Главная > Шпаргалки по биологии > Генетика > Что такое репликация ДНК
???ПОИСК РЕФЕРАТОВ ЗДЕСЬ???

Комплементарное спаривания нуклеотидов в составе двойной спирали ДНК незамедлительно указывает на механизм копирования генетической информации путем репликации. Синтез ДНК происходит при репликации с использованием обоих полинуклеотидных цепей как матриц? по так называемому полуконсервативный механизм: две дочерние молекулы-копии содержат один материнский цепь (служивший матрицей) и одну цепь, синтезированный de novo. Включение нуклеотидов в цепи синтезируется, детерминируется матрицей по принципу комплементарности. Базовые молекулярные механизмы репликации являются общими для всех организмов.

Рост цепи ДНК происходит в направлении от 5'-к 3'-концу. Субстратами реакции является 3'-конечная ОН-группа дезоксирибозы растущего цепи и дезоксирибонуклеозидтрифосфати (рис. 1.16). Фермент, катализирующий эту реакцию,? ДНК-зависимая ДНК-полимераза. Репликация ДНК начинается с небольшого участка? ори джина (origin), где осуществляется инициация процесса, главным моментом которой является различие цепей ДНК. Далее с ходом репликации такой репликативный пузырь (рис. 1.17) разрастается в двух противоположных направлениях. На каждой стороне пузыря существует так называемая репликативные вилка, в основе которой и происходит синтез ДНК. В каждой репликативной вилке работают две молекулы ДНК-полимеразы, осуществляющие синтез двух полинуклеотидных цепей. Поскольку две цепи являются антипараллельными, а синтез осуществляется только в направлении от 5'-к 3'-концу, то синтез только одного из цепей может происходить (и происходит) непрерывно, начинаясь от ориджину (рис. 1.17). Эта цепь называют лидирующим, его 3'-конец расположен вблизи от основания репликативной вилки. Синтез другой цепи начинается от репликативной вилки: синтезируются отдельные фрагменты? так называемые фрагменты Оказаки, которые позже соединяются между собой. Для синтеза каждого из фрагментов нужно сначала освободить некоторое пространство на матричной цепи? передвинуть репликативную вилку вперед (рис. 1.17); соответственно, фрагментарный цепь называют цепью запизнюетьсяСередня скорость репликации на одну репликативную вилку составляет ~ 750 нуклеотидов в секунду у бактерий, 60? 90 нуклеотидов в секунду в эукариот. Синтез бактериальной хромосомы происходит за ~ 50 мин, полная репликация ДНК эукариотической клетки? за несколько часов.

Участок ДНК, где осуществляется репликация, которая начинается с одной точки, называют репликоном. Бактериальная хромосома часто содержит только один ориджин (в частности, E. coli)? представляет собой единый репликон. У некоторых бактерий может быть два репликоны на хромосому.

Эукарио хромосома является полирепликоном? содержит большое количество точек инициации. Всего геном, например млекопитающих, содержит около 40 тыс. ориджинив. Размер эукариотического репликон варьирует от 50 до 200 тыс. пар оснований, что совпадает с размерами петельных доменов хроматина. Итак, хроматиновая петля? это один репликон, а ориджин совпадает с участком, ассоциированной с ядерным матриксом. Соседние репликоны эукариотической хромосомы конце концов "встречаются", вследствие чего образуются две копии ДНК хромосомы.

Большинство ДНК-полимераз имеют две ферментативные активности: собственно полимеразную, за счет которой к 3'-концу цепи синтезируется, присоединяются нуклеотиды, и 3'-екзонуклеазну, которая используется для редактирования ошибок? отщепление ложных нуклеотидов, только что присоединенных к 3'-концу. ДНК-полимераза является прецизионным молекулярным устройством: его полимеразной активный центр обеспечивает опознание комплементарного нуклеотида в составе матрицы нуклеозидтрифосфатом, присоединяет этот очередной нуклеотид к растущему цепи (рис. 1.16) и передвигается на один нуклеотид вперед вдоль матрицы, снова повторяя указанные операции с последующим нуклеотидом. При этом частота ошибочного включения нуклеотидов обеспечивается на уровне ~ 10? 5. Но поскольку ДНК синтезируется "раз и навсегда" перед ее передачей потомкам, такой уровень ошибок не может считаться удовлетворительным. Если в результате присоединения ложного нуклеотида образовалась некомплементарны (т.е. нестабильная) пара оснований, срабатывает нуклеазний активный центр, ложный нуклеотид отщепляется, и ДНК-полимераза осуществляет новую попытку продления цепи. В результате такой осцилляции полимеразы с переключением активности между двумя центрами уровень ошибок снижается до ~ 10? 8. Окончательная частота ошибок составляет ~ 10? 10 за счет активности систем репарации (см. ниже), которые срабатывают во время и сразу после репликации.

Две ДНК-полимеразы, работающих в репликативной вилке, объединенные в сложное мультибилковий комплекс? реплисому, компонентами которой являются также другие важные структурные и функциональные модули: ДНК-геликаза? АТР-зависимая молекулярная машина, которая разрушает двойную спираль впереди репликативной вилки; праймазы, которая обеспечивает синтез праймера? короткого участка РНК в начале каждого фрагмента Оказаки, после чего праймер продлевается ДНК-полимеразой (сама ДНК-полимераза не способна инициировать синтез нуклеиновой кислоты, а может только продолжать синтез праймера) компоненты, способствующие удержанию ДНК-полимераз в репликативной вилке подобное.

РНК-праймер в начале каждого фрагмента Оказаки должен быть заменен на соответствующую последовательность ДНК. Эта работа выполняется за счет 5-екзонуклеазнои активности определенных ферментов, после чего ДНК-полимераза заполняет пробел между соседними фрагментами Оказаки. В результате между двумя фрагментами Оказаки остается одноцепочечный разрыв, сшивается еще одним важным ферментом? ДНК-лигазы.

В клетке Escherichia coli работают ДНК-полимеразы трех типов (обозначаются римскими цифрами). Две из них (I и III) относятся к классу полимераз высокой точности синтеза ДНК-полимераза II?? полимераза низкой точности, которая используется в определенных репарационных процессах.



Наши партнеры:

Посетите сайты наших друзей и партнеров:

1) Сайт рефератов и шпаргалок;

2) Українська база рефератів;

3) Сайт рефератов и лекций;

Мы в Google+