سوال های تشریحی گفتار دوم فصل اول زیست شناسی دوازدهم

گفتار همانندسازی دنا

در حال آماده سازی برای طرح پرسش

قدردان شکیبایی شما هستیم!

پرسش‌های دو گزینه‌ای

▪️در هر جمله با انتخاب یکی از عبارات داخل پرانتز جمله درست را به دست آورید. 

الف)

پرسش‌های سطر به سطر

▪️جاهای خالی عبارات زیر را با کلمات مناسب کامل کنید. 

الف)

پرسش‌های توصیفی – تشریحی

▪️

پرسش‌های یادگیری موثر

▪️درست یا نادرست بودن جملات زیر را مشخص کنید. در جملات نادرست، عبارت‌های غلط را پیدا کرده و زیر آنها خط بکشید. 

الف)

پرسش‌های مقایسه‌ای

◾هر یک از موارد زیر معرف کدام ویژگی….. است؟ 

الف)

فعلاً پرسش‌های ساده زیر را داشته باشید. 

گفتار همانندسازی دنا (DNA)

۱. کدام ماده به عنوان ماده وراثتی حاوی اطلاعات یاخته است؟

DNA

۲. کدام مولکول به عنوان ماده وراثتی شناخته شده است؟

DNA

۳. هنگام تقسیم یاخته اطلاعات وراثتی چگونه بدون کم و کاست به دو یاخته حاصل از تقسیم می‌رسد؟

همانندسازی دِنا

۴. به ساخته شدن مولکول دنای جدید از روی دنای قدیمی‌چه می‌گویند؟

همانندسازی دِنا

۵. طرح‌های مختلف برای همانند سازی دنا کدام اند؟

غیرحفاظتی (پراکنده)، نیمه حفاظتی و حفاظتی

۶. کدام یک از طرح‌های مختلف برای همانندسازی دنا مورد تایید قرار گرفت؟

نیمه حفاظتی

۷. در کدام طرح همانندسازی دنا هر دو رشته دنا قبلی به صورت دست نخورده وارد یکی از یاخته‌های حاصل از تقسیم می‌شود؟

حفاظتی

۸. طرح همانند سازی نیمه حفاظتی را تعریف کنید؟

در این طرح در هر یاخته یکی از دو رشته دنا مربوط به دنای اولیه است و رشته ی دیگر با نوکلئوتیدهای جدید ساخته شده است

۹. در کدام طرح همانندسازی دنا در هر یاخته حاصل فقط یکی از دو رشته دنای قبلی وجود دارد؟

نیمه حفاظتی

۱۰. در کدام طرح همانندسازی دنا هر کدام از دناهای حاصل قطعاتی از رشته‌های قبلی و جدید را به صورت پراکنده دارد؟

غیرحفاظتی (پراکنده)

۱۱. مزلسون و استال در زمینه کدام موضوع زیستی تحقیق انجام نموده؟

طرح همانندسازی دنا

۱۲. مزلسون و استال برای تشخیص رشته‌های دنای نوساز از رشته‌های قدیمی‌چگونه عمل نمود؟

آنها با این هدف دنا را با استفاده نوکلئوتیدهایی که ایزوتوپ سنگین نیتروژن ^۱۵N دارند نشانه گذاری کرد.

۱۳. مزلسون و استال ابتدا باکتری‌ها را در کدام محیط کشت دادند؟

انها ابتدا باکتری‌ها را در محیط حاوی ^۱۵N کشت دادند. 

۱۴. چرا مزلسون و استال در آزمایش خود از سانتریفیوژ با سرعت بالا (فراگریزانه) استفاده کردند؟

دِناهایی که با ^۱۵N ساخته می‌شوند نسبت به دِنای معمولی که در نوکلئوتیدهای خود  ۱۴N دارد چگالی بیشتری دارند. بنابراین، با این ابزار می‌توان آنها را از هم جدا نمود.

