ԴՆԹ-ի վերարտադրության առաջատար շարանը: Կրկնօրինակման և տառադարձման գործընթացները

ԴՆԹ-ի վերարտադրությունմինչև բջիջների բաժանումը դրա կրկնապատկման գործընթացն է։ Երբեմն կոչվում է «ԴՆԹ-ի վերարտադրություն»: Կրկնապատկումը տեղի է ունենում բջջային ցիկլի ինտերֆազի S-փուլում:

Ակնհայտ է, որ վայրի բնության մեջ գենետիկական նյութի ինքնակրկնօրինակումն անհրաժեշտություն է։ Միայն այս կերպ բջիջների բաժանման ժամանակ ձևավորված դուստր բջիջները կարող են պարունակել այնքան ԴՆԹ, որքան սկզբում եղել է սկզբնականում: Կրկնօրինակման շնորհիվ կառուցվածքի և նյութափոխանակության բոլոր գենետիկորեն ծրագրավորված հատկանիշները փոխանցվում են մի շարք սերունդների:

Բջիջների բաժանման գործընթացում ԴՆԹ-ի յուրաքանչյուր մոլեկուլ մի զույգ նույնականից գնում է իր դուստր բջիջ: Սա ապահովում է ժառանգական տեղեկատվության ճշգրիտ փոխանցում:

ԴՆԹ-ի սինթեզի ժամանակ էներգիան սպառվում է, այսինքն՝ սա էներգիա սպառող գործընթաց է։

ԴՆԹ-ի վերարտադրության մեխանիզմ

ԴՆԹ-ի մոլեկուլն ինքնին (առանց կրկնապատկվելու) կրկնակի պարույր է։ Կրկնօրինակման գործընթացում նրա երկու փոխլրացնող շղթաների միջև ջրածնային կապերը կոտրվում են։ Եվ յուրաքանչյուր առանձին շղթայի վրա, որն այժմ ծառայում է որպես կաղապար-մատրիցան, կառուցվում է նոր փոխլրացնող շղթա։ Այսպիսով, ձևավորվում է ԴՆԹ-ի երկու մոլեկուլ. Յուրաքանչյուրի համար մայրական ԴՆԹ-ից ստանում է մեկ շղթա, երկրորդը՝ նոր սինթեզված։ Հետևաբար, ԴՆԹ-ի վերարտադրության մեխանիզմն է կիսապահպանողական(մեկ շղթա հին, մեկ նոր): Այս կրկնօրինակման մեխանիզմն ապացուցվել է 1958 թ.

ԴՆԹ-ի մոլեկուլում շղթաները հակազուգահեռ են։ Սա նշանակում է, որ մի շարանը գնում է 5" ծայրից դեպի 3 ուղղությամբ, իսկ լրացուցիչը՝ հակառակը: 5 և 3 թվերը ցույց են տալիս ածխածնի ատոմների թիվը դեզօքսիրիբոզում, որը յուրաքանչյուր նուկլեոտիդի մասն է: Նուկլեոտիդները կապված են այս ատոմների միջոցով ֆոսֆոդիստերային կապերով։ Իսկ որտեղ մի շղթան ունի 3 «միացում, մյուսը՝ 5», քանի որ շրջված է, այսինքն՝ գնում է մյուս ուղղությամբ։ Պարզության համար կարող եք պատկերացնել, որ ձեռքը դնում եք ձեր ձեռքին, ինչպես առաջին դասարանցին նստած գրասեղանի մոտ:

Հիմնական ֆերմենտը, որն իրականացնում է ԴՆԹ-ի նոր շղթայի ընդլայնումը, կարող է դա անել միայն մեկ ուղղությամբ: Այսինքն՝ կցել նոր նուկլեոտիդ միայն 3" ծայրին: Այսպիսով, սինթեզը կարող է գնալ միայն 5"-ից 3" ուղղությամբ:

Շղթաները հակազուգահեռ են, ինչը նշանակում է, որ սինթեզը պետք է գնա նրանց տարբեր ուղղություններով։ Եթե ​​ԴՆԹ-ի շղթաները սկզբում ամբողջությամբ բաժանվեին, իսկ հետո դրանց վրա կառուցվեր նոր լրացնողը, ապա դա խնդիր չէր լինի: Իրականում շղթաները որոշակիորեն տարբերվում են կրկնօրինակման մեկնարկային կետերը, և մատրիցների վրա այս վայրերում անմիջապես սկսվում է սինթեզը:

Այսպես կոչված կրկնօրինակման պատառաքաղներ. Միևնույն ժամանակ, մեկ մայր շղթայի վրա սինթեզն ընթանում է պատառաքաղի շեղման ուղղությամբ, և այդ սինթեզը տեղի է ունենում շարունակաբար, առանց ընդմիջումների: Երկրորդ կաղապարի վրա սինթեզն ընթանում է սկզբնական ԴՆԹ-ի շղթաների շեղման ուղղությամբ հակառակ ուղղությամբ։ Հետևաբար, նման հակադարձ սինթեզը կարող է ընթանալ միայն կտորներով, որոնք կոչվում են Օկազակիի բեկորներ. Հետագայում նման բեկորները «կարվում» են իրար։

Անընդհատ կրկնվող մանկական շղթան կոչվում է առաջատար կամ առաջատար. Այն, որը սինթեզվում է Օկազակիի բեկորների միջոցով. հետ մնալ, կամ հետ մնալքանի որ մասնատված վերարտադրությունն ավելի դանդաղ է ընթանում:

Դիագրամում ծնող ԴՆԹ-ի շղթաները աստիճանաբար տարբերվում են այն ուղղությամբ, որով սինթեզվում է առաջատար դուստր շարանը: Հետաձգված շղթայի սինթեզը հակառակ ուղղությամբ է ընթանում, հետևաբար այն պետք է կատարվի կտորներով:

ԴՆԹ-ի սինթեզի հիմնական ֆերմենտի (պոլիմերազի) մեկ այլ առանձնահատկությունն այն է, որ այն չի կարող ինքնին սկսել սինթեզը, միայն շարունակել: Նա կարիք ունի այբբենարան կամ այբբենարան. Հետևաբար, փոքր կոմպլեմենտար ՌՆԹ շրջանը սկզբում սինթեզվում է ծնողական շղթայի վրա, այնուհետև շղթան երկարացվում է՝ օգտագործելով պոլիմերազ: Հետագայում այբբենարանները հանվում են, և անցքերը կառուցվում են:

Դիագրամում սերմերը ցուցադրվում են միայն ուշացած շղթայի վրա: Իրականում նրանք առաջատար են։ Այնուամենայնիվ, այստեղ անհրաժեշտ է միայն մեկ այբբենարան մեկ պատառաքաղի համար:

Քանի որ մայրական ԴՆԹ-ի շղթաները միշտ չէ, որ շեղվում են ծայրերից, բայց սկզբնավորման կետերում, փաստորեն, ոչ այնքան պատառաքաղներ են ձևավորվում, որքան աչքերը կամ փուչիկները:

Յուրաքանչյուր պղպջակ կարող է ունենալ երկու պատառաքաղ, այսինքն, շղթաները կտարվեն երկու ուղղությամբ: Այնուամենայնիվ, նրանք կարող են անել միայն մեկը. Եթե, այնուամենայնիվ, անհամապատասխանությունը երկկողմանի է, ապա ԴՆԹ-ի մեկ շղթայի վրա սկզբնավորման կետից սինթեզը կգնա երկու ուղղությամբ՝ առաջ և հետ: Այս դեպքում շարունակական սինթեզ կիրականացվի մի ուղղությամբ, իսկ Օկազակիի բեկորները՝ մյուս ուղղությամբ։

Պրոկարիոտային ԴՆԹ-ն գծային չէ, բայց ունի շրջանաձև կառուցվածք և միայն մեկ վերարտադրման սկիզբ:

Դիագրամում մայր ԴՆԹ-ի մոլեկուլի երկու շղթաները ներկայացված են կարմիր և կապույտ գույներով: Սինթեզվող նոր թելերը ցուցադրվում են կետագծերով:

