Asidi ya nyuklia huchukua jukumu muhimu katika kuhakikisha shughuli muhimu ya seli za viumbe hai. Mwakilishi muhimu wa kundi hili la misombo ya kikaboni ni DNA, ambayo hubeba taarifa zote za kijeni na inawajibika kwa udhihirisho wa vipengele muhimu.
Kurudufisha ni nini?
Katika mchakato wa mgawanyiko wa seli, ni muhimu kuongeza kiasi cha asidi nucleic katika kiini ili kusiwe na upotevu wa taarifa za kijeni katika mchakato huo. Katika biolojia, urudufishaji ni unakili wa DNA kupitia usanisi wa nyuzi mpya.
Madhumuni makuu ya mchakato huu ni kuhamisha taarifa za kinasaba kwa seli za binti bila kubadilika bila mabadiliko yoyote.
Enzymes na protini za replication
Kurudiwa kwa molekuli ya DNA kunaweza kulinganishwa na mchakato wowote wa kimetaboliki kwenye seli, ambao unahitaji protini zinazofaa. Kwa kuwa urudufishaji ni sehemu muhimu ya mgawanyiko wa seli katika biolojia, kwa hivyo, peptidi nyingi saidizi zinahusika hapa.
DNA polymerase ndicho kimeng'enya muhimu zaidi cha ukudufishaji kinachowajibikakwa ajili ya awali ya mlolongo wa binti wa asidi deoxyribonucleic. Katika cytoplasm ya seli, katika mchakato wa replication, kuwepo kwa trifosfati nucleic ni lazima, ambayo huleta besi zote za nucleic
Besi hizi ni monoma za asidi ya nukleiki, kwa hivyo mlolongo mzima wa molekuli hujengwa kutoka kwao. DNA polymerase inawajibika kwa mchakato wa kuunganisha kwa mpangilio sahihi, vinginevyo aina zote za mabadiliko haziepukiki.
- Primase ni protini ambayo inawajibika kwa uundaji wa kianzilishi kwenye msururu wa violezo vya DNA. Primer hii pia inaitwa primer, ina muundo wa RNA. Kwa enzyme ya DNA polymerase, kuwepo kwa monomers ya awali ni muhimu, ambayo awali zaidi ya mlolongo mzima wa polynucleotide inawezekana. Utendakazi huu unafanywa na kitangulizi na kimeng'enya chake sambamba.
- Helicase (helicase) huunda uma replication, ambayo ni mseto wa minyororo ya matriki kwa kuvunja vifungo vya hidrojeni. Hii hurahisisha polima kukaribia molekuli na kuanza usanisi.
- Topoisomerase. Ikiwa unafikiria molekuli ya DNA kama kamba iliyosokotwa, polima inaposonga kwenye mnyororo, voltage chanya itaundwa kwa sababu ya kusokotwa kwa nguvu. Tatizo hili hutatuliwa na topoisomerase, kimeng’enya ambacho huvunja mnyororo kwa muda mfupi na kufunua molekuli nzima. Baada ya hapo, eneo lililoharibiwa hushonwa pamoja tena, na DNA haijasisitizwa.
- Protini za Ssb huambatanisha kama vishada kwenye nyuzi za DNA kwenye uma wa kunakili ili kuzuia uundaji upya wa vifungo vya hidrojeni kabla ya mwisho wa mchakato wa urekebishaji.
- Liga. Kazi ya enzymeinajumuisha kushona vipande vya Okazaki kwenye uzi uliolegea wa molekuli ya DNA. Hii hutokea kwa kukata vianzio na kuingiza monoma asilia za deoksiribonucleic acid badala yake.
Katika biolojia, urudufishaji ni mchakato changamano wa hatua nyingi ambao ni muhimu sana katika mgawanyiko wa seli. Kwa hivyo, matumizi ya protini na vimeng'enya mbalimbali ni muhimu kwa usanisi bora na sahihi.
Mbinu ya kurudia
Kuna nadharia 3 zinazoelezea mchakato wa kurudia DNA:
- Kihafidhina kinasema kwamba molekuli binti mmoja ya asidi nucleic ina asili ya tumbo, na ya pili imeundwa kabisa kutoka mwanzo.
- Semi-conservative iliyopendekezwa na Watson na Crick na kuthibitishwa mwaka wa 1957 katika majaribio ya E. Coli. Nadharia hii inasema kwamba molekuli zote mbili za DNA za binti zina uzi mmoja wa zamani na moja mpya.
- Utaratibu wa mtawanyiko unatokana na nadharia kwamba molekuli binti zina sehemu zinazopishana kwa urefu wake wote, zinazojumuisha monomeri za zamani na mpya.
Sasa modeli ya nusu kihafidhina iliyothibitishwa kisayansi. Ni nini replication katika ngazi ya molekuli? Mwanzoni, helikopta huvunja vifungo vya hidrojeni vya molekuli ya DNA, na hivyo kufungua minyororo yote ya enzyme ya polymerase. Mwisho, baada ya kuundwa kwa mbegu, huanza usanisi wa minyororo mpya katika mwelekeo wa 5'-3'.
Sifa ya DNA antiparallelism ndiyo sababu kuu ya kuundwa kwa nyuzi zinazoongoza na kulegalega. Kwenye kamba inayoongoza, polymerase ya DNA husonga kila wakati, wakati iko kwenye lagiinaunda vipande vya Okazaki, ambavyo vitaunganishwa pamoja na ligase katika siku zijazo.
Vipengele vya urudufishaji
Je, ni molekuli ngapi za DNA ziko kwenye kiini baada ya kujirudia? Mchakato yenyewe unamaanisha kuongezeka maradufu kwa seti ya maumbile ya seli, kwa hivyo, wakati wa kipindi cha syntetisk cha mitosis, seti ya diplodi ina molekuli za DNA mara mbili. Ingizo kama hilo kwa kawaida huwekwa alama kama 2n 4c.
Mbali na maana ya kibiolojia ya urudufishaji, wanasayansi wamepata matumizi ya mchakato huo katika nyanja mbalimbali za dawa na sayansi. Ikiwa katika uigaji wa kibiolojia ni urudufishaji wa DNA, basi katika maabara, uzazi wa molekuli za asidi ya nukleiki hutumiwa kuunda nakala elfu kadhaa.
Njia hii inaitwa polymerase chain reaction (PCR). Utaratibu wa mchakato huu ni sawa na urudufishaji katika vivo, kwa hivyo, vimeng'enya sawa na mifumo ya bafa hutumiwa kwa mkondo wake.
Hitimisho
Kuiga kuna umuhimu mkubwa wa kibayolojia kwa viumbe hai. Uhamisho wa taarifa za kijeni wakati wa mgawanyiko wa seli haukamiliki bila kurudiwa kwa molekuli za DNA, kwa hivyo kazi iliyoratibiwa ya vimeng'enya ni muhimu katika hatua zote.
