकार तक बढ़ जाए। उसके बाद, प्राइमेज़ उस पर एक प्राइमर को संश्लेषित करता है, और डीएनए पोलीमरेज़ डीएनए के 5' छोर को लंबा करता है।

टेस्टिकी

1. प्रतिकृति एक प्रक्रिया है जिसमें:
ए) स्थानांतरण आरएनए संश्लेषित होता है;
बी) डीएनए का संश्लेषण (प्रतिलिपि) होता है;
सी) राइबोसोम एंटिकोडन को पहचानते हैं;
डी) पेप्टाइड बांड बनते हैं।

2. प्रोकैरियोटिक प्रतिकृति में शामिल एंजाइमों के कार्यों को उनके नामों से सुमेलित कीजिए।

3. यूकेरियोटिक कोशिकाओं में प्रतिकृति के दौरान, प्राइमरों का विलोपन
ए) केवल DNase गतिविधि वाले एंजाइम द्वारा किया जाता है
बी) ओकाजाकी टुकड़े बनाता है
बी) केवल लैगिंग चेन में होता है
D) केवल केन्द्रक में होता है

4. यदि आप बैक्टीरियोफेज fX174 डीएनए निकालते हैं, तो आप पाएंगे कि यह 25% ए, 33% टी, 24% जी, और 18% सी है। आप इन परिणामों की व्याख्या कैसे करेंगे?
ए) प्रयोग के परिणाम गलत हैं; कहीं त्रुटि थी।
बी) यह माना जा सकता है कि ए का प्रतिशत लगभग टी के बराबर है, जो सी और जी के लिए भी सही है। इसलिए, चारगफ नियम का उल्लंघन नहीं किया जाता है, डीएनए डबल-स्ट्रैंडेड है और अर्ध-रूढ़िवादी रूप से दोहराता है।
सी) चूंकि ए और टी के प्रतिशत और तदनुसार, सी और जी अलग हैं, डीएनए एक स्ट्रैंड है; यह एक विशेष एंजाइम के साथ एक टेम्पलेट के रूप में एकल स्ट्रैंड के साथ एक विशेष प्रतिकृति तंत्र का पालन करता है।
डी) चूंकि न तो ए टी के बराबर है, न ही जी सी के बराबर है, डीएनए को सिंगल-स्ट्रैंडेड होना चाहिए, यह पूरक स्ट्रैंड को संश्लेषित करके और टेम्पलेट के रूप में इस डबल-स्ट्रैंडेड फॉर्म का उपयोग करके दोहराता है।

5. आरेख दोहरे-असहाय डीएनए प्रतिकृति को संदर्भित करता है। प्रत्येक वर्ग I, II, III के लिए, इस क्षेत्र में कार्य करने वाले एक एंजाइम का चयन करें।

ए) टेलोमेरेज़
बी) डीएनए टोपोइज़ोमेरेज़
बी) डीएनए पोलीमरेज़
डी) डीएनए हेलीकॉप्टर
डी) डीएनए लिगेज

6. नाइट्रोजन के हल्के समस्थानिक (N-14) के माध्यम से बैक्टीरिया की संस्कृति को एक भारी आइसोटोप (N-15) वाले माध्यम में एक विभाजन के अनुरूप समय के लिए स्थानांतरित किया गया था, और फिर माध्यम में वापस आ गया था नाइट्रोजन का प्रकाश समस्थानिक। दो प्रतिकृति के अनुरूप अवधि के बाद जीवाणु डीएनए की संरचना का विश्लेषण दिखाया गया है:

7. एक दुर्लभ अनुवांशिक विकार प्रतिरक्षा की कमी, मानसिक और शारीरिक मंदता, और माइक्रोसेफली द्वारा विशेषता है। मान लीजिए कि इस सिंड्रोम वाले रोगी के डीएनए एक्सट्रैक्ट में, आपको लगभग बराबर मात्रा में लंबे और बहुत छोटे डीएनए सेगमेंट मिलते हैं। इस रोगी में कौन सा एंजाइम सबसे अधिक गायब/दोषपूर्ण है?
ए) डीएनए लिगेज
बी) टोपोइज़ोमेरेज़
बी) डीएनए पोलीमरेज़
डी) हेलीकॉप्टर

8. डीएनए अणु एक डबल हेलिक्स है जिसमें चार अलग-अलग प्रकार के नाइट्रोजनस बेस होते हैं। प्रतिकृति और डीएनए रसायन विज्ञान दोनों के संबंध में निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है?
ए) दो किस्में के आधार क्रम समान हैं।
बी) डीएनए डबल स्ट्रैंड में, प्यूरीन की सामग्री पाइरीमिडाइन की सामग्री के बराबर होती है।
C) दोनों स्ट्रेंड्स लगातार 5'→3' दिशा में संश्लेषित होते हैं।
डी) नए संश्लेषित न्यूक्लिक एसिड के पहले आधार के अलावा डीएनए पोलीमरेज़ द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है।
ई) डीएनए पोलीमरेज़ की त्रुटि-सुधार गतिविधि 5'→3' दिशा में है।

9. अधिकांश डीएनए पोलीमरेज़ में भी गतिविधि होती है:
ए) लिगेज;
बी) एंडोन्यूक्लाइज;
सी) 5"-एक्सोन्यूक्लिएज;
डी) 3 "-एक्सोन्यूक्लिज।

10. डीएनए हेलिसेज़ एक प्रमुख डीएनए प्रतिकृति एंजाइम है जो डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए को सिंगल-स्ट्रैंडेड में खोल देता है। इस एंजाइम के गुणों को स्पष्ट करने के लिए एक प्रयोग नीचे वर्णित है।

इस प्रयोग के बारे में निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है?
ए) जेल के शीर्ष पर दिखने वाला बैंड केवल ssDNA, 6.3 kb आकार का है।
बी) जेल के नीचे दिखाई देने वाला बैंड 300 बीपी लेबल वाला डीएनए है।
सी) यदि संकरित डीएनए को केवल डीएनए हेलीकेस के साथ इलाज किया जाता है और प्रतिक्रिया को पूरा किया जाता है, तो बैंड की व्यवस्था ऐसी दिखती है जैसे चित्र बी में लेन 3 में दिखाया गया है।
डी) यदि हाइब्रिडाइज्ड डीएनए को केवल हेलीकेस उपचार के बिना उबालकर इलाज किया जाता है, तो बैंड की व्यवस्था चित्र बी में लेन 2 में दिखाए गए अनुसार दिखाई देती है।
ई) यदि हाइब्रिडाइज्ड डीएनए को केवल उबले हुए हेलिकॉप्टर से उपचारित किया जाता है, तो बैंड की व्यवस्था चित्र बी में लेन 1 में दिखाई गई है।

जिला ओलंपियाड 2001
- अखिल रूसी ओलंपियाड 2001
- अंतर्राष्ट्रीय ओलंपियाड 2001
- अंतर्राष्ट्रीय ओलंपियाड 1991
- अंतर्राष्ट्रीय ओलंपियाड 2008
- जिला ओलंपियाड 2008
- अंतर्राष्ट्रीय ओलंपियाड 2010
इन ओलंपियाड का पूरा पाठ यहां पाया जा सकता है।

प्रतिकृति- डीएनए से डीएनए, डीएनए सेल्फ-डुप्लीकेशन (डीएनए बायोसिंथेसिस) में सूचना का स्थानांतरण।

DNA अणु दो धागों से बना होता है दोगुना हो जाता हैकोशिका विभाजन के दौरान। डीएनए दोहरीकरणइस तथ्य पर आधारित है कि जब धागे बुनते हैं, तो प्रत्येक धागा पूरा किया जा सकता है पूरक प्रति, इस प्रकार मूल एक की नकल करते हुए, डीएनए अणु के दो स्ट्रैंड प्राप्त करते हैं।

