NHÂN BẢN FORK LÀ GÌ? - SINH HỌC - 2026

Các nhân lên ngã ba là điểm mà tại đó nhân đôi DNA xảy ra, nó còn được gọi là điểm tăng trưởng. Nó có hình chữ Y và khi quá trình sao chép diễn ra, chiếc kẹp tóc di chuyển qua phân tử DNA.

Sao chép DNA là quá trình tế bào liên quan đến việc nhân đôi vật chất di truyền trong tế bào. Cấu trúc của DNA là một chuỗi xoắn kép, và để sao chép nội dung của nó, nó phải được mở ra. Mỗi sợi sẽ là một phần của chuỗi DNA mới, vì sao chép là một quá trình bán bảo toàn.

Nguồn: Masur dựa trên Gluon (phiên bản tiếng Tây Ban Nha của Alejandro Porto)

Ngã ba sao chép hình thành chính xác giữa phần tiếp giáp giữa sợi khuôn hoặc sợi khuôn mới được tách ra và DNA kép chưa được nhân đôi. Khi bắt đầu sao chép DNA, một trong các sợi có thể dễ dàng nhân đôi, trong khi sợi còn lại gặp phải vấn đề phân cực.

Enzyme phụ trách quá trình trùng hợp chuỗi - DNA polymerase - chỉ tổng hợp chuỗi DNA theo hướng 5'-3 '. Do đó, một sợi là liên tục và sợi kia trải qua quá trình sao chép không liên tục, tạo ra các đoạn Okazaki.

Sao chép DNA và ngã ba sao chép

DNA là phân tử lưu trữ thông tin di truyền cần thiết cho tất cả các sinh vật sống - ngoại trừ một số loại virus.

Polyme khổng lồ này bao gồm bốn nucleotide khác nhau (A, T, G và C) nằm trong nhân của sinh vật nhân chuẩn, trong mỗi tế bào tạo nên mô của những sinh vật này (ngoại trừ trong các tế bào hồng cầu trưởng thành của động vật có vú, thiếu cốt lõi).

Mỗi lần tế bào phân chia, ADN phải nhân đôi để tạo ra tế bào con có vật chất di truyền.

Sao chép một chiều và hai chiều

Sự sao chép có thể là một chiều hoặc hai chiều, tùy thuộc vào sự hình thành của ngã ba sao chép tại điểm gốc.

Về mặt logic, trong trường hợp sao chép theo một hướng, chỉ có một kẹp tóc được hình thành, trong khi sao chép hai chiều, hai kẹp tóc được hình thành.

Enzyme liên quan

Đối với quá trình này, cần có một bộ máy phức tạp về enzym, hoạt động nhanh chóng và có thể sao chép DNA một cách chính xác. Các enzym quan trọng nhất là DNA polymerase, DNA primase, DNA helicase, DNA ligase và topoisomerase.

Bắt đầu sao chép và hình thành kẹp tóc

Quá trình nhân đôi ADN không bắt đầu từ bất kỳ vị trí ngẫu nhiên nào trong phân tử. Có những vùng cụ thể trong DNA đánh dấu sự bắt đầu sao chép.

Ở hầu hết các vi khuẩn, nhiễm sắc thể vi khuẩn có một điểm khởi đầu giàu AT. Thành phần này là hợp lý, vì nó tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở vùng (các cặp AT được nối với nhau bằng hai liên kết hydro, trong khi cặp GC bằng ba).

Khi DNA bắt đầu mở, cấu trúc hình chữ Y hình thành: ngã ba sao chép.

Độ giãn dài và chuyển động của phuộc

DNA polymerase không thể bắt đầu tổng hợp chuỗi con từ đầu. Bạn cần một phân tử có đầu 3 'để polymerase có nơi bắt đầu quá trình trùng hợp.

Đầu 3 'tự do này được cung cấp bởi một phân tử nucleotide nhỏ gọi là đoạn đầu hay đoạn mồi. Đầu tiên hoạt động như một loại móc nối cho polymerase.

Trong quá trình sao chép, ngã ba sao chép có khả năng di chuyển dọc theo ADN. Sự di chuyển của ngã ba sao chép để lại hai phân tử DNA dải đơn chỉ đạo sự hình thành các phân tử con của dải kép.

Kẹp tóc có thể di chuyển về phía trước nhờ tác động của enzym helicase làm bung phân tử ADN. Enzyme này phá vỡ các liên kết hydro giữa các cặp bazơ và cho phép kẹp tóc di chuyển.

Chấm dứt

Quá trình sao chép hoàn tất khi hai chiếc cặp tóc ở nhiệt độ 180 ° C so với ban đầu.

Trong trường hợp này, chúng ta đang nói về cách thức quá trình sao chép diễn ra trong vi khuẩn và cần phải làm nổi bật toàn bộ quá trình xoắn của phân tử hình tròn mà sự sao chép ngụ ý. Topoisomerase đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tháo xoắn của phân tử.

Sự sao chép DNA là bán bảo tồn

Bạn đã bao giờ tự hỏi sự sao chép xảy ra trong DNA như thế nào chưa? Nói cách khác, một chuỗi xoắn kép khác phải xuất hiện từ chuỗi xoắn kép, nhưng nó xảy ra như thế nào? Trong vài năm, đây là một câu hỏi mở giữa các nhà sinh vật học. Có thể có một số hoán vị: hai sợi cũ với nhau và hai sợi mới với nhau, hoặc một sợi mới và một sợi cũ để tạo thành chuỗi xoắn kép.

Năm 1957, câu hỏi này đã được các nhà nghiên cứu Matthew Meselson và Franklin Stahl trả lời. Mô hình nhân rộng do các tác giả đề xuất là mô hình bán bảo thủ.

Meselson và Stahl cho rằng kết quả của quá trình sao chép là hai phân tử chuỗi xoắn kép DNA. Mỗi phân tử được tạo thành từ một sợi cũ (từ phân tử mẹ hoặc phân tử ban đầu) và một sợi mới mới được tổng hợp.

Vấn đề phân cực

Polymerase hoạt động như thế nào?

Chuỗi xoắn DNA được tạo thành từ hai chuỗi chạy song song: một chuỗi đi theo hướng 5'-3 "và chuỗi kia 3'-5".

Enzyme nổi bật nhất trong quá trình sao chép là DNA polymerase, chịu trách nhiệm xúc tác sự liên kết của các nucleotide mới sẽ được thêm vào chuỗi. DNA polymerase chỉ có thể kéo dài chuỗi theo hướng 5'-3 '. Thực tế này cản trở sự sao chép đồng thời của các chuỗi trong nhánh sao chép.

Tại sao? Sự bổ sung nucleotide xảy ra ở đầu tự do 3 'nơi có nhóm hydroxyl (-OH). Do đó, chỉ một trong các sợi có thể được khuếch đại dễ dàng bằng cách bổ sung nucleotide ở đầu cuối vào đầu 3 '. Đây được gọi là sợi dẫn điện hoặc sợi liên tục.

Sản xuất mảnh Okazaki

Sợi còn lại không thể dài ra, bởi vì đầu tự do là đầu 5 'chứ không phải 3' và không có polymerase nào xúc tác việc bổ sung nucleotide vào đầu 5 '. Vấn đề được giải quyết bằng sự tổng hợp nhiều đoạn ngắn (từ 130 đến 200 nucleotide), mỗi đoạn theo hướng sao chép bình thường từ 5´ đến 3´.

Quá trình tổng hợp các đoạn không liên tục này kết thúc bằng sự liên kết của từng phần, một phản ứng được xúc tác bởi DNA ligase. Để vinh danh người phát hiện ra cơ chế này, Reiji Okazaki, các phân đoạn tổng hợp nhỏ được gọi là mảnh Okazaki.

Người giới thiệu

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2015). Sinh học tế bào cần thiết. Khoa học Garland.
2. Cann, IK & Ishino, Y. (1999). Sao chép DNA cổ: xác định các mảnh để giải một câu đố. Di truyền học, 152 (4), 1249-67.
3. Cooper, GM và Hausman, RE (2004). Tế bào: Cách tiếp cận phân tử. Medicinska naklada.
4. Garcia-Diaz, M., & Bebenek, K. (2007). Nhiều chức năng của DNA polymerase. Các bài phê bình trong khoa học thực vật, 26 (2), 105-122.
5. Lewin, B. (2008). gen IX. Mc Graw-Hill Interamericana.
6. Shcherbakova, PV, Bebenek, K., & Kunkel, TA (2003). Chức năng của DNA polymerase của sinh vật nhân thực. Science's SAGE KE, 2003 (8), 3.
7. Steitz, TA (1999). DNA polymerase: sự đa dạng về cấu trúc và các cơ chế chung. Tạp chí Hóa học Sinh học, 274 (25), 17395-17398.
8. Watson, JD (2006). Sinh học phân tử của gen. Panamerican Medical Ed.
9. Wu, S., Beard, WA, Pedersen, LG và Wilson, SH (2013). So sánh cấu trúc của cấu trúc DNA polymerase cho thấy một cửa ngõ nucleotide đến vị trí hoạt động của polymerase. Nhận xét về hóa chất, 114 (5), 2759-74.