Պրոկարիոտների մոտ ԴՆԹ-ի ինքնապատճենումն ավելի արագ է ընթանում, քան էուկարիոտներում։ Եթե ​​էուկարիոտներում կրկնօրինակման արագությունը հարյուրավոր նուկլեոտիդ է վայրկյանում, ապա պրոկարիոտներում այն ​​հասնում է հազարի և ավելի:

Replication enzymes

ԴՆԹ-ի վերարտադրությունն իրականացվում է ֆերմենտների համալիրի միջոցով, որը կոչվում է ռեպլիզային. Ընդհանուր առմամբ կան ավելի քան 15 վերարտադրվող ֆերմենտներ և սպիտակուցներ, որոնցից ամենակարևորները թվարկված են ստորև:

Կրկնօրինակման հիմնական ֆերմենտը արդեն նշվածն է ԴՆԹ պոլիմերազ(իրականում կան մի քանի տարբեր), որն ուղղակիորեն իրականացնում է շղթայական աճ։ Սա ֆերմենտի միակ գործառույթը չէ: Պոլիմերազը կարողանում է «ստուգել», թե որ նուկլեոտիդն է փորձում միացնել ծայրը։ Եթե ​​հարմար չէ, ապա նա ջնջում է այն: Այլ կերպ ասած, ԴՆԹ-ի մասնակի վերականգնումը, այսինքն՝ դրա վերարտադրման սխալների ուղղումը, տեղի է ունենում արդեն սինթեզի փուլում։

Նուկլեոպլազմում (կամ բակտերիաների ցիտոպլազմում) հայտնաբերված նուկլեոտիդները գոյություն ունեն եռաֆոսֆատների տեսքով, այսինքն՝ դրանք նուկլեոտիդներ չեն, այլ դեզօքսինուկլեոզիդ տրիֆոսֆատներ (dATP, dTTP, dGTP, dCTP)։ Նրանք նման են ATP-ին, որն ունի երեք ֆոսֆատի մնացորդ, որոնցից երկուսը կապված են մակրոէերգիկ կապերով։ Երբ այս կապերը կոտրվում են, շատ էներգիա է ազատվում: Նաև դեզօքսինուկլեոզիդ տրիֆոսֆատներում երկու կապերը մակրոէերգիկ են։ Պոլիմերազը բաժանում է վերջին երկու ֆոսֆատները և օգտագործում է արձակված էներգիան ԴՆԹ-ի պոլիմերացման ռեակցիայի համար։

Ֆերմենտ ուղղաթիռառանձնացնում է մատրիցային ԴՆԹ-ի շղթաները՝ կոտրելով նրանց միջև եղած ջրածնային կապերը:

Քանի որ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը կրկնակի խխունջ է, կապերի խզումը ավելի մեծ ոլորումներ է առաջացնում: Պատկերացրեք մի պարան, որը բաղկացած է երկու պարաններից, որոնք ոլորված են միմյանց համեմատ, և մի կողմից դուք մի ծայրը քաշում եք աջ, մյուսը ձախ: Հյուսված հատվածն էլ ավելի կոլորվի, ավելի ձիգ կլինի։

Նման լարվածությունը վերացնելու համար անհրաժեշտ է, որ կրկնակի պարույրը, որը դեռ չի կոտրվել, արագ պտտվի իր առանցքի շուրջ՝ «վերակայելով» առաջացած գերոլորումը։ Այնուամենայնիվ, սա չափազանց էներգատար է: Հետևաբար, բջիջներում իրականացվում է այլ մեխանիզմ. Ֆերմենտ տոպոիզոմերազթելերից մեկը կոտրում է, երկրորդն անցկացնում բացի միջով և նորից կարում առաջինը։ Սա վերացնում է առաջացող գերոլորերը:

Մատրիցային ԴՆԹ-ի շղթաները, որոնք ցրվել են հելիկազի գործողության արդյունքում, փորձում են նորից միանալ իրենց ջրածնային կապերին։ Որպեսզի դա տեղի չունենա, ԴՆԹ կապող սպիտակուցներ. Նրանք ֆերմենտներ չեն այն առումով, որ չեն կատալիզացնում ռեակցիաները։ Նման սպիտակուցները կցվում են ԴՆԹ-ի շղթային ամբողջ երկարությամբ և թույլ չեն տալիս կաղապարի ԴՆԹ-ի լրացուցիչ շղթաները փակվել։

Սինթեզվում են այբբենարաններ ՌՆԹ պրիմազա. Եվ հանվում են էկզոնուկլեազ. Այն բանից հետո, երբ այբբենարանը հանվում է, պոլիմերազի մեկ այլ տեսակ ստեղծում է «անցք»: Այնուամենայնիվ, այս դեպքում ԴՆԹ-ի առանձին հատվածներ չեն կարվում:

Սինթեզված շղթայի առանձին մասերը խաչաձեւ կապակցված են այնպիսի վերարտադրության ֆերմենտի միջոցով, ինչպիսին է ԴՆԹ լիգազ.

Նուկլեինաթթուները կարևոր դեր են խաղում կենդանի օրգանիզմների բջիջների կենսագործունեության ապահովման գործում։ Օրգանական միացությունների այս խմբի կարևոր ներկայացուցիչը ԴՆԹ-ն է, որը կրում է ողջ գենետիկական ինֆորմացիան և պատասխանատու է անհրաժեշտ հատկանիշների դրսևորման համար։

Ի՞նչ է կրկնօրինակումը:

Բջիջների բաժանման գործընթացում անհրաժեշտ է մեծացնել միջուկում նուկլեինաթթուների քանակը, որպեսզի գործընթացում գենետիկական տեղեկատվության կորուստ չլինի։ Կենսաբանության մեջ վերարտադրությունը ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումն է նոր շղթաների սինթեզի միջոցով:

Այս գործընթացի հիմնական նպատակն է գենետիկ ինֆորմացիան դուստր բջիջներին փոխանցել անփոփոխ ձևով՝ առանց որևէ մուտացիայի։

Վերարտադրման ֆերմենտներ և սպիտակուցներ

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կրկնօրինակումը կարելի է համեմատել բջջի ցանկացած նյութափոխանակության գործընթացի հետ, որը պահանջում է համապատասխան սպիտակուցներ: Քանի որ վերարտադրությունը կենսաբանության մեջ բջիջների բաժանման կարևոր բաղադրիչ է, հետևաբար, այստեղ ներգրավված են բազմաթիվ օժանդակ պեպտիդներ:

• ԴՆԹ պոլիմերազը կրկնօրինակման ամենակարևոր ֆերմենտն է, որը պատասխանատու է դուստր շղթայի սինթեզի համար:Բջջի ցիտոպլազմում, վերարտադրման գործընթացում պարտադիր է նուկլեինային տրիֆոսֆատների առկայությունը, որոնք բերում են բոլոր նուկլեինային հիմքերը:

Այս հիմքերը նուկլեինաթթվի մոնոմերներ են, ուստի մոլեկուլի ամբողջ շղթան կառուցված է դրանցից։ ԴՆԹ պոլիմերազը պատասխանատու է ճիշտ հերթականությամբ հավաքման գործընթացի համար, հակառակ դեպքում բոլոր տեսակի մուտացիաների ի հայտ գալն անխուսափելի է։

