معلومة

11.16: أساسيات استنساخ الحمض النووي - علم الأحياء

11.16: أساسيات استنساخ الحمض النووي - علم الأحياء


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.

قدم توضيح بنية اللولب المزدوج تلميحًا حول كيفية تقسيم الحمض النووي وعمل نسخ منه. كانت هناك ثلاثة نماذج مقترحة: محافظة ، وشبه محافظة ، ومشتتة (انظر الشكل 1).

في التكرار المحافظ ، يبقى الحمض النووي الأبوي معًا ، وتكون خيوط الابنة المشكلة حديثًا معًا. تقترح الطريقة شبه المحافظة أن كل من خيوط الحمض النووي الأبوية تعمل كقالب لتخليق الحمض النووي الجديد ؛ بعد النسخ المتماثل ، يشتمل كل DNA مزدوج الشريطة على خصلة أبوية واحدة أو خصلة "قديمة" وخيط واحد "جديد". في النموذج المشتت ، تحتوي كلتا نسختين من الحمض النووي على أجزاء مزدوجة تقطعت بها السبل من الحمض النووي الأبوي والحمض النووي المركب حديثًا.

كان Meselson و Stahl مهتمين بفهم كيفية تكرار الحمض النووي. لقد نموا بكتريا قولونية لعدة أجيال في وسط يحتوي على نظير "ثقيل" من النيتروجين (15N) التي يتم دمجها في القواعد النيتروجينية ، وفي النهاية في الحمض النووي (الشكل 2).

ال بكتريا قولونية ثم تحولت الثقافة إلى وسط يحتوي على 14N وسمح لها بالنمو لجيل واحد. تم حصاد الخلايا وعزل الحمض النووي. تم طرد الحمض النووي بسرعات عالية في جهاز طرد مركزي فائق. تم السماح لبعض الخلايا بالنمو لدورة حياة أخرى في 14N ونسج مرة أخرى. أثناء الطرد المركزي المتدرج الكثافة ، يتم تحميل الحمض النووي في التدرج (عادة ملح مثل كلوريد السيزيوم أو السكروز) ويتم نسجها بسرعات عالية من 50000 إلى 60.000 دورة في الدقيقة. في ظل هذه الظروف ، سيشكل الحمض النووي نطاقًا وفقًا لكثافته في التدرج اللوني. نمت في الحمض النووي 15سوف يتوسط N في موضع كثافة أعلى من تلك التي نمت فيه 14لاحظ N. Meselson و Stahl أنه بعد جيل واحد من النمو في 14N بعد أن تم نقلهم من 15N ، كان النطاق الفردي الذي تمت ملاحظته وسيطًا في الموضع بين الحمض النووي للخلايا التي نمت حصريًا فيها 15ن و 14N. اقترح هذا إما نمط شبه محافظ أو مشتت للنسخ المتماثل. يتم حصاد الحمض النووي من الخلايا التي نمت على مدى جيلين في 14شكل N شريطين: كان شريط DNA واحد في الموضع الوسيط بينهما 15ن و 14N ، والآخر يتوافق مع نطاق 14N DNA. لا يمكن تفسير هذه النتائج إلا إذا تكرر الحمض النووي بطريقة شبه محافظة. لذلك ، تم استبعاد الوضعين الآخرين.

أثناء تكرار الحمض النووي ، يعمل كل من الخيطين اللذين يشكلان الحلزون المزدوج كقالب تُنسخ منه خيوط جديدة. سيكون الخيط الجديد مكملًا للضفيرة الأبوية أو "القديمة". عندما يتم تكوين نسختين من ابنتيهما ، يكون لهما نفس التسلسل وينقسمان بالتساوي إلى خليتين ابنتيتين.

انقر خلال هذا البرنامج التعليمي على تكرار الحمض النووي.

باختصار: أساسيات نسخ الحمض النووي

يشير نموذج تكرار الحمض النووي إلى أن خيطي اللولب المزدوج ينفصلان أثناء التكرار ، ويعمل كل خيط كقالب يتم نسخ الخيط التكميلي الجديد منه. في التكرار المحافظ ، يتم حفظ الحمض النووي للوالدين ، ويتم تصنيع الحمض النووي للابنة حديثًا. تقترح الطريقة شبه المحافظة أن كل من خيوط الحمض النووي الأبوية تعمل كقالب لتخليق الحمض النووي الجديد ؛ بعد النسخ المتماثل ، يشتمل كل DNA مزدوج الشريطة على خصلة أبوية واحدة أو خصلة "قديمة" وخيط واحد "جديد". اقترح الوضع المشتت أن تكون لنسختين من الحمض النووي أجزاء من الحمض النووي الأبوي والحمض النووي المركب حديثًا. أظهرت الأدلة التجريبية أن تكرار الحمض النووي شبه متحفظ.


