تعريف تضاعف الـ DNA
تعرف عملية تضاعف الـ DNA (بالإنجليزية: DNA replication) بأنها العملية التي يتم من خلالها تكرار جزيء الحمض النووي DNA، أي صنع نسختين متماثلتين منه، فعندما تنقسم الخلية، يجب أولاً أن تكرر جزيء الـ DNA الموجود في نواتها، وذلك لتأمين نسخة من الـ DNA لكل خلية من الخليتين الجديدتين اللتين ينشآن عن انقسامها، بحيث تحصل كل خلية منهما على مجموعة كاملة ومتماثلة من الكروموسومات، وتكون الخليتان الجديتان متطابقتين تماما وراثيًا مع الخلية الأم، وهذا يعني أن الحمض النووي DNA هو جزيء يمكن تكراره وعمل نسخ عديدة منه.[١]
الإنزيمات التي تشارك في عملية تضاعف الـ DNA
تعرف الإنزيمات بأنها مواد محفزة تسرع أو تنظم التفاعلات الكيميائية في جسم الإنسان،[٢] وتساهم العديد من الإنزيمات في عملية تضاعف الـ DNA من خلال تحفيز حدوث خطوات مختلفة في هذه العملية، ومن الإنزيمات التي تشارك في عملية تضاعف الحمض النووي DNA في الخلايا الحية ما يأتي:[٣][٤]
إنزيم هيليكاز الحمض النووي (DNA helicase)
يساهم إنزيم هيليكاز الحمض النووي DNA في أول خطوة من خطوات تضاعف الـ DNA وهي خطوة تكوين شوكة النسخ المتماثل أو شوكة التضاعف، والهدف من هذه الخطوة هو فصل سلسلتي الحمض النووي DNA عن بعضهما البعض تمهيدًا لنسخ الـ DNA، حيث يقوم إنزيم الهيليكاز بكسر الروابط الهيدروجينية المتكونة بين أزواج النيوكليوتيدات في الحمض النووي، إذ تتكون هذه الروابط بين القواعد النيتروجينية الموجودة في النيوكليوتيدات لربط السلسليتين مع بعضهما (ترتبط قاعدة الأدنين مع الثايمين، وترتبط الجوانين مع السايتوسين)، وتسمى منطقة الفصل بين السلسلتين بشوكة التضاعف.
إنزيم بريميز الحمض النووي (DNA primase)
يساهم إنزيم بريميز الحمض النووي في الخطوة الثانية من خطوات تضاعف الـ DNA وهي خطوة ارتباط المُمَهد (Primer) بالطرف 3' (للحمض النووي اتجاهين هما 3' و 5') للسلسلة لتكون نقطة البداية في عملية نسخ الـ DNA، حيث يقوم إنزيم بريميز الحمض النووي بإنتاج المُمَهد أو البرايمر.
أنزيم بوليمراز الحمض النووي (DNA polymerases)
يساهم أنزيم بوليمراز الحمض النووي في الخطوة الثالثة من خطوات تضاعف الـ DNA وهي خطوة الاستطالة (Elongation) وهي الخطوة التي يتم من خلالها إضافة وحدات متكررة إلى سلسلتي الحمض النووي DNA وفقًا لطريقة الارتباط بين القواعد (الأدنين مع الثايمين، والجوانين مع السايتوسين) بهدف تكوين السلسلتين المنسوختين الجديدتين، ويكون النسخ المتماثل بالاتجاه من الطرف 5' إلى الطرف 3'، حيث يقوم إنزيم بوليمراز الحمض النووي بإضافة نيوكليوتيدات إلى سلاسل DNA لتتم عملية نسخها، ويشار إلى أنه يوجد خمسة أنواع من بوليمراز الحمض النووي.
إنزيم توبوإيزوميراز الحمض النووي (Topoisomerase or DNA Gyrase)
يقوم إنزيم توبوإيزوميراز الحمض النووي بمنع الحمض النووي من التشابك أو الالتفاف؛ فعمله هو فحص وإزالة أي أخطاء متكونة، وذلك من خلال فك هيئة اللولب المزدوج لسلاسل الـ DNA، أو من خلال إعادة لولبتها وربطها، لأن عدم فك الالتفاف الحاصل سيعيق عملية التضاعف والنسخ.
إنزيمات نوكلياز خارجية (Exonucleases)
بمجرد انتهاء عملية الاستطالة، وتشكل السلاسل تعمل إنزيمات نوكلياز خارجية بإزالة جميع بادئات الحمض النووي الموجودة في نهاية السلاسل الأصلية واستبدالها بقواعد نيتروجينية مناسبة.
إنزيم ليغاز الحمض النووي (DNA ligase)
يقوم إنزيم ليغاز الحمض النووي (DNA ligase) بضم أجزاء DNA المتقطعة معًا عن طريق تكوين روابط الفوسفوديستر (phosphodiester) التساهمية بين النيوكليوتيدات.
بعد انتهاء عملية تضاعف الـ DNA بمساعدة الإنزيمات ينتج نسختين متماثلتين من جزيء الـ DNA تحمل كل واحدة منهما سلسلة من جزيء الـ DNA القديم وسلسلة أخرى جديدة.
المراجع
- ↑ "DNA Replication", genome, Retrieved 15/3/2022. Edited.
- ↑ "enzyme", britannica, Retrieved 15/3/2022. Edited.
- ↑ "DNA Replication Steps and Process", thoughtco, Retrieved 15/3/2022. Edited.
- ↑ "What is DNA replication?", yourgenome, Retrieved 15/3/2022. Edited.