• Primase-ը սպիտակուց է, որը պատասխանատու է ԴՆԹ-ի կաղապարի շղթայի վրա այբբենարանի ձևավորման համար: Այս այբբենարանը կոչվում է նաև այբբենարան, այն ունի նախնական մոնոմերների առկայություն, որոնցից հնարավոր է ամբողջ պոլինուկլեոտիդային շղթայի հետագա սինթեզը ԴՆԹ պոլիմերազային ֆերմենտի համար: Այս ֆունկցիան կատարում է այբբենարանը և դրա համապատասխան ֆերմենտը։
• Հելիկազան (հելիկազան) ձևավորում է վերարտադրման պատառաքաղ, որը մատրիցային շղթաների շեղումն է՝ ջարդելով ջրածնային կապերը։ Սա հեշտացնում է պոլիմերազների մոտենալը մոլեկուլին և սկսել սինթեզը:
• Տոպոիզոմերազ. Եթե ​​պատկերացնեք ԴՆԹ-ի մոլեկուլը որպես ոլորված պարան, երբ պոլիմերազը շարժվում է շղթայի երկայնքով, ուժեղ ոլորման պատճառով դրական լարում կառաջանա։ Այս խնդիրը լուծում է տոպոիզոմերազը՝ ֆերմենտը, որը կարճ ժամանակով կոտրում է շղթան և բացում ամբողջ մոլեկուլը։ Դրանից հետո վնասված հատվածը կրկին կարվում է, և ԴՆԹ-ն սթրես չի ապրում։
• Ssb սպիտակուցները կլաստերների նման կցվում են ԴՆԹ-ի շղթաներին՝ վերարտադրման պատառաքաղում՝ կանխելու ջրածնային կապերի վերակազմավորումը մինչև կրկնօրինակման գործընթացի ավարտը:
• Լիգազի. բաղկացած է Օկազակիի բեկորների կարումից ԴՆԹ-ի մոլեկուլի հետամնաց շղթայի վրա: Դա տեղի է ունենում այբբենարանների հեռացման և դրանց տեղում տեղական դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի մոնոմերների տեղադրման միջոցով:

Կենսաբանության մեջ կրկնօրինակումը բարդ բազմաստիճան գործընթաց է, որը չափազանց կարևոր է բջիջների բաժանման համար: Ուստի արդյունավետ և ճիշտ սինթեզի համար անհրաժեշտ է տարբեր սպիտակուցների և ֆերմենտների օգտագործումը։

կրկնօրինակման մեխանիզմ

Գոյություն ունի 3 տեսություն, որոնք բացատրում են ԴՆԹ-ի կրկնօրինակման գործընթացը.

1. Պահպանողականը պնդում է, որ դուստր նուկլեինաթթվի մոլեկուլն ունի մատրիցային բնույթ, իսկ երկրորդը ամբողջությամբ սինթեզված է զրոյից։
2. Կիսապահպանողական, որն առաջարկվել է Ուոթսոնի և Քրիքի կողմից և հաստատվել է 1957 թվականին E. Coli-ի վրա կատարած փորձերում: Այս տեսությունը նշում է, որ երկու դուստր ԴՆԹ-ի մոլեկուլներն ունեն մեկ հին շղթա և մեկը՝ նոր սինթեզված:
3. Դիսպերսիայի մեխանիզմը հիմնված է այն տեսության վրա, որ դուստր մոլեկուլներն իրենց ողջ երկարությամբ ունեն փոփոխվող հատվածներ, որոնք բաղկացած են ինչպես հին, այնպես էլ նոր մոնոմերներից:

Այժմ գիտականորեն ապացուցված է կիսապահպանողական մոդելը: Ի՞նչ է կրկնօրինակումը մոլեկուլային մակարդակում: Սկզբում հելիկազան կոտրում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի ջրածնային կապերը՝ դրանով իսկ բացելով երկու շղթաները պոլիմերազային ֆերմենտի համար։ Վերջիններս սերմերի առաջացումից հետո սկսում են նոր շղթաների սինթեզը 5'-3' ուղղությամբ։

ԴՆԹ-ի հակազուգահեռացման հատկությունը առաջատար և հետամնաց թելերի առաջացման հիմնական պատճառն է։ Առաջատար շղթայի վրա ԴՆԹ պոլիմերազը շարունակաբար շարժվում է, իսկ ուշացածի վրա կազմում է Օկազակիի բեկորներ, որոնք ապագայում կմիացվեն լիգազի օգնությամբ։

Կրկնօրինակման առանձնահատկությունները

Քանի՞ ԴՆԹ մոլեկուլ կա միջուկում բազմապատկելուց հետո: Գործընթացը ինքնին ենթադրում է բջջի գենետիկական հավաքածուի կրկնապատկում, հետևաբար, միտոզի սինթետիկ ժամանակահատվածում դիպլոիդային հավաքածուն ունի երկու անգամ ավելի շատ ԴՆԹ մոլեկուլներ: Նման գրառումը սովորաբար նշվում է որպես 2n 4c:

Բացի կրկնօրինակման կենսաբանական նշանակությունից, գիտնականները գործընթացի կիրառումներ են գտել բժշկության և գիտության տարբեր ոլորտներում: Եթե ​​կենսաբանության մեջ կրկնօրինակումը ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումն է, ապա լաբորատորիայում նուկլեինաթթվի մոլեկուլների վերարտադրությունն օգտագործվում է մի քանի հազար օրինակ ստեղծելու համար։

Այս մեթոդը կոչվում է պոլիմերազային շղթայական ռեակցիա (PCR): Այս գործընթացի մեխանիզմը նման է in vivo-ի վերարտադրությանը, հետևաբար դրա ընթացքի համար օգտագործվում են նմանատիպ ֆերմենտներ և բուֆերային համակարգեր:

եզրակացություններ

Կրկնօրինակումը մեծ կենսաբանական նշանակություն ունի կենդանի օրգանիզմների համար։ Բջիջների բաժանման ընթացքում փոխանցումը ամբողջական չէ առանց ԴՆԹ-ի մոլեկուլների կրկնօրինակման, ուստի ֆերմենտների համակարգված աշխատանքը կարևոր է բոլոր փուլերում:

1. Ե՞րբ է տեղի ունենում կրկնօրինակումը:- Ինտերֆազի սինթետիկ փուլում՝ բջիջների բաժանումից շատ առաջ։ Կրկնօրինակման և միտոզի պրոֆազի միջև ընկած ժամանակահատվածը կոչվում է ինտերֆազի հետսինթետիկ փուլ, որի ժամանակ բջիջը շարունակում է աճել և ստուգել, ​​թե արդյոք կրկնապատկումը ճիշտ է տեղի ունեցել:

2. Եթե մինչև կրկնապատկվելը կար 46 քրոմոսոմ, ապա քանի՞սը կլինի կրկնապատկվելուց հետո:- ԴՆԹ-ի կրկնօրինակման ժամանակ քրոմոսոմների թիվը չի փոխվում: Մինչև կրկնապատկվելը մարդն ունի 46 միայնակ քրոմոսոմ (բաղկացած է ԴՆԹ-ի մեկ կրկնակի շղթայից), իսկ կրկնապատկվելուց հետո՝ 46 կրկնակի քրոմոսոմ (կազմված է ցենտրոմերում փոխկապակցված ԴՆԹ-ի երկու նույնական կրկնակի շղթաներից)։

3. Ինչու՞ է մեզ անհրաժեշտ կրկնօրինակումը:- Որպեսզի միտոզի ժամանակ յուրաքանչյուր դուստր բջիջ կարողանա ստանալ ԴՆԹ-ի իր պատճենը: Միտոզի ժամանակ 46 կրկնակի քրոմոսոմներից յուրաքանչյուրը բաժանվում է երկու առանձին քրոմոսոմների. ստացվում են 46 միայնակ քրոմոսոմների երկու հավաքածու. այս երկու խմբերը բաժանվում են երկու դուստր բջիջների:

ԴՆԹ-ի կառուցվածքի երեք սկզբունք

կիսապահպանողական- յուրաքանչյուր դուստր ԴՆԹ-ն պարունակում է մեկ շղթա ծնող ԴՆԹ-ից և մեկ նոր սինթեզված:

փոխլրացում- AT/CH. ԴՆԹ-ի մի շղթայի ադենինին հակառակ միշտ ԴՆԹ-ի մյուս շղթայի թիմինն է, իսկ ցիտոսինին միշտ գուանինը:

հակազուգահեռականությունԴՆԹ-ի շղթաները միմյանց հակառակ են: Այս ծայրերը չեն ուսումնասիրվում դպրոցում, ուստի մի փոքր ավելին (և հետագա՝ վայրի բնության մեջ):

ԴՆԹ-ի մոնոմերը նուկլեոտիդն է, նուկլեոտիդի կենտրոնական մասը՝ դեզօքսիրիբոզը։ Այն ունի 5 ածխածնի ատոմ (մոտակա նկարում ներքևի ձախ դեզօքսիռիբոզի ատոմները համարակալված են)։ Մենք նայում ենք՝ ածխածնի առաջին ատոմին կցված է ազոտային հիմք, հինգերորդին կցված է տվյալ նուկլեոտիդի ֆոսֆորական թթուն, երրորդ ատոմը պատրաստ է կցել հաջորդ նուկլեոտիդի ֆոսֆորաթթուն։ Այսպիսով, ցանկացած ԴՆԹ շղթա ունի երկու ծայր.