۱۵. تقسیم باکتری‌ها حدود چند دقیقه طول می‌کشد؟

حدود بیست دقیقه

۱۶. مزلسون و استال از کدام باکتری در آزمایش‌های خود استفاده کردند؟ (جاندار آزمایشی مزلسون و استال چه بود؟)

باکتری E. coli

۱۷. مزلسون و استال برای سنجش چگالی دنای باکتری‌ها را در کدام محلول در سرعتی بسیار بالا گریز می‌دادند؟

محلولی از سزیم کلرید

۱۸. در گریزانه میزان حرکت مواد در محلول براساس کدام ویژگی است؟

چگالی

۱۹. در گریزانه  سرعت حرکت کدام مواد تندتر است؟

مواد سنگین تر

۲۰. نتیجه آزمایش مزلسون و استال چه بود؟

همانندسازی دنا نیمه حفاظتی است

۲۱. در آزمایش مزلسون و استال، پس از گریز دادن نمونه‌های تهیه شده در کدام زمان، دو نوار تشکیل شد؟ و جایگاه آنها چگونه بود؟

دِنای باکتری‌های حاصل از دور دوم همانندسازی (بعد از ۴۰ دقیقه) پس از گریز دادن دو نوار یکی در میانه و دیگری در بالای لوله تشکیل دادند. 

۲۲. در آزمایش مزلسون و استال، چگالی دناها نمونه‌های تهیه شده در زمان ۴۰ دقیقه، چگونه بود؟

نیمی چگالی متوسط و نیمی چگالی سبک

۲۳. در آزمایش مزلسون و استال، چگالی دناها نمونه‌های تهیه شده در زمان صفر دقیقه، چگونه بود؟

همگی چگالی سنگین

۲۴. در آزمایش مزلسون و استال، چگالی دناها نمونه‌های تهیه شده در زمان ۲۰ دقیقه، چگونه بود؟

همگی چگالی متوسط

۲۵. در آزمایش مزلسون و استال، پس از گریز دادن نمونه‌های تهیه شده در کدام زمان، یک نوار در میانه لوله تشکیل شد ؟ چرا؟

نمونه‌های تهیه شده در زمان ۲۰ دقیقه. چگالی متوسط بودند

۲۶. در آزمایش مزلسون و استال، پس از گریز دادن نمونه‌های تهیه شده در کدام زمان، یک نوار در انتهای لوله تشکیل شد ؟ چرا؟

نمونه‌های تهیه شده در زمان صفر دقیقه. چگالی سنگین بودند

۲۷. اگر طرح همانندسازی دنا به صورت حفاظتی بود نتیجه گریز دادن نمونه تهیه شده در زمان ۲۰ دقیقه آزمایش مزلسون و استال به چه صورت بود؟

دو نوار یکی در انتهای لوله و دیگری در بالای لوله تشکیل می‌شد.

۲۸. دو رشته دنا چگونه از یکدیگر باز می‌شوند؟

به کمک انزیم هلیکاز

۲۹. آیا هر دو رشته کاملاً از یکدیگر جدا می‌شوند و سپس همانندسازی انجام می‌شود یا جدا شدن دو رشته تدریجی و همراه با آن همانندسازی انجام می‌شود؟

تحقیقات نشان داده است که در محلی که قرار است همانندسازی انجام شود دو رشته از هم باز می‌شوند بقیه قسمت‌ها بسته هستند و به تدریج باز می‌شوند

۳۰. مهم ترین عوامل موثر در همانندسازی دنا کدام اند؟

مولکول دنا به عنوان الگو – واحدهای سازنده دنا که بتوانند در کنار هم نسخه مکمل الگو را بسازند – آنزیم‌های لازم برای همانندسازی

۳۱. واحدهای نوکلئوتیدهای آزاد در لحظه اتصال به رشته پلی نوکلئوتیدی چند فسفات خود را از دست می‌دهد؟

دو فسفات خود را از دست می‌دهند

۳۲. نوکلئوتیدها به کمک چه پیوندی در ساختار دنا به یکدیگر متصل می‌شوند؟

فسفودی استر

۳۳. قبل از همانندسازی دنا چه تغییراتی در ساختار آن انجام شد؟

قبل از همانندسازی دنا باید پیچ و تاب دنا باز و پروتئین‌های همراه ان یعنی هیستون‌ها از آن جدا شوند تا همانندسازی بتواند انجام شود

۳۴. کدام آنزیم هنگام همانندسازی دنا دو رشته را از هم باز می‌کند؟

هلیکاز

۳۵. کدام آنزیم مارپیچ دنا را از هم باز می‌کند؟

هلیکاز

۳۶. برای باز شدن دو رشته دِنا آنزیم هلیکاز چه پیوند‌هایی را از هم باز می‌کند؟

هیدروژنی

۳۷. کدام آنزیم‌ها در همانند سازی دنا نقش دارند؟

هلیکاز، دنا پلی مراز و انواعی دیگر

۳۸. مهم ترین آنزیمی‌که نوکلئوتیدهای مکمل را با نوکلئوتیدهای رشته ی الگو جفت می‌کند کدام است؟

دنابسپاراز (دنا پلی مراز)

۳۹. فعالیت رفع اشتباه‌ها در همانندسازی دنا چه نام دارد؟

فعالیت نوکلئازی

۴۰. ویرایش توسط کدام انزیم صورت میگیرد؟

دنابسپاراز (دی ان ای پلی مراز)

۴۱. در محلی که دو رشتهٔ دِنا از هم جدا می‌شوند، دو ساختار Y مانند به وجود می‌آید به هر یک از آنها چه می‌گویند؟

دو راهی همانندسازی

۴۲. در فاصله بین کدام ساختارها، پیوند هیدروژنی بین دو رشتهدنا  از هم گسیخته و دو رشته از یکدیگر باز شده اند؟

دو راهی همانندسازی

۴۳. اضافه شدن یک نوکلئوتید بهرشته ی در حال ساخت هنگام همانندسازی دنا، به کدام عامل بستگی دارد؟

به  نوع بازی بستگی دارد که در نوکلئوتید رشته الگو قرار دارد

۴۴. نوکلئوتیدهای آماده برای اتصال به نوکلئوتید مکمل چند فسفاته می‌باشند و و نوکلئوتید به صورت چند  فسفاته به رشته در حال ساخت دنا متصل می‌شود؟

سه فسفاته – تک فسفاته

۴۵. اضافه شدن یک نوکلئوتید به انتهای رشته نوساز هنگام سازی دنا به چه عواملی بستگی دارد؟

هر نوکلئوتید باید با نوکلئوتید رشته الگو مکمل باشد هنگام اضافه شدن هر نوکلئوتید سه فسفاته به انتهای رشته پلی نوکلئوتید دو تا از فسفات‌های آن از مولکول جدا می‌شوند و نوکلئوتید به صورت تک فسفاته به رشته متصل می‌شود

۴۶. کدام جانوران پروکاریوت می‌باشند؟

پیش هسته ای‌ها که شامل همه باکتری‌ها می‌شود

۴۷. وظایف انزیم دی ان ای پلی مراز چیست؟

آنزیم دنا بسپاراز هم فعالیت بسپارازی (پلی مرازی) دارد که در آن پیوند فسفودی استر را تشکیل می‌دهد و هم فعالیت نوکلئازی که در آن پیوند فسفودی استر را برای رفع اشتباه می‌شکند

۴۸. به ترتیب در کدام فعالیت‌ها پیوند فسفودی استر تشکیل و شکسته می‌شود؟

پلی مرازی – نوکلئازی

۴۹. علت وجود دقت زیاد هنگام همانند سازی چیست؟

تا حدود زیادی مربوط به رابطه مکملی بین نوکلئوتید‌هاست

۵۰. اگر هنگام همانندسازی دی ان ای اشتباهی صورت گیرد چه اتفاقی صورت می‌گیرد؟

انزیم دنابسپاراز پس از برقراری هر پیوند فسفودی استر بر می‌گردد و رابطه مکملی نوکلئوتید‌ها را بررسی می‌کند که رابطه ان درست است یا اشتباه اگر اشتباه باشد ان را برداشته و نوکلئوتید درست را به جای آن می‌گذارد