ملخص القسم

يشير نموذج تكرار الحمض النووي إلى أن خيطي اللولب المزدوج ينفصلان أثناء التكرار ، ويعمل كل خيط كقالب يتم نسخ الخيط التكميلي الجديد منه. في التكرار المحافظ ، يتم حفظ الحمض النووي للوالدين ، ويتم تصنيع الحمض النووي للابنة حديثًا. تقترح الطريقة شبه المحافظة أن كل من خيطي DNA الوالدين يعملان كقالب للحمض النووي الجديد ليتم تصنيعه بعد النسخ المتماثل ، كل حمض نووي مزدوج الجديلة يشتمل على أحد الوالدين أو & # 8220old & # 8221 حبلا وواحد & # 8220new & # 8221 حبلا. اقترح الوضع المشتت أن تكون لنسختين من الحمض النووي أجزاء من الحمض النووي الأبوي والحمض النووي المركب حديثًا.


ملخص القسم

يشير نموذج تكرار الحمض النووي إلى أن خيطي اللولب المزدوج ينفصلان أثناء التكرار ، ويعمل كل خيط كقالب يتم نسخ الخيط التكميلي الجديد منه. في التكرار المحافظ ، يتم حفظ الحمض النووي للوالدين ، ويتم تصنيع الحمض النووي للابنة حديثًا. تقترح الطريقة شبه المحافظة أن كل من خيطي DNA الأبوين يعملان كقالب للحمض النووي الجديد ليتم تصنيعه بعد النسخ المتماثل ، كل DNA مزدوج الشريطة يشتمل على خيط أبوي واحد أو خيط "قديم" وحبل واحد "جديد". اقترح الوضع المشتت أن تكون لنسختين من الحمض النووي أجزاء من الحمض النووي الأبوي والحمض النووي المركب حديثًا.


ملخص القسم

يشير نموذج تكرار الحمض النووي إلى أن خيطي اللولب المزدوج ينفصلان أثناء التكرار ، ويعمل كل خيط كقالب يتم نسخ الخيط التكميلي الجديد منه. في التكرار المحافظ ، يتم حفظ الحمض النووي للوالدين ، ويتم تصنيع الحمض النووي للابنة حديثًا. تقترح الطريقة شبه المحافظة أن كل من خيطي DNA الأبوين يعملان كقالب للحمض النووي الجديد ليتم تصنيعه بعد النسخ المتماثل ، كل DNA مزدوج الشريطة يشتمل على خيط أبوي واحد أو خيط "قديم" وحبل واحد "جديد". اقترح الوضع المشتت أن تكون لنسختين من الحمض النووي أجزاء من الحمض النووي الأبوي والحمض النووي المركب حديثًا.


11.16: أساسيات استنساخ الحمض النووي - علم الأحياء

وصف المحاضرة

محاضرة الفيديو هذه ، جزء من السلسلة علم الوراثة المفيدة بواسطة البروفيسور روزي ريدفيلد ، ليس لديه حاليًا وصف تفصيلي وعنوان محاضرة فيديو. إذا كنت قد شاهدت هذه المحاضرة وعرفت ما تدور حوله ، ولا سيما موضوعات الأحياء التي تتم مناقشتها ، فيرجى مساعدتنا من خلال التعليق على هذا الفيديو مع اقتراحك وصف و لقب. شكرا جزيلا من ،

- فريق التعلم CosmoLearning

فهرس المقرر

  1. نظرة عامة على الوحدة 1
  2. ما مدى اختلافنا؟
  3. خصائص الحمض النووي
  4. خصائص الجينات
  5. لماذا تعتبر البيولوجيا الجزيئية مربكة
  6. خصائص الكروموسومات
  7. دورات الحياة والبلويد
  8. مقارنة تسلسل الحمض النووي
  9. العلاقات الجينية والتطورية بين البشر
  10. نظرة عامة على الوحدة 2
  11. إخلاص تكرار الحمض النووي
  12. لماذا معظم الطفرات غير ضارة
  13. أنواع الطفرات وعواقبها
  14. الجراثيم والطفرات الجسدية
  15. المطفرة (ما الذي يجب أن نقلق بشأنه)
  16. الطفرات والاختيار والتطور
  17. أصول وتطور الجينات الجديدة وعائلات الجينات
  18. تكشف مقارنة تسلسل الحمض النووي عن التاريخ التطوري
  19. نظرة عامة على الوحدة 3
  20. أساسيات البروتين
  21. البروتينات التحفيزية (الإنزيمات)
  22. البروتينات الهيكلية والنقل والحاملة
  23. البروتينات التنظيمية و RNAs
  24. أنماط ظاهرية متماثلة اللواقح
  25. مضاعفات: أنماط ظاهرية غير متجانسة
  26. كل شيء عن الهيمنة
  27. كيف يتم تسمية الجينات
  28. التفاعل الجيني في المسارات البيوكيميائية
  29. التفاعلات التنظيمية
  30. كيف تسبب الطفرات الجسدية السرطان
  31. أطر التنبؤ بالتأثيرات المظهرية للطفرة
  32. نظرة عامة على الوحدة 4
  33. الكروموسومات الجنسية وتحديد الجنس
  34. التعبير عن الجينات المرتبطة بـ X في الإناث
  35. التعبير عن الجينات المرتبطة بـ X في الذكور
  36. هل يمكن للتباين الجيني الطبيعي أن يفسر الاختلاف الظاهري الطبيعي؟
  37. معظم الاختلافات الطبيعية لها تأثيرات صغيرة جدًا
  38. تؤثر العديد من المتغيرات الجينية الطبيعية على سمات متعددة
  39. تعتمد تأثيرات التباين الوراثي الطبيعي على البيئة
  40. تعتمد تأثيرات الاختلاف الجيني الطبيعي على الصدفة
  41. كيف يؤثر الاختلاف الجيني الطبيعي على خطر الإصابة بالسرطان
  42. دمج الفهم الجديد في المفاهيم القديمة
  43. نظرة عامة على الوحدة 5
  44. بصمة الحمض النووي
  45. تحليل جين واحد أو "لوحة" جينية
  46. كتابة الجينوم SNP ، الجزء 1
  47. كتابة الجينوم SNP ، الجزء 2
  48. خدمات كتابة SNP
  49. تسلسل إكسوم
  50. الأنماط المفردة
  51. أسلاف
  52. القضايا الأخلاقية والاجتماعية المحيطة بعلم الجينوم الشخصي
  53. الجينوميات غير الشخصية
  54. نظرة عامة على الوحدة 6
  55. الانقسام المتساوي
  56. دورات الحياة الجنسية
  57. الانقسام الاختزالي ، الأساسيات
  58. اتباع الأنماط الجينية من خلال الانقسام الاختزالي ، الجزء 1
  59. المزيد عن الانقسام الاختزالي: الاقتران المتماثل والعبور
  60. تتبع الأنماط الجينية من خلال الانقسام الاختزالي (هذه المرة مع عمليات الانتقال)
  61. التزاوج
  62. بعد الأليلات عبر الأجيال
  63. الصلة
  64. الكروموسومات الجنسية في الانقسام الاختزالي
  65. نظرة عامة على الوحدة 7
  66. بدأ التحليل الجيني مع مندل
  67. نتائج مندلز وما نعرفه الآن
  68. كيفية عمل التحليل الجيني
  69. تحليل مندل الجيني
  70. الكشف عن الارتباط بين الجنسين والتنبؤ بالنتائج
  71. استخدام الصلبان للتحقيق في مواقع الجينات الصبغية
  72. استخدام النسب للتحقيق في ميراث الأسرة
  73. استخدام الصلبان للتحقيق في وظيفة الجينات
  74. التحليل الجيني: الأرقام مهمة
  75. نظرة عامة على الوحدة 8
  76. التوريث
  77. إعادة GWAS
  78. زواج الأقارب
  79. زواج الأقارب في الماشية والحيوانات الأليفة
  80. زواج الأقارب والتنوع الجيني في التطور والحفظ
  81. الهجينة
  82. تربية النبات وعلم الوراثة
  83. نظرة عامة على الوحدة 9
  84. تعدد الصبغيات
  85. اختلال الصيغة الصبغية
  86. اختلال الصيغة الصبغية للكروموسومات الجنسية
  87. إعادة ترتيب الكروموسومات
  88. عواقب إعادة ترتيب الكروموسوم
  89. تغييرات صغيرة (اختلاف هيكلي)
  90. الحمض النووي غير المرغوب فيه والأناني
  91. تطور الجينوم
  92. نظرة عامة على الوحدة 10
  93. أصل الحياة
  94. علم الوراثة الميتوكوندريا
  95. علم التخلق
  96. الفسيفساء والكيميرا
  97. الحمض النووي للجنين
  98. علم الوراثة من الشيخوخة

وصف الدورة التدريبية

تمنح هذه الدورة على مستوى الكلية الطلاب فهماً شاملاً لوظيفة الجينات ، وتمكنهم من تطبيق هذا الفهم على قضايا العالم الحقيقي ، الشخصية والمجتمعية.


علم الأحياء 171

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • اشرح كيف تكشف بنية الحمض النووي عن عملية النسخ المتماثل
  • وصف تجارب ميسيلسون وستال

قدم توضيح بنية اللولب المزدوج تلميحًا حول كيفية تقسيم الحمض النووي وعمل نسخ منه. في بحثهما لعام 1953 ، صاغ واتسون وكريك مبالغة لا تصدق: & # 8220 لم يفلت من ملاحظة أن الاقتران المحدد الذي افترضناه على الفور يشير إلى آلية نسخ محتملة للمادة الجينية. & # 8221 مع أزواج أساسية محددة ، تسلسل يمكن توقع خيط DNA واحد من مكمله. يقترح نموذج اللولب المزدوج أن خيطي اللولب المزدوج منفصلان أثناء النسخ المتماثل ، ويعمل كل خيط كقالب يُنسخ منه الشريط التكميلي الجديد. ما لم يكن واضحًا هو كيفية حدوث النسخ المتماثل. تم اقتراح ثلاثة نماذج ((الشكل)): محافظة وشبه محافظة ومشتتة.


في التكرار المحافظ ، يبقى الحمض النووي الأبوي معًا ، وتكون خيوط الابنة المشكلة حديثًا معًا. تقترح الطريقة شبه المحافظة أن كل من خيطي DNA الأبوين يعملان كقالب للحمض النووي الجديد ليتم تصنيعه بعد النسخ المتماثل ، كل DNA مزدوج الشريطة يشتمل على خيط أبوي واحد أو خيط "قديم" وحبل واحد "جديد". في النموذج المشتت ، تحتوي كلتا نسختين من الحمض النووي على أجزاء مزدوجة تقطعت بها السبل من الحمض النووي الأبوي والحمض النووي المركب حديثًا.

كان Meselson و Stahl مهتمين بفهم كيفية تكرار الحمض النووي. لقد نموا بكتريا قولونية لعدة أجيال في وسط يحتوي على نظير "ثقيل" من النيتروجين (15 نيوتن) ، والذي يتم دمجه في القواعد النيتروجينية ، وفي النهاية في الحمض النووي ((الشكل)).


ال بكتريا قولونية ثم تم وضع المزرعة في وسط يحتوي على 14 نيوتن وسمح لها بالنمو لعدة أجيال. بعد كل جيل من الأجيال القليلة الأولى ، تم حصاد الخلايا وعزل الحمض النووي ، ثم طرده بسرعات عالية في جهاز طرد مركزي فائق. أثناء الطرد المركزي ، تم تحميل الحمض النووي في ملف الانحدار (عادة محلول ملح مثل كلوريد السيزيوم أو السكروز) ويتم غزله بسرعات عالية تتراوح من 50،000 إلى 60،000 دورة في الدقيقة. في ظل هذه الظروف ، سيشكل الحمض النووي عصابة وفقًا له كثافة الطفو: الكثافة داخل التدرج الذي يطفو عنده. سيشكل الحمض النووي الذي ينمو في 15 نيوتن نطاقًا عند موضع كثافة أعلى (أي أسفل أنبوب الطرد المركزي) مقارنة بتلك التي نمت في 14 ن. N ، كان النطاق الفردي الذي تمت ملاحظته وسيطًا في الموضع بين الحمض النووي للخلايا التي نمت حصريًا في 15 N و 14 N. وهذا يشير إما إلى نمط النسخ المتماثل شبه المحافظ أو المشتت. شكل الحمض النووي المأخوذ من الخلايا التي نمت على مدى جيلين في 14 نيوتن شريطين: شريط واحد للحمض النووي كان في الموضع المتوسط ​​بين 15 نيوتن و 14 نيوتن ، والآخر يتوافق مع نطاق 14 نيوتن. لا يمكن تفسير هذه النتائج إلا إذا تكرر الحمض النووي بطريقة شبه محافظة. ولهذا السبب ، تم استبعاد النموذجين الآخرين.

أثناء تكرار الحمض النووي ، يعمل كل من الخيطين اللذين يشكلان الحلزون المزدوج كقالب تُنسخ منه خيوط جديدة. سوف تكون الخيوط الجديدة مكملة للخيوط الأبوية أو "القديمة". عندما يتم تكوين نسختين من ابنتيهما ، يكون لهما نفس التسلسل وينقسمان بالتساوي إلى خليتين ابنتيتين.

انقر من خلال نسخ الحمض النووي (فلاش الرسوم المتحركة).

ملخص القسم

أثناء انقسام الخلية ، تتلقى كل خلية ابنة نسخة من كل جزيء من الحمض النووي من خلال عملية تعرف باسم تكرار الحمض النووي. يتكون الكروموسوم الفردي من بدائيات النوى أو كل كروموسوم من حقيقيات النوى من حلزون مزدوج واحد مستمر. يشير نموذج تكرار الحمض النووي إلى أن خيطي اللولب المزدوج ينفصلان أثناء التكرار ، ويعمل كل خيط كقالب يتم نسخ الخيط التكميلي الجديد منه. في النموذج المحافظ للنسخ المتماثل ، يتم حفظ الحمض النووي للوالدين ، ويتم تصنيع الحمض النووي للابنة حديثًا. يقترح النموذج شبه المحافظ أن كل من خيطي الحمض النووي الأبوين يعملان كقالب للحمض النووي الجديد ليتم تصنيعه بعد النسخ المتماثل ، ويحتفظ كل DNA مزدوج الشريطة بالضفيرة الأبوية أو "القديمة" وخيط واحد "جديد". اقترح النموذج المشتت أن نسختين من الحمض النووي ستحتويان على أجزاء من الحمض النووي الأبوي والحمض النووي المركب حديثًا. دعمت تجربة Meselson و Stahl النموذج شبه المحافظ للتكرار ، حيث يتكون الكروموسوم المكرر بالكامل من خيط أبوي واحد وخيط واحد من الحمض النووي المركب حديثًا.

إستجابة مجانية

كيف علم المجتمع العلمي أن تكرار الحمض النووي يحدث بطريقة شبه محافظة؟

تجارب ميسيلسون مع بكتريا قولونية نمت في 15 نيوتن استنتج هذه النتيجة.

تخيل أن تجارب ميسلسون وستال قد دعمت التكرار المحافظ بدلاً من التكرار شبه المحافظ. ما النتائج التي تتوقع ملاحظتها بعد جولتين من النسخ المتماثل؟ كن محددًا فيما يتعلق بتوزيعات الحمض النووي التي تتضمن 15 نيوتن و 14 نيوتن في التدرج.

بعد جولتين من النسخ المحافظ ، سيتم الكشف عن نطاقتين بعد التنبيذ الفائق. سيكون النطاق السفلي (الأثقل) عند كثافة 15 نيوتن ، وسيشكل 25 ٪ من إجمالي الحمض النووي. سيكون النطاق الثاني ، الأعلى (الأخف) بكثافة 14 نيوتن ، وسيحتوي على 75 ٪ من إجمالي الحمض النووي.


الفصل السادس عشر - الأساس الجزيئي للوراثة

  • كان الاقتران المحدد للقواعد النيتروجينية في الحمض النووي هو وميض الإلهام الذي قاد واطسون وكريك إلى الحلزون المزدوج الصحيح.
  • كانت الآلية المحتملة للخطوة التالية ، التكرار الدقيق للحمض النووي ، واضحة لواتسون وكريك من نموذج اللولب المزدوج.

أثناء تكرار الحمض النووي ، يتيح الاقتران الأساسي لخيوط الحمض النووي الموجودة أن تكون بمثابة قوالب لسلاسل تكميلية جديدة.

  • في ورقة ثانية ، نشر واتسون وكريك فرضيتهما حول كيفية تكاثر الحمض النووي.
    • بشكل أساسي ، نظرًا لأن كل خصلة مكملة للآخر ، يمكن لكل منها تشكيل قالب عند الفصل.
    • يمكن استخدام ترتيب القواعد على خيط واحد لإضافة قواعد تكميلية وبالتالي تكرار أزواج القواعد تمامًا.
    • تصطف النيوكليوتيدات ، واحدة تلو الأخرى ، على طول شريط القالب وفقًا لقواعد الاقتران الأساسي.
    • ترتبط النيوكليوتيدات لتشكيل خيوط جديدة.
    • في تجاربهم ، قاموا بتسمية نيوكليوتيدات الخيوط القديمة بنظير نيتروجين ثقيل (15N) ، بينما تمت الإشارة إلى أي نيوكليوتيدات جديدة بنظير أخف (14N).
    • يمكن فصل الخيوط المتماثلة حسب الكثافة في جهاز طرد مركزي.
    • كل نموذج - النموذج شبه المحافظ ، والنموذج المحافظ ، والنموذج التشتت - قدم تنبؤات محددة حول كثافة خيوط الدنا المضاعفة.
    • أنتج النسخ المتماثل الأول في وسط 14N نطاقًا من الحمض النووي الهجين (15N-14N) ، مما أدى إلى القضاء على النموذج المحافظ.
    • أنتج النسخ المتماثل الثاني كلاً من الحمض النووي الخفيف والهجين ، مما أدى إلى القضاء على النموذج المشتت ودعم النموذج شبه المحافظ.

    يقوم فريق كبير من الإنزيمات والبروتينات الأخرى بتكرار الحمض النووي.

