الحمض النووي هي المادة الوراثية التي تحدد كل خلية. قبل زنزانة التكرارات وينقسم إلى جديد الخلايا الوليدة من خلال إما الانقسام المتساوي أو الانقسام الاختزاليوالجزيئات الحيوية و عضيات يجب نسخها لتوزيعها بين الخلايا. العثور على الحمض النووي داخل نواةيجب تكرارها للتأكد من أن كل خلية جديدة تتلقى العدد الصحيح من الكروموسومات. تسمى عملية تضاعف الحمض النووي تكرار الحمض النووي. يتبع النسخ المتماثل عدة خطوات تتضمن عدة خطوات البروتينات دعا انزيمات التكاثر و الحمض النووي الريبي. في الخلايا حقيقية النواة ، مثل الخلايا الحيوانية و زرع الخلايا، يحدث تضاعف الحمض النووي في المرحلة S من الطور البيني أثناء ال دورة الخلية. تعد عملية تضاعف الحمض النووي أمرًا حيويًا لنمو الخلايا وإصلاحها وتكاثرها في الكائنات الحية.
الحمض النووي أو حمض الديوكسيريبونوكليك هو نوع من الجزيئات المعروفة باسم حمض نووي. يتكون من سكر ديوكسيبروز 5-كربون ، فوسفات ، وقاعدة نيتروجينية. يتكون الحمض النووي مزدوج السلاسل من سلسلتين من الحمض النووي اللولبي اللولبيين الحلزون المزدوج شكل. هذا الالتواء يسمح للحمض النووي بأن يكون أكثر إحكاما. من أجل احتواء النواة ، يتم تعبئة الحمض النووي في هياكل ملفوفة بإحكام تسمى
الكروماتينية. يتكثف كروماتين لتشكيل الكروموسومات أثناء انقسام الخلية. قبل نسخ الحمض النووي ، تتحلل الكروماتين مما يتيح لآلة نسخ الخلايا الوصول إلى خيوط الحمض النووي.قبل تكرار الحمض النووي ، يجب "فك ضغط" الجزيء المضاعف إلى خيطين منفصلين. للحمض النووي أربع قواعد تسمى الأدينين (أ), الثايمين (T), السيتوزين (C) و الجوانين (G) التي تشكل أزواج بين الخطين. يقترن الأدينين بالثيمين والسيتوزين فقط مع الجوانين. من أجل فك الحمض النووي ، يجب كسر هذه التفاعلات بين أزواج القاعدة. يتم ذلك عن طريق إنزيم يعرف باسم DNA helicase. هيليكيز الحمض النووي يعطل الرابطة الهيدروجينية بين أزواج القاعدة لفصل الخيوط إلى شكل Y يعرف باسم شوكة النسخ المتماثل. ستكون هذه المنطقة هي القالب لبدء النسخ المتماثل.
الحمض النووي اتجاهي في كلا الخطين ، تدل عليه نهاية 5 'و 3'. يشير هذا الترميز إلى أي مجموعة جانبية مرتبطة بالعمود الفقري للحمض النووي. ال 5 'النهاية مجموعة الفوسفات (P) المرفقة ، بينما 3 'النهاية لديها مجموعة هيدروكسيل (OH) مرفقة. هذا الاتجاه مهم للنسخ المتماثل لأنه يتقدم فقط في الاتجاه من 5 إلى 3. ومع ذلك ، فإن شوكة النسخ هي ثنائية الاتجاه ؛ يتم توجيه حبلا واحد في الاتجاه من 3 إلى 5 (الساحل الرئيسي) بينما الآخر موجه 5 إلى 3 (حبلا متخلفة). وبالتالي يتم تكرار الجانبين مع عمليتين مختلفتين لاستيعاب اختلاف الاتجاه.
الجدولة الرائدة هي الأبسط لتكرارها. مرة واحدة وقد تم فصل خيوط الحمض النووي ، قطعة قصيرة من الحمض النووي الريبي يسمى ب التمهيدي يربط نهاية 3 'من حبلا. يربط التمهيدي دائمًا كنقطة بداية للنسخ المتماثل. يتم إنشاء الاشعال بواسطة الانزيم Primase DNA.
