Українські рефератиучбові матеріали на українській мові

RefBaza.com.ua пропонує студентам та абітурієнтам найбільшу базу з рефератів! Також ви можете ділитися своїми рефератами для поповнення бази.

Біосинтез ДНК

Реферат: Біосинтез ДНК

Cпособность клітин підтримувати високу упорядкованість своєї партії залежить від генетичної інформації, що зберігається у вигляді дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). ДНК - це хімічна речовина, з яких складаються гени. Розмноження живих організмів, передача спадкових властивостей з покоління до покоління та розвитку багатоклітинного організму з заплідненої яйцеклітини можливі оскільки ДНК здатна до самовідтворення. Сам процес самовідтворення ДНК називається репликацией. Іноді використовують також название-синоним - редуплікація.

Матричный синтез ДНК

Як відомо, генетична інформація записана у ланцюги ДНК як послідовності нуклеотидних залишків, містять одна з чотирьох гетероциклических підстав: аденін (A), гуанін (G), цитозин (З) і тимин (T). Запропонована Дж. Вотсоном і Ф. Кріком в 1953 року модель будівлі ДНК у вигляді регулярної подвійної спіралі відразу ж потрапляє дозволила зрозуміти принцип подвоєння ДНК. Інформаційне зміст обох ланцюгів ДНК ідентично, оскільки кожна з яких містить послідовність нуклеотидів, суворо відповідну послідовності інший ланцюга. Це відповідність досягається наявністю водневих перетинів поміж спрямованими назустріч одна одній підставами двох ланцюгів - попарно G і З чи A і T. Описуючи це властивість подвійної спіралі, молекулярні біологи кажуть, що ланцюга ДНК комплементарны з допомогою освіти уотсон-криковских пар GРC і AРT. Оскільки дві ланцюга мають протилежної спрямованості, їх називають антипараллельными. Легко уявити, що нині подвоєння ДНК відбувається через те, що ланцюга розходяться, і потім кожна ланцюг служить матрицею, де збирається комплементарная їй нова ланцюг ДНК‚ результаті утворюються дві дочірні, двуспиральные, неотличимые за будовою від батьківської ДНК молекули. Кожна полягає з ланцюжка вихідної батьківської молекули ДНК та однієї знову синтезованою ланцюга. Такий механізм реплікації ДНК, у якому від однієї покоління до іншого передається одне з двох ланцюгів, складових батьківську молекулу ДНК, отримав назву полуконсервативного і він експериментально доведено в 1958 року М. Мезельсоном і Ф. Сталь.

З іншого боку, ситезу ДНК характерні такі властивості, як антипараллельность і униполярность. Кожна ланцюг ДНК має певну орієнтацію. Один кінець несе гидроксильную групу (ВІН), приєднаної до 3'-углероду цукрі дезоксирибозе, іншому кінці ланцюга перебуває залишок фосфорної кислоти в 5'-положении цукру. Дві комплементарные ланцюзі у молекулі ДНК орієнтовані в протилежних напрямах - антипараллельно (при паралельної орієнтації навпаки 3'-конца ланцюжка працював би 3'-конец інший). Ферменти, синтезирующие нові нитки ДНК, звані ДНК-полимеразами, можуть пересуватися вздовж матричних ланцюгів є лише одна напрямі - від своїх 3'-концов до 5'-концам. Џри цьому синтез комплементарных ниток завжди ведеться в розмірі 5' 3' напрямі, тобто униполярно. Тож у процесі реплікації одночасний синтез нових ланцюгів йде антипараллельно.

ДНК-полимеразы можуть надавати "позадкувати", тобто рухатися у напрямі 3' 5'. У разі, коли останнє доданий при синтезі нуклеотидное ланка виявилося некомплементарным нуклеотиду матричної ланцюга, він буде замінено комплементарних нуклеотидом. Отщепив "неправильний" нуклеотид, ДНК-полимераза продовжує синтез в розмірі 5' 3' напрямі. Така спроможність до виправленню помилок отримав назву коректорської функції ферменту (див. нижче).

ДНК-полимеразы

У 1957 року А. Корнберг виявив у кишкової палички фермент, катализирующий процес полімеризації ДНК з нуклеотидів; він було названо ДНК-полимеразой. Потім ДНК-полимеразы виявили та інших організмах. Було показано, що субстратами всіх таких ферментів служать дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (дНТФ), полимеризующиеся на одноцепочечной ДНК-матрице. ДНК-полимеразы послідовно нарощують одноцепочечную ланцюг ДНК, крок по кроку приєднуючи до неї такі ланки у бік від 5-' до 3'-концу, причому вибір чергового дНТФ диктується матрицею. Приєднання кожної нової нуклеотидного залишку до 3'-концу зростання ланцюга супроводжується гидролизом багатою енергією зв'язок між перших вражень і другим фосфатними залишками в дНТФ і отщеплением пирофосфата, що робить реакцію загалом енергетично вигідною.

У клітинах зазвичай присутній кілька типів ДНК-полимераз, що виконують різні функції і має різне будова: є підстави побудовано з різноманітної кількості білкових ланцюгів (субодиниць), від однієї до десятків. Проте вони працюють будь-яких послідовностях нуклеотидів матриці; завдання цих ферментів- зробити на точну копію кожної матриці.

Точність синтезу ДНК і механізм корекції

Генетичний матеріал живих організмів має величезні розміри і реплицируется з точністю. У середньому у процесі відтворення геному ссавця, що складається з ДНК довжиною 3 млрд пар нуклеотидів, виникає трохи більше трьох помилок. У цьому ДНК синтезується з надзвичайною швидкістю (швидкість її полімеризації коливається не більше від 500 нуклеотидов/с у бактерій до 50 нуклеотидов/с у ссавців). Висока точність реплікації, поруч із її високої швидкістю, забезпечується наявністю спеціальних механізмів, здійснюють корекцію, тобто усувають помилки. Суть механізму корекції у тому, що ДНК-полимеразы двічі перевіряють відповідність кожного нуклеотида матриці: одного разу перед включенням його до складу зростання кайдани й посадили вдруге до того, як включити наступний нуклеотид. Чергова фосфодиэфирная зв'язок синтезується лише тому випадку, якщо (3'-концевой) нуклеотид зростання ланцюга ДНК утворив правильну уотсон-криковскую пару з певним нуклеотидом матриці. Якщо ж попередньої стадії реакції сталося помилкове спарювання підстав, то подальша полімеризація зупиняється до того часу, поки помилка нічого очікувати виправлено. І тому фермент переміщається у напрямі і вирізує останнє доданий ланка, після що його місце триватиме правильний нуклеотидпредшественник. Інакше кажучи, багато (але не) ДНК-полимеразы мають, крім 5'-3'-синтетической активності, що й 3'-гидролизующей активністю, що забезпечує видалення помилково спарених з матрицею нуклеотидів.

Основні засади реплікації

Основні правила, відповідно до яких відбувається реплікація, розкрили в дослідах з бактеріями, але вони справедливі також і вищих організмів.

Инициация ланцюгів ДНК

ДНК-полимеразы що неспроможні починати синтезу ДНК на матриці, а можуть лише додавати нові дезоксирибонуклеотидные ланки до 3'-концу вже наявної полинуклеотидной ланцюга. Таку заздалегідь освічену ланцюг, до котрої я додаються нуклеотиди, називають запалом. Коротку РНК- приманку синтезує з рибонуклеозидтрифосфатов фермент, який володіє коригуючою активністю і званий ДНК-праймазой (від анг. primer - запал). Праймазная активність може належати або окремому ферменту, або одній з субодиниць ДНК-полимеразы. Затравка, синтезована цим неточним ферментом, не він умів виправляти помилки, відрізняється від решти новосинтезированной ланцюга ДНК, оскільки складається з рибонуклеотидов, і далі то, можливо видалена.

Розмір рибонуклеотидной початку невеликий (менш 20 нуклеотидів) тоді як розміром ланцюга ДНК, образуемой ДНК-полимеразой. Выполнившая своє завдання РНК-затравка видаляється спеціальним ферментом, а освічена у своїй пролом зашпаровується ДНК-полимеразой, використовує як початку 3'-ОН-конец сусіднього фрагмента Оказаки (див нижче). Видалення крайніх РНК-праймеров, комплементарных 3'-концам обох ланцюгів лінійної материнської молекули ДНК, призводить до того, що дочірні ланцюга виявляються коротше на 10-20 нуклеотидів (в різних видів розмір РНК-затравок різний). У цьому полягає так звана "проблема недорепликации кінців лінійних молекул". Що стосується реплікації кільцевих бактеріальних ДНК цієї проблеми немає, оскільки перші за часом образованиЯ РНК-затравки видаляються ферментом, який одночасно заповнює образующуюся пролом шляхом нарощування 3'-ОН-конца зростання ланцюга ДНК, спрямованої на "хвіст" удаляемому праймеру. Проблема недорепликации 3'-концов лінійних молекул ДНК вирішується эукариотическими клітинами з допомогою спеціального ферменту - теломеразы.


Схожі реферати

Статистика

[1] 2 3