Η αναπαραγωγή επεξεργάζεται μέσα στον πυρήνα και περιλαμβάνει την αντιγραφή του γενετικού υλικού έτσι ώστε το νέο θυγατρικό κύτταρο να σχηματίζει έτσι τα ίδια αντίγραφα όπως τα γονικά κύτταρα. Ενώ η μεταγραφή υφίσταται επεξεργασία στο κυτταρόπλασμα όπου ένα τμήμα DNA μεταγράφεται στο RNA. Και η διαδικασία εμφανίζεται μέσα στο κελί.
Η ροή των βιολογικών πληροφοριών από το DNA στο RNA και στη συνέχεια η σύνθεση των πρωτεϊνών θεωρείται ως το «κεντρικό δόγμα της ζωής ». Αυτές αφορούν τις τρεις κύριες διαδικασίες που είναι η αναπαραγωγή, η μεταγραφή και η μετάφραση. Η αναπαραγωγή είναι η διαδικασία αντιγραφής των ιδίων γενετικών υλικών σε δύο ταυτόσημα αντίγραφα, έτσι ώστε οι παρόμοιες πληροφορίες να μπορούν να μεταφερθούν περαιτέρω στα νέα θυγατρικά κύτταρα.
Η μεταγραφή περιλαμβάνει τη μετατροπή του DNA σε RNA, είναι χρήσιμη στην γονιδιακή έκφραση του επιλεγμένου τμήματος του DNA. Η μετάφραση λέγεται ως το τελικό στάδιο όπου λαμβάνει χώρα η δημιουργία πρωτεϊνών. Παρακάτω θα συζητήσουμε τη σημαντική διαφορά μεταξύ της αναπαραγωγής και της μεταγραφής και της διαδικασίας που εμπλέκεται σε αυτήν.
Συγκριτικό διάγραμμα
| Βάση σύγκρισης | Αντιγραφή | Μεταγραφή |
|---|---|---|
| Ορισμός | Η αναπαραγωγή είναι η επανάληψη των κλώνων των Δεοξυριβονουκλεϊκών οξέων (DNA), τα οποία δίνουν δύο θυγατρικές κλώνους και κάθε κλώνος περιέχει το ήμισυ του αρχικού DNA. | Η μεταγραφή είναι ο σχηματισμός μόνο ενός μοναδικού Ribonucleic acid (RNA) από το δίκλωνο DNA, το οποίο σημαίνει μεταγραφή είναι η διαδικασία μετά την αντιγραφή. |
| Αρχή | Η κύρια λειτουργία της αναπαραγωγής είναι η διατήρηση ολόκληρου του συνόλου του γονιδιώματος για την επόμενη γενιά. | Η κύρια λειτουργία της μεταγραφής είναι η δημιουργία αντιγράφων RNA των γονιδίων ενός ατόμου και εδώ τα γονίδια εκφράζονται από το αναδιπλασιασμένο DNA. |
| Σε ποια φάση συμβαίνει | Εμφανίζεται στη φάση S του κυτταρικού κύκλου. | Εμφανίζεται στις φάσεις G1 και G2 του κυτταρικού κύκλου. |
| Συμπεριλαμβάνονται τα ένζυμα | Ελικάση DNA, ένζυμα ϋΝΑ πολυμεράσης, γυράση (ευκαρυωτικά). | RNA πολυμεράση, Τρανσκριπτάση. |
| Περιλαμβάνει | Η αποδέσμευση και διάσπαση ολόκληρου του μορίου ϋΝΑ (χρωμόσωμα). | Το ξετύλιγμα και το σχίσιμο μόνο αυτών των γονιδίων, τα οποία πρόκειται να μεταγραφούν. |
| Επίσης αντιγραφή ολόκληρου του γονιδιώματος. | Αντιγραφή μόνο μερικών επιλεγμένων γονιδίων. | |
| Υπάρχει δεσμός υδρογόνου μεταξύ του αναδιπλασιασμένου κλώνου ϋΝΑ και του κλώνου εκμαγείου. | Οι μεταγραφέντες κλώνοι RNA διαχωρίζονται από τον κλώνο του προτύπου του DNA. | |
| Τα προϊόντα δεν υποβαθμίζονται μετά τη λειτουργία τους. | Τα προϊόντα υποβαθμίζονται αφού ολοκληρωθεί η λειτουργία τους. | |
| Ο τόπος της διαδικασίας | Το προϊόν παραμένει στον πυρήνα. | Το προϊόν μετακινείται από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα. |
| Απαιτήσεις αρχικών | Απαιτεί εκκινητή RNA. | Δεν απαιτείται αστάρι. |
| Απαιτούμενο υλικό | Ο τριφωσφορικός δεοξυριβονουκλεοζίτης όπως dATP, dTTP, dCTP, dGTP χρησιμεύει ως πρώτη ύλη. | Τα τριφωσφορικά ριβονουκλεοσιδίων όπως τα ΑΤΡ, CTP, GTP, UTP χρησιμεύουν ως πρώτες ύλες. |
| Τελικό αποτέλεσμα | Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό δύο μορίων DNA διπλής έλικας από ένα μόριο ϋΝΑ και έτσι δημιουργούν τα δύο νέα ταυτόσημα θυγατρικά κύτταρα. | Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό μορίου RNA από ένα τμήμα ενός κλώνου που περιλαμβάνει tRNA, rRNA, mRNA και μη κωδικοποιητικό RNA (όπως το microRNA). |
Ορισμός αναπαραγωγής
Το DNA είναι ένα μακρομόριο, το οποίο μεταφέρει γενετικές πληροφορίες από τη μια γενιά στις επόμενες γενιές. Το DNA μπορεί να θεωρηθεί ως εφεδρική τράπεζα γενετικών πληροφοριών . Είναι υπεύθυνη για τη διατήρηση της ταυτότητας του είδους επί πολλά χρόνια.
Στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης, όταν η κυψέλη διαιρείται σε δύο ταυτόσημα θυγατρικά κύτταρα, μεταφέρει επίσης τις γενετικές πληροφορίες από το γονικό κύτταρο. Έτσι μπορούμε να πούμε ότι η αναπαραγωγή είναι μια διαδικασία όπου το DNA αντιγράφει και παράγει όμοια θυγατρικά μόρια του DNA.
Η διαδικασία αντιγραφής είναι διαφορετική στους προκαρυώτες και στους ευκαρυώτες. Αν και περιλαμβάνει τα λίγα κοινά βήματα όπως την αρχή της αναπαραγωγής, είναι η περιοχή από την οποία αρχίζει η αναπαραγωγή, σε αυτό το σημείο συνδέεται το ένζυμο και ξετυλίγεται η διπλή ελικοειδής δομή σε ενιαία και προσπελάσιμη μορφή βοηθούμενη από το ένζυμο DNA ελικάση .
Ο ένας κλώνος ονομάζεται κλώνος (συνεχής ή προς τα εμπρός σκέλος), ενώ ο άλλος κλώνος ονομάζεται κλώνος (ασυνεχής ή ανάδρομος). Αυτό το ξετύλιγμα εκθέτει τις μη ζευγαρωμένες βάσεις για να χρησιμεύσει ως πρότυπο για το σχηματισμό νέων κλώνων. Τα άκρα των κλώνων έχουν το όνομά τους ως 5 'και 3' και η διαδικασία αντιγραφής αρχίζει από 5 'προς 3' κατευθύνσεις, ταυτόχρονα και στις δύο έλικες.
Λέγεται ότι στις προκαρυώτες η σύνθεση του DNA είναι ημι-ασυνεχής . Ο εκκινητής (ένα μικρό τμήμα του RNA) προστίθεται, τελικά προχωρώντας στην προσθήκη νουκλεοτιδίων, τα οποία είναι το συμπληρωματικό ζεύγος βάσεων με την μη ζευγαρωμένη βάση.
Το ένζυμο που ονομάζεται DNA πολυμεράση βοηθά στη διαμόρφωση αυτού του συγκροτήματος. Επίσης, το πρότυπο αναπαραγωγής σε προκαρυώτες και σε ευκαρυωτικά είναι το ίδιο, δηλαδή ο ημι-συντηρητικός τύπος, όπου το ήμισυ του αρχικού DNA είναι συντηρημένο και το άλλο είναι νεοσύστατο DNA. Αυτή η απόδειξη για ημι-συντηρητική αντιγραφή DNA δόθηκε από τους Meselson και Stahl (1958).
Τώρα η διαφορά μεταξύ της διαδικασίας των δύο οφείλεται στην πολυπλοκότητα των κυττάρων όπου οι ευκαρυώτες είναι πιο περίπλοκοι και ως εκ τούτου έχουν πολλαπλές ρίζες αντιγραφής, ενώ οι προκαρυώτες έχουν μία μόνο αρχή αντιγραφής. Επίσης, η αναπαραγωγή είναι μονόδρομη στα ευκαρυωτικά, η οποία είναι αμφίδρομη στα προκαρυωτικά.
Τα ένζυμα όπως η ϋΝΑ πολυμεράση είναι μόνο δύο σε αριθμό στους προκαρυώτες, ενώ στα ευκαρυωτικά είναι τέσσερα έως πέντε όπως (α, β, γ, δ, ε). Ο ρυθμός αναπαραγωγής είναι πολύ ταχύτερος στους προκαρυώτες από τους ευκαρυώτες. Το DNA σε προκαρυωτικά είναι κυκλικό και δεν έχει άκρα για να συνθέσει. Η διαδικασία της σύντομης αντιγραφής σε προκαρυωτικά συνεχίζεται συνεχώς, ενώ η αντιγραφή του DNA των ευκαρυωτικών γίνεται πλήρης στη φάση S του κυτταρικού κύκλου.