प्रतिकृति के लिए आवश्यक शर्तें: 1.) आव्यूह- डीएनए की किस्में। थ्रेड स्प्लिटिंग कहलाता है प्रतिकृति कांटा. यह डीएनए अणु के भीतर बन सकता है। वे अलग-अलग दिशाओं में चलते हैं, बनाते हैं प्रतिकृति आँख. यूकेरियोट्स के डीएनए अणु में कई ऐसी आंखें होती हैं, जिनमें से प्रत्येक में दो कांटे होते हैं। 2.) सब्सट्रेट. प्लास्टिक सामग्री है डीऑक्सीन्यूक्लियोटाइड ट्राइफॉस्फेट: डीएटीपी, डीजीटीपी, डीसीटीपी, डीटीटीपी। फिर वे बिखर जाते हैं डीऑक्सीन्यूक्लियोटाइड मोनोफॉस्फेट, अकार्बनिक फॉस्फेट के दो अणु ऊर्जा की रिहाई के साथ, अर्थात। वे दोनों स्रोत हैं और ऊर्जा, तथा प्लास्टिक मटीरियल. 3.) आयन मैग्नीशियम. 4.) एंजाइम कॉम्प्लेक्स की प्रतिकृति. एक) डीएनए प्रोटीन खोलना: - डीएनए-ए(धागे के विचलन का कारण बनता है); - हेलीकाप्टर(डीएनए स्ट्रैंड को साफ करें) - टोपोइज़ोमेरेज़ 1तथा 2 (सर्पिल पर आराम करें)। धज्जियाँ उड़ा दो (3",5")-फॉस्फोडाइस्टर बांड. प्रोकैरियोट्स में टोपोइज़ोमेरेज़ 2 को कहा जाता है गिरजा. बी) प्रोटीन जो डीएनए स्ट्रैंड के कनेक्शन को रोकते हैं ( एसएसबी प्रोटीन) में) डीएनए पोलीमरेज़(फॉस्फोडाइस्टर बांड के गठन को उत्प्रेरित करता है)। डीएनए पोलीमरेज़ केवल पहले से मौजूद स्ट्रैंड को लंबा करता है, लेकिन दो मुक्त न्यूक्लियोटाइड को जोड़ नहीं सकता है। जी) प्राइमाज़ा(संश्लेषण के लिए "बीज" के गठन को उत्प्रेरित करता है)। यह इसकी संरचना में एक आरएनए पोलीमरेज़ है जो एकल न्यूक्लियोटाइड को जोड़ता है। इ) डीएनए लिगेज. 5.) प्राइमरों- प्रतिकृति के लिए "बीज"। यह का एक छोटा सा अंश है राइबोन्यूक्लियोटाइड ट्राइफॉस्फेट(2 - 10)। प्राइमर गठन उत्प्रेरित होता है प्राइमेज़.

प्रतिकृति चरण: 1.) दीक्षा(एक प्रतिकृति कांटा का गठन); 2.) बढ़ाव(नए धागे का संश्लेषण); 3.) प्राइमर बहिष्करण; 4.) समापन(दो बाल श्रृंखलाओं के संश्लेषण को पूरा करना)।

प्रतिकृति दीक्षा:- सिग्नलिंग प्रोटीन अणुओं को विनियमित करें - वृद्धि कारक;- प्रदान करना एंजाइमोंतथा विशेष प्रोटीन.

आवश्यक एंजाइम: डीएनए टोपोइज़ोमेरेज़एंजाइम जो डीएनए सुपरकोइल को खोलते हैं। डीएनए हेलिकेस- डबल स्ट्रैंडेड डीएनए अणु में हाइड्रोजन बॉन्ड को तोड़ता है। नतीजतन, ए प्रतिकृति कांटा (प्रतिकृति आँख).