۵۱. کدام آنزیم هنگام همانندسازی اشتباه را تصحیح می‌کند؟

دی ان ای پلی مراز

۵۲. حذف نوکلئوتید اشتباه هنگام همانندسازی دی ان ای با شکست کدام پیوند صورت می‌گیرد؟

با شکستن پیوند فسفودی استر

۵۳. فعالیت بریدن دی ان ای را چه می‌گویند؟

فعالیت نوکلئازی

۵۴. در پیوند نوکلئازی کدام پیوند شکسته می‌شود؟

پیوند فسفودی استر

۵۵. انواع فغالیت‌های دنابسپاراز چیست؟

بسپارازی (پلی مرازی) و نوکلئازی

۵۶. ویرایش حاصل کدام فعالیت دنابسپاراز می‌باشد؟

نوکلئازی

۵۷. در چه صورت دنابسپاراز پیوند فسفودی استر را می‌شکند؟

در هنگام ویرایش برای رفع اشتباه هنگام همانندسازی

۵۸. به فعالیت نوکلئازی دنابسپاراز را که باعث رفع اشتباه‌ها در همانندسازی می‌شود چه می‌گویند؟

ویرایش

۵۹. در هنگام ویرایش کدام فعالیت دنابسپاراز صورت می‌گیرد؟

نوکلئازی

۶۰. ماده وراثتی کدام جانداران توسط غشاء محصور نشده؟

پروکاریوت‌ها (پیش هسته ای)

۶۱. ویژگی‌های فام تن اصلی پروکاریوت‌ها چیست؟

فام تن اصلی به صورت یک مولکول دِنای حلقوی است که در سیتوپلاسم قرار دارد و به غشای پلاسمایی یاخته متصل است.

۶۲. پیش هسته ای علاوه بر دنای اصلی ممکن است مولکول‌هایی از دنای دیگر در اختیار داشته باشد. نام آنها چیست؟

دیسک (پلازمید)

۶۳. اطلاعات افزایش مقاومت باکتری در برابر انتی بیوتیک در کدام مولکول دی ان ای باکتری‌ها وجود دارد؟

پلازمید

۶۴. یوکاریوت‌ها شامل کدام جانداران است؟

هو هسته ای‌ها شامل  آغازیان، قارچ‌ها، گیاهان و جانوران

۶۵. در کدام جانداران فام تن اصلی به صورت یک مولکول حلقوی است که در سیتوپلاسم قرار دارد؟

پروکاریوت‌ها (باکتری‌ها)

۶۶. دنا کدام جانوران در فام تن به صورت خطی است؟

یوکاریوت‌ها

۶۷. مهم ترین پروتیین همراه با دنا در ساختار فام تن یوکاریوت‌ها چیست؟

هیستون

۶۸. هیستون مهم ترین پروتئین همراه فام تن کدام جانداران است؟

یوکاریوت‌ها

۶۹. انواع دنا یوکاریوت‌ها چیست؟

دنای هسته ای و دنای سیتوپلاسمی

۷۰. بیشتر دنا یوکاریوت‌ها از چه نوعی است؟

هسته ای

۷۱. دنای سیتوپلاسمی‌در کدام اندامک‌ها دیده می‌شود؟

در راکیزه (میتوکندری) و دیسه‌ها (پلاست‌ها) از جمله سبزدیسه (کلروپلاست)

۷۲. کدام نوع دنا یوکاریوت‌ها حالت حلقه ای دارند؟

دنا سیتوپلاسمی

۷۳. کدام جانداران فقط یک جایگاه همانندسازی در دنای خود دارند؟

اغلب پیش هسته ای‌ها

۷۴. چگونگی همانندسازی دنای باکتری‌ها را بنویسید؟

نقطه آغاز همانندسازی در بخش خاصی از دنا قرار دارد در این جایگاه دو رشته دنا از هم باز می‌شوند پژوهش‌ها نشان داده است همانندسازی دو جهتی در باکتری‌ها هم وجود دارد یعنی از یک نقطه همانندسازی شروع و در دو جهت ادامه می‌یابد تا به همدیگر رسیده و همانندسازی پایان یابد

۷۵. چرا همانندسازی در هوهسته ای‌ها بسیار پیچیده تر از هو هسته ای‌هاست؟

به دلیل وجود مقدار زیاد دنا و قرارداشتن در چندین فام تن است که هر کدام از آنها چندین برابر دنای باکتری هستند.

