Реплікація ДНК

Унікальна властивість молекули ДНК подвоюватися перед поділом клітини називається реплікацією. Реплікація відбувається в ядрі під час S-періоду інтерфази. Реплікація ДНК-найважливіший процес, що є в основі забезпечення тривалого існування всіх видов живих організмів. Основне функціональне значення реплікації-забезпечення нащадка стабільною генетичною інформацією.

Напівконсервативний шлях реплікації ДНК. Встановлено, що в процесі реплікації дві нитки ДНК розділяються, кожна з них є шаблоном (матрицею) для синтезу вдовж нії нової нитки. Послідовність основ в нових нитках комплементарна основам, що присутні у старих нитках. Таким чином, утворюються дві дочірні молекули, ідентичні материнскій. Кожна дочірня молекула складається з однієї старої (материнської) нитки й однієї нової нитки. Оскільки тільки одна материнська нитка збережена вкожній дочірній молекулі, такий тип реплікації має назву напівконсервативного.

Реплікація ДНК –складний, богатоступеневий процес, що вимагає залучення великої кількості білків і ферментів. Точність реплікаціцї забеспечується комплементарною взаємодією азотистих основ матричного ланцюга і ланцюга, що будується. Весь процес контролюється ДНК-полімеразою, що корегує та усуває помилки синтезу.

Оновні етапи реплікації:

1. Ініціація. Активація дезоксірибонуклеотидів, в результаті взаємодії з АТФ (реакція фосфорилування).

Розпізнавання точки ініціації. Розкручування ДНК починається з певної точки (точка ініціації-спеціальна послідовність нуклеотидів).

Розкручування молекули ДНК. Подвійна спіраль ДНК розкручується і розгортається на окремі нитки ДНК шляхом розриву слабких водневих зв’язків між комплементарними нуклеотидами. Цей процес забезпечюють ферменти - гелікази. Ферменти – топоізомерази розривають і заново зшивають нитки ДНК, допомогають розкручуванню спіралі.

2. Елонгація. Вільні трифосфати дезоксирибонуклеотидів (які утворюються під час процеса фосфорилування) своїми азотистими основами приєднуються водневими зв’язками до азотистих основ обох ланцюгів ДНК, відповідно до правила комплементарності, тобто А-Т, Ц-Г.

У подальшому приєднанні сусідні нуклеотиди зв’язуються між собою фосфорними залишками та утворюють новий ланцюг ДНК. Процес каталізується ферментом ДНК-полімеразою. Оскільки дві нитки ДНК є антипаралельними, нові нитки повінні утворюватися на старих (материнських) нитках у протилежних напрямках. Одна нитка утворюється в напрямку 5'-3'. Ця нитка називається провидною. На другій материнській нитці утворюються короткі фрагменти ДНК у напрямку 3'-5'. Таки фрагменти задовжки 100-200 нуклеотидів називають фрагментами Оказаки. Згодом вони з’єднуються разом, утворюючи довгу відстаючу нитку.

3. Термінація. Після завершення процесу реплікаціїтмолекули, що утворилися, розділяються, і кожна дочірня нитка ДНК скручується разом з материнською в подвійну спіраль. Так утворюються дві молекули ДНК, ідентичні материнскій. Порушення точності реплікації призводить до порушення синтезу білків і розвитку патологічних змін клітин і органів.

Дата добавления: 2014-01-04