• 5"-վերջ, վրան գտնվում է ֆոսֆորաթթու;
• 3" ծայրը պարունակում է ռիբոզա:

Հակազուգահեռության կանոնն այն է, որ ԴՆԹ-ի կրկնակի շղթայի մի ծայրում (օրինակ, մոտակա նկարի վերին ծայրում) մի շարանը ունի 5 դյույմ ծայր, իսկ մյուսը՝ 3 դյույմ: Կրկնօրինակման գործընթացի համար կարևոր է, որ ԴՆԹ պոլիմերազը կարող է երկարացնել միայն 3" ծայրը: ԴՆԹ շղթան կարող է աճել միայն իր 3" ծայրով:

Այս նկարում ԴՆԹ-ի կրկնօրինակման գործընթացը ընթանում է ներքևից վեր: Կարելի է տեսնել, որ ձախ շղթան աճում է նույն ուղղությամբ, իսկ աջ շղթան աճում է հակառակ ուղղությամբ:

Հետևյալ նկարը վերևի նոր շղթա(«առաջատար շարանը») երկարանում է նույն ուղղությամբ, ինչ տեղի է ունենում կրկնապատկում: Ներքևի նոր շղթա(«հետամնաց շարանը») չի կարող երկարանալ նույն ուղղությամբ, քանի որ այն ունի 5 «վերջ, որը, ինչպես հիշում ենք, չի աճում: Հետևաբար, ստորին շարանը աճում է Օկազակիի կարճ (100-200 նուկլեոտիդ) բեկորներով, յուրաքանչյուրը: որից աճում է 3» ուղղությամբ։ Okazaki-ի յուրաքանչյուր բեկորն աճում է այբբենարանի 3'-վերջից (Նկարում «ՌՆԹ պրայմերներ», այբբենարանները կարմիր են):

Replication enzymes

կրկնօրինակման ընդհանուր ուղղությունըուղղությունը, որով ԴՆԹ-ն կրկնօրինակվում է:
Ծնողների ԴՆԹ- հին (մայրական) ԴՆԹ.
Կանաչ ամպ «Ծնողական ԴՆԹ»-ի կողքին- helicase enzyme, որը կոտրում է ջրածնային կապերը հին (մայրական) ԴՆԹ շղթայի ազոտային հիմքերի միջև։
Մոխրագույն օվալներ ԴՆԹ-ի շղթաների վրա, որոնք նոր են պոկվել- ապակայունացնող սպիտակուցներ, որոնք կանխում են ԴՆԹ-ի շղթաների միացումը:
ԴՆԹ pol III- ԴՆԹ պոլիմերազա, որը նոր նուկլեոտիդներ է ավելացնում ԴՆԹ-ի վերին (առաջատար, շարունակաբար սինթեզվող) շղթայի 3" ծայրին (առաջատար շղթա).
Primase- պրիմազային ֆերմենտը, որը պատրաստում է այբբենարանը (կարմիր կտոր Lego-ից): Այժմ հաշվեք այբբենարանները ձախից աջ.

• առաջին այբբենարանը դեռ անավարտ է, այն հենց հիմա պատրաստվում է պրիմայզով;
• Երկրորդ այբբենարանից ԴՆԹ պոլիմերազը կառուցում է ԴՆԹ - ԴՆԹ-ի կրկնապատկման ուղղությամբ հակառակ ուղղությամբ, բայց 3' վերջի ուղղությամբ.
• երրորդ այբբենարանից ԴՆԹ-ի շղթան արդեն կառուցված է (հետամնաց շղթա), նա մոտեցավ չորրորդ այբբենարանին.
• չորրորդ այբբենարանը ամենակարճն է, քանի որ ԴՆԹ պոլիմերազը (ԴՆԹ pol I)հեռացնում է այն (նաև ՌՆԹ, այն կապ չունի ԴՆԹ-ի հետ, մեզ միայն աջ ծայրն էր պետք դրանից) և փոխարինում ԴՆԹ-ով;
• հինգերորդ այբբենարանը այլևս պատկերի մեջ չէ, այն ամբողջությամբ կտրված է՝ տեղում բաց թողնելով։ ԴՆԹ լիգազ (ԴՆԹ լիգազ)կարում է այս բացը այնպես, որ ԴՆԹ-ի ստորին (հետամնաց) շարանը անձեռնմխելի է:

Գերպատկերի վրա տոպոիզոմերազ ֆերմենտը նշված չէ, բայց թեստերի ժամանակ այն կհայտնվի ավելի ուշ, ուստի մի քանի խոսք ասենք դրա մասին։ Ահա մի պարան, որը բաղկացած է երեք մեծ թելերից։ Եթե ​​երեք ընկեր բռնեն այս երեք թելերից և սկսեն քաշել դրանք երեք տարբեր ուղղություններով, ապա շատ շուտով պարանը կդադարի արձակվել և կծկվել ամուր օղակների մեջ: ԴՆԹ-ի հետ, որը երկշղթա պարան է, նույնը կարող էր լինել, եթե չլիներ տոպոիզոմերազը:

Տոպոիզոմերեզը կտրում է ԴՆԹ-ի երկու շղթաներից մեկը, որից հետո (երկրորդ նկար, կարմիր սլաք) ԴՆԹ-ն փաթաթվում է նրա շղթաներից մեկի շուրջը, որպեսզի ամուր օղակներ չառաջանան (տոպոլոգիական սթրեսը նվազում է)։

Տերմինալի թերկրկնօրինակում

Վերարտադրվող ֆերմենտներով գերպատկերից պարզ է դառնում, որ այբբենարանի հեռացումից հետո մնացած տեղում ԴՆԹ պոլիմերազն ավարտում է Okazaki-ի հաջորդ հատվածի կառուցումը։ (Արդյո՞ք դա իսկապես պարզ է: Եթե որևէ բան կա, ապա գերպատկերում գտնվող Օկազակիի բեկորները նշված են շրջանագծով թվերով): », այնպես որ ոչ ոք չի լինի, ով լրացնի ԴՆԹ-ն այբբենարանի հեռացման արդյունքում առաջացած դատարկ տեղում:

Ահա ևս մեկ նկար ձեզ համար: ԴՆԹ-ի սեւ շղթան հին է, մայրական։ ԴՆԹ-ի կրկնապատկումը, ի տարբերություն գերպատկերի, տեղի է ունենում ձախից աջ: Քանի որ նոր (կանաչ) ԴՆԹ-ն ունի 5 դյույմ ծայր աջ կողմում, այն ետ է մնում և ձգվում է առանձին բեկորներով (Okazaki): Okazaki-ի յուրաքանչյուր հատված աճում է իր այբբենարանի 3 դյույմ ծայրից (կապույտ ուղղանկյուն): Այբբենարանները, ինչպես հիշում ենք, հեռացվում են ԴՆԹ պոլիմերազի միջոցով, որն ավարտում է Okazaki-ի հաջորդ հատվածն այս վայրում (այս գործընթացը նշվում է կարմիր կետով): Քրոմոսոմի վերջում այս հատվածը փակող չկա, քանի որ Okazaki-ի հաջորդ հատվածը չկա, արդեն դատարկ տարածություն կա: (բաց). Այսպիսով, յուրաքանչյուր կրկնօրինակումից հետո դուստր քրոմոսոմների երկու 5" ծայրերը կրճատվում են: (տերմինալի տակ կրկնօրինակում).