    • يستغرق الأمر 25 دقيقة لنسخ كل من 5 ملايين زوج قاعدي في كروموسومها الفردي وتنقسم لتشكيل خليتين ابنتيتين متطابقتين.
    • يمكن لخلية بشرية أن تنسخ أزواجها القاعدية البالغ عددها 6 مليارات وتنقسم إلى خلايا ابنة في غضون ساعات قليلة فقط.
    • هذه العملية دقيقة بشكل ملحوظ ، مع وجود خطأ واحد فقط لكل عشرة مليارات نيوكليوتيد.
    • يشارك أكثر من عشرة إنزيمات وبروتينات أخرى في تكرار الحمض النووي.
    • يُعرف الكثير عن التكاثر في البكتيريا أكثر من حقيقيات النوى.
      • يبدو أن العملية متشابهة بشكل أساسي مع بدائيات النوى وحقيقيات النوى.
      • تفصل هذه الإنزيمات الخيوط ، وتشكل "فقاعة" تكرار.
      • يستمر النسخ المتماثل في كلا الاتجاهين حتى يتم نسخ الجزيء بأكمله.
      • في مواقع المنشأ ، تنفصل خيوط الدنا ، وتشكل "فقاعة" تكرار مع شوكات النسخ المتماثل في كل طرف.
      • تستطيل فقاعات التكاثر مع تكرار الحمض النووي ، وفي النهاية تندمج.
      • معدل الاستطالة حوالي 500 نيوكليوتيد في الثانية في البكتيريا و 50 في الثانية في الخلايا البشرية.
      • يحتوي كل منها على قاعدة نيتروجينية ، وديوكسيريبوز ، وذيل ثلاثي الفوسفات.
      • ATP عبارة عن ثلاثي فوسفات نيوكليوزيد مع ريبوز بدلاً من deoxyribose.
      • يؤدي التحلل المائي المفرط للبيروفوسفات إلى جزيئين من الفوسفات غير العضوي إلى دفع بلمرة النيوكليوتيد إلى الشريط الجديد.
      • يحتوي كل خيط DNA على نهاية 3 مع مجموعة هيدروكسيل حرة متصلة بـ deoxyribose ونهاية 5 مع مجموعة فوسفات حرة متصلة بـ deoxyribose.
      • اتجاه 5 "- & gt 3" لخصلة واحدة يعمل عكس اتجاه 3 "- & gt 5" للخيط الآخر.
      • يمكن أن يمتد خيط DNA الجديد فقط في اتجاه 5 "- & GT 3".
      • يُطلق على خيط الحمض النووي الذي تصنعه هذه الآلية الشريط الرئيسي.
      • على عكس الخيط الرئيسي ، الذي يمتد باستمرار ، يتم تصنيع الحامل المتأخر على شكل سلسلة من القطع القصيرة تسمى شظايا أوكازاكي.
      • يمكنهم فقط إضافة النيوكليوتيدات إلى الطرف 3 من السلسلة الحالية المقترنة بقاعدة مع حبلا القالب.
      • يتكون التمهيدي من 5-10 نيوكليوتيدات في حقيقيات النوى.
      • يمكن أن تبدأ بوليميرات RNA سلسلة RNA من حبلا قالب واحد.
      • بوليميريز DNA آخر ، DNA polymerase I ، يستبدل نيوكليوتيدات RNA للبادئات بإصدارات DNA ، ويضيفها واحدة تلو الأخرى على الطرف 3 من جزء Okazaki المجاور.
      • يتسبب هذا الالتواء في حدوث التواء أكثر إحكاما أمام شوكة النسخ ، ويساعد توبويزوميراز على تخفيف هذا الضغط.
      • يتم نسخ الشريط المتأخر بعيدًا عن الشوكة في مقاطع قصيرة ، كل منها يتطلب برايمر جديدًا.
      • على سبيل المثال ، تعمل هيليكاز بشكل أسرع عندما تكون على اتصال مع بريماز.

      تقوم الإنزيمات بمراجعة الحمض النووي أثناء تكراره وإصلاح الضرر في الحمض النووي الموجود.

      • تحدث الأخطاء أثناء الاقتران الأولي لنيوكليوتيدات القالب والنيوكليوتيدات التكميلية بمعدل خطأ واحد لكل 100000 زوج أساسي.
      • يقوم بوليميراز الحمض النووي بمراجعة كل نيوكليوتيد جديد مقابل نوكليوتيد القالب بمجرد إضافته.
      • إذا كان هناك اقتران غير صحيح ، فإن الإنزيم يزيل النوكليوتيدات الخاطئة ثم يستأنف التوليف.
      • معدل الخطأ النهائي هو واحد فقط لكل عشرة مليارات نيوكليوتيد.
      • تخضع جزيئات الحمض النووي باستمرار لعوامل كيميائية وفيزيائية ضارة.
        • يمكن للمواد الكيميائية التفاعلية والانبعاثات المشعة والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية تغيير النيوكليوتيدات بطرق يمكن أن تؤثر على المعلومات الوراثية المشفرة.
        • قد تخضع قواعد الحمض النووي لتغيرات كيميائية عفوية في ظل الظروف الخلوية الطبيعية.
        • تراقب كل خلية باستمرار مادتها الجينية وتصلحها ، مع 100 إنزيم إصلاح معروف في الإشريكية القولونية وأكثر من 130 إنزيم إصلاح تم تحديده في البشر.
        • يرتبط العيب الوراثي في ​​أحد هذه الإنزيمات بشكل من أشكال سرطان القولون.
        • بوليميراز DNA و ligase يملأان الفراغ.
        • هؤلاء الأفراد شديدو الحساسية لأشعة الشمس.
        • يمكن للأشعة فوق البنفسجية أن تنتج ثايمر الثايمين بين نيوكليوتيدات الثايمين المجاورة.
        • هذا يربط الحلزون المزدوج للحمض النووي ويتداخل مع تكرار الحمض النووي.
        • في الأفراد الذين يعانون من هذا الاضطراب ، تترك الطفرات في خلايا الجلد دون تصحيح وتسبب سرطان الجلد.

        يتم تكرار نهايات جزيئات الحمض النووي بواسطة آلية خاصة.

