Replicarea - Acest

În procesul de dublu helix R. ADN constă din două lanțuri polinucleotidice complementare derulau în lanțuri individuale și simultan începe sinteza unor noi lanțuri polinucleotidice; în care lanțul ADN inițial în matrici de joc. Noul lanț este sintetizat pe fiecare dintre catenele originale este identic cu altele. Sursa de circuit. La încheierea procesului, formate din două dublu helix identice, fiecare fiind format din unul vechi (sursa) și un nou lanț (fig. 1). Astfel, de la o generație la alta este transmis doar una dintre cele două componente care constituie molecula de ADN originală -m. numit. semiconservative R. mecanism

R. constă dintr-un număr mare consecutiv. etape, recunoaștere punctul la- includ top R. duplex parental de derulare (spirale), fixându-l în lanțuri izolate în afară de stat, inițierea sintezei asupra lor noi circuite secundare, creșterea lor (alungire) într-o spirală circuite și de terminare înfășurare (capăt ) sinteza. Toți acești pași R. curge la viteză mare și de a elimina. up oferă un complex format din mai mult de 20 de enzime și proteine ​​-M. numit. Sistemul replicază ADN sau replisome. Funktsional. Unitatea R. replica aceasta reprezentând un segment (segment) al cromozomului sau ADN extracromozomial delimitată de punctul de pornire, într-un roi este inițiat și un punct P. închidere, într-un roi R. oprește. R. Viteza este controlată în etapa de inițiere. Odată inițiată, R. continuă atâta timp cât întreaga repliconul nu vor fi duplicate (dublat). inițiere Chastotd interacțiune definită. spec. proteine ​​regulatoare începe cu punctul P. Cromozomul bacterian conține un replicon: inițiere unități. la început conduce la R. R. întregul genom. Fiecare ciclu celular R. declanșa o singură dată, plasmide și virusuri, care sunt autonome de genetică. Elementele sunt repliconi separate, capabile de inițiere multiple în celula gazdă. Eukariotich. cromozomi (cromozomi ai tuturor organismelor cu excepția bacteriilor și a algelor albastre-verzi) conțin un mare număr de repliconi, fiecare dintre care, de asemenea, este inițiată o dată pe ciclu celular.

Fig. 1. Schema Mecanismul de replicare semiconservative: A, T, G și C resturile de baze purinice și pirimidinice (respectiv. Adenină, timină, guanină și citozină); catenă de ADN 1 -iskhodnaya; 2 o nouă catenă de ADN.

Deoarece punctul de inițiere R. efectuate într-o cantitate limitată de suprafață, se deplasează de-a lungul helix ADN-ului original. Această zonă activă R. (t. Chemat. Replicarea. Male) se poate deplasa în ambele direcții. Când R. unidirecțional una se mișcă de-a lungul replicarea ADN-ului. Fork. Pentru R. bidirecțională din punct de inițiere în direcții opuse două replicări diferite. prize; viteza lor poate varia. Atunci când ADN-ul bacterian R. și viteza de creștere a lanțului de mamifere filială resp. 500 și 50 nucleotide 1 s; această valoare nu depășește 20 de nucleotide în 1 plante. Mișcarea celor două furculițe în direcții opuse creează o buclă, k are forma de paradis „bule“ sau „ochi“. În curs de desfășurare R extinde „ochi“, atâta timp cât nu include întreaga repliconului.

În timpul creșterii lanțului de R. are loc datorită interacțiunii. trifosfații deoxiribonucleozidă cu nucleotidele 3'-OH-terminale bine construite deja o parte a ADN-ului; în care pirofosfatul scindată și legătura fosfodiester format. Înălțimea lanțului de polinucleotide (Fig. 2) este doar cu Z'-terminal, adică. E. în direcția 5“. 3 „(vezi fig. Nucleic acru tine). (. Cm polideoxiribonucleotidă sintetaza) Enzima catalizează această p-TION, -DNA-polimerază ori - nu este în măsură să înceapă sinteza matricei asupra ADN-ului monocatenar, dacă nu cel puțin o porțiune a unei oligonucleotide coiled-coil (așa numita oligonucleotide primer ..) matrice complementară; oligonucleotide primer la plural. cazuri nu este ADN și ARN.

Fig. 2. Lanțul dezoxiribonucleotidică direcția de creștere în timpul replicării; linii solide - ADN-ul inițial punctată - noul lanț ADN (săgețile indică o creștere napravlenieih); 1 de replicare. Fork.

Energia consumată în fiecare formarea unei noi legătură fosfodiester în lanțul ADN este furnizat prin digestia legăturii fosfat între grupările fosfat a- și b-nucleozidic.

ADN polimeraza are un situs de legare nucleozid trifosfat, comun pentru toate cele patru nucleotide. Selecția dintre baza de nucleotide complementară la- matricea de bază următoare, continuă fără erori din cauza influenței determină matrița ADN (ADN de circuit sursă). Sub anumite structuri mutational ADN polimerază se produce daune, în unele cazuri, încorporarea de nucleotide necomplementare.

În procesul de ADN formale R. pentru un timp scurt, cu o probabilitate de 10 -4 -10 -5 apar forme tautomere rare de toate cele patru baze azotate nucleotidice, la- formează perechi neregulate. P. Acuratețea ridicată (probabilitate de eroare este mai mică de 10 -9), datorită prezenței unor mecanisme performante de corecție (reparație).

Replicarea. furcă asimetric. De la una dintre cele două lanțuri de construct ADN fiice sintetizate în mod continuu, iar cealaltă, cu pauze. În primul rând numit. plumb, sau de conducere, cu lanț, iar al doilea rămas în urmă. Sinteza a doua catenă este mai lentă; deși, în general, acest circuit este construit în direcția 3“. 5“, fiecare dintre fragmentele sale singur construite în 5' . 3 „(fig. 3). Cu această sinteză mecanism intermitent, R. ambele catene antiparalele constând dintr-o enzimă ADN-polimerazei în lanț capacitate de catalizare nucleotidelor numai în direcția 5“. 3“.

Fig. 3. Conducerea mecanism de creștere a lanțului de replicare a ADN-ului: În circuitul de conducere, B lanțului de mantale în fragment Okazaki.

Pentru a asigura formarea unui fir continuu a ADN-ului a unora dintre aceste fragmente, în vigoare intră într-un sistem special de repararea ADN-ului, care elimină primerul ARN-ului si inlocuieste-l pe ADN-ul. In bacterii, primer ARN-ul este eliminat din cauza unei nucleotidă cu nucleotidă 5“. Activitatea 3'-exonucleazei ADN polimerază. Astfel, fiecare scindată substituită corespunzător dezoxiribonucleotidă monomer ribonucleotide (utilizat ca semințe de Z'-fragment sintetizat în capătul lanțului vechi). Acesta completează întregul proces ligaza ADN-enzimă care catalizează formarea legăturii fosfodiesterice între gruparea Z'-OH Fragmentul de ADN nou și gruparea 5'-fosfat a fragmentului anterior. Formarea acestei comunicări necesită energie (celule bacteriene) furnizat în timpul hidrolizei legăturii pirofosfat de coenzima-nicotinamid adenin dinucleotid conjugat-cer, sau ATP (în celulele animale și bacteriofagi).

Din derularea helix dublu și spații. Separarea se realizează prin intermediul unor lanțuri de mai multe. spec. proteine. T. numit. helicazei unwinds segmente de ADN scurte care sunt imediat înainte de replicare. furculiță. La fiecare separare pereche de baza consumă energie a două molecule de hidroliză ATP la ADP și fosfat. Fiecare dintre secțiunile de lanț se alătură mai multe. molecule de proteine ​​de legare a ADN-ului pentru a preveni formarea de secară și invers lanțuri perechi complementare de reunificare. Datorită acestei componente ADN secvențe de nucleotide sunt disponibile pentru sistemul de replicare. Et al. specificitate. Proteinele ajuta primază herpetică pentru a avea acces la lanțul de matrice rămase în urmă. Ca rezultat, primase se leaga de ADN si sintetizata un primer ARN la fragmentele de lanț trailing. Pentru formarea de noi spirale, lei, nu are nevoie de nici un aport de energie sau de participare SUCESIUNE „Răsucire“ a enzimei.

În cazul replicon inelare (de ex. Plasmidele y) proces descris este numit. q-replicare. Deoarece moleculele de ADN. Sculpture sunt răsucite pe ei înșiși (superspiralizo-Vana) la derularea dublu helix în procesul de R. trebuie să se rotească în mod continuu în jurul Property. axe. Acest lucru dă naștere la stres torsională la Roe eliminat prin ruperea unuia dintre lanțurile. Apoi, ambele capete ale nou imediat conectate între ele. Această f-TION efectuează topoizomeraza ADN enzimatic. R în acest caz are loc, de obicei, în două direcții, adică. E. Au existat două replicări. furcă (Fig. 4). După finalizarea R. există două molecule dublu catenare, la- mai întâi legate între ele ca și legăturile unui lanț. Atunci când diviziunea lor una din cele două inele este rupt temporar.

Fig. 4. Unul dintre mecanismele de replicare a plasmidei (originea replicării este indicată prin puncte); direcții de trafic replicare. Furca linie nou generat vezi săgețile lanț ADN punctată.

O variantă alternativă implică replicon fantă inelară R. într-o moleculă de ADN dublu catenar cu lanț. Formată cu capătul 3 'liber cova valență incrementat, rămânând legat la matricea (lanț a doua neîntrerupt), iar capătul 5 este înlocuit treptat cu un lanț nou polinucleotide (Fig. 5). Astfel, un lanț este desfăcută și extins în mod continuu și replicare. diapozitivele furcii în jurul benzii matriță circulară (mecanismul de „inel de rulare“). Ca noul lanț de catenă cu eliberat 5'-terminal devine un șablon liniar pentru sinteza noii catene complementare. După sinteză pe rețeaua liniară continuă până la până la o catenă fiică a ADN-ului complementar cu o rotație a matricei inelare, adică. E. O gama replicon. În acest fel, un număr mare de copii complementare pot merge cu o matrice inelară. Un astfel de mecanism este găsit în anumite virusuri, precum și într-un număr de celule eucariote.

Fig. 5. Mecanism de conducere de replicare a inelului de rulare (nouă moleculă de ADN prezentată în fantomă) 1-3'-end a ADN-ului; 2-5'-end al ADN-ului.

O altă schemă presupune formarea structurii R. numita D-loop. Conform acestui mecanism, mai întâi doar unul dintre repliconului circuitelor inelar reprodus, în timp ce al doilea circuit, rămânând în același timp intact, este deplasat pentru a forma o buclă. R. al doilea lanț începe cu alții. Punct de plecare, și numai după porțiunea replicată a primului circuit. R. Un astfel de aranjament este detectat, de ex. in ADN-ul mitocondrial.

R. ARN (sinteza ARN pe matriță de ARN) mai puțin studiate. Ea a efectuat doar anumite virusuri (de exemplu. De la virusurile poliomielitei și rabie). Enzima catalizează acest proces, dependentă de ARN polimerazei ARN (este numit replicază ARN sau ARN-sintetaza). Este cunoscut de mai multe. ARN 1) virusurile de tip P care conțin ARN matrice sau ARNm [m. numit. ARN (+)], care rezultă în R. forma catenă complementară [ARN (-)], care nu este ARNm la cer utilizat ca matriță pentru sinteza ARN (+); 2) virusurile care conțin ARN (B) a fost sintetizat ca R. (+) ARN rezultat; 3) virusurile care conțin ARN dublu catenar [(+) PHK și ARN (B)], rezultând într-un ARN asimetric P. sintetizat (+).

Ipoteza mecanismului formulat în 1953 de către R. J .. Watson și Crick, la- presupus că cele două catene complementare de ADN după separarea lor se pot efectua matrici FCT pentru a le forma unor noi catene de ADN. În 1958 M. Meselson și F. Steel a confirmat experimental acest mecanism R.

Lit:. G. Steptoe Kelindar R. Molecular Genetics, Acad. din limba engleză. M. 1981, p. 499-520; A. Kornberg replicarea ADN-ului, S. F. 1980; Ogawa T, Oka-Zaki T. "Ann. Rev. Biochem.", 1980, v. 49, p. 421-57. P. L. Ivanov.

Chimice Enciclopedia. - M. sovietic Enciclopedia. Ed. I. L. Knunyantsa. 1988.