การจำลองดีเอ็นเอ

ภาพรวมของดีเอ็นเอ

• ดีเอ็นเอ: โพลิเมอร์สองสายของนิวคลีโอไทด์
• กระดูกสันหลัง: กลุ่มน้ำตาลและฟอสเฟตที่เหมือนกัน
• เบสนิวคลีโอไทด์: จับคู่ A กับ T, C กับ G
• การขดตัว: รอบฮิสโตน แล้วจึงขดตัวซ้ำเพื่อสร้างโครโมโซมที่กระชับ
• วัสดุทางพันธุกรรม: มีอยู่ในโครโมโซม 23 คู่ในทุกเซลล์

การแบ่งเซลล์

• การแบ่งเซลล์อย่างต่อเนื่อง: เซลล์เก่าตายไป เซลล์ใหม่ถูกสร้างขึ้น
• ไข่ของสตรี: สร้างตั้งแต่เกิดมีเท่านั้น
• การจำลองดีเอ็นเอ: ทำให้แน่ใจว่าเซลล์ใหม่แต่ละเซลล์ได้รับสำเนาวัสดุพันธุกรรมเต็มรูปแบบ

กระบวนการจำลองดีเอ็นเอ

• ต้องใช้เอนไซม์ประมาณสิบสองชนิด

เอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง

1. Helicase
   • แยกเกลียวคู่ของดีเอ็นเอ
   • ทำลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบส
   • สร้างฟอร์คการจำลอง
2. Topoisomerase
   • แยก, คลายเกลียว และเชื่อมต่อดีเอ็นเอที่อยู่หน้าฟอร์คการจำลอง
3. Primase
   • ต่อสายยึดต้นก่อนการจำลองที่ตำแหน่งเฉพาะ
   • ไพรเมอร์: ยาว 5-10 นิวคลีโอไทด์
4. DNA Polymerase III
   • เชื่อมกับไพรเมอร์
   • สร้างสายที่มีคุณสมบัติสมบูรณ์โดยการเติมนิวคลีโอไทด์
   • เติมนิวคลีโอไทด์ที่ปลาย 3'
   • กระบวนการแตกต่างกันสำหรับแต่ละสาย (สายที่นำหน้าและสายที่ตามหลัง)
5. DNA Polymerase I
   • แทนที่นิวคลีโอไทด์ RNA จากไพรเมอร์ด้วยนิวคลีโอไทด์ของดีเอ็นเอ
6. Ligase
   • เชื่อมต่อนิวคลีโอไทด์สุดท้ายของหนึ่งส่วนเข้ากับนิวคลีโอไทด์แรกของอีกส่วน

การจำลองสายดีเอ็นเอ

• สายที่นำหน้า
  • สังเคราะห์อย่างต่อเนื่อง
  • ต้องการไพรเมอร์เปิดแค่ครั้งเดียว
• สายที่ตามหลัง
  • สังเคราะห์เป็นส่วนๆ ของโอกาซากิ (ยาว 100-200 นิวคลีโอไทด์)
  • แต่ละส่วนต้องการไพรเมอร์ของตัวเอง

สรุปขั้นตอน

1. Helicase: แยกดีเอ็นเอ
2. Primase: เชื่อมต่อไพรเมอร์
3. DNA Polymerase III: คัดลอกแต่ละสาย
   • ต้องการไพรเมอร์หนึ่งชุดสำหรับสายที่นำหน้า
   • ไพรเมอร์หลายชุดสำหรับสายที่ตามหลัง (หนึ่งชุดต่อส่วนของโอกาซากิ)
4. DNA Polymerase I: แทนที่ไพรเมอร์ด้วยนิวคลีโอไทด์ดีเอ็นเอ
5. Ligase: เชื่อมต่อส่วนต่างๆ

ความเร็วและความถูกต้อง

• ประมาณ 50 คู่เบสต่อวินาที
• DNA Polymerase มีความแม่นยำสูง
  • การตรวจทาน: แก้ไขข้อผิดพลาดระหว่างการจำลอง
  • อัตราข้อผิดพลาด: ~1 ใน 10 พันล้านคู่เบส
• เอนไซม์ซ่อมข้อผิดพลาด: สลับเบสที่ไม่ถูกต้องออก

ผลลัพธ์

• สำเนาที่เหมือนกันทั้งสองของโมเลกุลดั้งเดิมของดีเอ็นเอ
• เซลล์ใหม่แต่ละเซลล์ได้รับสำเนาระหว่างการแบ่งเซลล์
• กระบวนการจำลองต่อเนื่องในเซลล์ที่มีชีวิต