        • تخلق حدود بوليميراز الحمض النووي مشاكل للحمض النووي الخطي للكروموسومات حقيقية النواة.
        • لا توفر آلية النسخ المعتادة أي طريقة لإكمال الأطراف الخمسة لخيوط DNA الابنة.
          • الجولات المتكررة من النسخ المتماثل تنتج جزيئات DNA أقصر وأقصر.
          • في التيلوميرات البشرية ، يكون هذا التسلسل عادةً TTAGGG ، ويتكرر ما بين 100 و 1000 مرة.
          • يميل DNA Telomeric إلى أن يكون أقصر في تقسيم الخلايا الجسدية للأفراد الأكبر سنًا وفي الخلايا المستنبتة التي انقسمت عدة مرات.
          • إذا أصبحت كروموسومات الخلايا الجرثومية أقصر مع كل دورة خلوية ، فستفقد الجينات الأساسية في النهاية.
          • يوجد الآن مجال لبوليميراز الدنا والبريماز لتمديد نهاية الـ 5.
          • إنه لا يصلح "البروز" في نهاية 3’ال، لكنه يطيل التيلومير.
          • قد يكون طول التيلومير عاملاً مقيدًا في عمر بعض الأنسجة والكائن الحي.
          • غالبًا ما تحتوي الخلايا من الأورام الكبيرة على تيلوميرات قصيرة بشكل غير عادي ، لأنها مرت بالعديد من الانقسامات الخلوية.
          • هذا يتغلب على التقصير التدريجي الذي سيؤدي في النهاية إلى التدمير الذاتي للسرطان.
          • السلالات الخالدة من الخلايا المستنبتة قادرة على انقسام الخلايا غير المحدود.

          مخطط محاضرة لبيولوجيا كامبل / ريس ، الإصدار السابع ، © Pearson Education، Inc. 16-1


          68 أساسيات استنساخ الحمض النووي

          بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

          • اشرح كيف تكشف بنية الحمض النووي عن عملية النسخ المتماثل
          • وصف تجارب ميسيلسون وستال

          قدم توضيح بنية اللولب المزدوج تلميحًا حول كيفية تقسيم الحمض النووي وعمل نسخ منه. في بحثهما لعام 1953 ، صاغ واتسون وكريك مبالغة لا تصدق: & # 8220 لم يفلت من ملاحظة أن الاقتران المحدد الذي افترضناه على الفور يشير إلى آلية نسخ محتملة للمادة الجينية. & # 8221 مع أزواج أساسية محددة ، تسلسل يمكن توقع خيط DNA واحد من مكمله. يقترح نموذج اللولب المزدوج أن خيطي اللولب المزدوج منفصلان أثناء النسخ المتماثل ، ويعمل كل خيط كقالب يُنسخ منه الشريط التكميلي الجديد. ما لم يكن واضحًا هو كيفية حدوث النسخ المتماثل. تم اقتراح ثلاثة نماذج ((الشكل)): محافظة وشبه محافظة ومشتتة.


          في التكرار المحافظ ، يبقى الحمض النووي الأبوي معًا ، وتكون خيوط الابنة المشكلة حديثًا معًا. تقترح الطريقة شبه المحافظة أن كل من خيطي DNA الأبوين يعملان كقالب للحمض النووي الجديد ليتم تصنيعه بعد النسخ المتماثل ، كل DNA مزدوج الشريطة يشتمل على خيط أبوي واحد أو خيط "قديم" وحبل واحد "جديد". في النموذج المشتت ، تحتوي كلتا نسختين من الحمض النووي على أجزاء مزدوجة تقطعت بها السبل من الحمض النووي الأبوي والحمض النووي المركب حديثًا.

          كان Meselson و Stahl مهتمين بفهم كيفية تكرار الحمض النووي. لقد نموا بكتريا قولونية لعدة أجيال في وسط يحتوي على نظير "ثقيل" من النيتروجين (15 نيوتن) ، والذي يتم دمجه في القواعد النيتروجينية ، وفي النهاية في الحمض النووي ((الشكل)).


          ال بكتريا قولونية ثم تم وضع المزرعة في وسط يحتوي على 14 نيوتن وسمح لها بالنمو لعدة أجيال. بعد كل جيل من الأجيال القليلة الأولى ، تم حصاد الخلايا وعزل الحمض النووي ، ثم طرده بسرعات عالية في جهاز طرد مركزي فائق. أثناء الطرد المركزي ، تم تحميل الحمض النووي في ملف الانحدار (عادة محلول ملح مثل كلوريد السيزيوم أو السكروز) ويتم غزله بسرعات عالية تتراوح من 50،000 إلى 60،000 دورة في الدقيقة. في ظل هذه الظروف ، سيشكل الحمض النووي عصابة وفقًا له كثافة الطفو: الكثافة داخل التدرج الذي يطفو عنده. سيشكل الحمض النووي الذي ينمو في 15 نيوتن نطاقًا عند موضع كثافة أعلى (أي أبعد أسفل أنبوب الطرد المركزي) من ذلك الذي نما في 14 ن. N ، كان النطاق الفردي الذي تمت ملاحظته وسيطًا في الموضع بين الحمض النووي للخلايا التي نمت حصريًا في 15 N و 14 N. وهذا يشير إما إلى وضع النسخ المتماثل شبه المحافظ أو التشتيت. شكل الحمض النووي المأخوذ من الخلايا التي نمت على مدى جيلين في 14 نيوتن شريطين: شريط واحد للحمض النووي كان في الموضع المتوسط ​​بين 15 نيوتن و 14 نيوتن ، والآخر يتوافق مع نطاق 14 نيوتن. لا يمكن تفسير هذه النتائج إلا إذا تكرر الحمض النووي بطريقة شبه محافظة. ولهذا السبب ، تم استبعاد النموذجين الآخرين.

