في تضاعف الحمض النووي، يتم تصنيع الشريط الرئيسي بشكل مستمر في الاتجاه 5' إلى 3'، بما يتوافق مع حركة شوكة الاستنساخ. تركيبه سلس، ويسهله بوليميريز الحمض النووي III. على العكس من ذلك، يتم تصنيع الشريط المتأخر بشكل متقطع في أجزاء أوكازاكي القصيرة في الاتجاه 3' إلى 5'، بعيدًا عن شوكة النسخ.
الوجبات السريعة الرئيسية
- الخيط الرئيسي يخضع لتكرار مستمر ، بينما الخيط المتأخر يخضع لتكرار متقطع.
- يقوم DNA polymerase III بتجميع الخيط الرئيسي ، بينما يقوم DNA polymerase I بتركيب الخيط المتأخر.
- يحتوي الخيط الرئيسي على عدد أقل من البادئات مقارنة بالخيط المتأخر ، مما يتطلب عدة مواد أولية لتركيب شظايا أوكازاكي.
يؤدي حبلا الحمض النووي مقابل الحمض النووي المتأخر
يتكرر الشريط الرائد باستمرار في الاتجاه 5'3 لحركة شوكة النسخ المتماثل. الخيط الرئيسي لا يتطلب أساس RNA. يتكاثر الشريط المتأخر بشكل متقطع في الاتجاه 3'5 المعاكس لحركة شوكة النسخ المتماثل. يتطلب التمهيدي RNA.
جدول المقارنة
| الميزات | الساحل الرئيسي | متخلفة عن حبلا |
|---|---|---|
| تركيب | مستمر | متقطع (شظايا أوكازاكي) |
| اتجاه التوليف | نفس حركة شوكة النسخ المتماثل (5 ′ إلى 3 ′) | عكس حركة شوكة النسخ المتماثل (3' إلى 5') |
| عدد الاشعال اللازمة | واحد | متعددة لكل جزء أوكازاكي |
| متطلبات ليجاز الحمض النووي | لا | نعم للانضمام إلى أجزاء أوكازاكي |
| النمو نسبة إلى شوكة النسخ المتماثل | بعيدا عن شوكة النسخ المتماثل | نحو شوكة النسخ المتماثل |
ما هو خيط الحمض النووي الرائد؟
نبذة
يعد شريط الحمض النووي الرائد عنصرًا حاسمًا في تكرار الحمض النووي، مما يسهل الازدواجية الدقيقة للمعلومات الجينية. ويتم تصنيعه بشكل مستمر وفعال أثناء عملية النسخ، مما يضمن النسخ السريع والدقيق لجزيء الحمض النووي بأكمله.
عملية التوليف
يبدأ تركيب شريط الحمض النووي الرئيسي عند أصل التضاعف، حيث يتفكك الحلزون المزدوج للحمض النووي ليشكل شوكات التضاعف. تعمل إنزيمات هيليكاز الحمض النووي على فك الحلزون المزدوج قبل شوكة النسخ، مما يؤدي إلى إنشاء قوالب الحمض النووي المفرد التي تقطعت بها السبل للتكرار. يقوم Primase بعد ذلك بتجميع بادئة قصيرة من الحمض النووي الريبي (RNA) عند الطرف 3 of لقالب الشريط الرئيسي.
بعد تخليق التمهيدي، يرتبط بوليميريز الحمض النووي III، وهو إنزيم البوليميريز التكراري الرئيسي، ببادئ الحمض النووي الريبي (RNA) ويبدأ تخليق الحمض النووي. إنه يطيل الشريط الأمامي في الاتجاه 5 إلى 3، ويتحرك بشكل مستمر على طول شريط القالب باتجاه شوكة النسخ. عندما يقوم بوليميريز الحمض النووي III بتوليف الشريط الرئيسي، فإنه يزيح خيوط الحمض النووي الأبوية، والتي تُستخدم لاحقًا كقوالب لتخليق الشريط المتأخر.
يضمن التوليف المستمر للشريط الرئيسي التكرار الفعال والمنسق لجزيء الحمض النووي. يتحرك بوليميريز الحمض النووي III على طول شريط القالب بمعالجة عالية، مضيفًا النيوكليوتيدات المكملة لشريط الحمض النووي الأبوي بدقة ملحوظة. مع تقدم شوكة النسخ، يتم تمديد الشريط الرئيسي بسرعة، مما يسمح بتكرار سريع ودقيق للمادة الوراثية.
دور الهستونات
تلعب الهستونات أدوارًا أساسية في تكرار الحمض النووي من خلال تسهيل الوصول إلى قالب الحمض النووي وتثبيت بنية النيوكليوزوم أثناء النسخ. تشكل هذه الهستونات جزءًا من النواة النووية، التي يلتف حولها الحمض النووي ليشكل الكروماتين. أثناء النسخ المتماثل، يجب أن يتم إزاحة الهستونات مؤقتًا للسماح بالوصول إلى قالب الحمض النووي لآلات النسخ المتماثل.
ما هو خيط الحمض النووي المتأخر؟
نبذة
يعد شريط الحمض النووي المتأخر مكونًا أساسيًا في تكرار الحمض النووي، ويعمل جنبًا إلى جنب مع الشريط الرئيسي لضمان التكرار الدقيق والكامل للمادة الوراثية. على عكس السلسلة الرائدة، يتم تصنيع السلسلة المتأخرة بشكل متقطع في أجزاء قصيرة تسمى أجزاء أوكازاكي، مما يتطلب آليات متخصصة لضمان التكاثر الفعال.
عملية التوليف
يحدث تخليق شريط DNA المتأخر بالتزامن مع الشريط الرئيسي ولكنه يستمر في الاتجاه المعاكس. مع تقدم شوكة النسخ، تقوم هيليكاز الحمض النووي بفك الحلزون المزدوج، مما يؤدي إلى توليد قوالب الحمض النووي المفرد التي تقطعت بها السبل للنسخ المتماثل. يقوم Primase بتجميع بادئات RNA القصيرة على فترات على طول قالب الجديلة المتأخرة.
يرتبط بوليميريز الحمض النووي III بعد ذلك ببادئات الحمض النووي الريبي (RNA) ويبدأ تخليق الحمض النووي، وتوليف شظايا أوكازاكي القصيرة في الاتجاه 5 إلى 3 بعيدًا عن شوكة النسخ. يتراوح طول كل قطعة أوكازاكي من 100 إلى 1000 نيوكليوتيدات. يتطلب التوليف المتقطع للشريط المتخلف التوليف الدوري لبادئات الحمض النووي الريبي (RNA) بواسطة أولية لبدء كل جزء.
عندما يقوم بوليميريز الحمض النووي III بتركيب جزء أوكازاكي، فإنه في النهاية يواجه التمهيدي RNA السابق للجزء المجاور. عند هذه النقطة، يقوم الإنزيم بتصنيع الحمض النووي في اتجاه 5 إلى 3، مما يؤدي إلى إزاحة التمهيدي للـ RNA وترك فجوة بين الأجزاء. يقوم بوليميريز الحمض النووي I بعد ذلك بإزالة بادئة الحمض النووي الريبي (RNA) وملء الفجوة بنيوكليوتيدات الحمض النووي، مما يؤدي إلى تصنيع شريط DNA المستمر المكمل لقالب الشريط المتخلف.
الاختلافات الرئيسية بين حبلا الحمض النووي الرئيسي والحبل المتخلف
- اتجاه التوليف:
- الخيوط الرائدة: يتم تصنيعها بشكل مستمر في الاتجاه 5 إلى 3 بوصات، بما يتوافق مع اتجاه حركة شوكة النسخ.
- الشريط المتخلف: يتم تصنيعه بشكل متقطع في الاتجاه 5' إلى 3' بعيدا عن شوكة النسخ، مما يؤدي إلى تكوين شظايا أوكازاكي.
- متطلبات التمهيدي:
- السلسلة الرائدة: تتطلب بادئة RNA واحدة فقط عند أصل النسخ لبدء عملية التوليف.
- الشريط المتخلف: يتطلب عدة بادئات RNA، متباعدة على طول القالب، لبدء تركيب كل جزء أوكازاكي.
- كفاءة التوليف:
- السلسلة الرائدة: يتم تصنيعها بكفاءة وسرعة بسبب طبيعتها المستمرة، مما يؤدي إلى النسخ السريع لجزيء الحمض النووي.
- الخيوط المتأخرة: يتم تصنيعها بكفاءة أقل بسبب طبيعتها المتقطعة، مما يتطلب تركيب ومعالجة أجزاء أوكازاكي المتعددة، مما يؤدي إلى تكاثر أبطأ.
- تشكيل شظية أوكازاكي:
- الخصلة الرائدة: لا تشكل شظايا أوكازاكي؛ يحدث التوليف بشكل مستمر دون انقطاع.
- السلسلة المتأخرة: تشكل شظايا أوكازاكي بسبب الطبيعة المتقطعة للتخليق، مما يؤدي إلى تكوين أجزاء قصيرة من الحمض النووي يجب ضمها معًا.
- حركة البلمرة:
- الشريط الرئيسي: يتحرك بوليميريز الحمض النووي بشكل مستمر على طول شريط القالب باتجاه شوكة النسخ.
- الشريط المتخلف: يتحرك بوليميراز الحمض النووي بطريقة متقطعة، مكونًا شظايا أوكازاكي بعيدًا عن شوكة التضاعف.
- آليات المعالجة:
- السلسلة الرائدة: تتطلب الحد الأدنى من المعالجة؛ يتم دمج الحمض النووي المركب مباشرة في الشريط المتنامي.
- الشريط المتخلف: يتطلب خطوات معالجة إضافية مثل إزالة بادئ الحمض النووي الريبي (RNA)، وملء الفجوة، وربط جزء أوكازاكي لإنشاء شريط DNA مستمر.
- https://science.sciencemag.org/content/300/5623/1300.abstract
- https://www.embopress.org/doi/abs/10.1093/emboj/18.22.6561
آخر تحديث: 28 فبراير 2024
لقد بذلت الكثير من الجهد في كتابة منشور المدونة هذا لتقديم قيمة لك. سيكون مفيدًا جدًا بالنسبة لي ، إذا كنت تفكر في مشاركته على وسائل التواصل الاجتماعي أو مع أصدقائك / عائلتك. المشاركة هي ♥ ️
أمضى بيوش ياداف السنوات الخمس والعشرين الماضية في العمل كفيزيائي في المجتمع المحلي. إنه فيزيائي شغوف بجعل العلم في متناول قرائنا. وهو حاصل على بكالوريوس في العلوم الطبيعية ودبلوم دراسات عليا في علوم البيئة. يمكنك قراءة المزيد عنه على موقعه صفحة بيو.
المصطلحات العلمية المستخدمة في هذا المنشور مسلية للغاية. أكاد أسمع شغف المؤلف بالموضوع يأتي من خلال الشروحات!
أنا سعيد لأنك وجدت الأمر مسليًا يا أوسكار. في بعض الأحيان يمكن أن تكون المصطلحات العلمية مثيرة للاهتمام ومسلية.
أنا أوافق، أوسكار. من الجميل أن نرى كاتبًا متحمسًا لموضوعه.
كانت تفسيرات الخيوط الرائدة والمتأخرة واضحة للغاية، وقد جعل المنشور الموضوع أسهل بكثير للفهم.
أعتقد ذلك أيضًا يا جيم. من الرائع دائمًا العثور على مقالات تبسط موضوعات معقدة كهذه.
متفق عليه، جيم. قدم هذا المنشور المادة بطريقة يسهل الوصول إليها للغاية.
هذه المشاركة معقدة للغاية ومعقدة. يجب تبسيطها حتى يفهمها جمهور أوسع.
أرى ما تقوله، فوكس. من المؤكد أنه موضوع معقد، لكن تبسيطه أكثر من اللازم قد يؤدي إلى فقدان تفاصيل مهمة.
كانت التفاصيل المتعلقة بتركيب بوليميريز الحمض النووي III للشريط الرئيسي وبوليميريز الحمض النووي I لتصنيع الشريط المتأخر مفيدة بشكل خاص.
إنه لأمر مدهش مدى تعقيد وتعقيد عملية تكرار الحمض النووي، أليس كذلك؟
متفق عليه، باتريك. وكان ذلك بمثابة الوجبات الرئيسية بالنسبة لي أيضًا.
لقد تم شرح الفرق بين الخيوط الرائدة والمتأخرة بشكل جيد وسهل الفهم.
لقد وجدت الأمر واضحًا جدًا أيضًا، يا بروجرز. وكانت التفسيرات شاملة وموجزة.
أشعر بخيبة أمل بسبب عدم العمق في هذا المنصب. بالكاد يخدش سطح الموضوع.
لقد وجدت أنها شاملة تمامًا، لكني أحترم رأيك.
أنا أفهم وجهة نظرك، جيمس. ربما كان من الممكن أن تتعمق في مفاهيم أكثر تقدمًا لتوفير عمق إضافي.
كانت الطريقة التي قارن بها المنشور معلمات خيوط الحمض النووي الرائدة والمتأخرة مفيدة بشكل لا يصدق لفهم الاختلافات.
أنا أتفق تماما، كايل. وكان جدول المقارنة فعالا جدا في تسليط الضوء على الفروق.
شكرا لك على هذا المنصب بالمعلومات! لقد تعلمت الكثير عن تكرار الحمض النووي والاختلافات بين الشريط المتقدم والشريط المتأخر. هذا رائع.
أنا أتفق تماما، تريسي. وكان هذا المنصب مكتوبة بشكل جيد وتعليمية للغاية.
لقد وجدت أنها مثيرة للاهتمام للغاية أيضًا. لم أكن أعرف عن الاختلافات بين الخيوط الرائدة والمتأخرة قبل قراءة هذا.
كانت المقالة غنية بالمعلومات ومنظمة بشكل جيد.
إن وجود بنية واضحة في المقالات العلمية أمر مهم للغاية. هذا واحد حقق ذلك بالتأكيد.
أنا أوافق، ايرين. أنا أقدر التوضيحات الواضحة وتنظيم المعلومات.
لقد وجدت هذا المنشور مفيدًا جدًا ومثيرًا للاهتمام.
بالتأكيد، كايل. آمل أن أرى المزيد من المشاركات مثل هذه في المستقبل.
متفق عليه، كايل. لقد كانت قراءة آسرة.