În procesul lui P. dublul helix al ADN-ului, constând din două lanțuri polinucleotidice complementare, se desfasoara pentru a separa lanțurile și simultan începe sinteza lanțurilor polinucleotidice noi; în timp ce lanțurile originale de ADN joacă rolul matricelor. Lanțul nou sintetizat pe fiecare dintre lanțurile originale este identic cu celălalt lanț original. Când procesul este finalizat, se formează două spirale duble identice, fiecare dintre ele constituind dintr-un lanț vechi (original) și unul nou (Figura 1). Astfel, de la o generație la alta, numai unul din cele două lanțuri care constituie molecula de ADN inițială este transmis, -t. numit. mecanismul semiconservator.
P. constă dintr-un număr mare de adepți. 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. Toate aceste etape ale curgerii la viteză mare și excluderea. up oferă un complex format din mai mult de 20 de enzime și proteine -M. numit. Sistemul de replicare a ADN sau replicomul. 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. Viteza R este controlată în stadiul de inițiere. Odată inițiată, R. continuă atâta timp cât întreaga repliconul nu vor fi duplicate (dublat). Frecvența inițierii este determinată de relație. 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.
Pornind de la punctul de inițiere, P. apare într-o zonă limitată, care se deplasează de-a lungul helixului original al ADN-ului. Această zonă activă P. (adică furculița pentru replici) se poate deplasa în ambele direcții. Cu un R. unidirecțional, o replică se mișcă de-a lungul ADN-ului. Fork. În două direcții, două replici diferă de la punctul de inițiere în direcții opuse. prize; viteza mișcării lor poate varia. La P. ADN a unei bacterii și a unui mamifer, rata de creștere a lanțului fiică este în mod corespunzător. 500 și 50 nucleotide pe secundă; în plante această valoare nu depășește 20 de nucleotide pe secundă. Mișcarea celor două furci în direcții opuse creează o buclă, care are forma unui "bule" sau a unui "ochi". Continuarea R. extinde "ochiul" până când nu include întregul replicon.
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 ei W-terminal, adică. E. în direcția 5. 3 (a se vedea. Nucleic acru te). (. 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. Direcția de creștere a lanțurilor de dezoxiribonucleotide în timpul replicării; linii solide - ADN-ul original, linii punctate - lanțuri noi de ADN (săgețile arată direcția creșterii lor); 1 de replicare. Fork.
Energia consumată în fiecare formarea unei noi legătură fosfodiester în lanțul ADN este furnizat prin digestia legăturii fosfat între A - și b -fosfatnymi grupurile nucleozid trifosfat.
ADN polimeraza are un situs de legare nucleosid trifosfat comun tuturor celor patru nucleotide. Selecția din mediul nucleotidic, a cărei bază este complementară la următoarea bază de matrice, are loc fără erori, datorită influenței determinante a matricei ADN-ului (lanțul original ADN). Cu anumite daune mutaționale ale structurii ADN polimerazei, nucleotidele incomplete sunt incluse într-un număr de cazuri.
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. ștecherul este asimetric. Dintre cele două lanțuri de ființe sintetizate ale ADN, unul este construit în mod continuu, iar celălalt, cu întreruperi. Primul nume. conducând sau conducând lanțul, iar cel de-al doilea rămas. Sinteza celui de-al doilea lanț este mai lentă; deși în general acest lanț este construit în direcția de 3,5, fiecare dintre fragmentele sale crește separat în direcția lui 5 3 (Figura 3). Datorită acestui mecanism intermitent de sinteză, P. a ambelor lanțuri antiparalerale este efectuată cu participarea unei enzime-ADN polimerază, care catalizează acumularea lanțului de nucleotide numai în direcția 5. 3.
Fig. 3. Schema mecanismului de creștere a lanțului ADN în timpul replicării: lanțul A-conducător, lanțul B-întârziat, fragmentul B al lui Ocaca.
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 îndepărtat nucleotidă-cu-nucleotidă 3 prin „activitate de 5 exonucleazică ADN-polimerazei. Astfel, fiecare scindată substituită corespunzător monomer ribonucleotid dezoxiribonucleotidă (utilizat ca fragment de semințe W-terminal sintetizat în lanțul vechi). Acesta completează întregul proces ligaza ADN-enzimă care catalizează formarea legăturii fosfodiesterice între grupul W-OH a fragmentului 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).
