Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Реплікація ДНК



План:


Введення

Схематичне зображення процесу реплікації, цифрами позначені: (1) запізніла нитка, (2) лідируюча нитка, (3) ДНК полімераза (Polα), (4) ДНК лігаза, (5) РНК праймер, (6) ДНК ПРАЙМАЗОЙ, (7) фрагмент Окадзакі, (8) ДНК полімераза (Polδ), (9) ХЕЛІКАЗОЙ, (10) одиночна нитка із зв'язаними білками, (11) топоізомераза
Процес реплікації: розкручування подвійної спіралі ДНК - синтез комплементарних ланцюгів ДНК-полімеразою - утворення двох молекул ДНК з однієї.

Реплікація ДНК - процес синтезу дочірньої молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти на матриці батьківського молекули ДНК. В ході подальшого поділу материнської клітини кожна дочірня клітка одержує по одній копії молекули ДНК, яка є ідентичною ДНК вихідної материнської клітини. Цей процес забезпечує точну передачу генетичної інформації з покоління в покоління. Реплікацію ДНК здійснює складний ферментний комплекс, що складається з 15-20 різних білків, званий реплісомой ( англ. replisome ) [1].


1. Історія вивчення

Кожна молекула ДНК складається з одного ланцюга початкової батьківської молекули і однією знову синтезованої ланцюга. Такий механізм реплікації називається напівконсервативний. В даний час цей механізм вважається доведеним завдяки дослідам Метью Мезельсон і Франкліна Сталя ( 1958 р.) [2]. Раніше існували і дві інші моделі: "консервативна" - в результаті реплікації одна молекула ДНК складається тільки з батьківських ланцюгів, а інша - тільки з дочірніх ланцюгів; "дисперсійна" - все отримані в результаті реплікації молекули ДНК складаються з ланцюгів, одні ділянки яких знову синтезовані, а інші взяті з батьківської молекули ДНК).


2. Загальні уявлення

Реплікація ДНК - ключова подія в ході ділення клітини. Принципово, щоб до моменту розподілу ДНК була реплицирована повністю і при цьому тільки один раз. Це забезпечується певними механізмами регуляції реплікації ДНК. Реплікація проходить в три етапи:

  1. ініціація реплікації
  2. елонгація
  3. термінация реплікації.

Регуляція реплікації здійснюється в основному на етапі ініціації. Це досить легко здійснити, тому що реплікація може починатися не з будь-якої ділянки ДНК, а зі строго певного, званого сайтом ініціації реплікації. В геномі таких сайтів може бути як усього один, так і багато. З поняттям сайту ініціації реплікації тісно пов'язане поняття реплікон. Реплікон - це ділянка ДНК, що містить сайт ініціації реплікації і реплицируется після початку синтезу ДНК з цього сайту. Геноми бактерій, як правило, являють собою один реплікон, це означає, що реплікація всього генома є наслідком всього одного акта ініціації реплікації. Геноми еукаріоти складаються з великого числа окремих репліконов. Молекулярні механізми, які контролюють кількість актів ініціації реплікації в кожному сайті за один цикл поділу клітини, називаються контролем копийности. У бактеріальних клітинах крім хромосомної ДНК часто міститися плазміди, які представляють собою окремі реплікони. У плазмід існують свої механізми контролю копийности: вони можуть забезпечувати синтез як всього однієї копії плазміди за клітинний цикл, так і тисяч копій [1].

Реплікація починається в сайті ініціації реплікації з розплітання подвійної спіралі ДНК, при цьому формується репликационная вилка - місце безпосередньої реплікації ДНК. У кожному сайті може формуватися одна або дві Реплікаційний вилки в залежності від того, чи є реплікація одно-або двобічної. Більш поширена двонаправлена ​​реплікація. Через деякий час після початку реплікації в електронний мікроскоп можна спостерігати Реплікаційний вічко - ділянка хромосоми, де ДНК вже реплицирована, оточений більш протяжними ділянками нерепліцірованной ДНК [1].

У вилці реплікації ДНК копіює великий білковий комплекс (реплісома), ключовим ферментом якого є ДНК-полімераза.


3. Молекулярний механізм реплікації

Ферменти ( ХЕЛІКАЗОЙ, топоізомераза) і ДНК-зв'язуючі білки розплітають ДНК, утримують матрицю в розведеному стані і обертають молекулу ДНК. Правильність реплікації забезпечується точною відповідністю комплементарних пар основ і активністю ДНК-полімерази, здатної розпізнати і виправити помилку. Реплікація у еукаріот здійснюється декількома різними ДНК-полімерази. Далі відбувається закручування синтезованих молекул за принципом суперспіралізації та подальшої компактизації ДНК. Синтез енерговитратний.

Ланцюги молекули ДНК розходяться, утворюють вилку реплікації, і кожна з них стає матрицею, на якій синтезується нова комплементарна ланцюг. В результаті утворюються дві нові двоспіральні молекули ДНК, ідентичні батьківського молекулі.

Характеристики процесу реплікації
  • матричний - послідовність синтезируемой ланцюга ДНК однозначно визначається послідовністю материнської ланцюга відповідно до принципом комплементарності;
  • напівконсервативний - один ланцюг молекули ДНК, що утворилася в результаті реплікації, є знову синтезованої, а друга - материнської;
  • йде в напрямку від 5'-кінця нової молекули до 3'-кінця;
  • полунепреривним - одна з ланцюгів ДНК синтезується безперервно, а друга - у вигляді набору окремих коротких фрагментів ( фрагментів Окадзакі);
  • починається з певних ділянок ДНК, які називаються сайтами ініціації реплікації ( англ. origin ) [3].

Примітки

  1. 1 2 3 Benjamin Lewin Chapter 13: The replicon / / Genes VIII - Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2004. - ISBN 0131439812.
  2. Matthew Meselson and Franklin W. Stahl (1958). " The replication of DNA in Escherichia coli - www.pnas.org/content/44/7/671.long ". Proc Natl Acad Sci USA 44: 671-682. DOI : 10.1073/pnas.44.7.671 - dx.doi.org/10.1073/pnas.44.7.671. PMID 16590258.
  3. Н. Н. Мушкамбаров, С. Л. Кузнецов Молекулярна біологія - Медичне інформаційне агентство, 2007. - ISBN 5-89481-618-1.

Література

Реплікація ДНК
Точка початку реплікації, Ori, реплікон - DNA clamp - Фрагменти Окадзакі - Репликационная вилка (відстаючих і лідируюча ланцюга) - Білки, що зв'язують одноланцюжкові ДНК - Праймер - Процессівность - Фрагмент Кленова
Пререплікаціонний комплекс : ХЕЛІКАЗИ (dnaA, dnaB, T7) - ПРАЙМАЗОЙ ( dnaG) - Холофермент ДНК-полімерази III (dnaQ)
ДНК лігаза - Теломераза - Топоізомераза



Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Реплікація
Гаплогруппа R (Y-ДНК)
Метилювання ДНК
Гібридизація ДНК
ДНК-дактилоскопія
Мітохондріальна ДНК
Гаплогруппа CT (Y-ДНК)
Репарація ДНК
ДНК-полімераза
© Усі права захищені
написати до нас