Биосинтез ДНК (репликация).

Участки ДНК, кодирующие определенные белки (гены), копируются (транскрибируются) в виде полинуклеотидной цепи матричной РНК (мРНК), которая затем служит матрицей для синтеза белка. Таким образом, генетическая информация, записанная в ДНК(в генотипе) обеспечивает образование фенотипических признаков клетки, то есть генотип трансформируется в фенотип. Это направление потока информации включает три типа матричных синтезов:

- синтез ДНК - репликация

- синтез РНК - транскрипция

- синтез белка - трансляция.

Полуконсервативный механизм репликации ДНК (рис.2). Субстратами синтеза являются дезоксинуклеозидтрифосфаты, выполняющие роль строительного материала и источников энергии. Для репликации ДНК необходим большой набор разнообразных ферментов и белков - репликативный комплекс.

1.Репликация — матричный процесс. Во время репликации каждая из 2 цепей ДНК служит матри­цей для образования новой цепи.

2.Белки, раскручивающие спираль ДНК (ДНК-топоизомераза, ДНК-хеликазы, ис­пользующей энергию АТР для расплетания двой­ной спирали ДНК), и белки, стабилизирующие разделенные нити DNA. В результате действия этих белков образуется репликативная вилка - участок DNA, в пределах которого спираль раскручена и разделена на отдельные цепи.

3.Молекула ДНК человека имеет очень большие размеры, репликация такой большой молекулы (скорость 50 нуклеотидов в минуту) шла бы в тече­ние примерно 800 ч. Поэтому инициация синтеза ДНК происходит в нескольких точках хромосомы, которые называются точками инициации реплика­ции, или ориджинами (origin) репликации.. Ориджины репликации имеют определенную нуклеотидную последовательность. Единица репликации у эукариотов называется репликоном. На ориджинах инициируется двунаправленная репликация, т.е. об­разуются 2 репликативные вилки, перемещающиеся в противоположных направлениях до тех пор, пока не встретятся со следующим репликоном.

4.ДНК-полимераза не способна начинать синтез новой цепи с ее первого нуклеотида. Поэтому репликация начинается с синтеза праймеров (РНК-затравки) на обеих цепях расплетенной ДНК. Одноцепочечная затравка - праймер синтезируется при участии ДНК- зависимой РНК-полимеразы (праймазы). Праймер - короткий полинуклеотид, комплементарный матричной цепи ДНК. Он наращивается на 3’- конце.

5.ДНК- полимераза присоединяется к матричной цепи ДНК и к праймеру в области 3’-концевого нуклеотида праймера.

6.Перемещаясь по матрице в направлении ее 5’-конца, DNA-полимераза удлиняет затравку, присоединяя к ней один за другим нуклеотиды, комплементарных «старой», то есть матричной цепи.

7.Синтез новых цепей DNA может протекать только в направлении 5’ ® 3’. Таким образом, на одной цепи DNA синтезируется непрерывно «лидирующая» цепь, а на другой образуются короткие фрагменты - «запаздывающая» цепь. Эти фрагменты называются фрагментами Оказаки. Каждый фрагмент Оказаки состоит примерно из 100 – 200 нуклеотидов.

8.Репликация отстающей цепи происходит прерывисто, периодически останавливаясь. В этот период комплекс белков, называемый праймасомой, подготавливает праймеры для последующей работы полимеразы.

9.После образования фрагментов Оказаки праймеры удаляются, фрагменты сшиваются ДНК-лигазой

10.По завершении репликации образуются 2 мо­лекулы двухспиральной ДНК, каждая из которых содержит одну материнскую и одну дочернюю, вновь синтезированную нить (полуконсерватив­ный механизм).

Рисунок 2 Полуконсервативный синтез ДНК

Дата добавления: 2015-07-19