Биосинтез ДНК — репликация
На ведомой ветви З'-конец затравки совпадает с 5'-концом материнской нити. На первый взгляд, присоединение комплементарных нуклеотидов здесь невозможно. Оказалось, что на ведомой ветви ДНК одновременно синтезируется множество затравок, на З'-концах которых идет синтез дочерней цепи в направлении, противоположном расплетанию. В результате дочерняя цепь растет не целиком, а кусочками, их называют… Читать ещё >
Биосинтез ДНК — репликация (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Биосинтез ДНК иначе репликация (от позднелат. replicatio — повторение) — воспроизведение молекулы ДНК.
Протекает в ядре клетки в S-фазу клеточного цикла. Механизм репликации нолуконсервативный, поскольку в результате образуются две новые молекулы ДНК, в каждой из которых одна цепь «материнская», а другая — «дочерняя». Матрицей служит двуспиральная молекула ДНК.
Для репликации необходим ряд ферментов и белковых факторов (табл. 13.2).
Цикл репликации состоит из инициации, элонгации и терминации.
Важнейшие ферменты репликации.
Фермент | Функции |
Тоноизомераза | Устраняет суперспиральное состояние ДНК |
Хеликаза | Расплетает двойную спираль ДНК и удерживает одиночные цепи от соединения |
ДНК-полимераза I | Действует как собственно полимераза, а также как экзопуклеаза расщепляет нуклеотидную цепь от 3'- к 5'-концу, т. е. удаляет неправильно присоединенный нуклеотид, или в направлении 3−5' разрушает затравку |
ДНК-полимераза II | На 10% обладает активностью ДНК-полимеразы /, но основная функция — достраивание поврежденных участков в молекуле ДНК, т. е. участие в репарации |
ДНК-полимераза III | Основной фермент удлинения (элонгации) полинуклеотидной цепи |
ДНК-лигаза | Образует фосфодиэфирные связи между 3'- и 5'-концами цепей ДНК, находящимися на расстоянии одного нуклеотидного звена |
Инициация биосинтеза ДНК — комплекс процессов, приводящих к старту биосинтеза ДНК. Включает:
- 1) синтез затравки, которую иначе называют праймер. Реакция катализируется ферментом праймазой. Этот фермент обладает свойствами РПКполимеразы, т. е. синтезирует РНК-нуклеотид;
- 2) объединение ферментов и белковых факторов в один большой комплекс — праймосому.
Элонгация биосинтеза ДНК (от англ, long — длинный). Элонгацию нити ДНК принято рассматривать на схеме, называемой репликативная вилка (рис. 13.11).
Поскольку в двойной спирали ДНК нити расположены в противоположном направлении, то и затравки на этих материнских цепях расположены также в противоположных направлениях. В результате синтез дочерних цепей на разных исходных ветвях ДНК идет с некоторыми различиями. На одной из материнских ветвей, которую называют ведущей, новая комплементарная нить удлиняется непрерывно. Противоположную материнскую ветвь называют ведомой или отстающей, так как здесь дочерняя цепь синтезируется фрагментами, которые потом сшиваются.
На ведущей ветви к 3'-концу затравки при участии ДНК-полимеразы III присоединяются нуклеозидмонофосфаты, комплементарные нуклеотидам на материнской нити. Дочерняя цепь растет в том же направлении, в каком расплетается двойная спираль ДНК.
На ведомой ветви З'-конец затравки совпадает с 5'-концом материнской нити. На первый взгляд, присоединение комплементарных нуклеотидов здесь невозможно. Оказалось, что на ведомой ветви ДНК одновременно синтезируется множество затравок, на З'-концах которых идет синтез дочерней цепи в направлении, противоположном расплетанию. В результате дочерняя цепь растет не целиком, а кусочками, их называют фрагменты Оказаки[1]. В мо;
Рис. 13.11. Репликативная вилка.
URL: http://commons.wikimcdia.org.
мент, когда З'-конец одного из фрагментов Оказаки достигает 5'-конца затравки, ДНК-полимераза I начинает разрушать затравку и одновременно продолжать наращивать дочернюю цепь.
Когда вся затравка разрушена, два соседних фрагмента Оказаки находятся на расстоянии одного нуклеотида. Их соединяет ДНК-лигаза. Таким образом, и на ведомой (отстающей) ветви ДНК дочерняя цепь синтезируется без разрывов.
Вопросы завершения биосинтеза ДНК — терминации находятся в стадии выяснения.
- [1] Получили название фрагментов Оказаки в честь японского биохимика Т. Оказаки, который впервые в 1967 г. на VII Международном биохимическом конгрессе в Токио предложил схему биосинтеза ДНК, преодолевшую трудности, связанные с антипараллельностьюцепей ДНК в ее биспиральной молекуле.