Η διαδικασία διεξάγεται με μεγάλη πιστότητα, ώστε οι γενετικές πληροφορίες να μπορούν να μεταφερθούν σωστά από τη μία γενιά σε γενιά. Δραστηριότητα διόρθωσης γίνεται επίσης με DNA πολυμεράση III, η οποία ελέγχει την προσκόλληση των νουκλεοτιδίων στο σωστό ζεύγος βάσεων. Η ϋΝΑ πολυμεράση διορθώνει τα λάθη οποιασδήποτε αναντιστοιχίας που βρέθηκε μεταξύ του ζεύγους βάσεων των συμπληρωματικών βάσεων.
Ορισμός της μεταγραφής
Το ενδιάμεσο προϊόν του ϋΝΑ είναι το RNA, όπου τα γονίδια εκφράζονται μετά την αντιγραφή. Έτσι ονομάζεται τόπος έκφρασης της γενετικής πληροφορίας. Σε αυτή τη διαδικασία, ένας από τους δύο κλώνους που σχηματίζονται μετά την αντιγραφή λειτουργεί ως εκμαγείο (μη κωδικεύον κλώνος ή κλώνος νοήματος) και άλλος σαν αντιπαράλληλος (κλώνος κωδικοποίησης ή αντιπληροφοριακός κλώνος). Η σχεδόν ολόκληρη διαδικασία είναι ίδια τόσο στους προκαρυώτες όσο και στους ευκαρυώτες, αλλά υπάρχουν κάποιες βασικές διαφορές μεταξύ τους.
Το πλήρες μόριο του DNA δεν εκφράζεται σε μεταγραφή, μάλλον κάποιο επιλεγμένο τμήμα του DNA συντίθεται μόνο ως RNA. Ο λόγος για αυτό είναι άγνωστος, αλλά λέγεται ότι μπορεί να οφείλεται στην εσωτερική σηματοδότηση.
Το προϊόν που σχηματίζεται σε μεταγραφή αναφέρεται ως πρωτογενές μετάγραφο, καθώς αυτά είναι ανενεργά . Έτσι ώστε να γίνουν λειτουργικά ενεργά υποβάλλονται σε κάποιες αλλαγές όπως το μάτισμα, οι τροποποιήσεις βάσεων, οι τερματικές προσθήκες κλπ. Αυτές είναι γνωστές ως μετα-μεταγραφικές τροποποιήσεις .
Ορισμένες από τις ομοιότητες μεταξύ της διαδικασίας μεταγραφής των προκαρυωτικών και των ευκαρυωτικών είναι σαν και στο είδος του DNA που δρουν ως πρότυπο για τη διαδικασία, η χημική σύνθεση (ζεύγη βάσεων) είναι ίδια, η RNA πολυμεράση παίζει σημαντικό ρόλο και στις δύο ομάδες.
Ενώ η διαφορά έγκειται στη διαδικασία, η οποία είναι απλή στα προκαρυωτικά και είναι πολύ σύνθετη στα ευκαρυωτικά. Σε προκαρυώτες, μόνο ένας τύπος RNA πολυμεράσης παράγει και τους τρεις τύπους RNA (mRNA, tRNA, rRNA), ενώ σε ευκαρυωτικά διαφορετικά είδη RNA παράγει διαφορετικούς τύπους τύπου Ι τύπου R που παράγει rRNA, ο τύπος II είναι mRNA και ο τύπος III για tRNA και 5S rRNA .
Εκτός από αυτό, υπάρχουν και άλλες διαφορές όπως στο σημείο έναρξης, ο παράγοντας Rho, η περιοχή προαγωγού, το σημείο τερματισμού, η παρουσία ιντρονίων, μετα-μεταγραφικές τροποποιήσεις κλπ.
Αν και σε πολλούς ιούς, το γενετικό υλικό περιέχεται επίσης από το RNA και έχει την ικανότητα να εκτελεί άλλη κυτταρική λειτουργία όπως το DNA. Ωστόσο, είναι χημικώς βρεθεί ότι το DNA είναι πιο σταθερό από το RNA, επομένως το DNA προτιμάται μόνο ως πιο κατάλληλο μακρομόριο για την αποθήκευση της γενετικής πληροφορίας μεγάλης διάρκειας ζωής.
Βασικές διαφορές μεταξύ αναπαραγωγής και μεταγραφής
- Η αναπαραγωγή είναι η επανάληψη των κλώνων των Δεοξυριβονουκλεϊνικών οξέων (DNA), τα οποία δίνουν δύο θυγατρικές κλώνους και κάθε κλώνος περιέχει το ήμισυ της αρχικής διπλής έλικας DNA. Η μεταγραφή είναι ο σχηματισμός μόνο ενός μοναδικού Ribonucleic acid (RNA) από το δίκλωνο DNA, το οποίο σημαίνει ότι η μεταγραφή είναι η διαδικασία αντιγραφής.
- Η βασική λειτουργία της αναπαραγωγής είναι η διατήρηση και αποστολή του αντιγράφου ολόκληρου του συνόλου του γονιδιώματος για την επόμενη γενιά. Ενώ η εργασία μεταγραφής είναι να δημιουργηθούν αντίγραφα RNA και όπου εκφράζονται τα γονίδια του αναδιπλασιασμένου DNA.
- Η αναπαραγωγή λαμβάνει χώρα στη φάση S του κυτταρικού κύκλου, ενώ η μεταγραφή λαμβάνει χώρα σε φάσεις G1 και G2 του κυτταρικού κύκλου.
- Τα ένζυμα που εμπλέκονται στην αντιγραφή είναι η ελικάση DNA, η ϋΝΑ πολυμεράση, η γυράση (σε ευκαρυωτικά) και στην πολυμεράση RNA μεταγραφής, η μεταγραφάση διαδραματίζει μείζονα ρόλο.
- Η διαδικασία αντιγραφής και μεταγραφής περιλαμβάνει:
- Η αποδέσμευση και η διάσπαση ολόκληρου του μορίου ϋΝΑ (χρωμόσωμα) ενώ η μεταγραφή περιλαμβάνει το ξετύλιγμα και τη διάσπαση μόνο αυτών των γονιδίων, τα οποία πρόκειται να μεταγραφούν.
- Η διαδικασία εμπλέκεται στην αντιγραφή ολόκληρου του γονιδιώματος, ενώ η μεταγραφή είναι αντιγραφή μόνο μερικών επιλεγμένων γονιδίων.
- Υπάρχει ένας δεσμός υδρογόνου μεταξύ του αναδιπλασιασμένου κλώνου ϋΝΑ και του κλώνου εκμαγείου, ενώ οι μεταγραμμένες κλώνοι RNA διαχωρίζονται από τον κλώνο μήτρας ϋΝΑ.
- Τα προϊόντα δεν υποβαθμίζονται μετά τη λειτουργία τους, αλλά στην διαδικασία της μεταγραφής τα προϊόντα υποβαθμίζονται αφού ολοκληρωθεί η λειτουργία τους.
- Η θέση της διαδικασίας αντιγραφής παραμένει στον πυρήνα, αλλά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, το προϊόν μετακινείται από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα.
- Απαιτεί εκκινητή RNA στη διαδικασία αντιγραφής, δεν υπάρχει απαίτηση για εκκινητή
- Τριφωσφορικός δεοξυριβονουκλεοζίτης όπως dATP, dTTP, dCTP, dGTP χρησιμεύουν ως πρώτη ύλη στην αντιγραφή, τριφωσφορικό ριβονουκλεοζίτης όπως ΑΤΡ, CTP, GTP, UTP χρησιμεύουν ως πρώτες ύλες στη μεταγραφή.
- Η αναπαραγωγή καταλήγει στο σχηματισμό δύο μορίων DNA διπλής έλικας από ένα μόριο ϋΝΑ και έτσι δημιουργεί τα δύο νέα ταυτόσημα θυγατρικά κύτταρα, ενώ η μεταγραφή έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό μορίου RNA από ένα τμήμα ενός κλώνου που περιλαμβάνει tRNA, rRNA, mRNA και μη κωδικοποιητικό RNA (όπως το μικροRNA).
συμπέρασμα
Από το παραπάνω άρθρο, μπορούμε να πούμε ότι η κυτταρική διαίρεση είναι μια ζωτική και ουσιαστική διαδικασία για να αναπτυχθούν όλα τα ζωντανά όντα. Πριν από την κυτταρική διαίρεση εμπλέκεται η πιο σημαντική διαδικασία που ονομάζεται αντιγραφή του DNA. Σε αυτή τη διαδικασία, το γενετικό υλικό γίνεται διαχωρισμένο και είναι έτοιμο να το μεταφέρει περαιτέρω στα νέα θυγατρικά κύτταρα.
Ενώ η μεταγραφή περιλαμβάνει τον σχηματισμό RNA. Αυτές οι δύο διαδικασίες περιλαμβάνουν τα ένζυμα όπως η ελικάση, η DNA πολυμεράση, η RNA πολυμεράση, η πριμάση, η μεταγραφάση. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι το DNA κάνει το RNA και το RNA να κάνουν πρωτεΐνες, που είναι το κεντρικό δόγμα όλων των ειδών της ζωής.
