تضاعف DNA – شوكة التضاعف وتجربة ميسيلسون–ستال
الأحياءعلم الوراثة17–18 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلشوكة تضاعف متحركة: يفك إنزيم الهيليكيز التفاف DNA، ويضع البريميز بادئات RNA، ويطيل بوليميراز DNA III الأشرطة الجديدة في الاتجاه 5′→3′ – باستمرار على الشريط الرائد وفي صورة قطع أوكازاكي على الشريط المتأخر – ثم يستبدل بوليميراز DNA I البادئات ويربط الليغاز القطع. شغّل أو أوقف مؤقتًا أو تقدم حدثًا بحدث، وغيّر طول قطعة أوكازاكي، وعُدّ البادئات والشقوق. وتعيد شاشة ثانية تجربة ميسيلسون–ستال: تُنقل بكتيريا E. coli المزروعة في ¹⁵N إلى ¹⁴N، وتُقارن حزم DNA بعد الطرد المركزي في تدرج كثافة CsCl في الأجيال 0–4 بتوقعات فرضيات التضاعف المحافظ وشبه المحافظ والمشتت.
الدرس: تضاعف DNA: شوكة التضاعف، وأدوار الإنزيمات، والشريطان الرائد والمتأخر؛ التضاعف شبه المحافظ (تجربة ميسيلسون–ستال)
ماذا تعرض
لا يستطيع بوليميراز DNA إضافة النيوكليوتيدات إلا إلى مجموعة 3′-OH حرة، لذا ينمو كل شريط جديد في الاتجاه 5′→3′ ويحتاج إلى بادئ RNA قصير ليبدأ. عند شوكة التضاعف يفصل الهيليكيز الشريطين. على الشريط الرائد ينسخ بوليميراز DNA III باستمرار نحو الشوكة؛ أما على الشريط المتأخر فيعمل مبتعدًا عن الشوكة في قطع أوكازاكي، تبدأ كل منها بفعل البريميز. ثم يستبدل بوليميراز DNA I شرائط من DNA ببادئات RNA، ويغلق الليغاز الشقوق. وقد بيّنت تجربة ميسيلسون–ستال، باستخدام ¹⁵N و¹⁴N والطرد المركزي في تدرج الكثافة، أن التضاعف شبه محافظ.
طريقة الاستخدام
في «شوكة التضاعف» اضغط «تشغيل» أو استخدم «خطوة» للتقدم حدثًا واحدًا في كل مرة؛ واقرأ مربع الحدث وعُدّ البادئات والقطع والشقوق. غيّر «قطعة أوكازاكي» وتوقع عدد البادئات اللازمة. وفي «تجربة ميسيلسون–ستال» اضغط «الجيل التالي»، وقارن كل أنبوب بالتوقعات الثلاثة، واستخدم «الفرضية» لعرض نموذج واحد في كل مرة. ويبيّن الجدول الفرضيات التي تستبعدها البيانات.
المعاملات القابلة للتغيير
- الشاشة شوكة التضاعف, تجربة ميسيلسون–ستال
- سرعة العرض (1 = ربع السرعة الحقيقية في E. coli) 0.25–3
- طول قطعة أوكازاكي 200–2000 nt
- عرض أسماء الإنزيمات
- الأجيال المزروعة في ¹⁴N عند البدء (شاشة ميسيلسون–ستال) 0–4
- الفرضيات المعروضة الفرضيات الثلاث, شبه محافظ, محافظ, مشتت
أسئلة للاستكشاف
- لماذا يجب أن يُصنع الشريط المتأخر في قطع قصيرة بينما يكون الشريط الرائد متصلًا؟
- أي فرضية يستبعدها الجيل 1، ولماذا نحتاج إلى الجيل 2 لرفض النموذج المشتت؟
- بعد ثلاثة أجيال في ¹⁴N، ما النسبة المئوية من DNA التي تكون هجينة؟
