БИОХИМИЯ - Основные регуляторы и биологические жидкости человеческого организма - 2016 год

3. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ

3.4. Репликация ДНК

Перед делением клетки происходит удвоение ДНК. Этот процесс называется репликацией.

Стадии репликации:

- раскручивание спирали;

- разрыв водородных связей;

- синтез вторых цепей;

- сшивка материнской и дочерней цепей.

3.4.1. Механизм репликации

У вытянутых нитей отдельных участков ДНК при помощи ферментов хеликаз происходит расхождение цепей в результате разрыва водородных связей. С одной из нитей ДНК специфично связывается специальный белок, препятствующий обратной рекомбинации в двойную спираль. Этот белок - SSВ (single stand binding).

По отделившимся нитям передвигается фермент ДНК - полимераза, этот фермент строит новые цепочки нуклеиновых кислот.

Терминация (окончание) репликации происходит при участии терминаторов - определенных последовательностей нуклеотидов, при достижении которых ДНК-полимеразой синтез новой цепи ДНК прекращается.

3.4.2. Принципы репликации

Комплементарность. Каждая из цепей материнской ДНК - матрица для синтеза новой комплементарной цепи. Вторая цепь синтезируется на первой по принципу дополнения азотистых оснований: А - Т, Г - Ц.

Полуконсервативность. В дочерней клетке в неизменном (законсервированном) виде присутствует только одна цепь материнской ДНК.

Антипараллельность. Каждая цепь ДНК имеет определенную ориентацию: один конец несет гидроксильную группу (-ОН) у 3'- углерода сахара, другой конец - остаток фосфорной кислоты у 5'- углерода сахара. ДНК-полимераза работает только в одном направлении - от 3'- конца к 5'- концу. Поэтому синтез новых цепей идет в разных направлениях, т. е. антипараллельно.

Прерывистость. Для того чтобы запустился процесс репликации, родительские цепи должны быть: 1) вытянуты, 2) раскручены. В условиях клетки - это невозможно, поэтому репликация начинается сразу в нескольких местах.

Участок ДНК между двумя точками, в которых начинается репликация, называется репликоном, он является единицей репликации.

Репликативные вилки - места, где идет синтез дочерних цепей (примерно 1 000 нуклеотидов), которые перемещаются по цепи ДНК.

Итак, синтез ДНК идет фрагментами (прерывисто).

Для удаления ошибок репликации, неизбежных в процессе синтеза ДНК, существует специальная система ферментов репарации, исправляющая нарушения в последовательности нуклеотидов.

Если ошибки синтеза не удаляются при репарации ДНК или изменения последовательности нуклеотидов возникли до репликации, то возникают мутации, что неизбежно ведет к искажению генетической информации (программы).

Мутации бывают спонтанные (без явных причин, самопроизвольные) или индуцированные (под воздействием мутагенных факторов).

При самой общей классификации мутации подразделяются на точечные (генные), хромосомные (выявляемые на уровне отдельных хромосом) и геномные (нарушения в количестве хромосом).