הבדל מפתח – בועת שכפול לעומת מזלג שכפול
בועת השכפול ומזלגות השכפול הם שני מבנים שנוצרו במהלך שכפול ה-DNA וההבדל העיקרי בין בועת השכפול למזלג הרפליקציה הוא שבועת השכפול היא פתח הקיים בתוך גדיל ה-DNA במהלך התחלת השכפול בעוד מזלגות השכפול הם מבנים הקיימים בבועת השכפול שמציינים את התרחשות השכפול בפועל.
בהקשר של ביולוגיה מולקולרית, שכפול DNA הוא תהליך שבו שני עותקים זהים של DNA מיוצרים ממולקולת DNA.תהליך ביולוגי זה הוא הבסיס להמשכיות של כל צורות החיים ולהורשה ביולוגית. שכפול DNA מתרחש בכל האורגניזמים החיים. תהליך השכפול מורכב מטכניקות שונות, אנזימים, תרכובות ביולוגיות ומבני שכפול שמוקמים כדי להתחיל את השכפול ולעבד אותו. בועת השכפול ומזלגות השכפול הם מבנים כאלה שנוצרים במהלך שכפול ה-DNA. גם בועת השכפול וגם מזלג השכפול קיימים בפרוקריוטים ובאיקריוטים.
מהי בועת שכפול?
שכפול DNA הוא תהליך שבו מולקולת DNA משתכפלת ויוצרת עותק של עצמה. בועת השכפול נחשבת לפתח הקיים בתוך גדיל ה-DNA במהלך התחלת השכפול. היווצרות בועות שכפול משתנה בפרוקריוטים ובאוקריוטים. פרוקריוטים מכילים בועת שכפול בודדת ואילו איקריוטים מכילים בועות שכפול מרובות.
לבועת השכפול יש את היכולת לצמוח בשני כיוונים בשל נוכחותם של מזלגות שכפול.בכל בועת שכפול, ישנם שני מזלגות שכפול. זו הנקודה שבה מתפצל הסליל הכפול של ה-DNA ההורי. בהקשר של אורגניזמים אוקריוטיים, הם מכילים גרעין אמיתי. ה-DNA האיקריוטי הוא ליניארי. מסיבה זו, השכפול מתרחש במספר מיקומים וכתוצאה מכך נוכחות של בועות שכפול מרובות.
תפקוד בועת השכפול מתרחש עם האנזים DNA helicase שמפר את קשרי המימן הקיימים בין הבסיסים החנקניים של שני גדילי ה-DNA ההורי. חלבונים קושרי גדיל בודד מחוברים לגדילי ה-DNA ההוריים המופרדים כדי למנוע היווצרות רפורמה של קשרי מימן.
איור 01: בועות שכפול של DNA אוקריוטי
שבירה של קשרי מימן בין שני הגדילים מביאה להרפיה של הסליל הכפול וגם להצטברות של מתח בהמשך המולקולה עקב התפרקות.האנזים טופואיזומראז כרוך בשבירת החיבורים הפוספודיסטרים של הסליל הכפול במורד הזרם של בועת השכפול שמפיגה את המתח באותם אזורים באמצעות חיבור מחדש מיידי.
מהו Replication Fork?
בהקשר של מחזור התא, שכפול DNA מתרחש בשלב S. התהליך מתחיל ברצפי DNA המוגדרים מראש ונקראים מקורות שכפול. באזורים אלו נוצרות בועות שכפול אשר מפעילות שכפול DNA. הוזכר בעבר שכל בועת שכפול מכילה שני מזלגות שכפול. כאשר שכפול ה-DNA מופעלת, חלבוני השכפול מתארגנים למבנה הדומה למזלג דו-שיניים. בשל היווצרותו של מבנה כזה, זה נקרא מזלג שכפול. חלבוני שכפול אלו מתאמים את כל תהליך שכפול ה-DNA.
DNA helicase משחרר את ה-DNA ההורי הדו-גדילי לשני גדילים בודדים על ידי שבירת קשרי המימן המקשרים בין הבסיסים החנקניים של שני הגדילים. זה מתרחש מול מזלג השכפול ויוצר DNA חד-גדילי.
התפקידים העיקריים של מזלג השכפול הם פירוק DNA וסינתזת DNA. סינתזת DNA על ידי מזלג השכפול מושגת עם האנזים DNA פולימראז. DNA פולימראז מקשר בין בסיסי DNA ברצף הנכון לפי תיאוריית זיווג בסיסים משלים.
איור 02: רכיבי מזלג שכפול
כדי למנוע את עצירת המזלג לשכפול, קיים קומפלקס חלבון מיוחד המכונה קומפלקס הגנה לשכפול. תפקידו העיקרי של קומפלקס זה הוא לייצב מחדש אם מזלג השכפול נתקע מסיבה כלשהי והוא כרוך בתיאום הסינתזה של גדילים מובילים ומשכיים וגם באיתות של נקודת ביקורת שכפול.
מהם הדמיון בין בועת שכפול למזלג שכפול?
- ניתן לראות גם בועת שכפול וגם מזלג שכפול במהלך שכפול ה-DNA.
- שני המבנים משותפים גם לשכפול DNA פרוקריוטי וגם לאוקריוטי.
- שני המבנים עוזרים ומפעילים את שכפול ה-DNA.
מה ההבדל בין בועת שכפול למזלג שכפול?
Bubble Replication vs Replication Fork |
|
| בועת שכפול מוגדרת כפתח שנמצא בתוך גדיל ה-DNA במהלך התחלת השכפול. | מזלג שכפול מוגדר כמבנים הנמצאים בבועת השכפול שמציינת את התרחשות השכפול. |
| שכפול פרוקריוטי | |
| נוצרה בועת שכפול אחת. | מזלג שכפול אחד נוצר. |
| שכפול איקריוטי | |
| נוצרות בועות שכפול מרובות. | נוצרים מזלגות שכפול מרובים. |
סיכום – בועת שכפול לעומת מזלג שכפול
שכפול DNA הוא תהליך שבו גדיל DNA אב נותן שני עותקים זהים של עצמו. תהליך השכפול מורכב ממרכיבים שונים. בועת שכפול היא פתח של גדיל ה-DNA שבו מתרחשת התחלת השכפול. באאוקריוטים קיימות בועות שכפול מרובות בעוד שבפרוקריוטים קיימת רק בועת שכפול בודדת. כל בועת שכפול מכילה שני מזלגות שכפול. מזלג שכפול מוגדר כקבוצה של חלבוני שכפול המוזהרים במזלג דו-שיניים המאשר את התחלת תהליך השכפול.מתחם ההגנה על מזלג שכפול קיים כדי לייצב מחדש אם מזלג השכפול נתקע. פרוקריוטים מכילים קומפלקס מזלג שכפול בודד בעוד שבאוקריוטים, ישנם מספרים מרובים של מזלגות. זה ההבדל בין בועת שכפול למזלג שכפול.