الانزيمات المعروفة باسم بلمرة الحمض النووي هي المسؤولة عن إنشاء الخيط الجديد من خلال عملية تسمى الاستطالة. هناك خمسة أنواع معروفة من بوليميرا DNA في بكتيريا و خلايا بشرية. في البكتيريا مثل E. القولونية بوليميريز الثالث هو إنزيم النسخ المتماثل الرئيسي ، بينما بوليميريز I و II و IV و V مسؤول عن التحقق من الأخطاء وإصلاحها. يرتبط DNA polymerase III بالحبلا في موقع التمهيدي ويبدأ في إضافة أزواج قاعدية جديدة مكملة للخيوط أثناء النسخ المتماثل. في خلايا حقيقية النواة ، البوليميرات ألفا ، دلتا ، وإبسيلون هي البوليميرات الأولية التي تشارك في تكرار الحمض النووي. نظرًا لأن عملية النسخ المتماثل تستمر في الاتجاه 5 إلى 3 على الجاد البادئ ، فإن الجدل الذي تم تشكيله حديثًا مستمر.
ال متخلفة حبلا يبدأ النسخ المتماثل بواسطة الربط مع الاشعال متعددة. كل كتاب تمهيدي عدة قواعد فقط. ثم يضيف بوليميريز الحمض النووي أجزاء من الحمض النووي شظايا أوكازاكي، إلى حبلا بين الاشعال. عملية النسخ المتماثل هذه متقطعة حيث يتم فصل الأجزاء التي تم إنشاؤها حديثًا.
بمجرد تشكيل كل من السلاسل المستمرة وغير المستمرة ، يُسمى إنزيم نوكلياز يزيل جميع الاشعال الحمض النووي الريبي من فروع الأصلي. ثم يتم استبدال هذه الاشعال مع القواعد المناسبة. آخر نوكلياز "يثبت" الحمض النووي المشكل حديثا لفحص وإزالة واستبدال أي أخطاء. انزيم آخر يسمى جزيء الحمض النووي ينضم إلى شظايا Okazaki معًا لتشكيل حبلا موحّدًا واحدًا. تمثل نهايات الحمض النووي الخطي مشكلة حيث يمكن أن يضيف بوليميراز الحمض النووي فقط النيوكليوتيدات في الاتجاه من 5 إلى 3 ′. تتكون نهايات السلاسل الأم من سلاسل DNA متكررة تسمى تيلوميرات. تعمل التيلوميرات كأغطية واقية في نهاية الكروموسومات لمنع الكروموسومات القريبة من الاندماج. نوع خاص من إنزيم بوليميراز الدنا يسمى التيلوميراز يحفز تركيب تسلسل التيلومير في نهايات الحمض النووي. وبمجرد الانتهاء من ذلك ، فإن اللفافة الأصلية وخيوط الدنا التكميلية الخاصة بها تلتف إلى المألوف الحلزون المزدوج شكل. في النهاية ، ينتج النسخ المتماثل اثنين جزيئات الحمض النووي، مع كل حبلا واحد من جزيء الأصل و حبلا واحد جديد.
تكرار الحمض النووي هو إنتاج متطابقة هيليس الحمض النووي من جزيء د ن أ مزدوج الشريط. يتكون كل جزيء من حبلا من الجزيء الأصلي وحبلا حديث التكوين. قبل النسخ المتماثل ، ينفصل الحمض النووي وخيوطه. يتم تشكيل شوكة النسخ المتماثل الذي يعمل كقالب للنسخ المتماثل. الاشعال المرتبطة بالحمض النووي وبوليمرات الحمض النووي تضيف تسلسلات جديدة من النيوكليوتيدات في اتجاه 5 ′ إلى 3 ′.
هذه الإضافة مستمرة في الحبلا الرائد ومجزأة في الحبلا المتأخر. بمجرد اكتمال استطالة خيوط الحمض النووي ، يتم فحص الخيوط بحثًا عن الأخطاء ، ويتم إجراء الإصلاحات ، وتضاف تسلسلات التيلومير إلى نهايات الحمض النووي.