Лекция: Вопрос №12. Репликация ДНК. Молекулярные механизмы возникновения мутаций.
Репликация ДНК — это процесс самоудвоения ДНК. Начинается с раскручивания молекулы, это делает топоизомераза, следом за ней идет геликаза, которая разрывает связь между азотистыми основаниями. Репликация идет в направлении 5'→3'. На одну из цепей сначала садится РНК-полимераза — праймаза, которая синтезирует короткий фрагмент РНК, комплементарный данному участку ДНК, так называемая затравка для синтеза ДНК ДНК-полимеразой, это нужно, т.к. ДНК-полимераза по некоторым причинам не может садится на одиночную цепь ДНК, а РНК-полимераза может. ДНК-полимераза удерживает свободный нуклеотид до тех пор, пока он не присоединится к соответствующему нуклеотиду, таким образом наращивая цепь. На этой цепи идет непрерывное копирование, т.к. ДНК-полимераза движется в направлении, что и раскручивающие ферменты. Другая цепь будет копироваться прерывисто, т.к. всякий раз начинается вновь, потому что ДНК-полимераза должна двигаться от раскручивающего фермента. В рез-те на этой цепи возникают пробелы, т.к. ДНК-полимераза не может соединить 3' конец с 5' концом. Это делает ДНК-лигаза. ДНК-лигаза сшивает фрагменты новой ДНК.
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.
* средняя скорость 50 нуклеотидов в сек.
Структура ДНК имеет некоторое количество витков; если в ней уменьшить количество витков, то она компенсирует их скручивая саму себя. Поэтому для того, чтобы раскрутить ДНК она разрезается посреди витка, нити поворачиваются и сшиваются. Начало витков называется вилкой репликаций.
Так как нити антипараллельны, а ДНК-полимераза двигается только от 5'-конца, к 3'-концу, то одна из новых линий создается непрерывно в одну сторону с движением раскручивания, а другая в кусочками и в обратную сторону.
Свободные нуклеотиды содержащиеся в нуклеоплазме называются фрагментами Оказаки. Существовало 2 точки зрения:
1. Подходя к нуклеотиду ДНК-полимераза понимает, что нужно подставить, вылавливает и ставит.
2. Она берет первый попавшийся нуклеотид и впихивает, а если он не подходит, берет новый – «слепой повар»
На самом деле:
Походя к нуклеотиду ДНК изменяет свою конфигурацию, но впихивает что попало.