Ցողունային բջիջները (մաշկի, կարմիր ոսկրածուծի, ամորձիների մեջ) պետք է բաժանվեն շատ ավելի քան 60 անգամ։ Ուստի դրանցում գործում է տելոմերազ ֆերմենտը, որը յուրաքանչյուր կրկնօրինակումից հետո երկարացնում է տելոմերները։ Տելոմերազը երկարացնում է ԴՆԹ-ի դուրս ցցված 3' ծայրն այնպես, որ այն մեծանում է Օկազակիի հատվածի չափով: Դրանից հետո պրիմազան դրա վրա սինթեզում է այբբենարան, իսկ ԴՆԹ պոլիմերազը երկարացնում է ԴՆԹ-ի թերկրկնվող 5' ծայրը:

testiki

1. Կրկնօրինակումը գործընթաց է, որի ընթացքում.
Ա) փոխանցման ՌՆԹ-ն սինթեզվում է.
Բ) տեղի է ունենում ԴՆԹ-ի սինթեզ (պատճենում).
Գ) ռիբոսոմները ճանաչում են հակակոդոնները.
Դ) ձևավորվում են պեպտիդային կապեր.

2. Համապատասխանեցրե՛ք պրոկարիոտային վերարտադրության մեջ ներգրավված ֆերմենտների ֆունկցիաները նրանց անվան հետ:

3. Էուկարիոտ բջիջներում վերարտադրման ժամանակ պրայմերների ջնջում
Ա) իրականացվում է միայն DNase ակտիվությամբ ֆերմենտի կողմից
Բ) կազմում է Օկազակիի բեկորները
Բ) տեղի է ունենում միայն հետամնաց շղթաներում
Դ) առաջանում է միայն միջուկում

4. Եթե դուք հանեք բակտերիոֆագ fX174 ԴՆԹ-ն, ապա կտեսնեք, որ այն կազմում է 25% A, 33% T, 24% G և 18% C: Ինչպե՞ս կբացատրեք այս արդյունքները:
Ա) Փորձի արդյունքները սխալ են. ինչ-որ տեղ սխալ կար.
Բ) Կարելի է ենթադրել, որ A-ի տոկոսը մոտավորապես հավասար է T-ին, ինչը ճիշտ է նաև C-ի և G-ի համար: Հետևաբար, Չարգաֆֆի կանոնը չի խախտվում, ԴՆԹ-ն երկշղթա է և կրկնօրինակվում է կիսապահպանողական:
Գ) Քանի որ A-ի և T-ի և, համապատասխանաբար, C-ի և G-ի տոկոսները տարբեր են, ԴՆԹ-ն մեկ շղթա է. այն բազմանում է հատուկ ֆերմենտով, հետևելով հատուկ վերարտադրման մեխանիզմին՝ մեկ շղթայով որպես ձևանմուշ:
Դ) Քանի որ ոչ A-ն է հավասար T-ին, ոչ էլ G-ն հավասար է C-ին, ԴՆԹ-ն պետք է լինի միաշղթա, այն կրկնօրինակվում է՝ սինթեզելով կոմպլեմենտար շարանը և օգտագործելով այս երկշղթա ձևը որպես ձևանմուշ:

5. Դիագրամը վերաբերում է ԴՆԹ-ի երկշղթա կրկնօրինակմանը: I, II, III քառակուսիներից յուրաքանչյուրի համար ընտրեք մեկ ֆերմենտ, որը գործում է այս տարածքում:

Ա) տելոմերազ
Բ) ԴՆԹ տոպոիզոմերազ
Բ) ԴՆԹ պոլիմերազա
Դ) ԴՆԹ հելիկա
Դ) ԴՆԹ լիգազ

6. Ազոտի թեթև իզոտոպով (N-14) միջավայրից բակտերիաների կուլտուրան տեղափոխվել է ծանր իզոտոպ (N-15) պարունակող միջավայր մեկ բաժանմանը համապատասխանող ժամանակով, այնուհետև վերադարձվել է միջավայր՝ ազոտի թեթև իզոտոպ. Բակտերիալ ԴՆԹ-ի կազմի վերլուծությունը երկու կրկնություններին համապատասխանող ժամանակահատվածից հետո ցույց է տվել.

7. Հազվագյուտ գենետիկ խանգարումներից մեկը բնութագրվում է իմունային անբավարարությամբ, մտավոր և ֆիզիկական հետամնացությամբ և միկրոցեֆալիայով: Ենթադրենք, որ այս համախտանիշով հիվանդի ԴՆԹ-ի քաղվածքում դուք գտնում եք գրեթե հավասար քանակությամբ երկար և շատ կարճ ԴՆԹ հատվածներ: Ո՞ր ֆերմենտն է ամենայն հավանականությամբ բացակայում/թերի այս հիվանդի մոտ:
Ա) ԴՆԹ լիգազ
Բ) տոպոիզոմերազ
Բ) ԴՆԹ պոլիմերազա
Դ) Հելիկա

8. ԴՆԹ-ի մոլեկուլը կրկնակի պարույր է, որը պարունակում է չորս տարբեր տեսակի ազոտային հիմքեր: Հետևյալ պնդումներից ո՞րն է ճիշտ ինչպես վերարտադրության, այնպես էլ ԴՆԹ-ի քիմիայի վերաբերյալ:
Ա) Երկու թելերի հիմքերի հաջորդականությունը նույնն է.
Բ) ԴՆԹ-ի կրկնակի շղթայում պուրինների պարունակությունը հավասար է պիրիմիդինների պարունակությանը:
Գ) Երկու շղթաներն էլ սինթեզվում են 5'→3' ուղղությամբ շարունակաբար:
Դ) Նոր սինթեզված նուկլեինաթթվի առաջին հիմքի ավելացումը կատալիզացվում է ԴՆԹ պոլիմերազով:
Ե) ԴՆԹ պոլիմերազի սխալ ուղղիչ ակտիվությունը 5'→3' ուղղությամբ է:

9. ԴՆԹ պոլիմերազների մեծ մասն ունի նաև ակտիվություն.
Ա) լիգազ;
Բ) էնդոնուկլեազ;
Գ) 5"-էկզոնուկլեազ;
Դ) 3 «-էկզոնուկլեազ.

10. ԴՆԹ-ի հելիկազան ԴՆԹ-ի վերարտադրման առանցքային ֆերմենտ է, որը երկշղթա ԴՆԹ-ն արձակում է միաշղթայի: Այս ֆերմենտի հատկությունները պարզաբանելու փորձը նկարագրված է ստորև:

Այս փորձի վերաբերյալ հետևյալ պնդումներից ո՞րն է ճիշտ:
Ա) Գելի վերին մասում հայտնված ժապավենը միայն ssDNA է, 6,3 կբ չափսով:
Բ) Գելի ներքևի մասում հայտնված ժապավենը 300 bp պիտակավորված ԴՆԹ է:
Գ) Եթե հիբրիդացված ԴՆԹ-ն մշակվում է միայն ԴՆԹ-ի հելիկազանով, և ռեակցիան ավարտվում է, ապա շերտերի դասավորությունը նման է նկար բ-ում 3-րդ գծում ներկայացվածին:
Դ) Եթե հիբրիդացված ԴՆԹ-ն մշակվում է միայն եռալով առանց հելիկազի մշակման, ապա շերտերի դասավորությունը հայտնվում է այնպես, ինչպես ցույց է տրված Նկար բ-ում 2-րդ գծում:
Ե) Եթե հիբրիդացված ԴՆԹ-ն մշակվում է միայն խաշած հելիկազանով, ապա շերտերի դասավորությունը հայտնվում է այնպես, ինչպես ցույց է տրված Նկար բ-ում 1-ին գծում:

Շրջանային օլիմպիադա 2001 թ
- Համառուսաստանյան օլիմպիադա 2001 թ
- Միջազգային օլիմպիադա 2001 թ
- Միջազգային օլիմպիադա 1991 թ
- Միջազգային օլիմպիադա 2008 թ
- Շրջանային օլիմպիադա 2008 թ
- Միջազգային օլիմպիադա 2010 թ
Այս օլիմպիադաների ամբողջական տեքստերը կարող եք գտնել այստեղ:

վերօրինակման- տեղեկատվության փոխանցում ԴՆԹ-ից ԴՆԹ, ԴՆԹ-ի ինքնակրկնօրինակում (ԴՆԹ կենսասինթեզ):

