ترتيب عملية تضاعف DNA المبينة في الشكل أدناه هو:
- فك السلسلتين الأصليتين من DNA: يتم ذلك بواسطة إنزيم الهيليكاز الذي يكسر الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية، مما يؤدي إلى انفصال السلسلتين الأصليتين.
- توليف السلاسل الجديدة: يتم ذلك بواسطة إنزيم بوليميراز DNA الذي يضيف نيوكليوتيدات جديدة إلى كل سلسلة من السلاسل الأصلية، مكملاً للقواعد النيتروجينية الموجودة في السلسلة الأصلية المقابلة.
- ربط النهايات الحرة: يتم ذلك بواسطة إنزيم الليغاز الذي يربط النهايات الحرة للسلسلتين الجديدة معًا.
التفسير الموسع:
فك السلسلتين الأصليتين من DNA:
تبدأ عملية تضاعف DNA بفك السلسلتين الأصليتين من DNA. يتم ذلك بواسطة إنزيم الهيليكاز الذي يكسر الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية، مما يؤدي إلى انفصال السلسلتين الأصليتين. تنتقل الهيليكاز على طول السلسلة الأصلية، مكسورة الروابط الهيدروجينية واحدة تلو الأخرى.
توليف السلاسل الجديدة:
بمجرد فك السلسلتين الأصليتين، تبدأ عملية توليف السلاسل الجديدة. يتم ذلك بواسطة إنزيم بوليميراز DNA الذي يضيف نيوكليوتيدات جديدة إلى كل سلسلة من السلاسل الأصلية، مكملاً للقواعد النيتروجينية الموجودة في السلسلة الأصلية المقابلة.
توجد قواعد النيتروجينية في الDNA في أزواج أساسية، حيث ترتبط الأدنين (A) دائمًا بالثيامين (T)، والجوانين (G) دائمًا بالسيتوزين (C). لذلك، عندما يجد بوليميراز DNA الأدنين في السلسلة الأصلية، فإنه يضيف الثيامين إلى السلسلة الجديدة. وبالمثل، عندما يجد بوليميراز DNA الجوانين في السلسلة الأصلية، فإنه يضيف السيتوزين إلى السلسلة الجديدة.
يستمر بوليميراز DNA في إضافة نيوكليوتيدات جديدة إلى السلسلة الجديدة حتى يصل إلى نهاية السلسلة الأصلية.
ربط النهايات الحرة:
بمجرد انتهاء بوليميراز DNA من توليف السلسلة الجديدة، تظل النهايات الحرة للسلسلتين الجديدة غير متصلة. يتم ربط هذه النهايات الحرة بواسطة إنزيم الليغاز.
يقطع الليغاز النهايات الحرة للسلسلتين الجديدة ويعيد ربطها معًا. ينتج عن ذلك جزيئين من DNA متطابقين، يُعرفان باسم السلالات المتماثلة.
الخطوات الإضافية في عملية تضاعف DNA:
بعد فك السلسلتين الأصليتين وتوليف السلاسل الجديدة، تحدث بعض الخطوات الإضافية في عملية تضاعف DNA.
- تعديل السلاسل الجديدة: بعد إضافة نيوكليوتيدات جديدة إلى السلسلتين الجديدة، يتم تعديل هذه السلاسل بواسطة إنزيمات أخرى. يتم ذلك لإزالة الأخطاء التي قد تحدث أثناء عملية التوليف.
- ترميم النهايات: تنتهي السلاسل الجديدة ببعض القواعد النيتروجينية الزائدة. يتم إزالة هذه القواعد الزائدة بواسطة إنزيمات أخرى.
- التعرف على النهاية: يتم التعرف على النهاية النهائية لكل سلسلة من السلاسل المتماثلة بواسطة إنزيمات أخرى. يساعد هذا في منع تكرار عملية التوليف.
أهمية عملية تضاعف DNA:
عملية تضاعف DNA مهمة للحياة. فهي تسمح للخلايا بنسخ الحمض النووي الخاص بها، مما يضمن أن كل خلية لديها نسخة من الحمض النووي الكامل.