प्रोटीन जो एकल-फंसे डीएनए किस्में से बंधते हैं, एकल-फंसे डीएनए से बंधते हैं और उनके पूरक जुड़ाव को रोकते हैं।

प्रतिकृति का विस्तार।संश्लेषण सबस्ट्रेट्स हैं डीऑक्सीन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट, एक निर्माण सामग्री और ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करना।

आवश्यक एंजाइम: डीएनए प्राइमेज, जो डीएनए पोलीमरेज़ के लिए आरएनए प्राइमरों के छोटे अणुओं के संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है। डीएनए पोलीमरेज़न्यूक्लियोटाइड की बढ़ती "नई" श्रृंखला में शामिल करना सुनिश्चित करता है जो "पुराने" के पूरक हैं, जो कि टेम्पलेट श्रृंखला है।

नए डीएनए स्ट्रैंड का संश्लेषण केवल दिशा में आगे बढ़ सकता है 5' अंत से 3' छोर तक. एक स्ट्रैंड पर, डीएनए लगातार संश्लेषित होता है "अग्रणी" श्रृंखला, और दूसरे पर छोटे टुकड़े बनते हैं - "मंद" सर्किट (ओकाज़ाकिओ के टुकड़े).

प्राइमर हटाने के बाद डीएनए लिगेजएक साथ छोटे ओकाजाकी टुकड़े टांके ( समापन).

सूचना प्रसारित की जाती है मैट्रिक्स रास्ता. अर्द्ध रूढ़िवादीडीएनए प्रतिकृति तंत्र।

प्रतिकृति की प्रक्रिया में, डीएनए डबल हेलिक्स, दो पूरक पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं से मिलकर, अलग-अलग श्रृंखलाओं में खुल जाता है और साथ ही, नई पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं का संश्लेषण शुरू होता है; इस मामले में, प्रारंभिक डीएनए श्रृंखलाएं टेम्पलेट्स की भूमिका निभाती हैं। प्रत्येक मूल स्ट्रैंड पर संश्लेषित नया स्ट्रैंड दूसरे मूल स्ट्रैंड के समान होता है। जब प्रक्रिया पूरी हो जाती है, तो दो समान डबल हेलिक्स बनते हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक पुरानी (मूल) और एक नई श्रृंखला होती है (चित्र 1)। इस प्रकार, मूल डीएनए अणु बनाने वाले दो स्ट्रैंड्स में से केवल एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी में प्रेषित होता है - प्रतिकृति का तथाकथित अर्ध-रूढ़िवादी तंत्र।

प्रतिकृति में बड़ी संख्या में क्रमिक चरण होते हैं, जिसमें प्रतिकृति प्रारंभ बिंदु की पहचान, मूल द्वैध (हेलिक्स) को खोलना, इसकी जंजीरों को एक-दूसरे से अलग रखना, उन पर नई बेटी श्रृंखलाओं के संश्लेषण की शुरुआत करना, उनकी वृद्धि (लम्बाई) शामिल हैं। ), जंजीरों को एक सर्पिल में घुमाना और संश्लेषण का समापन (अंत)। प्रतिकृति के ये सभी चरण, उच्च गति और असाधारण सटीकता पर आगे बढ़ते हुए, 20 से अधिक एंजाइम और प्रोटीन, तथाकथित डीएनए प्रतिकृति प्रणाली, या प्रतिकृति से युक्त एक जटिल द्वारा प्रदान किए जाते हैं। प्रतिकृति की कार्यात्मक इकाई एक प्रतिकृति है, जो एक गुणसूत्र या एक्स्ट्राक्रोमोसोमल डीएनए का एक खंड (खंड) है, जो उस प्रारंभिक बिंदु से सीमित है जिस पर प्रतिकृति शुरू की जाती है और अंत बिंदु जिस पर प्रतिकृति बंद हो जाती है। प्रतिकृति की दर को दीक्षा चरण में नियंत्रित किया जाता है। एक बार शुरू होने के बाद, प्रतिकृति तब तक जारी रहती है जब तक कि संपूर्ण प्रतिकृति डुप्लिकेट (दोगुनी) न हो जाए। दीक्षा की आवृत्ति प्रतिकृति की उत्पत्ति के साथ विशेष नियामक प्रोटीन की बातचीत से निर्धारित होती है। बैक्टीरियल क्रोमोसोम में एक ही प्रतिकृति होती है: प्रतिकृति के एक ही मूल में दीक्षा पूरे जीनोम की प्रतिकृति की ओर ले जाती है। प्रत्येक कोशिका चक्र में, प्रतिकृति केवल एक बार शुरू की जाती है। प्लास्मिड और वायरस, जो स्वायत्त आनुवंशिक तत्व हैं, अलग-अलग प्रतिकृतियां हैं जो मेजबान सेल में कई दीक्षा करने में सक्षम हैं। यूकेरियोटिक गुणसूत्र (बैक्टीरिया और नीले-हरे शैवाल को छोड़कर सभी जीवों के गुणसूत्र) में बड़ी संख्या में प्रतिकृतियां होती हैं, जिनमें से प्रत्येक को प्रति कोशिका चक्र में एक बार शुरू किया जाता है।

