Содержание
Введение……………………….………………………………………………… 3
1.Понятие репликации ДНК……………………………………………………4
2.Основные ферменты репликации ДНК…………………………………….5
2.1. ДНК-полимеразы………………………………………………………5
2.2. ДНК-праймаза………………………………………………………….7
2.3. ДНК-лигаза……………………………………………………………..7
2.4. Теломераза……………………………………………………………..8
2.5. Белковые факторы…………………………………………………….9
3.Механизм репликации ДНК………………………………………………...11
3.1. Инициация…………………………………………………………….12
3.2. Элонгация……………………………………………………………..13
3.3. Терминация…………………………………………………………...14
4. Способы репликации различных геномов……………………………….15
4.1. Репликация по типу D-петли………………………………………...16
4.2. Репликация по типу глазка или θ-структуры……………………….17
4.3. Репликация по типу катящегося кольца…………………………….17
5.Отличительные особенности репликации эукариот…………………….18
Заключение……………………………………………………………………...20
Приложение……………………………………………………………………..21
Список использованной литературы………………………………………..23
Интернет-ресурсы……………………………………………………………...23
Введение
Как нам известно, генетическая информация любого живого организма представлена в закодированном виде, что способствует ее передаче из поколения в поколение, а также непрерывному возобновлению. У большинства особей за хранение информации и функционирование организма в целом отвечает молекула ДНК.
Впервые ДНК была выделена из клетки в 1869 году швейцарским ученым И.Ф. Мишером. Нужно отметить, что ДНК – это единственная молекула, способная к репарации и самовоспроизведению.
Безусловно, надежное хранение генетической информации – это важная составляющая функционирования всех живых организмов, но для многократного воспроизведения жизни необходимы также ее точное копирование и передача, где основную роль играет процесс репликации ДНК.
Репликация ДНК – это процесс, в ходе которого происходит создание точных копий молекулы ДНК. Он осуществляется благодаря клеточному дыханию и его результатом является клетка, получившая копию родительского генома. Репликация ДНК является сложным процессом, который обеспечивается функционированием определенного комплекса ферментов.
Целью данной работы является изучение процесса репликации ДНК.
Указанная цель будет достигаться посредством нижеперечисленных задач:
- ознакомиться с основными ферментами репликации ДНК;
- разобрать механизм репликации ДНК;
- рассмотреть способы репликации различных геномов;
- изучить отличительные особенности репликации ДНК эукариот и прокариот.
Понятие репликации ДНК
Репликация (от лат. replicatio – возобновление) – процесс синтеза дочерней молекулы ДНК на матрице родительской молекулы ДНК. Он осуществляется сложным комплексом, который называется реплисомой. [4] Синонимы: репликативный синтез ДНК, редупликация, ауторепликация, аутосинтез.
Репликация ДНК – составная часть репликации хромосом, так она идет наряду с удвоением количества хромосомных белков.
Репликация ДНК имеет ряд принципиальных особенностей: [2]
- Субстратами, из которых синтезируются новые цепи ДНК, являются дезоксинуклеозид три фосфаты (дНТФ), а не дезоксинуклеозид моно фосфаты (дНМФ), входящие в состав ДНК. Использование именно дНТФ можно объяснить энергетическими причинами: образование межнуклеотидной связи требует энергии, а ее источником служит разрыв межфосфатной связи.
- Репликация ДНК – матричный процесс: каждая дочерняя цепь ДНК строится, используя в качестве матрицы одну их цепей исходной ДНК. Основой при этом является принцип комплементарности.
- Процесс репликации является симметричным: матрицами служат обе цепи родительской ДНК.
- Процесс репликации является полуконсервативным: по завершении процесса исходные молекулы ДНК оказываются наполовину обновленными
- Процесс репликации – униполярный процесс: удлинение цепи ДНК всегда происходит в направлении от 5’-конца к 3’-концу.
- Растущая цепь антипараллельна матричной цепи, поскольку в любой молекуле ДНК комплементарные цепи антипараллельны. Следовательно, последняя считывается в направлении 3’-5’.
Преодоление антипараллельности цепей при репликации осуществляется за счет возникновения «петли» (модель А. Корнберга), где чередование фосфодиэфирных связей на ее восходящем отрезке изменяется на обратное и не препятствует ДНК-полимеразе III вести синтез фрагментов Оказаки на отстающей цепи родительской ДНК в том же направлении, что и на ведущей цепи.
Основная роль этого процесса заключается в удвоении генетической информации.
Точность репликации ДНК достаточно велика – одна ошибка на 1010 нуклеотидилтрансферазных реакций. Но даже в том случае, если ошибка была допущена, она может быть исправлена в ходе репарационных процессов.
Основные ферменты репликации ДНК
Как уже было отмечено ранее, репликация ДНК осуществляется с помощью сложного ферментативного комплекса, получившего название реплиосомы. Представленный ферментативный комплекс может включать в себя 15-20 ферментов, каждому из которых принадлежит определенная функция.
Рассмотрим основные группы ферментов, принимающих участие в репликации ДНК, более подробно.
2.1. ДНК-полимеразы
Ферменты этого класса катализируют полимеризацию дезоксирибонуклеотидов вдоль цепочки нуклеотидов ДНК, которую «фермент» читает и использует в качестве шаблона. Тип нового нуклеотида определяется по принципу комплементарности с шаблоном, с которого ведется считывание [4]. Удлинению цепи на один нуклеотид предшествуют такие процессы, как образование фосфодиэфирной связи и высвобождение пирофосфата. Синтез новой цепи происходит в направлении от 5’-конца к 3’-концу. Способность присоединять нуклеозидные остатки к растущей цепи называется полимеразной активностью.
Важной особенностью ДНК-полимеразы является то, что она является холоферментом, требующим для своего функционирования присутствия в составе ионов магния в качестве кофактора. [5]
Механизм действия эукариотических и прокариотических ДНК-полимераз имеет ряд одинаковых черт, однако, ДНК-полимеразы прокариот и эукариот по физическим и ферментативным свойствам различны.
Прокариотические ДНК-полимеразы обозначаются римскими цифрами I-IV, что связано с порядком их открытия. К их числу можно отнести следующие [6]:
[….]
Приложение
Рис. 1 Схема репликации ДНК кишечной палочки
Рис. 2 Репликация по типу D-петли
[…]
Список использованной литературы
1. Клаг Уильям С., Каммингс Майкл Р. Основы генетики [Книга]. – Москва: Техносфера, 2007. – стр. 344-367.
[…]
Интернет-ресурсы
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Репликация_ДНК
3. https://biofile.ru/bio/21514.html
4. https://www.muldyr.ru/a/a/dnk-polimeraza_-_prokarioticheskie_dnk-polimerazyi
5. https://studopedia.ru/7_126430_mehanizmi-mutageneza.html
[…]