Răsucirea spiralei și a spațiilor. Separarea lanțurilor se face cu ajutorul mai multor. spec. proteine. T. este numit. Helicase țese secțiuni scurte de ADN, situate chiar înaintea replicii. cu o furculiță. Separarea fiecărei perechi de bază consumă energia hidrolizei a două molecule de ATP la difosfat de adenozină și fosfat. Fiecare dintre lanțurile divizate este unite de mai multe. molecule de proteine care leagă ADN, care interferează cu formarea de perechi complementare și reunificarea inversă a lanțurilor. Datorită acestui fapt, secvențele de nucleotide ale lanțurilor ADN sunt accesibile sistemului replicativ. Et al. specificitate. proteinele ajută primasa să acceseze matricea lanțului întârziat. Ca rezultat, primaza se leagă la ADN și sintetizează primerii ARN pentru fragmentele lanțului de întârziere. Pentru formarea de spirale noi, nici cheltuielile cu energia, nici participarea unui a. "rotire" enzima.
În cazul unui replicon circular (de exemplu, într-o plasmidă), procesul descris este denumit. q -replikatsiey. pentru că moleculele de inel ale ADN-ului se răsucesc singure (vasele super-spirale), atunci când dublul helix este neîntrerupt în procesul lui P. ele trebuie să se rotească continuu în jurul proprietății. axe. Aceasta creează un stres de torsiune, care este eliminat prin ruperea unuia dintre lanțuri. Apoi, ambele capete se reunesc imediat. Această funcție este efectuată de către enzima topoizomerazică a ADN-ului. În acest caz, P. apare de obicei în două direcții, adică există două replici. furcile (figura 4). După finalizarea lui P., există două molecule dublu-catenare, care sunt legate mai întâi între ele ca legături ale unui singur lanț. Când sunt separate, unul dintre cele două inele este rupt temporar.
Fig. 4. Unul dintre mecanismele replicării plasmidelor (originea replicării este indicată prin puncte); direcția de replici de mișcare. Coarnele de furcă sunt arătate prin săgeți, lanțurile noi formate din linii punctate ADN.
O variantă alternativă implică replicon fantă inelară R. într-o moleculă de ADN dublu catenar cu lanț. Formată cu liber la capătul 3 „cova valență incrementat, rămânând legat la matricea (lanț neîntrerupt de-al doilea), 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 capătul 5 devine 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. Schema de replicare conform mecanismului inelului de rulare (noua moleculă de ADN este arătată punctată): 1-3-capătul ADN; 2-5-capătul ADN-ului.
O altă schemă a lui P. presupune formarea unei structuri numite buclă D. Conform acestui mecanism, numai unul din lanțurile repliconului inelar este replicat mai întâi, în timp ce cel de-al doilea lanț, rămânând intact, este forțat afară, formând o buclă. Al doilea lanț pornește de la un alt punct de pornire și numai după ce o parte din primul lanț este reprodusă. Un astfel de mecanism a fost descoperit de R., de exemplu. în ADN mitocondrial.
ARN-ul ARN (sinteza ARN-ului pe template-ul ARN) a fost studiat mai puțin. Se efectuează numai pentru anumite virusuri (de exemplu, poliomielita și virusurile rabiei). Enzima care catalizează acest proces este o polimerază ARN dependentă de ARN (numită și replicază ARN sau sintetază de ARN). Cunoscut mai multe. tipuri P, ARN: 1) virusuri care conțin ARN de matrice sau ARNm [adică numit. (+) ARN], ca rezultat al lui P. formează un ARN [(-) de lanț complementar], care nu este ARNm, care este utilizat ca șablon pentru sinteza ARN (+); 2) virusuri care conțin ARN (-), ca rezultat al ARN-ului de sinteză a P. (+); 3) virusi care conțin ARN [(+) ARN dublu catenar și (-) ARN], ca rezultat al ARN-ului de sinteză (+) asimetrică P.
Ipoteza mecanismului lui R. a fost formulată în 1953 de către J. Watson și F. Crick, care a sugerat că două catene complementare ale ADN-ului după separarea lor pot efectua funcții de matrice pentru a forma noi lanțuri de ADN pe ele. În 1958, M. Mezelson și F. Stahl au confirmat experimental acest mecanism al R.
REFERINȚE Stephen G. Kalindar, R. Molecular Genetics, Per. cu engleza. M. 1981, p. 499-520; Kornberg A. Replicarea ADN, S.F. 1980; Ogawa T, Oka-zaki T. "Ann. Rev. Biochem.", 1980, v. 49, p. 421-57. PL Ivanov.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: