up
Search      menu
پزشکی و دامپزشکی :: مقاله همانند سازي ژنتيکي PDF
QR code - همانند سازي ژنتيکي

همانند سازي ژنتيکي

به روند ساخته شدن مولکول DNA از روي الگوي آن در هسته سلول را همانند سازي ژنتيکي يا همانند سازي DNA گفته مي‌شود. که يکي از مراحل تقسيم ميتوز است. طي اين همانند سازي ، مولکول DNA بدون تغيير به نسل بعد سلولها منتقل مي‌شود.
مقدمه
پيشرفتهايي که در سده اخير نصيب علم ژنتيک شده است، تا حدود زيادي مرهون مطالعه و بررسي وراثت در باکتريها است. امروزه ثابت شده است که مکانيسمها ژنتيکي در باکتريها از نظر واکنشهاي شيميايي مشابه ياخته‌هاي يوکاريوت است. پروکاريوتها موجودات ساده و مناسبي براي بررسيهاي ژنتيکي هستند. زيرا در آنها تنها يک مولکول DNA در هر ياخته وجود دارد و اين DNA داراي ساختار کروموزمي پيچيده‌اي نيست. استفاده از ميکروارگانيسمها به عنوان ابزار مطالعه ژنتيکي داراي نقاط ضعفي نيز است.
اول آنکه کوچکي اندازه اين موجودات بررسي ويژگيهاي ظاهري هر ياخته را دشوار مي‌سازد. دوم آنکه توليد مثل جنسي در اين موجودات وجود ندارد و يا بطور ناقص ديده مي‌شود. پس از اينکه ساختار مولکولي DNA که نخستين بار بوسيله واتسون و کريک معرفي و ارائه شد، نحوه بيوسنتز آن را نيز در ياخته مشخص کردند. در اواخر سالهاي 1950 ، کريک اصل بنيادي را مطرح کرد. اين اصل بيان کننده چگونگي انتقال اطلاعات ژنتيکي از مولکول DNA به RNA و ترجمه آن در پروتئينها است.
همانندسازي DNA
در مطالعات اوليه براي همانندسازي سه الگو مطرح شد که شامل الگوهاي حفاظتي ، نيمه حفاظتي و پراکنده است. در الگوي حفاظتي از روي مارپيچ دو رشته‌اي DNA ، يک مولکول کامل DNA ساخته مي‌شود. در الگوي نيمه حفاظتي ابتدا دو رشته DNA از هم باز شده و در مقابل هر يک از رشته‌ها ، رشته مکمل ساخته مي‌شود. در الگوي پراکنده ابتدا مولکول DNA به قطعاتي تقسيم مي‌گردد و هر يک از قطعه رشته مکمل خود را سنتز مي‌کند. واتسون و کريک با پژوهشهاي خود بر روي مولکول DNA ، الگوي نيمه حفاظتي را منطقي و تنها راه همانند سازي مي‌دانستند. سپس مزلسون و استال با انجام آزمايشهاي بسيار ظريف و مهم ، درستي چنين الگويي را به اثبات رساندند.
آزمايش مزلسون و استال
مزلسون و استال براي اثبات فرآيند همانند سازي آزمايشي انجام دادند که به شرح زير مي‌باشد. آنها ابتدا ياخته‌هاي باکتري اشرشياکلي را در محيط کشت ويژه‌اي که نيتروژن آن از نوع سنگين (N15) بود، براي زمان معين کشت دادند و سپس ياخته‌ها را به محيط کشت عادي که نيتروژن آن از نوع سبک (N14) بود، انتقال دادند و در محدوده‌هاي زماني معين از ياخته‌هاي نسلهاي اول ، دوم و سوم حاصل از محيط کشت جديد ، نمونه برداري کرده و DNA آنها را به روشهاي اختصاصي جدا ساختند. نمونه‌هاي DNA بر روي گراديان (شيب) چگالي کلرور منيزيم سانتريفوژ شده و در اين روش ترکيبات مختلف بر اساس چگالي آنها جدا سازي مي‌شوند.
بدين ترتيب DNA واجد وزنهاي متفاوت از يکديگر جدا مي‌شوند. DNA معمولي که N14 دارد (DNA سبک) به علت داشتن چگالي کمتر در بالاي لوله قرار مي‌گيرد. در حالي که مولکول DNA با (N15 سنگين) در محلي پايين تر از DNA سبک واقع مي‌شود. DNA هاي واجد مقادير متفاوت N15 و N14 نيز در بينابين اين دو حد جاي مي‌گيرند.
با کشت ياخته‌هاي داراي DNA واجد نيتروژن سنگين در محيط کشت حاوي نيتروژن سبک مشاهده مي‌شود که مولکول DNA ماهيت سبک - سنگين پيدا مي‌کند. يعني دو رشته DNA کاملا از هم باز شده و رشته‌هايي در تکميل هر يک از دو رشته قبل ساخته مي‌شود. اين رشته‌هاي جديد همگي داراي نيتروژن سبک (محيط کشت جديد) هستند. با ادامه کشت در نسلهاي دوم و سوم ملاحظه مي‌شود که از ميزان DNA سبک - سنگين کم شده و به DNA سبک افزوده مي‌شود.
نتيجه آزمايش مزلسون و استال
مزلسون و استال با چنين مشاهداتي نتيجه گرفتند که همانند سازي در مولکول DNA به طريق نيمه حفاظتي صورت مي‌گيرد که مستلزم باز شدن دو رشته از هم و سنتز مولکول DNA جديد در مقابل هر رشته قديم است. اين پديده به نام همانند سازي مشهور است.
آنزيمهاي لازم در همانند سازي
آنزيمهاي پليمراز
آنزيمهايي هستند که پليمر شدن زنجيره‌هاي پلي‌نوکلئوتيدي را کاتاليز مي‌کنند. تا کنون سه نوع آنزيم پليمراز به نامهاي Ι و ΙΙ و ΙΙΙ جداسازي و مشخصات آنها ارائه شده‌اند. از بين آنها آنزيم پليمراز ΙΙΙ نقش اصلي را در سنتز DNA دارد. از خصوصيات مهم آن ، اين است که منحصرا نوکلئوتيدها را در جهت &039;3 بهم متصل مي‌کنند و در جهت عکس نمي‌تواند عمل کند. آنزيم پليمراز ΙΙ نيز در مرحله‌اي از سنتز DNA وارد شده و سنتز را در جهت &039;5 پيش مي‌برد. و آنزيم پليمراز I عمل ترميم همانند سازي را انجام مي‌دهد.
آنزيم هليکاز
اين آنزيم به مولکول DNA دو رشته‌اي متصل شده و با عمل خود موجب باز شدن دو رشته از يکديگر مي‌شود.
آنزيم ليگاز
در مرحله‌اي از سنتز DNA وارد عمل شده و دو رشته DNA را بهم پيوند مي‌دهد.
آنزيم پريماز
آنزيمي است که در ساختن قطعه کوچک RNA پرايمر ، هنگام همانند سازي وارد عمل شده و نوکلئوتيدهايي از نوع اسيد ريبونوکلئوتيد را به يکديگر متصل مي‌کند. تعدادي پروتئينهاي ويژه وجود دارند که پس از باز شدن دو رشته DNA از يکديگر به محلهاي باز شده متصل شده و مانع اتصال مجدد دو رشته به يکديگر مي‌شوند.
همانند سازي متوالي
در روي مولکول DNA نقاطي وجود دارند که همانند سازي از آنها آغاز مي‌شود. اين نقاط مبدا همانند سازي خوانده مي‌شوند. در DNA باکتريها ، يک مبدا همانند سازي و در DNA موجودات عالي ، تعدادي زيادي از اين مبدا وجود دارند. هنگام همانند سازي ابتدا آنزيم هليکاز به مارپيچ دو رشته‌اي DNA متصل شده و پيچش DNA را در آن نقطه باز مي‌کند. پرتئينهاي DBP به ناحيه باز شده هجوم آورده و با اتصال به DNA تک رشته‌اي مانع از جفت شدن بعدي DNA مي‌شوند.
ناحيه‌اي را که هليکاز به آن متصل مي‌شود، چنگال همانند سازي مي‌نامند. همانند سازي به صورت دو سويه است. آنزيم پليمراز ΙΙΙ که اتصال نوکلئوتيدها را به يکديگر به عهده دارد، فقط مي‌تواند همانند سازي را در جهت 3 به 5 پيش ببرد. در اين حالت دو رشته مولکول DNA در خلاف جهت يکديگر هستند. در نتيحه رشته‌اي که در جهت &039;3 سنتز مي‌شود، به راحتي سنتز DNA را آغاز کرده و پيش مي‌برد. اين رشته به نام رشته راهنما معروف است. در همانند سازي اين رشته را متوالي مي‌نامند.
همانند سازي نامتوالي
در مولکول DNA رشته‌اي که 5 آزاد دارد، سنتز DNA طبق آنچه درباره رشته راهنما ذکر شد، انجام نمي‌گيرد. دليل آن اين است که آنزيم پليمراز ΙΙΙ نمي‌تواند نوکلئوتيدها را در جهت 3 به 5 کاتاليز کند. لذا مي‌بايست مکانيسم ديگري براي سنتز اين رشته از DNA وجود داشته باشد. اين رشته DNA به نام رشته عمل کننده يا پيرو معروف است. در اين حالت ابتدا دو رشته DNA در فواصل معيني از يکديگر باز شده و آنزيم پريماز در آن محل قرار مي‌گيرد و با استفاده از ريبونوکلئوتيدها ، RNA کوچکي ساخته مي‌شود که RNA پرايمر نام دارد.
انتهاي 3 اين RNA کوچک که از روي الگوي DNA ساخته شده است، مي‌تواند به آنزيم پليمراز III امکان دهد تا دزاکسي ريبونوکلئوتيدها را به انتهاي آن متصل کند. لذا در اين رشته از مولکول DNA قطعاتي از DNA سنتز مي‌شوند که قطعات اوکازاکي نام دارد. (اوکازاکي نخستين کسي بود که اين قطعات سنتز شده DNA را با ميکروسکوپ الکتروني مشاهده کرد).
در اين حالت آنزيم پليمراز I وارد عمل شده و به ترتيب يکي يکي ريبونوکلئوتيدها را در جهت 5 به 3 برداشته و به جاي آنها نوکلئوتيدهاي از انواع دزاکسي جايگزين مي‌کند تا اين که قطعات همه از نوع دزاوکسي شوند. سپس انتهاي قطعات ساخته شده بوسيله آنزيم ليگاز به هم متصل شده و يک رشته ممتد DNA حاصل مي‌شود. اندازه هر قطعه اوکازاکي حدود 1000 تا 2000 نوکلئوتيد است.