दीक्षा के बिंदु से शुरू होकर, प्रतिकृति एक सीमित क्षेत्र में होती है जो मूल डीएनए हेलिक्स के साथ चलती है। यह सक्रिय प्रतिकृति क्षेत्र (तथाकथित प्रतिकृति कांटा) दोनों दिशाओं में आगे बढ़ सकता है। यूनिडायरेक्शनल प्रतिकृति में, एक प्रतिकृति कांटा डीएनए के साथ चलता है। द्विदिश प्रतिकृति में, दो प्रतिकृति कांटे विपरीत दिशाओं में दीक्षा के बिंदु से अलग हो जाते हैं; उनकी गति भिन्न हो सकती है। बैक्टीरिया और स्तनधारियों में डीएनए प्रतिकृति के दौरान, बेटी श्रृंखला की वृद्धि दर सम्मान है। 1 एस में 500 और 50 न्यूक्लियोटाइड; पौधों में, यह मान प्रति सेकंड 20 न्यूक्लियोटाइड से अधिक नहीं होता है। विपरीत दिशाओं में दो कांटों की गति एक लूप बनाती है जो "बुलबुला" या "आंख" जैसा दिखता है। निरंतर प्रतिकृति "आंख" का विस्तार करती है जब तक कि इसमें संपूर्ण प्रतिकृति शामिल न हो।

प्रतिकृति के दौरान, डीएनए के पहले से निर्मित हिस्से के 3 "-OH टर्मिनल न्यूक्लियोटाइड के साथ डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट की बातचीत के कारण श्रृंखला का विकास किया जाता है; इस मामले में, पायरोफॉस्फेट को बंद कर दिया जाता है और एक फॉस्फोडाइस्टर बंधन होता है। बनता है। पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला की वृद्धि केवल इसके 3" सिरे से होती है, अर्थात 5" :3" की दिशा में। इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने वाला एंजाइम डीएनए पोलीमरेज़ है।

डीएनए श्रृंखला में प्रत्येक नए फॉस्फोडाइस्टर बंधन के निर्माण पर खर्च की गई ऊर्जा न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट के ए- और बी-फॉस्फेट समूहों के बीच फॉस्फेट बंधन के दरार द्वारा प्रदान की जाती है।

डीएनए पोलीमरेज़ में एक न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट बाइंडिंग साइट है जो सभी चार न्यूक्लियोटाइड्स के लिए समान है। पर्यावरण से एक न्यूक्लियोटाइड का चुनाव, जिसका आधार टेम्पलेट के अगले आधार का पूरक है, डीएनए टेम्पलेट (मूल डीएनए श्रृंखला) के निर्धारण प्रभाव के कारण त्रुटियों के बिना आगे बढ़ता है। डीएनए पोलीमरेज़ की संरचना को कुछ पारस्परिक क्षति के साथ, कुछ मामलों में, गैर-पूरक न्यूक्लियोटाइड का समावेश होता है।

