أخطاء في نسخ الحمض النووي: 13 حقيقة لا يعرفها معظم المبتدئين


يمكن أن يكون تكرار الحمض النووي في بعض الأحيان على خطأ بسبب إضافة أو حذف قواعد النوكليوتيدات الجديدة. دعونا نرى كيف تحدث الأخطاء عندما يتكاثر الحمض النووي.

أخطاء في تكرار الحمض النووي تُعرف باسم Strand Slippage حيث يتم إضافة قواعد النوكليوتيدات الجديدة أو حذفها عن طريق الطفرات أو تغييرات التسلسل الدائم وما إلى ذلك من الحمض النووي. حلقات من الخيوط المفرزة حديثًا تخرج قليلاً. بالنسبة لهذا التغيير ، تكون النتيجة إضافة أو حذف قاعدة نوكليوتيد إضافية.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأخطاء في تكرار الحمض النووي. وهي عبارة عن بدائل أساسية وحذف وإدراج. إذا لم يتم تصحيح الخطأ ، فقد يتسبب في الإصابة بالسرطان. هنا ، آلية إصلاح الحمض النووي تصحح جميع الأخطاء.

دعونا نناقش ما إذا كان تكرار الحمض النووي دقيقًا ، وما هي جميع الأخطاء الموجودة في تكرار الحمض النووي ، وأسباب وتأثيرات الأخطاء في تكرار الحمض النووي والعديد من الموضوعات الأخرى ذات الصلة في هذه المقالة.

هل تكاثر الحمض النووي دقيق؟

معدل الخطأ في تكرار الحمض النووي أقل بكثير. دعونا نرى ما إذا كان تكرار الحمض النووي دقيقًا أم لا.

يعد تكرار الحمض النووي دقيقًا لدرجة أن معدل الأخطاء في تكرار الحمض النووي يمكن أن يكون ضئيلًا. يتم تشكيل هذا بطريقة مثل الجينوم الاستقرار يعتمد على دقة تكرار الحمض النووي. لكن الجينومات المعيبة يمكن أن تكون قاتلة لجسم الحيوان بسبب طفرة في مجموعة الجينات بأكملها.

يتم تحديد الدقة في تكرار الحمض النووي بشكل جيد بسبب ثلاثة عوامل. هم انهم النوكليوتيدات الانتقائية، خدمات تدقيق لغويو إصلاح عدم التطابق. هذه العوامل هي السبب الرئيسي لأخطاء أقل في تكرار الحمض النووي.

ما هي الأخطاء في تكاثر الحمض النووي؟

ترجع الأخطاء في تكرار الحمض النووي بشكل أساسي إلى تنقية مجموعة الجينوم بالكامل. دعونا نناقش ما هي جميع الأخطاء المحتملة في تكرار الحمض النووي.

تنقسم الأخطاء في تكرار الحمض النووي إلى ثلاثة أنواع: أخطاء النسخ ، وإزالة تنقية الحمض النووي ، وتلف الحمض النووي عن طريق توليد أنواع الأكسجين النشطة.

دعونا نرى المزيد من المعلومات فيما يتعلق بالأخطاء في تكرار الحمض النووي أدناه:

  • يحدث التكسر بسبب جزيء الماء الذي ينتج عنه نيوكليوتيد خالٍ من البيورين. لا يمكن استخدام هذا في النسخ المتماثل.
  • لا يمكن أن يعمل البيورين الحر أثناء تكرار الحمض النووي كقالب.
  • يحدث فقدان المجموعة الأمينية من النيوكليوتيدات أيضًا بسبب نزع الأمين لعدم العمل كقالب أثناء الأخطاء في تكرار الحمض النووي بواسطة تفاعل الماء.
  • يتم تصحيح هذه الأسباب غير المقصودة من خلال عملية إصلاح الحمض النووي مرة أخرى.
  • ولكن يتم بعد ذلك إضافة نوكليوتيد جديد ليصبح الطفرة الدائمة.
  • يحدث أثناء تخليق حبلا جديد.
  • الطفرات المتراكمة أو التغيرات الدائمة في التسلسل هي سبب هذه السلوكيات السيئة في الحمض النووي للخلايا.

