تا قبل از سال ۱۹۵۸ میلادی، این پرسش همیشه برای بشر وجود داشت که چگونه امکان دارد اطلاعات سلولی بدون کاستی، طی تقسیم، به سلول‌های دختری منتقل شود؟ بعدها انسان به پاسخ این پرسش دست یافت که این امر طی همانند سازی صورت میپذیرد. به تولید DNA دختری از روی DNA سلول والد، همانند سازی می‌گویند.
حالا وقت این بود تا انسان به پاسخ این پرسش دست یابد که:
همانند سازی چطور و چگونه انجام می‌شود؟
لذا برای دستیابی به این پاسخ، سه فرضیه مطرح بود:
همانند سازی حفاظتی
این فرضیه بیان می‌داشت که پس از تولید DNA جدید از روی DNA اولیه، هردو رشته‌ی جدید به یک سلول و هر دو رشته‌ی DNA قدیمی، بدون دست‌خوردگی، وارد سلول دیگر می‌شوند.
همانندسازی نیمه حفاظتی
این فرضیه مطرح می‌کرد که هر سلول دختری، دارای DNA ای است که یک رشته متعلق به DNA اولیه و رشته دیگر متعلق به DNA جدید می‌باشد.
همانند سازی پراکنده
در این طرح این‌گونه فرض می‌شد که هر سلول دختری، دارای DNAای است که به صورت ناهماهنگ و پراکنده حاوی قسمت‌هایی از DNA اولیه و جدید می‌باشد.
اما به راستی کدامین فرضیه، حقیقت را بیان می‌داشت؟
برای کشف پاسخ این پرسش بزرگ، بشر نیازمند آزمایشی بود که بتواند به طور کامل، طریقه صحیح همانند سازی را اثبات کند. در این بین، دو دانشمند به نام‌های مزلسون و فرانکلین استال، آزمایشی طراحی کردند که بتواند این موضوع را اثبات کند. می‌دانیم که نیتروژن مورد استفاده در DNA موجودات دارای عدد جرمی ۱۴ می‌باشد. پس آن‌ها تعدادی باکتری را در محیطی دارای نیتروژن با عدد جرمی ۱۵ کشت دادند. در نهایت پس از چندین مرحله تکثیر، باکتری‌ها نیتروژن ۱۵ را طی همانند سازی مصرف کرده و این N ها در ساختار DNA قرار گرفتند. حالا DNA جدید نسبت به DNA اولیه، از جرم بیشتری برخوردار است. پس از این مزلسون و استال باکتری‌ها را به محیط کشت دارای نیتروژن ۱۴ منتقل کردند. قسمت اصلی این آزمایش از آن‌جا شروع شد که این دو دانشمند باید DNA باکتری‌ها را طی فواصل ۲۰ دقیقه‌ای بررسی می‌کردند.
بدین صورت که DNA باکتری‌ها را استخراج کرده و با انجام اولتراسانتریفیوژ و بررسی محل قرارگیری DNAها در لوله، متوجه روش همانند سازی شوند. آن‌ها پس از گذشت ۲۰ دقیقه، با انجام سانتریفیوژ، روش حفاظتی را رد کردند، زیرا نواری با چگالی متوسط، در لوله مشاهده شد. در نهایت با گذشت ۴۰ دقیقه و مشاهده دو نوار، یکی با چگالی متوسط و دیگری با چگالی کم، همانند سازی غیرحفاظتی رد، و همانند سازی نیمه حفاظتی تایید شد. مزلسون و استال در سال ۱۹۵۸، اثبات کردند که همانندسازی در سلول‌ها به روش نیمه حفاظتی صورت میپذیرد.