          أثناء تكرار الحمض النووي ، يعمل كل من الخيطين اللذين يشكلان الحلزون المزدوج كقالب تُنسخ منه خيوط جديدة. سوف تكون الخيوط الجديدة مكملة للخيوط الأبوية أو "القديمة". عندما يتم تكوين نسختين من ابنتيهما ، يكون لهما نفس التسلسل وينقسمان بالتساوي إلى خليتين ابنتيتين.

          انقر خلال هذا البرنامج التعليمي على تكرار الحمض النووي.

          ملخص القسم

          أثناء انقسام الخلية ، تتلقى كل خلية ابنة نسخة من كل جزيء من الحمض النووي من خلال عملية تعرف باسم تكرار الحمض النووي. يتكون الكروموسوم الفردي من بدائيات النوى أو كل كروموسوم من حقيقيات النوى من حلزون مزدوج واحد مستمر. يشير نموذج تكرار الحمض النووي إلى أن خيطي اللولب المزدوج ينفصلان أثناء التكرار ، ويعمل كل خيط كقالب يتم نسخ الخيط التكميلي الجديد منه. في النموذج المحافظ للنسخ المتماثل ، يتم حفظ الحمض النووي للوالدين ، ويتم تصنيع الحمض النووي للابنة حديثًا. يقترح النموذج شبه المحافظ أن كل من خيطي DNA الأبوين يعملان كقالب للحمض النووي الجديد ليتم تصنيعه بعد النسخ المتماثل ، ويحتفظ كل DNA مزدوج الشريطة بالضفيرة الأبوية أو "القديمة" وخيط واحد "جديد". اقترح النموذج المشتت أن نسختين من الحمض النووي ستحتويان على أجزاء من الحمض النووي الأبوي والحمض النووي المركب حديثًا. دعمت تجربة Meselson و Stahl النموذج شبه المحافظ للتكرار ، حيث يتكون الكروموسوم المكرر بالكامل من خيط أبوي واحد وخيط واحد من الحمض النووي المركب حديثًا.

          راجع الأسئلة

          أثبتت تجارب Meselson و Stahl & # 8217 أن الحمض النووي يتكاثر بأي وضع؟

          إذا كان تسلسل الخيط 5 & # 8242-3 & # 8242 هو AATGCTAC ، فإن التسلسل التكميلي يحتوي على التسلسل التالي:

          كيف دعم ميسلسون وستال نموذج الحلزون المزدوج لواتسون وكريك؟

          1. لقد أظهروا أن كل خيط يعمل كنموذج لتركيب خيط جديد من الحمض النووي.
          2. لقد أظهروا أن خيوط الحمض النووي تتكسر وتتجمع دون أن تفقد المادة الجينية.
          3. لقد أثبتوا أن الحمض النووي يحافظ على بنية الحلزون المزدوج أثناء خضوعه لتكرار شبه محافظ.
          4. لقد أظهروا أن النسخ المحافظ يحافظ على الاقتران الأساسي التكميلي لكل حلزون DNA.

          أسئلة التفكير النقدي

          كيف علم المجتمع العلمي أن تكرار الحمض النووي يحدث بطريقة شبه محافظة؟

          تجارب ميسيلسون مع بكتريا قولونية نمت في 15 نيوتن استنتج هذه النتيجة.

          تخيل أن تجارب ميسلسون وستال قد دعمت التكرار المحافظ بدلاً من التكرار شبه المحافظ. ما النتائج التي تتوقع ملاحظتها بعد جولتين من النسخ المتماثل؟ كن محددًا فيما يتعلق بتوزيعات الحمض النووي التي تتضمن 15 نيوتن و 14 نيوتن في التدرج.

          بعد جولتين من التكرار المحافظ ، سيتم اكتشاف نطاقتين بعد التنبيذ الفائق. سيكون النطاق السفلي (الأثقل) بكثافة 15 نيوتن ، وسيشكل 25 ٪ من إجمالي الحمض النووي. سيكون النطاق الثاني ، الأعلى (الأخف) عند كثافة 14 نيوتن ، وسيحتوي على 75 ٪ من إجمالي الحمض النووي.


          شاهد الفيديو: عملية نسخ mRNA (قد 2022).


تعليقات:

  1. Herve

    نفسك ، لقد اخترعت مثل هذه العبارة التي لا تضاهى؟

  2. Moogujin

    فكرة جيدة

  3. Crosly

    في ذلك شيء ما. شكرا للمساعدة بهذا السؤال. كل ما عبقري بسيط.

  4. Plexippus

    مدونة مثيرة للاهتمام ، أضيفت إلى RSS Reader



اكتب رسالة