أسباب الأخطاء في تكاثر الحمض النووي

هناك عدة أسباب لحدوث أخطاء في تكاثر الحمض النووي. دعونا نرى ما هي بالتفصيل.

تحدث الأخطاء في تكرار الحمض النووي بشكل أساسي بسبب الطبيعة المتباينة لأزواج القواعد. يمكن أن تكون مختلفة في طبيعتها أو يمكن أن تكون غير حشو في أشكال كيميائية.

الأسباب الثلاثة الرئيسية للأخطاء في تكرار الحمض النووي هي نوقشت بالتفصيل أدناه:

1. الحذف: الحذف هو أحد الأخطاء الأساسية في تكرار الحمض النووي. يتسبب في تحول إطار تجمع الجينات بأكمله. يغير تسلسل الحمض النووي عن طريق تدمير واحد (على الأقل) أو أكثر من النيوكليوتيدات.

2. الإدراج: الإدخال هو خطأ أساسي آخر في تكرار الحمض النووي. يتسبب في تحول إطار تجمع الجينات بأكمله. يغير تسلسل الحمض النووي عن طريق إضافة واحد (على الأقل) أو أكثر من أزواج قاعدة النيوكليوتيدات.

3. البدائل الأساسية: الاستبدال الأساسي هو أيضًا أحد الأخطاء المهمة في تكرار الحمض النووي. إنه يستبدل النوكليوتيدات المناسبة بأي نيوكليوتيد آخر يغير مجموعة الجينات بأكملها. يمكنه أيضًا تغيير حمض أميني بآخر.

معدل خطأ تكرار الحمض النووي

كما ناقشنا سابقًا ، هناك احتمال ضئيل بحدوث أخطاء في تكرار الحمض النووي. دعونا نلقي نظرة على معدل حدوث أخطاء الحمض النووي.

معدل خطأ تكرار الحمض النووي هو واحد من 10 ^ 10 نيوكليوتيدات أثناء تخليق الحمض النووي. إنه أقل بكثير ولكن الآثار يمكن أن تكون قاتلة. من 10 ^ -9 إلى 10 ^ -11 خطأ في تكرار الحمض النووي حسب زوج القاعدة. الدقة العالية للعملية أمر بالغ الأهمية للحفاظ على دقة الهوية الجينية.

على سبيل المثال، E. كولاي يرتكب خطأ واحدًا فقط لكل مليار نسخة من النيوكليوتيدات. ينهي تكاثره في غضون 60 دقيقة ويمكنه تكرار 2000 نيوكليوتيد في الثانية. بالمقارنة مع جسم الإنسان ، فإن عدد أخطائه منخفض.

آثار الأخطاء في تكرار الحمض النووي

آثار الأخطاء في تكرار الحمض النووي مميتة بشكل رئيسي. دعونا نلقي نظرة على آثار الأخطاء في تكرار الحمض النووي بالتفصيل.

يمكن أن تؤدي الأخطاء في تكرار الحمض النووي إلى الأورام والسرطان وما إلى ذلك. يمكن أن تؤدي الأخطاء إلى حدوث طفرات تؤدي إلى مزيد من الأورام وتؤدي في النهاية إلى الإصابة بالسرطان.

بعض آثار الأخطاء في تكرار الحمض النووي هي-

1. طفرة السلالة الجرثومية

2. التعديلات الكروموسومية

3. طفرة Frameshift

4. نقطة طفرة

إذا لم يتم تصحيح الأخطاء في الحمض النووي في الوقت المحدد عن طريق إثبات القراءة ، تحدث الطفرات. بعض تأثيرات الأخطاء في تكرار الحمض النووي هي- فقر الدم المنجلي، شكل واحد من الثلاسيميا بيتا, التليف الكيسي، الخ.

هل يمكن أن تؤدي الأخطاء في تكرار الحمض النووي إلى حدوث طفرات؟

تصحح آلية الإصلاح جميع الأخطاء التي تحدث أثناء تكرار الحمض النووي. دعونا نناقش ما إذا كانت الأخطاء في تكرار الحمض النووي تؤدي إلى حدوث طفرات.

يمكن أن تؤدي الأخطاء في تكرار الحمض النووي إلى حدوث طفرات مثل الطفرة الدائمة. في آلية إصلاح الحمض النووي ، تجد إنزيمات الإصلاح الأخطاء التي تحدث وتزيلها. بعد ذلك ، يقومون بتجنيد النوكليوتيدات الصحيحة في مكانها. لكن بعض أخطاء النسخ تمر بهذه العمليات وتحدث الطفرات.

على سبيل المثال ، بعض طفرات الاستبدال الأساسية هي طفرات نقطية مثل الطفرات الصامتة والمخطئة وغير المنطقية. إلى جانب بعض الطفرات مثل طفرة تحول الإطار ، أو طفرة سلالة جرثومية أو جسدية. الأنواع الرئيسية للطفرات هي الحذف ، الانقلاب ، الإدراج ، الازدواجية ، النقل ، تضخيم الجينات ، إلخ.

كيف يمكن أن تؤدي الأخطاء في تكاثر الحمض النووي إلى حدوث طفرات؟

يمكن أن تؤدي الأخطاء في تكرار الحمض النووي إلى حدوث طفرة حتى في الطفرة الدائمة. لذا ، فهي تلعب دورًا مهمًا للغاية. تشكيل بعض الشخصيات يساعد على القيادة. دعونا نشرح هذا.

يوضح المُدرج أدناه كيف يمكن أن تؤدي الأخطاء في تكرار الحمض النووي إلى حدوث طفرات بالتفصيل:

  • يمكن أن تؤدي الأخطاء في تكرار الحمض النووي إلى حدوث طفرات خاصة في حالة توسع TNR (تكرار ثلاثي النوكليوتيدات).
  • هذا التكرار له مساهمة في انزلاق بوليميريز الحمض النووي أثناء النسخ المتماثل.
  • تتشكل الهياكل الثانوية مثل دبابيس الشعر Intra strand.
  • تتشكل هذه الهياكل الثانوية بسبب تكرار تسلسل تمدد ثلاثي النوكليوتيدات.
  • لهذا ، تعود الإنزيمات وتكرر الجزء السابق.
  • نتيجة لذلك ، لا يتم الإصلاح ، حيث أن الإصلاح لا يحدث لأخطاء تكرار الحمض النووي ، فإنه يتبع المسار السابق.
  • لهذا ، تستمر أخطاء تكرار الحمض النووي ونتيجة لذلك ، تحدث طفرة دائمة على وجه التحديد.

ما نوع الطفرات التي تسببها أخطاء عشوائية في تكرار الحمض النووي؟

هناك ثلاثة أنواع من الطفرات تحدث خلال وقت حدوث أخطاء في تكرار الحمض النووي. ولكن هناك المزيد من الأنواع قيد الحذف والإدراج والاستبدال الأساسي. دعونا نناقشهم.

أنواع الطفرات مثل الطفرات النقطية ، والطفرات الصبغية ، والطفرة الجرثومية أو الجسدية ، وطفرة الانزياح الإطارات تحدث بسبب أخطاء عشوائية في تكرار الحمض النووي. تحت طفرة النقطة ، هناك أنواع أكثر. إلى جانب ذلك ، يمكن أن تحدث هذه الطفرات لأسباب مختلفة.

تحدث الطفرة بسبب مادة تسمى الطفرات. يمكن أن يكون إشعاعًا أو مواد كيميائية أو مواد سامة أو أي شيء آخر. هم عفويون جدا في البيئة.

طفرة نقطة

الطفرة النقطية هي نوع من الطفرات حيث يتم تغيير أو تغيير أو استبدال نيوكليوتيد واحد فقط. هناك ثلاثة أنواع من الطفرات النقطية في أخطاء تكرار الحمض النووي. إنها طفرة صامتة ومخطئة وغير منطقية.

طفرة الكروموسومات

في حالة حدوث طفرة الكروموسومات ، يتم تغيير بنية الكروموسوم أثناء أخطاء تكرار الحمض النووي. يمكن تغييرها أو تغييرها من قبل الجوهر.

طفرة انزياح الإطار

في طفرة Frameshift ، يمكن إضافة أو حذف النيوكليوتيدات في الأخطاء في تكرار الحمض النووي. لهذا ، يتم تغيير تحول إطار تجمع الحمض النووي بالكامل. يمكن لنيوكليوتيدات واحدة أو أكثر القيام بهذا التحول.