همانندسازی چگونه انجام می شود؟
برای همانند سازی، ابتدا باید کروموزم از حالت پیچ در پیچ خارج شود. برای این کار آنزیم‌هایی در سلول فعالیت می‌کنند که منجر به این امر می‌شود. اما آیا صرفا باز شدن پیچ و تاب DNA، کافیست؟ اگر دو رشته DNA از هم جدا نشوند همانند سازی صورت می‌گیرد؟
در واقع برای انجام کار، دو رشته DNA باید از هم جدا شده تا همانند سازی صورت‌گیرد. آنزیم هلیکاز دو رشته DNA را از هم جدا می‌کند، اما باید توجه شود که این باز‌شدگی فقط برای قسمتی از مولکول اتفاق می‌افتد، و اگر هر دو رشته به صورت کامل از هم جدا شوند، ساختار DNA تخریب می‌گردد. پس از اینکه هلیکاز دو رشته را از هم جدا کرد، حالا باید نوکلئوتیدها کنار هم قرار گرفته و با نوکلئوتیدهای شته اولیه پیوند ایجاد کنند تا در نهایت رشته جدید تولید شود. برای انجام این کار به آنزیم DNA پلی‌مراز نیاز است. این آنزیم علاوه بر شکستن پیوند بین فسفاتی جهت تولید انرژی، پیوند فسفو دی استر را بین دو نوکلئوتید مجاور تشکیل می‌دهد. زمانی که این روند به طور کامل انجام شد، همانند سازی DNA به پایان می‌رسد.
همانندسازی در سلول باید به طور کامل و بی‌نقص انجام‌شود. اگر در طی همانندسازی اشتباهی رخ‌دهد، گاهی آثار جبران ناپذیری را می‌تواند به دنبال داشته باشد. اما گاهی نیز این نقوص برای موجودات مفید بوده و در نهایت می‌تواند به گوناگونی گونه‌ها منجر شود. پس همانند سازی به عنوان یک امر مهم، در تقسیم سلول، مطرح است.
رونویسی DNA
همه ما می‌دانیم که پروتئین‌ها مهم‌ترین مولکول‌های زیستی در بدن هستند و تقریباً هیچ اتفاقی در بدن صورت نمی‌گیرد مگر اینکه پروتئین‌ها در آن نقشی ایفا کنند. رمز ساخته شدن پروتئین در ژن‌های ما نهفته است، اما این رموز چگونه به ریبوزوم می‌رسند تا پروتئین‌ها ساخته شوند؟
پاسخ این سوال ساده است: رونویسی
اگر رونویسی انجام نگیرد، در نهایت سلول نیز نمی‌تواند پروتئین سازی کند. رونویسی یعنی تولید مولکول RNA از روی مولکول DNA. در سلول RNA های متفاوتی ساخته می‌شود که مهم‌ترین آن‌ها mRN ،tRNA و rRNA می‌باشد.
رونویسی چگونه انجام می‌شود؟
برای انجام رونویسی، آنزیم‌های متفاوتی دخیل هستند که مهم‌ترین آنزیم RNA پلی‌مراز می‌باشد. برای رونویسی RNA های ذکر شده در سلول‌های یوکاریوتی، سه نوع RNA پلی‌مراز متفاوت عمل می‌کند. ا RNA پلی‌مراز 1,2 و 3.
آنزیم‌ها ی RNA پلی‌مراز چگونه عمل می‌کنند؟
اساس رونویسی مشابه همانندسازی است با این تفاوت که در رونویسی یک رشته تولید می‌شود. آنزیم RNA پلی‌مراز، برای اینکه بخواهد رونویسی را انجام دهد، باید ابتدا قسمتی از دو رشته RNA را از هم جدا کرده و بعد نوکلئوتید متناسب را در جایگاه خود قرار دهد. در ادامه این فرآیند، با رسیدن RNA پلی‌مراز به توالی پایان، رونویسی به پایان رسیده و RNA تولید شده، آزاد می‌شود.
به‌طور کلی میزان رونویسی یک ژن، به مقدار نیاز سلول به فرآورده‌های آن بستگی دارد. رونویسی در هر زمان که شرایط فراهم باشد، هم در DNA هسته‌ای و هم در DNA سیتوپلاسمی، صورت میپذیرد. رونویسی نقش بسیار مهمی را در سلول ایفا می‌کند. همانطور که گفته شد، علاوه بر نقش آن‌ها در تولید پروتئین، می‌توان به حضور آن‌ها در کمیت بیان ژن نیز اشاره کرد.
نویسنده: زهرا یوسفی
ویرایش: نیلوفر ممبینی
یک نظر