Zawartość
Większość pracy wykonywanej w żywej komórce jest wykonywana przez jej białka. Jedna komórka musi zduplikować swoje DNA.
Na przykład w twoim ciele DNA zostało zdublowane tryliony razy. Białka wykonują tę pracę, a jedno z tych białek to enzym zwany Ligaza DNA. Naukowcy uznali, że ligaza może być użyteczna w budowaniu rekombinowanego DNA w laboratorium, dlatego włączyli etap ligacji do procesu tworzenia rekombinowanego DNA.
Struktura DNA
Pojedyncza nić DNA składa się z sekwencji zasad azotowych, które są oznaczone skrótami A, T, G i C. Normalnie DNA znajduje się w podwójnej nici, gdzie jedna długa sekwencja zasad jest dopasowana do innej równie długiej nici zasady.
Dwie nici są komplementarne, ponieważ tam, gdzie jedna nić ma literę A, druga ma literę T, a jedna ma literę G, druga ma literę C. A i T pasują do siebie poprzez słabe wiązanie chemiczne zwane wiązaniem wodorowym, a G i C robią to samo.
W sumie dwie komplementarne nici są połączone ze sobą wieloma wiązaniami wodorowymi. Każda z dwóch pojedynczych nici posiada własne zasady jądrowe wraz z silniejszym wiązaniem w postaci długiego łańcucha grup cukrowych i fosforanowych połączonych kowalencyjnie.
Funkcja ligazy
Możesz myśleć o nici DNA jako o jednej długiej bransoletce z czterema różnymi rodzajami amuletów. Uroki zwisają z mocnego łańcucha, który je łączy.
Replikacja DNA tworzy kolejną uroczą bransoletę dopasowaną do pierwszej. Gdziekolwiek na pierwszej bransoletce znajduje się urok A, na drugiej bransoletce będzie pasował urok T, a dla C i G. to samo.
Uroki drugiej bransoletki można dopasować do pierwszej bransoletki bez konieczności samodzielnego zakładania bransoletki. Oznacza to, że mogą połączyć się z przeciwległym łańcuchem przez słabe połączenie bez silnego łańcucha, aby połączyć je z sąsiadami.
Enzym ligaza DNA wykrywa miejsca zerwania łańcucha cukrowego i fosforanowego i odbudowuje połączenie, łącząc grupy cukrowe i fosforanowe silnym wiązaniem.
Rekombinowany DNA
Rekombinowany DNA jest wynikiem cięcia podwójnej nici DNA i łączenia jej z inną podwójną nicią. Każda podwójna nić jest często cięta nierównomiernie, przy czym jedna nić kończy się kilkoma podstawami przed drugą.
Istnieją dodatkowe podstawy zwisające z jednego końca, jak na przykład w TTAA. Drugi podwójny łańcuch ma dodatkowe zasady w sekwencji takiej jak AATT. Dwa zestawy dodatkowych zasad - zwane „lepkimi końcami” - chwytają się nawzajem poprzez swoje słabe wiązania wodorowe.
Przypominając sobie bransoletki z urokami, wyobraź sobie, że masz jedną podwójną bransoletkę z dwoma łańcuchami połączonymi tylko za pomocą ich uroków. Odcinasz koniec, ale odcinasz jeden koniec o cztery uroki od drugiego, więc jest tam mały ogon.
Robisz to samo z inną bransoletą z podwójnym urokiem. Jeśli cztery uroki się dopełniają, dwa cięte amulety połączą się, ale tylko poprzez swoje uroki.
Enzym ligazy stosowany w rekombinacji
W poprzednim etapie rekombinacji DNA, połączone lepkie końce dwóch różnych dwuniciowych cząsteczek DNA połączyły się. Jednak jedynym połączeniem między tymi dwoma sekcjami są słabe wiązania. Podobnie jak bransoletka urok połączona tylko za pomocą pasujących uroków, łatwo byłoby je rozdzielić.
Enzym ligaza DNA znajduje miejsca, w których grupy cukrowe i fosforanowe nie są ze sobą połączone i łączy je. Ponownie, podobnie jak bransoletka uroku, po tym, jak ligaza DNA przechodzi i łączy ze sobą zasady, nowa, dłuższa, dwuniciowa cząsteczka DNA jest silnie połączona ze sobą.