औपचारिक डीएनए की प्रतिकृति की प्रक्रिया में, न्यूक्लियोटाइड के सभी 4 नाइट्रोजनस बेस के दुर्लभ टॉटोमेरिक रूप 10-4-10-5 की संभावना के साथ थोड़े समय के लिए दिखाई देते हैं, जो अनियमित जोड़े बनाते हैं। प्रतिकृति की उच्च सटीकता (त्रुटियों की संभावना 10-9 से अधिक नहीं है) सुधार (मरम्मत) करने वाले तंत्र की उपस्थिति के कारण है।

प्रतिकृति कांटा विषम है। डीएनए की दो संश्लेषित बेटी किस्में में से एक लगातार बनती है, और दूसरी रुक-रुक कर। पहले को अग्रणी, या अग्रणी, श्रृंखला कहा जाता है, और दूसरे को लैगिंग कहा जाता है। दूसरी श्रृंखला का संश्लेषण धीमा है; हालांकि, कुल मिलाकर, यह श्रृंखला 3": 5" दिशा में बनी है, इसके प्रत्येक टुकड़े व्यक्तिगत रूप से 5": 3" दिशा में बढ़ते हैं। संश्लेषण के इस असंतत तंत्र के कारण, दोनों समानांतर श्रृंखलाओं की प्रतिकृति एक एंजाइम, डीएनए पोलीमरेज़ की भागीदारी के साथ की जाती है, जो न्यूक्लियोटाइड श्रृंखला के विस्तार को केवल 5": 3" दिशा में उत्प्रेरित करता है।

टेम्प्लेट डीएनए स्ट्रैंड के पूरक लघु आरएनए खंड लैगिंग स्ट्रैंड के टुकड़ों के संश्लेषण के लिए बीज के रूप में काम करते हैं। ये आरएनए प्राइमर (प्राइमर्स), जिनमें लगभग 10 न्यूक्लियोटाइड होते हैं, आरएनए प्राइमेज़ एंजाइम का उपयोग करके 5": 3" दिशा में राइबोन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट से लैगिंग स्ट्रैंड टेम्पलेट पर कुछ अंतराल पर संश्लेषित होते हैं। आरएनए प्राइमरों को डीएनए पोलीमरेज़ द्वारा 3 'अंत से डीऑक्सीन्यूक्लियोटाइड्स के साथ बढ़ाया जाता है, जो तब तक विस्तारित होता रहता है जब तक कि स्ट्रैंड बनाया जा रहा है, पिछले टुकड़े के 5' छोर से जुड़े प्राइमर आरएनए तक नहीं पहुंच जाता है। लैगिंग श्रृंखला के इस प्रकार बने टुकड़ों (तथाकथित ओकाजाकी टुकड़े) में बैक्टीरिया में 1000-2000 डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड अवशेष होते हैं; पशु कोशिकाओं में, उनकी लंबाई 200 न्यूक्लियोटाइड से अधिक नहीं होती है।

इनमें से कई टुकड़ों से डीएनए की एक सतत श्रृंखला का निर्माण सुनिश्चित करने के लिए, एक विशेष डीएनए मरम्मत प्रणाली चलन में आती है, आरएनए प्राइमर को हटाकर इसे डीएनए से बदल देती है। बैक्टीरिया में, डीएनए पोलीमरेज़ की 5':3' एक्सोन्यूक्लिज़ गतिविधि के कारण न्यूक्लियोटाइड द्वारा आरएनए प्राइमर को न्यूक्लियोटाइड द्वारा हटा दिया जाता है। इस मामले में, प्रत्येक क्लीव्ड राइबोन्यूक्लियोटाइड मोनोमर को संबंधित डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है (पुरानी श्रृंखला पर संश्लेषित टुकड़े का 3 "-अंत बीज के रूप में उपयोग किया जाता है)। डीएनए लिगेज एंजाइम पूरी प्रक्रिया को पूरा करता है, फॉस्फोडाइस्टर के गठन को उत्प्रेरित करता है। नए डीएनए टुकड़े के 3 "-OH समूह और पिछले टुकड़े के फॉस्फेट समूह 5" के बीच बंधन। इस बंधन के गठन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिसे कोएंजाइम-निकोटिनमाइड-एडेनिनडिन्यूक्लियोटाइड के पायरोफॉस्फेट बंधन के संयुग्मित हाइड्रोलिसिस के दौरान आपूर्ति की जाती है। (जीवाणु कोशिकाओं में) या एटीपी (पशु कोशिकाओं और बैक्टीरियोफेज में)।

