ΒΑΣΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

 Η αντιγραφή του DNA είναι η διαδικασία κατά την οποία το DNA αυτοδιπλασιάζεται προκειμένου να διατήρησει και να μεταβιβάσει τη γενετική πληροφορία από κύτταρο σε κύτταρο.
Η συμπληρωματικότητα των βάσεων του DNA, Αδενίνης με Θυμίνης και Γουανίνης με Κυτοσίνης, οδήγησε το 1953 τους Francis Crick και James D. Watson να περιγράψουν το μοντέλο της διπλής έλικας του DNA τους (δομή του γενετικού υλικού).
Ημισυντηρητικός μηχανισμός αντιγραφής
Κάθε αλυσίδα λειτουργεί σαν καλούπι για τη σύνθεση μιας νέας συμπληρωματικής αλυσίδας. Έτσι τα δύο θυγατρικά μόρια που προκύπτουν είναι πανομοιότυπα με το μητρικό και καθένα αποτελείται από μια παλιά και μια καινούργια αλυσίδα.

Αντιγραφή
1. Για να αρχίσει η αντιγραφή του DNA, είναι απαραίτητο να ξετυλιχθούν στις θέσεις έναρξης της αντιγραφής οι δύο αλυσίδες. Αυτό επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων,τις DNA ελικάσες (9) που σπάζουν τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των δύο αλυσίδων. Όταν ανοίξει η διπλή έλικα, δημιουργείται μια «θηλιά», η οποία αυξάνεται και προς τις δύο κατευθύνσεις. Οι τοποϊσομεράσες (11) ξετυλίγουν την διπλή έλικα.
2. Τα κύρια ένζυμα που συμμετέχουν στην αντιγραφή του DNA ονομάζονται DNA πολυμεράσες, όμως δεν έχουν την ικανότητα να αρχίσουν την αντιγραφή. Το πριμόσωμα (6), ένα ειδικό σύμπλοκο ενζύμων, συνθέτει στις θέσεις έναρξης μικρά τμήματα RNA (5), συμπληρωματικά προς τις μητρικές αλυσίδες, τα οποία ονομάζονται πρωταρχικά τμήματα.
3. Οι DNA πολυμεράσες (3,8) επιμηκύνουν τα πρωταρχικά τμήματα, τοποθετώντας συμπληρωματικά δεοξυριβονουκλεοτίδια απέναντι από τις μητρικές αλυσίδες του DNA. Τα νέα μόρια DNA αρχίζουν να σχηματίζονται, καθώς δημιουργούνται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των συμπληρωματικών αζωτούχων βάσεων.
4. Οι DNA πολυμεράσες επιδιορθώνουν επίσης λάθη που συμβαίνουν κατά την διάρκεια της αντιγραφής. Μπορούν, δηλαδή, να εντοπίζουν και να απομακρύνουν νουκλεοτίδια που οι ίδιες τοποθετούν και να τοποθετούν τα σωστά. Ταυτόχρονα DNA πολυμεράσες απομακρύνουν τα πρωταρχικά τμήματα RNA και τα αντικαθιστούν με τμήματα DNA. Οι DNA πολυμεράσες λειτουργούν μόνο προς καθορισμένη κατεύθυνση και τοποθετούν τα νουκλεοτίδια στο ελεύθερο 3' άκρο της δεοξυριβόζης του τελευταίου νουκλεοτιδίου κάθε αναπτυσσόμενης αλυσίδας. Έτσι, λέμε ότι η αντιγραφή γίνεται με προσανατολισμό 5'→ 3'.
Επομένως, σε κάθε διπλή έλικα που παράγεται οι δύο αλυσίδες θα είναι αντιπαράλληλες. Συνεπώς, η σύνθεση του DNA είναι συνεχής (2) στη μια αλυσίδα και ασυνεχής (1) στην άλλη. Τα κομματια της ασυνεχούς αλυσίδας ονομάζονται τμήματα Okazaki (7) και συνδέονται μεταξύ τους με τη βοήθεια ενός ένζυμου, που ονομάζεται DNA δεσμάση (4). Το ίδιο ένζυμο συνδέει και όλα τα κομμάτια που προκύπτουν από τις διάφορες θέσεις έναρξης αντιγραφής.
Η αντιγραφή του DNA είναι απίστευτα ακριβής, μόνο ένα νουκλεοτίδιο στα 10000 μπορεί να ενσωματωθεί λάθος. Τα λάθη που δεν επιδιορθώνονται από τις DNA πολυμεράσες, επιδιορθώνονται από ειδικά επιδιορθωτικά ένζυμα. Έτσι ο αριθμός τον λαθών περιορίζεται στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς στο ένα στα 10¹⁰.

Στο παρακάτω βίντεο παρακολουθείστε την αντιγραφή του DNA.