۷۶. چرا در هو هسته ای‌ها شروع همانندسازی در چندین نقطه در هر فام تن انجام می‌گیرد؟

بدلیل کاهش مدت زمان همانندسازی

۷۷. اگر فقط یک جایگاه آغاز همانندسازی در فام تن‌های یوکاریوت‌ها وجود داشت چه اتفاقی رخ می‌داد؟

مدت زمان زیادی برای همانندسازی لازم بود.

۷۸. تعداد نقطه‌های اغاز همانندسازی در هو هسته ای‌ها چگونه تنظیم می‌شود؟

تعداد نقاط اغاز همانندسازی در هو هسته ای‌ها حتی می‌تواند بسته به رشد و نمو تنظیم شود.

۷۹. در چه صورتی تعداد جایگاه‌های اغاز همانندسازی دنا در یوکاریوت‌ها افزایش می‌یابد؟

هر گاه سرعت تقسیم یاخته افزایش یابد.

۸۰. چرا تعداد نقاط همانندسازی در مراحل مورولا و بلاستولا زیاد است؟

در دوران جنینی در مراحل مورولا و بلاستولا سرعت تقسیم زیاد و تعداد نقاط مورد استفاده هم زیاد است ولی پس از تشکیل اندام‌ها سرعت تقسیم و تعداد نقاط اغاز مورد استفاده کم می‌شوند.

۸۱. در چه صورت تعداد جایگاه‌های همانندسازی دنا در یوکاریوت‌ها کاهش می‌یابد؟

اگر سرعت تقسیم بخواهد کاهش یابد.

۸۲.تعداد نقاط همانندسازی دنا در کدام مراحل بیشتر است؟

مورولا و بلاستولا.

پرسش‌های نهایی زیست‌شناسی

با توجه به اینکه دِنا به عنوان ماده وراثتی، حاوی اطلاعات یاخته است، این پرسش مطرح می‌شود که هنگام تقسیم یاخته، این اطلاعات چگونه بدون کم‌وکاست به دو یاخته حاصل از تقسیم می‌رسند؟

این کار با همانندسازی دِنا انجام می‌شود. به ساخته شدن مولکول دِنای جدید از روی دِنای قدیمی همانندسازی می‌گویند.

با توجه به مدل واتسون و کریک و وجود رابطهٔ مکملی بین بازها تا حد زیادی همانندسازی دِنا قابل توضیح است؛ گرچه طرح‌های مختلفی برای همانندسازی دِنا پیشنهاد شده بود (شکل ۹). 

۱- همانندسازی حفاظتی: در این طرح هر دو رشتهٔ دِنای قبلی (اوليه) به صورت دست نخورده باقی مانده، وارد یکی از یاخته‌های حاصل از تقسیم می‌شوند، دو رشته دِنای جدید هم وارد یاختهٔ دیگر می‌شوند. چون دِنای اولیه به صورت دست‌نخورده در یکی از یاخته‌ها حفظ شده است به آن همانندسازی حفاظتی می‌گویند. 

۲- همانندسازی نیمه‌حفاظتی: در این طرح در هر یاخته یکی از دو رشته دِنا مربوط به دِنای اولیه است و رشتهٔ دیگر با نوکلئوتیدهای جدید ساخته شده است. چون در هر یاختهٔ حاصل، فقط یکی از دو رشتهٔ دنای قبلی وجود دارد، به آن نیمه‌حفاظتی می‌گویند.

٣- همانندسازی غیرحفاظتی (پراکنده): در این طرح هر کدام از دناهای حاصل، قطعاتی از رشته‌های قبلی و رشته‌های جدید را به صورت پراکنده در خود دارند.

شکل ۹- طرح‌های مختلف برای همانندسازی

کدام طرح مورد تأیید قرار گرفته است؟

مزلسون و استال با به‌کارگیری روش علمی پاسخ این پرسش را به دست آوردند. آنها فرضیه‌های متعدد ارائه شده را در نظر گرفتند و با توجه به امکانات آزمایشی را طراحی کردند تا بتوانند به پاسخ قانع کننده‌ای برسند. برای شروع کار، آنها باید بتوانند رشته‌های دِنای نوساز را از رشته‌های قدیمی تشخیص دهند. آنها با این هدف دنا را با استفاده از نوکلئوتیدهایی که ایزوتوپ سنگین نیتروژن (^۱۵N) دارند، نشانه‌گذاری کردند.

دناهایی که با ^۱۵N ساخته می‌شوند نسبت به دِنای معمولی که در نوکلئوتیدهای خود ^۱۴N دارد چگالی بیشتری دارند. بنابراین، به‌وسيله گريزانه با سرعت بسیار بالا می‌توان آنها را از هم جدا کرد.

آنها ابتدا باکتری‌ها را در محیط دارای ^۱۵N کشت دادند. ^۱۵N در ساختار بازهای آلی نیتروژن‌دار که در ساخت دِنای باکتری شرکت می‌کنند، وارد شدند. پس از چندین مرحله رشد و تکثیر در این محیط باکتری‌هایی تولید شدند که دِنای سنگین‌تری نسبت به باکتری‌های اولیه داشتند.

سپس این باکتری‌ها را به محیط کشت دارای ^۱۴N منتقل کردند. با توجه به اینکه تقسیم باکتری‌ها حدود ۲۰ دقیقه طول می‌کشد در فواصل ۲۰ دقیقه‌ای باکتری‌ها را از محیط کشت جدا و بررسی کردند.

برای سنجش چگالی دِناها در هر فاصلهٔ زمانی، دِنای باکتری را استخراج و در شیبی از محلول سزیم کلرید، با غلظت‌های متفاوت و در سرعتی بسیار بالا گریز دادند؛ در نتیجه مواد بر اساس چگالی در بخش‌های متفاوتی از محلول در لوله قرار گرفتند. مراحل آزمایش مزلسون و استال و نتایج آن را در شکل ۱۰ می‌بینید.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید نتایج این آزمایش نشان داد که همانندسازی دِنا، نیمه‌حفاظتی است‌.

شكل ۱۰- آزمایش‌های مزلسون و استال و نتایج به‌دست آمده:

الف) دِنای باکتری‌های اولیه پس از گریز دادن، یک نوار در انتهای لوله تشکیل دادند چون هر دو رشته دِنای آنها ^۱۵N و چگالی سنگینی داشت.

ب) دِنای باکتری‌های حاصل از دور اول همانندسازی در محیط کشت حاوی ^۱۴N (بعد از ۲۰ دقیقه) پس از گريز دادن، نواری در میانه لوله تشکیل دادند. پس دِنای آنها چگالی متوسط داشت.

پ) دِنای باکتری‌های حاصل از دور دوم همانندسازی (بعد از ۴۰ دقيقه) پس از گریز دادن دو نوار، یکی در میانه و دیگری در بالای لوله تشکیل دادند. پس نیمی از آنها چگالی متوسط و نیمی چگالی سبک داشتند. چرا؟

با مشخص شدن اینکه همانندسازی به صورت نیمه‌حفاظتی انجام می‌شود، سؤال دیگری مطرح شد: دو رشته دنا چگونه از یکدیگر باز می‌شوند؟ آیا هر دو رشته کاملاً از یکدیگر جدا می‌شوند و سپس همانندسازی انجام می‌شود یا جدا شدن دو رشته تدریجی و همراه با آن همانندسازی انجام می‌شود؟

تحقیقات نشان داده است در محلی که قرار است همانندسازی انجام شود دو رشته از هم باز می‌شوند. بقیه قسمت‌ها بسته هستند و به تدریج باز می‌شوند.

عوامل و مراحل همانندسازی

در همانندسازی عوامل متعددی مؤثرند که مهم‌ترین آنها به شرح زیر است:

– مولکول ډنا به عنوان الگو

– واحدهای سازندهٔ دنا که بتوانند در کنار هم نسخه مکمل الگو را بسازند. این واحدها نوکلئوتیدهای آزاد داخل یاخته و سه فسفاته هستند که در لحظه اتصال به رشته پلی‌نوکلئوتید در حال ساخت، دو فسفات خود را از دست می‌دهند.

– آنزیم‌های لازم برای همانندسازی که ضمن باز کردن دو رشته نوکلئوتیدها را به صورت مکمل روبه‌روی هم قرار می‌دهد و با پیوند فسفودی‌استر به هم وصل می‌کند.

مراحل همانندسازی: قبل از همانندسازی دنا باید پیچ‌و‌تاب فامینه، باز و پروتئین‌های همراه آن یعنی هیستون‌ها از آن جدا شوند تا همانندسازی بتواند انجام شود. این کارها با کمک آنزیم‌هایی انجام می‌شود. سپس آنزیم هلیکاز مارپیچ دنا و دو رشته آن را از هم باز می‌کند (شکل ۱۱).

شکل ۱۱ـ همانندسازی دِنا

به نظر شما برای باز شدن دو رشته دِنا آنزیم هلیکاز چه پیوندهایی را از هم باز می‌کند؟
انواع دیگری از آنزیم‌ها با همدیگر فعالیت می‌کنند تا یک رشته دِنا در مقابل رشته الگو ساخته شود. یکی از مهم‌ترین آنها که نوکلئوتیدهای مکمل را با نوکلئوتیدهای رشته الگو جفت می‌کند دِنابسپاراز (DNA‌پلی‌مِراز) است. با توجه به اینکه در محل همانندسازی، همانندسازی در دو جهت انجام می‌شود؛ به آن همانندسازی دو جهتی نیز می‌گویند.

دوراهی همانندسازی: در شکل ۱۱ می‌بینید در محلی که دو رشتهٔ ډنا از هم جدا می‌شوند، دو ساختار Y مانند به وجود می‌آید که به هریک از آنها دوراهی همانندسازی می‌گویند. در فاصلهٔ بین این دو ساختار، پیوندهای هیدروژنی بین دو رشته از هم گسیخته و دو رشته از یکدیگر باز شده‌اند. همچنین پیوندهای فسفودی‌استر جدیدی در حال تشکیل هستند. دنابسپاراز نوکلئوتیدها را به انتهای رشته در حال تشکیل اضافه می‌کند. اضافه شدن یک نوکلئوتید به نوع بازی بستگی دارد که در نوکلئوتید رشته الگو قرار دارد. هر نوکلئوتید باید با نوکلئوتید روی رشته الگو مکمل باشد. هنگام اضافه شدن هر نوکلئوتید سه فسفاته به انتهای رشته پلی‌نوکلئوتید دو تا از فسفات‌های آن از مولکول جدا می‌شوند و نوکلئوتید به صورت تک‌فسفاته به رشته متصل می‌شود (شکل ۱۲).

شکل ۱۲- همانندسازی دِنا

فعالیت‌های آنزیم دِنابسپاراز

همانندسازی دنا با دقت زیادی انجام می‌شود؛ این دقت تا حدود زیادی مربوط به رابطهٔ مکملی بین نوکلئوتیدها است. اگرچه آنزیم دِنابسپاراز، نوکلئوتیدها را براساس رابطهٔ مکملی مقابل هم قرار می‌دهد ولی گاهی در این مورد اشتباهی هم صورت می‌گیرد؛ بنابراین آنزیم دِنابسپاراز پس از برقراری هر پیوند فسفودی‌استر، برمی‌گردد و رابطهٔ مکملی نوکلئوتید را بررسی می‌کند که رابطهٔ آن درست است یا اشتباه؟ اگر اشتباه باشد آن را برداشته و نوکلئوتید درست را به جای آن قرار می‌دهد. برای حذف نوکلئوتید نادرست باید بتواند پیوند فسفودی‌استر را بشکند و نوکلئوتید نادرست را از دنا جدا کند. توانایی بریدن دنا را فعالیت نوکلئازی گویند که در آن پیوند فسفودی‌استر می‌شکند. بنابراین آنزیم دِنابسپاراز، هم فعالیت بسپارازی (پلیمرازی) دارد که در آن پیوند فسفودی‌استر را تشکیل می‌دهد و هم فعالیت نوکلئازی که در آن پیوند فسفودی‌استر را برای رفع اشتباه می‌شکند. فعالیت نوکلئازی دنابسپاراز را که باعث رفع اشتباه‌ها در همانندسازی می‌شود، ویرایش می‌گویند.

همانندسازی در پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها

در پروکاریوت‌ها که شامل همه باکتری‌ها می‌شوند، مولکول‌های وراثتی در غشا محصور نشده و فام‌تن اصلی دارای یک مولکول دِنای حلقوی است که در سیتوپلاسم قرار دارد و به غشای یاخته متصل است. پروکاریوت‌ها علاوه بر دِنای اصلی ممکن است مولکول‌هایی از دنایی دیگر به نام دیسَک (پلازمید) داشته باشند. اطلاعات این مولکول‌ها می‌تواند ویژگی‌های دیگری را به باکتری بدهد مانند افزایش مقاومت باکتری در برابر پادزیست (آنتی‌بیوتیک‌)ها.

اغلب پروکاریوت‌ها فقط یک جایگاه آغاز همانندسازی در دِنای خود دارند. در این جایگاه دو رشته دِنا از هم باز می‌شوند. همانند یوکاریوت‌ها، همانندسازی دو جهتی در باکتری‌ها نیز وجود دارد؛ یعنی از یک نقطه همانندسازی شروع و در دو جهت ادامه می‌یابد تا به همدیگر رسیده و همانندسازی پایان یابد (شکل ۱۳).

شکل ۱۳ـ همانندسازی دو جهتی دِنا در پروکاریوت‌ها با یک نقطۀ آغاز

در یوکاریوت‌ها که بقیه موجودات زنده یعنی آغازیان، قارچ‌ها، گیاهان و جانوران را شامل می‌شوند دنا در هر فام‌تن به صورت خطی است و مجموعه‌ای از پروتئین‌ها که مهم‌ترین آنها هیستون‌ها هستند همراه آن قرار دارند. بیشتر دِنا درون هسته قرار دارد که به آن دِنای هسته‌ای می‌گویند. در یوکاریوت‌ها علاوه بر هسته در سیتوپلاسم نیز مقداری دِنا وجود دارد که به آن دِنای سیتوپلاسمی می‌گویند. این نوع از دِنا که حالت حلقوی دارد در راکیزه (میتوکندری) و دیسه (پلاست) دیده می‌شود.

همانندسازی در یوکاریوت‌ها بسیار پیچیده‌تر از پروکاریوت‌ها است. علت این مسئله وجود مقدار زیاد دِنا و قرار داشتن در چندین فام‌تن است که هر کدام از آنها چندین برابر دِنای باکتری هستند. بنابراین اگر فقط یک جایگاه آغاز همانندسازی در هر فام‌تن داشته باشند مدت زمان زیادی برای همانندسازی لازم است. به همین علت در یوکاریوت‌ها، آغاز همانندسازی در چندین نقطه در هر فام‌تن انجام می‌شود (شکل ۱۴).

تعداد جایگاه‌های آغاز همانندسازی در یوکاریوت‌ها حتی می‌تواند بسته به مراحل رشد و نمو تنظیم شود؛ مثلاً در دوران جنینی در مراحل مورولا و بلاستولا (مرحله تشکیل بلاستوسیست) سرعت تقسیم زیاد و تعداد جایگاه‌های آغاز همانندسازی هم زیاد است ولی پس از تشکیل اندام‌ها، سرعت تقسیم و تعداد جایگاه‌های آغاز کم می‌شوند.

شکل ۱۴- همانندسازی در یوکاریوت‌ها