डबल हेलिक्स और स्पेस को खोलना। कई विशेष प्रोटीनों का उपयोग करके श्रृंखला पृथक्करण किया जाता है। प्रतिकृति फोर्क से ठीक पहले हेलीकॉप्टर डीएनए के छोटे हिस्सों को खोलते हैं। प्रत्येक बेस जोड़ी के अलग होने से दो एटीपी अणुओं के हाइड्रोलिसिस की ऊर्जा को एडेनोसाइन डाइफॉस्फेट और फॉस्फेट में खर्च किया जाता है। डीएनए-बाइंडिंग प्रोटीन के कई अणु अलग-अलग स्ट्रैंड्स से जुड़े होते हैं, जो पूरक जोड़े के गठन और स्ट्रैंड्स के रिवर्स रीयूनिफिकेशन को रोकते हैं। इसके कारण, प्रतिकृति प्रणाली के लिए डीएनए श्रृंखलाओं के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम उपलब्ध हैं। अन्य विशिष्ट प्रोटीन प्राइमेज़ को लैगिंग स्ट्रैंड टेम्पलेट तक पहुँचने में मदद करते हैं। नतीजतन, प्राइमेज़ डीएनए से जुड़ जाता है और लैगिंग स्ट्रैंड के टुकड़ों के लिए आरएनए प्राइमरों को संश्लेषित करता है। नए हेलिकॉप्टरों के निर्माण के लिए ऊर्जा के किसी भी खर्च या पूरक "घुमावदार" एंजाइम की भागीदारी की आवश्यकता नहीं होती है।

एक वृत्ताकार प्रतिकृति (उदाहरण के लिए, एक प्लाज्मिड में) के मामले में, वर्णित प्रक्रिया को कहा जाता है क्यू-प्रतिकृति। वृत्ताकार डीएनए अणु स्वयं (सुपरकोल्ड) पर मुड़ जाते हैं, जब प्रतिकृति की प्रक्रिया में डबल हेलिक्स को खोलते हैं, तो उन्हें लगातार अपनी धुरी के चारों ओर घूमना चाहिए। इस मामले में, मरोड़ तनाव उत्पन्न होता है, जो एक श्रृंखला को तोड़कर समाप्त हो जाता है। फिर दोनों सिरों को तुरंत एक दूसरे से जोड़ दिया जाता है। यह कार्य एंजाइम डीएनए टोपोइज़ोमेरेज़ द्वारा किया जाता है। इस मामले में प्रतिकृति आमतौर पर दो दिशाओं में होती है, अर्थात। दो प्रतिकृति कांटे हैं। प्रतिकृति पूर्ण होने के बाद, दो डबल-स्ट्रैंडेड अणु दिखाई देते हैं, जो पहले एक ही श्रृंखला में लिंक के रूप में एक दूसरे से जुड़े होते हैं। जब वे अलग हो जाते हैं, तो दो रिंगों में से एक अस्थायी रूप से टूट जाती है।