ԴՆԹ-ի մոլեկուլը կազմված է երկու շղթայից կրկնապատկվում էբջիջների բաժանման ժամանակ. ԴՆԹ-ի կրկնապատկումհիմնված է այն բանի վրա, որ թելերը բացելիս յուրաքանչյուր թել կարելի է լրացնել լրացուցիչ պատճեն, այդպիսով ստանալով ԴՆԹ-ի մոլեկուլի երկու շղթա՝ պատճենելով բնօրինակը։

Վերարտադրման համար պահանջվող պայմանները. 1.) Մատրիցա- ԴՆԹ-ի շղթաներ. Թելերի բաժանումը կոչվում է կրկնօրինակման պատառաքաղ. Այն կարող է ձևավորվել ԴՆԹ-ի մոլեկուլում: Նրանք շարժվում են տարբեր ուղղություններով՝ ձևավորվելով կրկնվող աչք. Էուկարիոտների ԴՆԹ-ի մոլեկուլում կան մի քանի այդպիսի աչքեր, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի երկու պատառաքաղ։ 2.) ենթաշերտ. Պլաստիկ նյութն է դեզօքսինուկլեոտիդ տրիֆոսֆատներ dATP, dGTP, dCTP, dTTP: Այնուհետև դրանք քայքայվում են դեզօքսինուկլեոտիդ մոնոֆոսֆատներ, անօրգանական ֆոսֆատի երկու մոլեկուլ՝ էներգիայի արտազատմամբ, այսինքն. նրանք և՛ աղբյուրն են, և՛ էներգիա, Եվ պլաստիկ նյութ. 3.) Իոններ մագնեզիում. 4.) Կրկնվող ֆերմենտային համալիր. բայց) ԴՆԹ-ն արձակում է սպիտակուցներ: - ԴՆԹ-Ա(առաջացնում է թելերի շեղում); - հելիկազներ(կտրել ԴՆԹ-ի շարանը) - տոպոիզոմերազներ 1Եվ 2 (թուլանալ պարույրի վրայով): պոկել իրարից (3",5")-ֆոսֆոդիստերային կապեր. Պրոկարիոտներում տոպոիզոմերազ 2-ը կոչվում է գիրազա. բ) Սպիտակուցներ, որոնք կանխում են ԴՆԹ-ի շղթաների միացումը ( SSB սպիտակուցներ): մեջ) ԴՆԹ պոլիմերազ(կատալիզացնում է ֆոսֆոդիստերային կապերի առաջացումը): ԴՆԹ պոլիմերազը միայն երկարացնում է արդեն գոյություն ունեցող շարանը, բայց չի կարող միացնել երկու ազատ նուկլեոտիդներ: է) Պրիմազա(կատալիզացնում է սինթեզի համար «սերմի» ձևավորումը): Այն իր կառուցվածքով ՌՆԹ պոլիմերազ է, որը միացնում է միայնակ նուկլեոտիդները: ե) ԴՆԹ լիգազ. 5.) Այբբենարաններ- «սերմ» վերարտադրության համար: Սա կարճ հատված է ռիբոնուկլեոտիդ տրիֆոսֆատներ(2 - 10): Այբբենարանի ձևավորումը կատալիզացված է պրիմիզա.

Կրկնօրինակման քայլեր. 1.) Ընդունելը(կրկնօրինակման պատառաքաղի ձևավորում); 2.) Երկարացում(նոր թելերի սինթեզ); 3.) Այբբենարանի բացառումը; 4.) Ավարտ(երկու մանկական շղթաների սինթեզի ավարտ):

Կրկնօրինակման մեկնարկ.- կարգավորում է ազդանշանային սպիտակուցի մոլեկուլները, աճի գործոններ;- տրամադրել ֆերմենտներԵվ հատուկ սպիտակուցներ.

Պահանջվող ֆերմենտներ. ԴՆԹ տոպոիզոմերազներՖերմենտներ, որոնք արձակում են ԴՆԹ-ի գերծալքերը: ԴՆԹ հելիկա- կոտրում է ջրածնային կապերը երկշղթա ԴՆԹ-ի մոլեկուլում: Արդյունքում Ա կրկնօրինակման պատառաքաղ (կրկնվող աչք).

Սպիտակուցները, որոնք կապվում են միաշղթա ԴՆԹ-ի շղթաներին, միանում են միաշղթա ԴՆԹ-ին և կանխում դրանց փոխլրացման միացումը։

կրկնօրինակման երկարացում.Սինթեզի սուբստրատներն են դեզօքսինուկլեոզիդ տրիֆոսֆատներ, հանդես գալով որպես շինանյութի և էներգիայի աղբյուր։

Պահանջվող ֆերմենտներ. ԴՆԹ պրիմազա, որը կատալիզացնում է ՌՆԹ պրայմերների կարճ մոլեկուլների սինթեզը ԴՆԹ պոլիմերազի համար։ ԴՆԹ պոլիմերազապահովում է ընդգրկումը աճող «նոր» նուկլեոտիդների շղթայում, որոնք լրացնում են «հին», այսինքն՝ կաղապարային շղթան։

ԴՆԹ-ի նոր շղթաների սինթեզը կարող է ընթանալ միայն ուղղությամբ 5' վերջից մինչև 3' վերջ. Մեկ շղթայի վրա ԴՆԹ-ն անընդհատ սինթեզվում է «առաջատար» շղթա, իսկ մյուս կողմից կարճ բեկորներ են գոյանում - «հետամնաց» միացում (Օկազակիի բեկորներ).

Պրայմերները հեռացնելուց հետո ԴՆԹ լիգազկարում է Օկազակիի կարճ հատվածները ( ավարտ).

Տեղեկատվությունը փոխանցվում է մատրիցային ճանապարհ. կիսապահպանողականԴՆԹ-ի վերարտադրության մեխանիզմ.

Վերարտադրման գործընթացում ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրը, որը բաղկացած է երկու լրացնող պոլինուկլեոտիդային շղթաներից, արձակվում է առանձին շղթաների մեջ և միևնույն ժամանակ սկսվում է նոր պոլինուկլեոտիդային շղթաների սինթեզը. այս դեպքում ԴՆԹ-ի սկզբնական շղթաները կաղապարների դեր են խաղում։ Բնօրինակներից յուրաքանչյուրի վրա սինթեզված նոր շարանը նույնական է մյուս սկզբնական շղթայի հետ: Երբ գործընթացը ավարտվում է, ձևավորվում են երկու նույնական կրկնակի պարույրներ, որոնցից յուրաքանչյուրը բաղկացած է մեկ հին (օրիգինալ) և մեկ նոր շղթայից (նկ. 1): Այսպիսով, ԴՆԹ-ի սկզբնական մոլեկուլը կազմող երկու շղթաներից միայն մեկն է փոխանցվում մի սերնդից մյուսին` այսպես կոչված, կրկնօրինակման կիսապահպանողական մեխանիզմը:

Կրկնօրինակումը բաղկացած է մեծ թվով հաջորդական փուլերից, որոնք ներառում են վերարտադրության մեկնարկի կետի ճանաչում, սկզբնական դուպլեքսի (խխունջի) լուծարում, շղթաները միմյանցից մեկուսացված վիճակում պահելը, դրանց վրա նոր դուստր շղթաների սինթեզ սկսելը, դրանց աճ (երկարացում), շղթաները պարույրի մեջ պտտելով և սինթեզի ավարտ (վերջ): Կրկնօրինակման բոլոր այս փուլերը, որոնք ընթանում են մեծ արագությամբ և բացառիկ ճշգրտությամբ, ապահովվում են ավելի քան 20 ֆերմենտներից և սպիտակուցներից բաղկացած համալիրից, այսպես կոչված, ԴՆԹ-ի ռեպլիկազային համակարգից կամ ռեպլիզոմից: Կրկնօրինակման ֆունկցիոնալ միավորը ռեպլիկոնն է, որը քրոմոսոմի կամ արտաքրոմոսոմային ԴՆԹ-ի մի հատված (հատված) է, որը սահմանափակվում է սկզբնական կետով, որտեղ վերարտադրությունը սկսվում է և վերջակետով, որտեղ վերարտադրությունը դադարում է: Կրկնօրինակման արագությունը վերահսկվում է մեկնարկային փուլում: Սկսելուց հետո կրկնօրինակումը շարունակվում է մինչև ամբողջ ռեպլիկոնը կրկնօրինակվի (կրկնապատկվի): Սկսման հաճախականությունը որոշվում է հատուկ կարգավորող սպիտակուցների փոխազդեցությամբ վերարտադրման սկզբնաղբյուրի հետ: Բակտերիալ քրոմոսոմները պարունակում են մեկ ռեպլիկոն. վերարտադրության մեկ սկզբնակետում սկիզբը հանգեցնում է ամբողջ գենոմի վերարտադրությանը: Յուրաքանչյուր բջջային ցիկլում վերարտադրությունը սկսվում է միայն մեկ անգամ: Պլազմիդները և վիրուսները, որոնք ինքնավար գենետիկ տարրեր են, առանձին կրկնօրինակներ են, որոնք ընդունակ են բազմակի մեկնարկելու հյուրընկալող բջիջում: Էուկարիոտիկ քրոմոսոմները (բոլոր օրգանիզմների քրոմոսոմները, բացառությամբ բակտերիաների և կապույտ-կանաչ ջրիմուռների) պարունակում են մեծ թվով ռեպլիկոններ, որոնցից յուրաքանչյուրը նույնպես սկսվում է մեկ բջջի ցիկլում:

Սկսած սկզբնավորման կետից՝ վերարտադրությունը տեղի է ունենում սահմանափակ գոտում, որը շարժվում է սկզբնական ԴՆԹ-ի պարույրով: Այս ակտիվ վերարտադրության գոտին (այսպես կոչված, կրկնօրինակման պատառաքաղը) կարող է շարժվել երկու ուղղություններով: Միակողմանի կրկնօրինակման ժամանակ մեկ կրկնօրինակման պատառաքաղը շարժվում է ԴՆԹ-ի երկայնքով: Երկկողմանի կրկնօրինակման ժամանակ երկու կրկնօրինակման պատառաքաղներ շեղվում են սկզբնավորման կետից հակառակ ուղղություններով. դրանց արագությունները կարող են տարբեր լինել: Բակտերիաների և կաթնասունների ԴՆԹ-ի վերարտադրման ժամանակ դուստր շղթայի աճի տեմպը համապատասխան է. 500 և 50 նուկլեոտիդներ 1 վրկ-ում; բույսերում այս արժեքը վայրկյանում չի գերազանցում 20 նուկլեոտիդը: Հակառակ ուղղություններով երկու պատառաքաղների շարժումը ստեղծում է «պղպջակի» կամ «աչքի» տեսք ունեցող օղակ: Շարունակվող կրկնօրինակումը ընդլայնում է «աչքը», մինչև այն ներառի ամբողջ ռեպլիկոնը:

Վերարտադրման ընթացքում շղթայի աճն իրականացվում է դեզօքսիռիբոնուկլեոզիդ տրիֆոսֆատի փոխազդեցության շնորհիվ ԴՆԹ-ի արդեն կառուցված մասի 3 «-OH տերմինալ նուկլեոտիդի հետ, այս դեպքում պիրոֆոսֆատը կտրվում է և ֆոսֆոդիստերային կապ է լինում ձևավորվում է Պոլինուկլեոտիդային շղթայի աճը տեղի է ունենում միայն նրա 3" ծայրից, այսինքն՝ 5" :3" ուղղությամբ։ Այս ռեակցիան կատալիզացնող ֆերմենտը ԴՆԹ պոլիմերազն է։

ԴՆԹ-ի շղթայում յուրաքանչյուր նոր ֆոսֆոդիստերային կապի ձևավորման վրա ծախսվող էներգիան ապահովվում է նուկլեոզիդ տրիֆոսֆատի a- և b-ֆոսֆատ խմբերի միջև ֆոսֆատային կապի ճեղքման արդյունքում:

ԴՆԹ պոլիմերազը ունի մեկ նուկլեոզիդ տրիֆոսֆատ կապող տեղ, որը ընդհանուր է բոլոր չորս նուկլեոտիդների համար: Շրջակա միջավայրից նուկլեոտիդի ընտրությունը, որի հիմքը լրացնում է կաղապարի հաջորդ հիմքը, ընթանում է առանց սխալների՝ ԴՆԹ-ի կաղապարի (բնօրինակ ԴՆԹ շղթայի) որոշիչ ազդեցության պատճառով։ ԴՆԹ պոլիմերազի կառուցվածքի որոշակի մուտացիոն վնասով, որոշ դեպքերում տեղի է ունենում ոչ կոմպլեմենտար նուկլեոտիդների ընդգրկում:

Ֆորմալ ԴՆԹ-ի վերարտադրության գործընթացում նուկլեոտիդների բոլոր 4 ազոտային հիմքերի հազվագյուտ տավտոմերային ձևերը կարճ ժամանակով ի հայտ են գալիս 10-4-10-5 հավանականությամբ, որոնք կազմում են անկանոն զույգեր։ Կրկնօրինակման բարձր ճշգրտությունը (սխալների հավանականությունը չի գերազանցում 10-9-ը) պայմանավորված է ուղղում (վերանորոգում) իրականացնող մեխանիզմների առկայությամբ։

Կրկնօրինակման պատառաքաղը ասիմետրիկ է: ԴՆԹ-ի երկու սինթեզված դուստր շղթաներից մեկը կառուցված է շարունակաբար, իսկ մյուսը` ընդհատումներով: Առաջինը կոչվում է առաջատար, կամ առաջատար, շղթա, իսկ երկրորդը կոչվում է հետամնաց։ Երկրորդ շղթայի սինթեզն ավելի դանդաղ է ընթանում. չնայած, ընդհանուր առմամբ, այս շղթան կառուցված է 3" : 5" ուղղությամբ, նրա յուրաքանչյուր բեկորն առանձին-առանձին աճում է 5" :3" ուղղությամբ: Սինթեզի այս անդադար մեխանիզմի շնորհիվ երկու հակազուգահեռ շղթաների վերարտադրությունն իրականացվում է մեկ ֆերմենտի՝ ​​ԴՆԹ պոլիմերազի մասնակցությամբ, որը կատալիզացնում է նուկլեոտիդային շղթայի ընդլայնումը միայն 5" :3" ուղղությամբ։

ՌՆԹ-ի կարճ հատվածները, որոնք լրացնում են կաղապարային ԴՆԹ-ի շղթան, ծառայում են որպես հետամնաց շղթայի բեկորների սինթեզի սերմեր: Այս ՌՆԹ պրայմերները (պրայմերները), որոնք բաղկացած են մոտ 10 նուկլեոտիդներից, սինթեզվում են որոշակի ընդմիջումներով ռիբոնուկլեոզիդ տրիֆոսֆատներից հետամնաց շղթայի կաղապարի վրա 5":3" ուղղությամբ՝ օգտագործելով ՌՆԹ պրիմազի ֆերմենտը: ՌՆԹ պրայմերները այնուհետև երկարացվում են դեզօքսինուկլեոտիդներով 3' ծայրից ԴՆԹ պոլիմերազի միջոցով, որը շարունակում է երկարաձգվել այնքան ժամանակ, մինչև կառուցվող շարանը հասնի նախորդ հատվածի 5' ծայրին կցված պրայմերային ՌՆԹ-ին: Այսպես ձևավորված բեկորները (այսպես կոչված Օկազակիի բեկորները) հետաձգված շղթայի մեջ ունեն 1000-2000 դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդային մնացորդներ բակտերիաներում. կենդանիների բջիջներում դրանց երկարությունը չի գերազանցում 200 նուկլեոտիդը։

