реплікація дНК

1. Поняття і основа реплікації

2. Процес реплікації ДНК

3. Основні ферменти реплікації ДНК

4. Реплікація у прокаріотів та еукаріотів

Список використаної літератури

1. Поняття і основа реплікації

Реплікація (позднелат. Replicatio - повторення, від лат. Replico - звертаюся назад, повторюю), редуплікація, ауторепродукции, аутосинтез, що протікає у всіх живих клітинах процес самовідтворення (самокопірованія) нуклеїнових кислот, генів, хромосом.

Реплікація ДНК - це процес синтезу дочірньої молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти, який відбувається в процесі поділу клітини на матриці батьківської молекули ДНК. При цьому генетичний матеріал, зашифрований в ДНК, подвоюється і ділиться між дочірніми клітинами. Реплікацію ДНК здійснює фермент ДНК-полімераза.

В основі механізму реплікація лежить ферментативний синтез дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) або рибонуклеїнових кислот (РНК), здійснюваний за матричним принципом. Запропонована в 1953 Дж. Уотсоном і Ф. Криком модель будови ДНК - так звана подвійна спіраль - з одного боку, пояснила, яким чином записана генетична інформація в молекулі ДНК, з іншого - дозволила зрозуміти і експериментально вивчати хімічні механізми подвоєння генетичного матеріалу. Сувора специфічність спаровування азотистих основ у молекулі ДНК обумовлює компліментарність послідовностей підстав в двох ланцюгах і забезпечує високу точність Реплікація Пара гуанін - цитозин стабілізується трьома водневими зв'язками, пара аденін - тимін - двома, що різко знижує ймовірність неправильного спаровування підстав. Згідно з Уотсоном і Криком, процес реплікації ДНК передбачає: 1) розрив водневих зв'язків і розплітання ниток подвійної спіралі; 2) синтез на одиночних нитках ланцюгів. В результаті з однієї дволанцюжкової ДНК виникають дві подібні молекули, причому в кожній з дочірніх молекул один полінуклеотідная ланцюг батьківський, а інша - синтезована заново (напівконсервативний механізм реплікації).

У вірусів і фагів, що мають однонитевую ДНК, Реплікація йде особливим чином. Після впровадження в клітку господаря одноцепочечной ДНК, яку називають (+) - ланцюгом, на ній, як на матриці, синтезується комплементарна їй (-) - ланцюг. На двоспіральній молекулі (репликативная форма) синтезуються нові одноцепочечниє (+) - ланцюги, що включаються в нові вірусні частинки. За таким же принципом відбувається реплікація РНК-вірусів і фагів. Т. о. у всіх відомих випадках Реплікація ДНК і РНК проходить через стадію дволанцюжкових молекул.

У вищих організмів - еукаріотів, клітини яких містять сформоване ядро, основну генетичну функцію несуть складно організовані структури - хромосоми, що складаються з ДНК, РНК, білків і інших речовин. В інтерфазі, що передує поділу клітин (див. Мітоз, Мейоз), здійснюється Реплікація ДНК і інших компонентів хромосом; потім подвоєні хромосоми роз'єднуються і розподіляються рівномірно між дочірніми клітинами. Т. о. вся спадкова інформація у відносно незмінному вигляді передається від клітини до клітини, від покоління до покоління.

ХЕЛІКАЗИ, топоізомераза і ДНК-зв'язуючі білки розплітає ДНК, утримують матрицю в розведеному стані і обертають молекулу ДНК. Правильність реплікації забезпечується точною відповідністю комплементарних пар основ і активністю ДНК-полімерази, здатної розпізнати і виправити помилку. Реплікація у еукаріот здійснюється кількома різними ДНК-полімерази. Далі відбувається закручування синтезованих молекул за принципом суперспіралізації і подальшої компактизації ДНК. Синтез енерговитратний.

Ланцюги молекули ДНК розходяться, утворюють вилку реплікації, і кожна з них стає матрицею, на якій синтезується нова комплементарна ланцюг. В результаті утворюються дві нові двоспіральні молекули ДНК, ідентичні батьківській молекулі.

Кожна молекула ДНК складається з одного ланцюга початкової батьківської молекули і однієї знову синтезованою ланцюга. Такий механізм реплікації називається напівконсервативним. В даний час цей механізм вважається доведеним завдяки дослідам Метью Мезельсоном і Франкліна Сталя (1958 р). Раніше існували і дві інші моделі: «консервативна» - в результаті реплікації одна молекула ДНК складається тільки з батьківських ланцюгів, а інша - тільки з дочірніх ланцюгів; «Дисперсійна» - всі отримані в результаті реплікації молекули ДНК складаються з ланцюгів, одні ділянки яких знову синтезовані, а інші взяті з батьківської молекули ДНК).

Процес редуплікаціі: розкручування спіралі молекули - відділення одного ланцюга від іншої на частини молекули ДНК - вплив ферменту ДНК-полімерази на молекулу - приєднання до кожного ланцюга ДНК комплементарних нуклеотидів - утворення двох молекул ДНК з однієї.

2. Процес реплікації ДНК

У процесі реплікації подвійна спіраль ДНК, що складається з двох комплементарних полінуклеотидних ланцюгів, розкручується на окремі ланцюги і одночасно починається синтез нових полінуклеотидних ланцюгів; при цьому вихідні ланцюга ДНК грають роль матриць. Нова ланцюг, що синтезується на кожній з вихідних ланцюгів, ідентична ін. Вихідної ланцюга. Коли процес завершується, утворюються дві ідентичні подвійні спіралі, кожна з яких брало складається з однієї старої (вихідної) і однієї нової ланцюга (рис. 1). Таким чином від одного покоління до іншого передається тільки одна з двох ланцюгів, складових вихідну молекулу ДНК, - так званий напівконсервативний механізм реплікації.