वृत्ताकार प्रतिकृति प्रतिकृति के एक वैकल्पिक रूप में दोहरे-असहाय डीएनए अणु के एक स्ट्रैंड में एक विराम शामिल है। परिणामी मुक्त 3'-छोर को सहसंयोजक रूप से विस्तारित किया जाता है, शेष टेम्पलेट (दूसरी, अखंड श्रृंखला) से जुड़ा रहता है, और 5'-छोर को धीरे-धीरे एक नई पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इस तरह, एक श्रृंखला खोलती है और लगातार लंबी होती है जबकि प्रतिकृति कांटा कुंडलाकार मैट्रिक्स श्रृंखला (रोलिंग रिंग तंत्र) के चारों ओर स्लाइड करता है। जैसे-जैसे नया किनारा बढ़ता है, मुक्त 5"-अंत के साथ विस्थापित स्ट्रैंड एक नए पूरक स्ट्रैंड के संश्लेषण के लिए एक रैखिक टेम्पलेट बन जाता है। रैखिक टेम्पलेट पर यह संश्लेषण तब तक जारी रहता है जब तक कि डीएनए की एक बेटी स्ट्रैंड नहीं बनती जो एक मोड़ का पूरक है। इस प्रकार, वृत्ताकार टेम्पलेट से बड़ी संख्या में पूरक प्रतियाँ उतर सकती हैं। यह क्रियाविधि कुछ विषाणुओं के साथ-साथ कई यूकेरियोटिक कोशिकाओं में पाई जाती है।

एक अन्य प्रतिकृति योजना में डी-लूप नामक संरचना का निर्माण शामिल है। इस तंत्र के अनुसार, पहले तो वृत्ताकार प्रतिकृति की केवल एक श्रृंखला को दोहराया जाता है, जबकि दूसरी श्रृंखला, जो बरकरार रहती है, विस्थापित हो जाती है, जिससे एक लूप बन जाता है। दूसरे स्ट्रैंड की प्रतिकृति एक अलग शुरुआती बिंदु से शुरू होती है और पहले स्ट्रैंड के हिस्से को दोहराने के बाद ही। ऐसा प्रतिकृति तंत्र पाया गया है, उदाहरण के लिए, माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए में।

आरएनए प्रतिकृति (आरएनए टेम्पलेट पर आरएनए का संश्लेषण) का कम अध्ययन किया गया है। यह केवल कुछ विषाणुओं पर किया जाता है (उदाहरण के लिए, पोलियोमाइलाइटिस और उग्रता के विषाणुओं में)। इस प्रक्रिया को उत्प्रेरित करने वाला एंजाइम आरएनए-निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ है (जिसे आरएनए प्रतिकृति या आरएनए सिंथेटेज़ भी कहा जाता है)। प्रतिकृति के कई प्रकार हैं, आरएनए:

1. वायरस जिसमें मैसेंजर आरएनए, या एमआरएनए [अर्थात। बुलाया (+)आरएनए], प्रतिकृति के परिणामस्वरूप, वे एक पूरक श्रृंखला [(-) आरएनए] बनाते हैं, जो एमआरएनए नहीं है, जिसका उपयोग (+) आरएनए के संश्लेषण के लिए टेम्पलेट के रूप में किया जाता है;

2. वायरस युक्त (--) आरएनए प्रतिकृति के परिणामस्वरूप (+) आरएनए को संश्लेषित करता है;

3. डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए [(+) आरएनए और (--) आरएनए] वाले वायरस असममित प्रतिकृति के परिणामस्वरूप (+) आरएनए को संश्लेषित करते हैं।

प्रतिकृति के तंत्र के बारे में परिकल्पना 1953 में जे। वाटसन और एफ। क्रिक द्वारा तैयार की गई थी, जिन्होंने सुझाव दिया था कि उनके अलग होने के बाद दो पूरक डीएनए स्ट्रैंड उन पर नए डीएनए स्ट्रैंड के गठन के लिए टेम्पलेट के रूप में कार्य कर सकते हैं। 1958 में, एम। मेसेल्सन और एफ। स्टाल ने प्रतिकृति के इस तंत्र की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की।