Այս բեկորներից շատերից ԴՆԹ-ի շարունակական շղթայի ձևավորումն ապահովելու համար գործում է ԴՆԹ-ի վերանորոգման հատուկ համակարգ՝ հեռացնելով ՌՆԹ այբբենարանը և այն փոխարինելով ԴՆԹ-ով: Բակտերիաներում ՌՆԹ-ի այբբենարանը հեռացվում է նուկլեոտիդից նուկլեոտիդով՝ ԴՆԹ պոլիմերազի 5':3' էկզոնուկլեազային ակտիվության շնորհիվ: Այս դեպքում յուրաքանչյուր ճեղքված ռիբոնուկլեոտիդային մոնոմերը փոխարինվում է համապատասխան դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդով (հին շղթայի վրա սինթեզված հատվածի 3» ծայրը օգտագործվում է որպես սերմ): ԴՆԹ լիգազի ֆերմենտը ավարտում է ամբողջ գործընթացը՝ կատալիզացնելով ֆոսֆոդիեստերի ձևավորումը: կապ նոր ԴՆԹ-ի հատվածի 3"-OH խմբի և նախորդ հատվածի 5" ֆոսֆատ խմբի միջև: Այս կապի ձևավորումը պահանջում է էներգիա, որն ապահովվում է կոենզիմ-նիկոտինամիդ-ադենինդինուկլեոտիդի պիրոֆոսֆատ կապի կոնյուգացված հիդրոլիզի ժամանակ: (բակտերիալ բջիջներում) կամ ATP (կենդանական բջիջներում և բակտերիոֆագներում):

Կրկնակի պարույրի և բացատների արձակում: շղթայի բաժանումն իրականացվում է մի քանի հատուկ սպիտակուցների միջոցով: Հելիկազները արձակում են ԴՆԹ-ի կարճ հատվածները վերարտադրության պատառաքաղից անմիջապես առաջ: Յուրաքանչյուր բազային զույգի բաժանումը սպառում է երկու ATP մոլեկուլների հիդրոլիզի էներգիան դեպի ադենոզին դիֆոսֆատ և ֆոսֆատ: ԴՆԹ-ին կապող սպիտակուցների մի քանի մոլեկուլներ կցվում են առանձնացված շղթաներից յուրաքանչյուրին, որոնք կանխում են փոխլրացնող զույգերի ձևավորումը և շղթաների հակառակ վերամիավորումը։ Դրա շնորհիվ վերարտադրման համակարգի համար հասանելի են ԴՆԹ շղթաների նուկլեոտիդային հաջորդականությունները։ Այլ հատուկ սպիտակուցներ օգնում են պրիմասին մուտք գործել հետամնաց շղթայի ձևանմուշ: Արդյունքում, պրիմազան կապվում է ԴՆԹ-ին և սինթեզում ՌՆԹ պրայմերներ հետամնաց շղթայի բեկորների համար: Նոր խխունջների ձևավորումը չի պահանջում էներգիայի որևէ ծախս կամ լրացուցիչ «ոլորող» ֆերմենտի մասնակցություն։

Շրջանաձև ռեպլիկոնի դեպքում (օրինակ՝ պլազմիդում) նկարագրված պրոցեսը կոչվում է q-կրկնօրինակում. ԴՆԹ-ի շրջանաձև մոլեկուլները ոլորվում են իրենց վրա (գերոլորված), կրկնօրինակման գործընթացում կրկնակի պարույրը քանդելիս նրանք պետք է անընդհատ պտտվեն իրենց առանցքի շուրջը: Այս դեպքում առաջանում է ոլորման լարում, որը վերանում է շղթաներից մեկի կոտրման միջոցով։ Երկու ծայրերն այնուհետև անմիջապես նորից միացվում են միմյանց: Այս ֆունկցիան կատարում է ԴՆԹ տոպոիզոմերազ ֆերմենտը։ Կրկնօրինակումը այս դեպքում սովորաբար տեղի է ունենում երկու ուղղությամբ, այսինքն. կան երկու կրկնօրինակման պատառաքաղներ: Կրկնօրինակման ավարտից հետո հայտնվում են երկու երկշղթա մոլեկուլներ, որոնք սկզբում կապվում են միմյանց՝ որպես նույն շղթայի օղակներ։ Երբ նրանք բաժանվում են, երկու օղակներից մեկը ժամանակավորապես կոտրվում է։

Շրջանաձև ռեպլիկոնի կրկնօրինակման այլընտրանքային տարբերակը ներառում է ԴՆԹ-ի երկշղթա մոլեկուլի շղթաներից մեկի խզումը: Ստացված ազատ 3' ծայրը կովալենտորեն երկարացվում է՝ մնալով կաղապարի հետ կապված (երկրորդ՝ չկոտրված շղթա), իսկ 5' ծայրը աստիճանաբար փոխարինվում է նոր պոլինուկլեոտիդային շղթայով։ Այս կերպ, մի շղթա արձակվում և շարունակաբար երկարանում է, մինչ կրկնօրինակման պատառաքաղը սահում է օղակաձև մատրիցային շղթայի շուրջը (պտտվող օղակի մեխանիզմ): Երբ նոր շարանը մեծանում է, ազատված 5" ծայրով տեղաշարժված շարանը դառնում է գծային ձևանմուշ նոր լրացուցիչ շղթայի սինթեզի համար: Գծային կաղապարի վրա այս սինթեզը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև ձևավորվի ԴՆԹ-ի դուստր շարանը, որը լրացնում է մեկ պտույտը: շրջանաձև ձևանմուշից, այսինքն՝ ամբողջին Այս կերպ մեծ թվով լրացուցիչ կրկնօրինակներ կարող են իջնել շրջանաձև կաղապարից: Այս մեխանիզմը հայտնաբերված է որոշ վիրուսների, ինչպես նաև մի շարք էուկարիոտիկ բջիջներում:

Կրկնօրինակման մեկ այլ սխեմա ներառում է D-loop կոչվող կառուցվածքի ձևավորում: Ըստ այս մեխանիզմի՝ սկզբում կրկնօրինակվում է շրջանաձև ռեպլիկոնի շղթաներից միայն մեկը, իսկ երկրորդ շղթան, մնալով անփոփոխ, տեղահանվում է՝ առաջացնելով օղակ։ Երկրորդ շղթայի կրկնօրինակումը սկսվում է այլ ելակետից և միայն առաջին շղթայի մի մասի կրկնօրինակումից հետո: Նման կրկնօրինակման մեխանիզմ է հայտնաբերվել, օրինակ, միտոքոնդրիալ ԴՆԹ-ում։

ՌՆԹ-ի վերարտադրությունը (ՌՆԹ-ի սինթեզը ՌՆԹ-ի կաղապարի վրա) ավելի քիչ է ուսումնասիրվել: Այն իրականացվում է միայն որոշ վիրուսների դեպքում (օրինակ՝ պոլիոմիելիտի և կատաղության վիրուսների դեպքում): Այս գործընթացը կատալիզացնող ֆերմենտը ՌՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազն է (նաև կոչվում է ՌՆԹ ռեպլիկազ կամ ՌՆԹ սինթետազ): Կան կրկնօրինակման մի քանի տեսակներ՝ ՌՆԹ.

1. սուրհանդակային ՌՆԹ կամ mRNA պարունակող վիրուսներ [այսինքն. կանչեց (+)ՌՆԹ], վերարտադրման արդյունքում նրանք կազմում են կոմպլեմենտար շղթա [(-)ՌՆԹ], որը mRNA չէ, որն օգտագործվում է որպես կաղապար (+)ՌՆԹ-ի սինթեզի համար;

2. (--) ՌՆԹ պարունակող վիրուսները բազմացման արդյունքում սինթեզում են (+) ՌՆԹ.

3. Երկաշղթա ՌՆԹ [(+)ՌՆԹ և (--)ՌՆԹ] պարունակող վիրուսները ասիմետրիկ վերարտադրության արդյունքում սինթեզում են (+)ՌՆԹ։

Կրկնօրինակման մեխանիզմի մասին վարկածը ձևակերպվել է 1953 թվականին Ջ. Ուոթսոնի և Ֆ. Քրիքի կողմից, ովքեր առաջարկել են, որ երկու փոխլրացնող ԴՆԹ շղթաներ իրենց բաժանումից հետո կարող են գործել որպես դրանց վրա ԴՆԹ-ի նոր շղթաների ձևավորման ձևանմուշներ: 1958թ.-ին Մ.Մեսելսոնը և Ֆ.Սթալը փորձնականորեն հաստատեցին կրկնօրինակման այս մեխանիզմը: