ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ DNA

                        Α) Η Ανακάλυψη της δομής του DNA 

            http://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/5121

Β) H αντιγραφή του DNA είναι η διαδικασία κατά την οποία το DNA αυτοδιπλασιάζεται προκειμένου να διατήρησει και να μεταβιβάσει τη γενετική πληροφορία   από ένα κύτταρο   στα θυγατρικά του και από έναν οργανισμό στους απογόνους του.

Ημισυντηρητικός μηχανισμός  αντιγραφής

Κάθε αλυσίδα του μητρικού μορίου DNA  χρησιμεύει  σαν καλούπι για τη σύνθεση μιας νέας συμπληρωματικής αλυσίδας. Έτσι τα δύο θυγατρικά μόρια που προκύπτουν είναι πανομοιότυπα τόσο μεταξύ τους, όσο και  με το μητρικό μόριο και καθένα αποτελείται από μια παλιά και μια καινούργια αλυσίδα.

                                         https://www.youtube.com/watch?v=siLwrz7hCDw

Ασκηση προτεινόμενη: Ενα μόριο DNA αντιγράφεται με τη χρήση νουκλεοτιδίων ιχνηθετημένων με ραδιενεργό άζωτο. Πόσες αλυσίδες με ραδιενεργά και πόσες με μη ραδιενεργά νουκλεοτίδια θα υπάρχουν μετά την πρώτη, πόσες μετά τη δεύτερη αντιγραφή και πόσες μετά την τέταρτη;

Γ)Τα ένζυμα και η πορεία της αντιγραφής

1)Η αντιγραφή του DNA ξεκινάει από καθορισμένες αλληλουχίες νουκλεοτιδίων, που ονομάζονται Θέσεις Έναρξης της Αντιγραφής (ΘΕΑ). Υπάρχουν εκατοντάδες ή και χιλιάδες ΘΕΑ στα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα, αλλά μόνο μία στο κυκλικό μόριο DNA των βακτηρίων.

2) Τα ένζυμα DNA ελικάσες ξετυλίγουν στις ΘΕΑ τη διπλή έλικα και διασπούν τους δεσμούς υδρογόνου  ανάμεσα στις βάσεις  των δύο αλυσίδων. Όταν η δίκλωνη έλικα ανοίξει τοπικά, σε καθεμία θέση έναρξης αντιγραφής  δημιουργείται μια θηλιά , η οποία αποτελείται από δυο διχάλες αντιγραφής

 3) Επειδή τα ένζυμα DNA πολυμεράσες δεν μπορούν να ξεκινήσουν την αντιγραφή, αναλαμβάνει δράση ένα σύμπλοκο ενζύμων, το Πριμόσωμα. Το πριμόσωμα ξεκινάει τη σύνθεση των νέων αλυσίδων, δημιουργώντας, στις ΘΕΑ, μικρά τμήματα RNA, συμπληρωματικά με τις μητρικές αλυσίδες, που ονομάζονται πρωταρχικά τμήματα.

4) Στη συνέχεια οι DNA πολυμεράσες, τα κύρια ένζυμα της αντιγραφής, επιμηκύνουν τα πρωταρχικά τμήματα τοποθετώντας συμπληρωματικά δεοξυριβονουκλεοτίδια απέναντι από τις μητρικές αλυσίδες του DNA.

Οι DNA πολυμεράσες λειτουργούν μόνο προς καθορισμένη κατεύθυνση και τοποθετούν κάθε νουκλεοτίδιο στο ελεύθερο 3′ άκρο του τελευταίου νουκλεοτιδίου, συνδέοντας έτσι δύο διαδοχικά νουκλεοτίδια με 3′-5′ φωσφοδιεστερικό δεσμό. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η αντιγραφή να γίνεται με προσανατολισμό 5′ προς 3′.Εξ αιτίας του παραπάνω γεγονότος σε κάθε διχάλα αντιγραφής, η σύνθεση της μιας νέας αλυσίδας γίνεται με συνεχή τρόπο ενώ της άλλης με ασυνεχή. Οι DNA πολυμεράσες μπορούν επιπλέον να απομακρύνουν νουκλεοτίδια που οι ίδιες τοποθετούν κατά παράβαση του κανόνα της συμπληρωματικότητας αντικαθιστώντας τα με τα σωστά καθώς και να αντικαθιστούν τα πρωταρχικά τμήματα RNA με τμήματα DNA.

 5) Το ένζυμο DNA δεσμάση ενώνει τα κομμάτια της ασυνεχούς αλυσίδας αλλά και τα τμήματα DNA που προκύπτουν από τις διάφορες Θέσεις έναρξης της Αντιγραφής.

 6) Τέλος,  τα λάθη που δεν  επιδιορθώνονται από τις DNA πολυμεράσες, επιδιορθώνονται από τα επιδιορθωτικά ένζυμα με αποτέλεσμα ο αριθμός των λαθών να περιορίζεται στο 1 στα 10¹⁰ νουκλεοτίδια !!

Το παρακάτω βίντεο δείχνει την πορεία της αντιγραφής και τα ένζυμα που συμμετέχουν:

                           
                                   https://www.youtube.com/watch?v=Bz924ZjyhiQ

Γ.1Ερωτήσεις :

1)Σε ποιά φάση του κυτταρικού κύκλου γίνεται η αντιγραφή;Σε ποιά κυτταρικά οργανίδια του ευκαρυωτικού κυττάρου γίνεται; 

2)Πως εξασφαλίζεται η μεγάλη ταχύτητα της αντιγραφής στα χρωμοσώματα των ευκαρυωτικών κυττάρων; (και η ακρίβειά της;) 

3)Σε ένα κύτταρο κατά την αντιγραφή του  DNA μπορεί να χαθεί ξαφνικά μια από τις παρακάτω πρωτείνες.Τι προιόν θα παραχθεί σε κάθε περίπτωση ;

α)  DNA πολυμεράση β)  DNA δεσμάση γ)  DNA πολυμεράση που απομακρύνει τα πρωταρχικά τμήματα δ)  DNA ελικάση ε)πριμόσωμα 

4)Ποιές διαφορές παρατηρούνται κατά την αντιγραφή ενός ευκαρυωτικού χρωμοσώματος και του μορίου DNA  ενός βακτηρίου;

Γ.2Δίνεται μια περιγραφική εικόνα αντιγραφής του DNA.Να εντοπίσετε και να καταγράψετε δίπλα στον κατάλληλο αριθμό τα ένζυμα που συμμετέχουν στη διαδικασία.

To video που δείχνει τη διαδικασία της αντιγραφής του DNA σε πραγματικό χρόνο βρίσκεται στη διεύθυνση

https://www.youtube.com/watch?v=4jtmOZaIvS0&feature=PlayList&p=BE914FB2CACB7707&playnext_from=PL&playnext=1&index=1