تبدأ الطفرات المستحثة عن طريق أخطاء في تكرار الحمض النووي

تغير الطفرة تسلسل الحمض النووي الكامل لكائن حي معين. دعونا نستكشف المزيد عن الطفرات المستحثة التي بدأت بسبب أخطاء في تكرار الحمض النووي.

تبدأ الطفرات المستحثة من خلال الأخطاء في تكرار الحمض النووي أثناء انقسام الخلايا ، يتم تفجير الطفرات في الحمض النووي ، والتي أثناء عملية النسخ المتماثل ، يقودهم إلى الطفرة.

ثم تؤدي الطفرة المستحثة إلى طفرة دائمة. يمكن أن تحدث طفرة جينية في العديد من الجينات أو يمكن أن تكون سببًا لفقدان واحد أو أكثر من الجينات. يمكنه تغيير نيوكليوتيدات الحمض النووي (واحد أو أكثر).

كيف يتم تصحيح أخطاء تكرار الحمض النووي؟

يتم تصحيح الأخطاء في تكرار الحمض النووي من خلال بعض العمليات الموثوقة. دعونا نرى ما هي بالتفصيل.

يتم تصحيح أخطاء النسخ المتماثل للحمض النووي من خلال إجراءين أساسيين هما التصحيح اللغوي وإصلاح عدم التطابق. التدقيق اللغوي هو المكان الذي يتم فيه إصلاح الأخطاء في تكرار الحمض النووي أثناء وقت تكرار الحمض النووي وإصلاح عدم التطابق حيث يتم إصلاح الأخطاء بعد تكرار الحمض النووي.

خدمات تدقيق لغوي

يخلق التدقيق اللغوي بنية تدعو البروتينات الأخرى إلى إصلاح الخطأ لأن البروتينات الموجودة فيه قادرة على كبح الأخطاء في تكرار الحمض النووي.

عندما يحدث التدقيق اللغوي ، فإن شكل البوليميراز للحمض النووي يحدد الأخطاء في تكرار الحمض النووي. ثم ، يحل محل النيوكليوتيدات الخاطئة التي تم إدخالها أو حذفها. يجري التصحيح ، يستمر النسخ المتماثل مع تدفقه الخاص.

إصلاح عدم التطابق

يتم إصلاح عدم التطابق عندما يتم تصحيح الأخطاء بعد عدم إصلاح تشكيل الشوكة أثناء تكرار الحمض النووي. لكنها خاصة بالخيوط الفردية. يتم إصلاح الأخطاء في تكرار الحمض النووي بعد العملية حيث إنها التصحيح النهائي.

في إصلاح عدم التطابق ، هناك جينات معينة تساعد على منع الأخطاء في تكرار الحمض النووي بعد انتهاء النسخ المتماثل. الجينات هي PMS2 و MLH1 و MSH2 و MSH6.

أخطاء في تكرار الحمض النووي
تصحيح خطأ النسخ المتماثل من ويكيبيديا

.

لماذا تكون أخطاء تكرار الحمض النووي أكثر تأثيرًا من أخطاء النسخ؟

النسخ المتماثل هو عملية بارزة جدًا من النسخ. إلى جانب ذلك ، فإن أخطاء نسخ الحمض النووي الريبي ليست مؤثرة مثل الأخطاء في تكرار الحمض النووي. دعونا نناقش هذا.

تعد أخطاء تكرار الحمض النووي أكثر تأثيرًا من الأخطاء في نسخ الحمض النووي الريبي لأنها غير قابلة للتوريث مثل الأخطاء في تكرار الحمض النووي. إلى جانب ذلك ، يتم تغيير عدد قليل جدًا من البروتينات أثناء النسخ. التغيير ليس ضارًا جدًا مثل التكرار ويمكن علاجه.

على سبيل المثال ، معدل الأخطاء في النسخ هو 2.3 * 10 ^ -5 في mRNA إلى 5.2 * 10 ^ -5 في الرنا الريباسي لكل نوكليوتيد لأنواع معينة من البكتيريا. لكنها لا تنتقل إلى الجيل التالي مثل الأخطاء في تكرار الحمض النووي.

هل تستطيع الخلية إصلاح خطأ تكرار الحمض النووي؟

يمكن للخلية إصلاح بعض أخطاء تكرار الحمض النووي. إنه لمن حسن الحظ أن تتمتع الخلايا ببعض الجودة الفائقة لتصحيح الأخطاء. دعونا نستكشف المزيد.

يمكن للخلية إصلاح أخطاء تكرار الحمض النووي في بعض الحالات. تتمتع الخلايا بخصائص محددة لمكافحة بعض الأخطاء في تكرار الحمض النووي. يمكن للخلايا أيضًا إصلاحها بنسبة معينة. خلال دورة الخلية ، من خلال إثبات القراءة وإصلاح عدم التطابق ، يمكن للخلايا إدارتها.

بعض آليات الإصلاح لمكافحة وإصلاح الأخطاء في تكرار الحمض النووي أثناء دورة الخلية هي الانعكاس المباشر للضرر ، وإصلاح الختان ، وإصلاح ما بعد النسخ المتماثل ، و BER (إصلاح الاستئصال القاعدي) ، NER (إصلاح ختان النوكليوتيدات) ، MMR (إصلاح عدم التطابق) ، HR (إعادة التركيب المتماثل) ، و NHEJ (انضمام طرف غير متماثل).

لماذا الأخطاء في تكاثر الحمض النووي نادرة جدًا؟

الأخطاء في تكاثر الحمض النووي نادرة جدًا لدرجة أن خطأً واحدًا يحدث في بلايين النيوكليوتيدات أثناء النسخ. دعونا نفهم السبب وراء ذلك.

الأخطاء في تكرار الحمض النووي نادرة جدًا بسبب تصحيح الأخطاء المطبعية وإصلاح عدم التطابق آليات إصلاح الأخطاء. يحدث أحيانًا عندما يتم إدخال النيوكليوتيدات الخاطئة بواسطة بوليميراز الحمض النووي. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فيمكن أن تؤدي إلى طفرة يمكن أن تؤدي إلى السرطان.

يعمل التدقيق اللغوي على حل جميع أخطاء ما قبل النسخ المتماثل ، كما يعمل عدم التطابق على حل أخطاء ما بعد النسخ المتماثل. نتيجة لذلك ، فإن معدل الخطأ هو واحد من كل 10 ^ 4 إلى 10 ^ 5 نيوكليوتيدات في التوليف. حتى في حالة وجود بعض العيوب يكون المعدل أقل من 0.001٪.

Cعند الاستنتاج

في نهاية المقال ، ثبت أن الأخطاء في تكرار الحمض النووي نادرة جدًا وإذا استمر الخطأ بعد آليات الإصلاح ، فقد يؤدي ذلك إلى طفرة دائمة (على الرغم من وجود العديد من الطفرات الصغيرة) والتي تؤدي بعد ذلك إلى الإصابة بالسرطان أو غيره من حالات الوفاة. الظروف الصحية للأجيال القادمة أيضًا. نظرًا لأن تكرار الحمض النووي هو إجراء بالغ الأهمية والمهم أثناء دورة الخلية ، فهو نظام محمي للغاية.

اهلي داي

مرحباً .... أنا Aheli Dey ، لقد أكملت درجة الماجستير في علم الحيوان. تخصصي في علم الطفيليات والمناعة. أنا متحمس جدًا لتعلم أشياء جديدة. أنا أفضل العمل الجاد والذكي. دعنا نتواصل من خلال LinkedIn-https: //www.linkedin.com/in/aheli-dey-793555249

آخر المقالات

الارتباط بالميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية: 5 حقائق كاملة

الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية: 5 حقائق كاملة

الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية هما العضيتان الأساسيتان الموجودتان في سيتوبلازم حقيقيات النوى. دعنا نعرف المزيد عن الاثنين. تقوم الميتوكوندريا بتجميع الطاقة على شكل ATP ...

الارتباط بالأحماض الأمينية في السيتوبلازم: 7 حقائق يجب أن تعرفها

الأحماض الأمينية في السيتوبلازم: 7 حقائق يجب أن تعرفها

الأحماض الأمينية في الطبيعة لها مجموعات وظيفية من الأحماض الأمينية والكربوكسيلية بالإضافة إلى سلسلة جانبية فريدة. دعونا نرى بعض الحقائق المثيرة للاهتمام حول الأحماض الأمينية في السيتوبلازم. الأحماض الأمينية في ...