Реферат Курсовая Конспект
Механизм и энзимология репликации ДНК. - раздел Науковедение, Генетика как наука Как Ген Воспроизводится: Репликация Днк Репликация - Это Матричный П...
|
Как ген воспроизводится: репликация ДНК
Репликация - это матричный процесс, лежащий в основе воспроизведения генетической информации и последующей передачи её следующему поколению клеток в процессе деления (митоза).
Структура молекулы ДНК - двойная спираль, основанная на водородных связях между комплементарными нуклеотидными основаниями - дает возможность точного воспроизводства, репликации молекул на своей же основе. Никакая другая органическая молекула к этому не способна.
Матрицей являются обе спирали ДНК, продуктами матричного синтеза - комплементарные им новые спирали.
Репликация в основном происходит в период S-интерфазы, но некоторые участки ДНК (район центромеры, например) имеют более растянутый во времени процесс, вплоть до начала профазы митоза.
Из трех имеющихся гипотез о принципе механизма репликации (Дельбрюк, Стент, 1957) наиболее распространенным в живом мире оказался полуконсервативный механизм репликации. Именно так представляли этот процесс Дж.Уотсон и Ф.Крик (1953г.)
Суть его в том, что молекула ДНК разделяется продольно с помощью ферментов на две спирали и по мере их отделения происходит присоединение к освободившимся нуклеотидам свободных, имеющихся в кариоплазме нуклеотидов. В результате каждая спираль достраивается снова до двойной, а вместо одной молекулы ДНК получается две, совершенно идентичных. Таким образом, хромосома становится двухроматидной.
Две другие гипотезы принципа репликации: консервативная (исходная молекула ДНК - матрица для образования совершенно новой другой двухцепочечной молекулы) и дисперсионная (распад исходной ДНК на фрагменты, их репликация и последующее соединение) оказались маловероятными и, возможно, встречаются лишь у некоторых вирусов, как исключение.
Полуконсервативный механизм репликации ДНК, доказанный М.Мезельсоном и Ф.Сталем (1957), оказался универсальным для воспроизведения генетического материала и показал справедливость модели структуры ДНК, описанной Дж.Уотсоном и Ф.Криком.
Процесс репликации протекает весьма сходно в клетках пpoll эукариот, однако имеются несущественные особенности, из которых можно выделить следующие:
□ У прокариот хромосома представлена одним репликоном, т.е. имеет одну начальную точку, или вилку редупликации. У эукариот хромосомы разделены на отдельные участки - репликоны, т.е. вилок редупликации может быть достаточно много.
□ Скорость репликации у прокариот выше, чем у зукариот. Так, у E.coli скорость репликации 1500-3000 п.н./сек, а у эукариот в среднем 160-300 п.н./сек. Одна из причин этого: ДНК прокариот не связана с гистонами, как у эукариот.
Энзимология репликации Механизм репликации ДНК требует участия в нем многих ферментов, так как нужно обеспечить разделение комплементарных цепей ДНК, закрученных одна вокруг другой, а также собрать из свободных нуклеотидов две новые спирали.
В разделении цепей ДНК участвуют ферменты, относящиеся к классу топоизомераз. Один из таких ферментов - топоизомераза II или гираза переводит ДНК в состояние отрицательной сверх- спирализации. Это необходимо для того, чтобы снять положительные сверхвитки, возникающие при раскручивании двойной спирали. Затем другая топоизомераза - хеликаза - раскручивает эту сверхспираль, происходит "плавление" ДНК или разъединение спиралей. Процессы АТФ-зависимы, т.е. требуют затрат энергии. Особые белки удерживают однонитевые участки ДНК, обеспечивая возможность репликации.Синтез новых цепей может происходить только в направлении 5'-~>3', поэтому только одна из разъединенных цепей может синтезироваться непрерывно. Это будет цепь 3' .5", и её называют лидирующей.
Другая цепь, 5'..... 3', называется отстающей и синтезируется
только в виде фрагментов из 100-200 нуклеотидов (фрагменты Оказаки).
Синтез как на лидирующей цепи, так и на фрагментах Оказа- ки начнется с синтеза короткого участка РНК (10-60 нуклеотидов) при участии РНК-полимеразы-праймазы. Этот участок, называемый РНК-затравкой или праймером. затем удаляется как с 5' конца модифицирующей цепи, так и с 5'-концов фрагментов Оказаки с помощью фермента ДНК-полимеразы I, действующей как 3'—>5' экзонуклеаза. У эукариот эту роль, вероятно, выполняет ДНК- полимераза р.
Основную работу по синтезу новых цепей ДНК выполняет фермент ДНК-полимераза III у прокариот, а у эукариот ДНК- полимераза а. ДНК-полимера за I (или р ■■ у эукариот), после уда~ ления праймеров заполняет получившиеся однонитевые бреши комплементарными нуклеотидами, а также выполняет корректорские функции: исправляет ошибки, допущенные ДНК- полимеразой III, удаляя неправильно поставленные нуклеотиды и заменяя их нужными.
Еще один класс ферментов - ДНК-лигазы осуществляют соединение фрагментов Оказаки, формируя целостную систему. У эукариот выделяют также ДНК-полимеразу-у, которая, видимо, участвует в репликации мтДНК.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Митоз это способ деления эукариотических клеток при котором каждая из двух образующихся клеток получает генетический материал идентичный... Клеточный цикл... Период жизни клетки от одного деления до другого или от деле ния клетки до ее смерти называют клеточным циклом Этот...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Механизм и энзимология репликации ДНК.
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов