АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ВОПРОС №11: МЕХАНИЗМЫ РЕПЛИКАЦИИ ДНК. ФЕРМЕНТЫ РЕПЛИКАЦИИ.

Реплика́ция ДНК — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. В ходе последующего деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение. Репликацию ДНК осуществляет сложный ферментный комплекс, состоящий из 15—20 различных белков, называемый реплисомой. Репликация ДНК — ключевое событие в ходе деления клетки. Принципиально, чтобы к моменту деления ДНК была реплицирована полностью и при этом только один раз. Это обеспечивается определёнными механизмами регуляции репликации ДНК. Репликация проходит в три этапа:

инициация репликации

элонгация

терминация репликации.

Регуляция репликации осуществляется в основном на этапе инициации. Это достаточно легко осуществимо, потому что репликация может начинаться не с любого участка ДНК, а со строго определённого, называемого сайтом инициации репликации. В геноме таких сайтов может быть как всего один, так и много. С понятием сайта инициации репликации тесно связано понятие репликон. Репликон — это участок ДНК, который содержит сайт инициации репликации и реплицируется после начала синтеза ДНК с этого сайта. Геномы бактерий, как правило, представляют собой один репликон, это значит, что репликация всего генома является следствием всего одного акта инициации репликации. Геномы эукариот (а также их отдельные хромосомы) состоят из большого числа самостоятельных репликонов, это значительно сокращает суммарное время репликации отдельной хромосомы. Молекулярные механизмы, которые контролируют количество актов инициации репликации в каждом сайте за один цикл деления клетки, называются контролем копийности. В бактериальных клетках помимо хромосомной ДНК часто содержатся плазмиды, которые представляют собой отдельные репликоны. У плазмид существуют свои механизмы контроля копийности: они могут обеспечивать синтез как всего одной копии плазмиды за клеточный цикл, так и тысяч копий.Репликация начинается в сайте инициации репликации с расплетания двойной спирали ДНК, при этом формируется репликационная вилка — место непосредственной репликации ДНК. В каждом сайте может формироваться одна или две репликационные вилки в зависимости от того, является ли репликация одно- или двунаправленной. Более распространена двунаправленная репликация. Через некоторое время после начала репликации в электронный микроскоп можно наблюдать репликационный глазок — участок хромосомы, где ДНК уже реплицирована, окруженный более протяженными участками нереплицированной ДНК.

Ферменты (хеликаза, топоизомераза) и ДНК-связывающие белки расплетают ДНК, удерживают матрицу в разведённом состоянии и вращают молекулу ДНК. Правильность репликации обеспечивается точным соответствием комплементарных пар оснований и активностью ДНК-полимеразы, способной распознать и исправить ошибку. Репликация у эукариот осуществляется несколькими разными ДНК-полимеразами. Далее происходит закручивание синтезированных молекул по принципу суперспирализации и дальнейшей компактизации ДНК. Синтез энергозатратный.

Цепи молекулы ДНК расходятся, образуют репликационную вилку, и каждая из них становится матрицей, на которой синтезируется новая комплементарная цепь. В результате образуются две новые двуспиральные молекулы ДНК, идентичные родительской молекуле.

Характеристики процесса репликации

матричный — последовательность синтезируемой цепи ДНК однозначно определяется последовательностью материнской цепи в соответствии с принципом комплементарности;

полуконсервативный — одна цепь молекулы ДНК, образовавшейся в результате репликации, является вновь синтезированной, а вторая — материнской;

идёт в направлении от 5’-конца новой молекулы к 3’-концу;

полунепрерывный — одна из цепей ДНК синтезируется непрерывно, а вторая — в виде набора отдельных коротких фрагментов (фрагментов Оказаки);начинается с определённых участков ДНК, которые называются сайтами инициации репликации. Для репликации ДНК необходимо разъединение и раскручивание двух ее цепей ДНК. Эту роль выполняет дерулаза, которая, двигаясь по молекуле ДНК, обеспечивает продвижение вилки репликации. Освобожденные однонитчатые зоны стабилизируются особым фактором — ДНК протеин В, который защищает их от действия дезоксирибонуклеаз. Закручивание однонитчатых участков предотвращается ферментом гиразой.Синтезу ДНК предшествует образование праймера — короткого участка РНК, комплементарного одной из цепей ДНК (50-100 нуклеотидов) и служащего затравкой, так как ни одна из известных ДНК-полимераз не может синтезировать ДНК в отсутствие затравки. Этот участок РНК синтезируется под контролем примазы. Ее действие аналогично действию ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Новая цепь ДНК обычно синтезируется начиная с 3-ОН конца затравки. Добавление дезоксирибонуклеотидов к затравке РНК катализируется комплексом Pol III — Copol III. После начала инициации Copol III покидает комплекс и репликацию продолжает Pol III.

?ВОПРОС №12: ХАР-КА ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК, РЕПАРИРУЕМЫХ СИСТЕМАМИ РЕПАРАЦИИ.

Разнообразные повреждения ДНК могут возникать спонтанно либо под действием внешних

факторов. Клетки нуждаются в высокоэффективных способах репарации, поскольку

целостность ДНК существенна для выживания клетки и ее нормального функционирования, а

повреждения возникают постоянно.

Основным типом экзогенных повреждений ДНК является димеризация пиримидиновых

оснований. Это происходит под влиянием ультрафиолетового света в эпидермисе и приводит

к образованию тимидиновых димеров (связанных циклобутановым кольцом) или тимидин-

цитидиновых димеров. Такие повреждения репарируются к исходным основаниям путем

фотореактивации с помощью фермента фотолиазы, использующего в качестве кофактора

реакции видимый свет.

Кроме точечных мутаций, могут иметь место хромосомные сшивки, разрывы и сдвиг

рамки считывания. Различные химические соединения, типа бромистого этидия (который

используется для визуализации ДНК в ходе гель-электрофореза) и акридина, встраиваются

между основаниями и искажают двойную цепь. Во время репликации происходят ошибки в

работе полимеразного комплекса, приводящие к вставке или делеции оснований. Если такая

ошибка произошла в кодирующей области для какого-либо белка, происходит мутация со

сдвигом рамки, т. е. изменяется рамка трансляции и считывание всех аминокислот,

кодируемых после сайта мутации. В целом, последствия таких мутаций более серьезны, чем

последствия точечных мутаций. Замена единственной аминокислоты может быть критична, но

чаще всего нет.

Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 803 | Нарушение авторских прав