مقدمه : با توجهات دولتها و تلاشهاي بين المللي در مورد ( مديريت منابع آب ) از اوايل دهه ۱۹۷۰ ميلادي با مطرح شدن و پيدايش عبارت ( توسعه پايدار ) در ادبي ...

● گام اول: خون سازي سلولهاي خوني در مغز استخوان ساخته مي شوند. مغز استخوان ماده اي ژله اي است که بخش عمده اي از آن را چربي، خون و سلولهاي مادر تشکيل م ...

مقدمه زيره سبز با نام علمي L. Cuminum cyminum گياهي است از خانواده apiaceae، يکساله، معطر، بدون کرک (جز ميوه) ساقه علفي با انشعابات دو تايي و گاهي سه ...

● گام اول: خون سازي سلولهاي خوني در مغز استخوان ساخته ميشوند. مغز استخوان ماده اي ژله اي است که بخش عمده اي از آن را چربي، خون و سلولهاي مادر تشکيل مي ...

هماتوپويزيس يا خون سازي، روندي است که در آن، سلول هاي خون شکل مي گيرد. همه اجزاي سلولي در خون از سلول هاي بنيادي خون ساز منشا مي گيرند. در يک فرد سالم ...

متخصصان زيبايي، لب هاي توپر همراه با کناره هاي برجسته و واضح را از معيارهاي زيبايي لب مي دانند. لب ها هر دو قسمت صورت را پرمي کنند و در زمان خنديدن، ن ...

همواره وجود روابط اقتصادي ميان پزشکان از يک طرف و شرکت هاي داروسازي و تجهيزات پزشکي يا مراکز ارايه دهنده خدمات پاراکلينيک (مراکز تصويربرداري، آزمايشگا ...

افزايش سن بر هر بخشي از بدن اثر مي گذارد؛ از جمله بر پوست صورت. هر چه سن بالاتر مي رود و تجربه و خرد آدم بيشتر مي شود، تغييراتي که در ظاهر بيروني رخ م ...

دانلود نسخه PDF - همانند سازي ژنتيکي