Matricea de sinteză a ADN-ului este asistentul tău în lucrările și prezentările din rețea

Compoziția este excelentă! Nu este potrivit? => utilizați căutarea în baza noastră de date pentru mai mult de 20.000 de eseuri și veți găsi cu siguranță un eseu potrivit pe tema sintezei matricei de ADN. = >>>







În plus, sinteza ADN-ului este caracterizată de proprietăți precum antiparalelismul și unipolaritatea. Fiecare șir de ADN are o anumită orientare. Un capăt poartă o grupare hidroxil (OH) atașată la carbonul 3 'în zahărul de deoxiriboză. la celălalt capăt al lanțului este restul de acid fosforic la poziția 5 'a zahărului. Două fire complementare din molecula ADN sunt orientate în direcții opuse - antiparalerale (pentru o orientare paralelă, capătul 3 'al unui lanț ar fi capătul 3' al celeilalte). Enzimele care sintetizează noi fire de ADN, numite ADN polimeraze, se pot deplasa de-a lungul lanțurilor de matrice într-o singură direcție - de la capetele lor 3 'la capetele 5'. În plus, sinteza firelor complementare se efectuează întotdeauna în direcția 5 '3', adică unipolară. Prin urmare, în procesul de replicare, sinteza simultană a lanțurilor noi devine antiparallelă.

ADN-polimerazele pot da o "inversă", adică se deplasează în direcția 3 '5'. În cazul în care ultima unitate nucleotidică adăugată în timpul sintezei sa dovedit a fi o nucleotidă necomplementară a lanțului de șablon, aceasta va fi înlocuită cu o nucleotidă complementară. Prin desprinderea nucleotidei "greșite", ADN-polimeraza continuă să sintetizeze în direcția 5 '3'. Această abilitate de a corecta erorile a fost numită funcția corectoare a enzimei (vezi mai jos).

În 1957, A. Kornberg a descoperit o enzimă în E. coli, care catalizează procesul de polimerizare a ADN-ului de la nucleotide; a fost denumită ADN polimerază. Apoi, ADN polimeraza a fost detectată în alte organisme. Sa demonstrat că substraturile tuturor acestor enzime sunt trifosfații deoxiribonucleozidici (dNTP) polimerizați pe un șablon de ADN monocatenar. ADN polimerază succesiv crescătoare de ADN mono-catenar cu lanț, un pas cu pas prin adăugarea de următoarele unități în direcția de la 5 „la 3“, alegerea este dictată de următoarea matrice dNTP. Montarea fiecare nou resturi de nucleotide la capătul 3 'al lanțului de creștere este însoțită de hidroliza unei legături bogate în energie între resturile prima și a doua fosfat în scindarea dNTPuri și pirofosfat. ceea ce face ca reacția ca întreg să fie favorabilă din punct de vedere energetic.

În celule, există de obicei mai multe tipuri de polimeraze ADN care au diferite funcții și au structuri diferite: ele pot fi construite dintr-un număr diferit de lanțuri de proteine ​​(subunități), de la unul la zeci. Cu toate acestea, toți lucrează pe orice secvență de nucleotide a matricei; Sarcina acestor enzime este de a face o copie exactă a fiecărei matrice.

Acuratețea sintezei ADN și mecanismul de corecție

Materialul genetic al organismelor vii este imens și se repetă cu o mare acuratețe. În medie, nu apar mai mult de trei erori în timpul reproducerii genomului mamiferelor, constând în ADN cu o lungime de 3 miliarde de perechi de nucleotide. În acest caz, DN
K este sintetizat extrem de rapid (viteza de polimerizare a acestuia variază de la 500 nucleotide / sec în bacterii la 50 nucleotide / s la mamifere). Precizia ridicată a replicării, împreună cu viteza ridicată, este asigurată de prezența unor mecanisme speciale care efectuează corectarea, adică eliminarea erorilor. Esența mecanismului de corecție este că ADN polimerază, dublu-verificare matrice de potrivire fiecare nucleotidă: o dată înainte de a fi încorporat în lanțul de creștere și a doua oară înainte de următoarea nucleotidă este inclusă. O altă legătură fosfodiester este sintetizat numai în cazul în care ultimul (3'-terminal) lanțului de creștere nucleotidice de ADN format adecvat pereche Watson-Crick cu matricea nucleotidică corespunzătoare. Dacă, în stadiul anterior al reacției, s-a produs o pereche eronată de baze, atunci polimerizarea ulterioară se oprește până când eroarea este corectată. Pentru a face acest lucru, enzima se deplasează în direcția opusă și taie ultima legătură adăugată, după care locul ei poate lua precursorul nucleotidului corect. Cu alte cuvinte, multe (dar nu toate) polimerazele ADN au, în plus față de activitatea sintetică 5'-3“, și totuși activitatea 3'-hidrolizare, care îndepărtează nucleotidele nepotrivite din matricea.

Principiile de bază ale replicării

Regulile de bază, conform cărora are loc replicarea, au fost elucidate în experimentele cu bacterii, dar sunt valabile și pentru organismele mai înalte.

Inițierea lanțurilor ADN

polimeraza ADN-ul nu poate iniția sinteza ADN-ului pe o matrice și sunt capabili să adauge noi legături doar dezoxiribonucleotidică la capătul 3 'al unui lanț polinucleotide existent. Un astfel de lanț preformat, la care se adaugă nucleotide, se numește primare. Un primer ARN scurt sintetizează din trifosfații de ribonucleozidă enzimatică o enzimă care nu are activitate corectivă și se numește primar ADN (de la primerul-grund englez). Activitatea primazică poate să aparțin fie unei singure enzime, fie unei subunități ADN polimerazice. Sămânța. sintetizat prin această enzimă, inexacte, nu știe cum să corecteze erorile, diferite de restul catenei de ADN nou produs, deoarece constă din ribonucleotide. și apoi pot fi șterse.







Mărimea semințelor de ribonucleotide este mică (mai puțin de 20 de nucleotide), comparativ cu mărimea lanțului ADN, format prin ADN polimeraza. Îndeplini funcția de primer ARN este îndepărtată printr-o enzimă specifică, iar diferența rezultată este sigilat cu polimerază ADN, folosind ca primer capăt 3'-OH a unui fragment Okazaki adiacent (vezi mai jos). Îndepărtarea primerilor ARN. complementara la capetele 3“ale ambelor catene ale moleculelor de ADN părinte liniar conduce la faptul că lanțurile de copii sunt mai scurte de 10-20 nucleotide (in diferite specii de primeri ARN de diferite dimensiuni). Aceasta este așa numita "problemă de subreplicare a capetelor moleculelor liniare". În cazul bacterian inelar replicarea ADN-ului această problemă nu există, ca și prima dată a formării de primer ARN este îndepărtată de enzima, care umple și golul format prin creșterea capătul 3'-OH a lanțului de ADN în creștere, care vizează „coada“ este îndepărtată primer. underreplication Problema 3 'capete ale moleculelor de ADN lineare, celule eucariote este realizată folosind o enzimă specială - telomeraza.

În 1985, a fost găsit în infusoria echimetală a Tetrahymena thermophila. și ulterior - în drojdii, plante și animale, inclusiv ovarele umane și liniile imortalizate (nemuritoare) ale celulelor canceroase HeLa. Telomeraza este o ADN polimerază, dostraivalos capetelor 3 'ale moleculelor liniare ale cromozomilor ADN scurte (6-8 nucleotide) secvențe repetitive (TTAGGG la vertebrate). Conform nomenclaturii, această enzimă se numește DN-K-ucleotidă-exotransferază sau transferază terminală telomerică. În plus față de partea proteică, telomeraza conține ARN, care acționează ca un șablon pentru replicarea ADN. Lungimea ARN-ului telomerazei variază de la 150 nucleotide în protozoare până la 1400 nucleotide în drojdie, la om - 450 nucleotide. Simplul fapt de a avea în moleculă o secvență de ARN la care sinteza ADN este o bucată de matrice poate fi atribuită telomerazei deosebit revers transcriptaza, o enzimă care este capabilă să conducă sinteza ADN-ului pe șablon ARN.

Ca urmare a faptului că după fiecare replicare a fiicei
Primele fire ale ADN-ului sunt mai scurte decât ADN-ul părinte prin dimensiunea primului primer ARN (10-20 nucleotide), se formează capetele 3 'cu un singur catenar proeminente ale lanțurilor părinte. Acestea sunt recunoscute de către telomerază. care construiesc succesiv lanțurile mamei (la oameni pentru sute de repetări), folosind capete 3'-OH ca semințe și ARN, care face parte din enzimă, ca matrice. Formatele capete lungi monocatenare, la rândul lor, servesc drept matrice pentru sinteza lanțurilor fiice prin mecanismul tradițional de replicare.

Reducerea treptată a ADN-ului cromozom în timpul replicării este una dintre teoriile "îmbătrânirii" coloniilor celulare. În 1971, omul de știință rus A.M. Olovnikov marginotomii în teoria sa (din latină marginalis -kraevoy, vol. - Secțiunea) a sugerat că acest fenomen este baza capacității limitate dublare observată în celulele somatice normale de creștere în cultură in vitro. așa-numita "limită Hayflick". om de știință american Leonard Hayflick la începutul anilor '60 au arătat că în cazul în care cultura ia celulele nou-născuților, atunci ei pot merge 80-90 diviziune, în timp ce celulele somatice ale tinerilor in varsta de 70 de ani sunt împărțite în doar 20 până la 30 de ori. Restricția privind numărul de diviziuni celulare se numește limita Hayflick.

Răsucirea ADN-ului dublu de helix

Deoarece sinteza ADN are loc pe un șablon monocatenar, trebuie precedată de separarea obligatorie (cel puțin în timp) a celor două fire ADN. Studiile efectuate la începutul anilor '60 la cromozomi de replicare a relevat un domeniu specific, bine definit de replicare, se deplasează de-a lungul părinte helix ADN-ului și având o divergență locală a două dintre lanțurile. Din cauza formei sale Y, această regiune activă a fost numită furcă de replicare. În ea, ADN-polimerazele sintetizează moleculele ADN-ului fiică. Cu ajutorul microscopiei electronice, replicarea ADN a fost stabilită cu succes. că zona care a fost deja reprodusă are forma unui ochi în interiorul ADN-ului nereplicat. Este important de observat că ochiul de replicare se formează numai în acele locuri ale moleculei în care există secvențe specifice de nucleotide. Aceste secvențe, numite originea replicării, constau în aproximativ 300 de nucleotide. În funcție de faptul dacă are loc una sau două direcții de replicare (acest lucru depinde de natura corpului), ochi conține una sau două furci de replicare. Mișcarea succesivă a furculiței de replicare duce la o extindere a oțelului.

ADN-ul dublu helix este foarte stabil; pentru ca acesta să se deschidă, aveți nevoie de proteine ​​speciale. enzime speciale ADN helicaza se deplaseze rapid de-a lungul unui singur fir de ADN, folosind AT pentru a muta energia de hidroliză F. Întâlnind porțiunea cale de dublu helix, se rup legăturile de hidrogen între bazele sunt separate de lanț și de a promova furculiță de replicare. Ca urmare a acestui fapt, un singur spiralele ADN leagă spirală destabilizator specific de proteine ​​care nu permit catenele unice ale ADN-ului link-up. În același timp, ele nu acoperă bazele ADN-ului, lăsându-le disponibile pentru împerechere.

Nu trebuie să uităm că firele complementare ale ADN-ului sunt răsucite unul după celălalt într-o spirală. Prin urmare, pentru ca furculița de replicare să avanseze, întreaga parte necorespunzătoare a ADN-ului ar trebui să se rotească foarte rapid. Această problemă este rezolvată topologic prin formarea spirala într-un fel de „balamale“, care permite ADN-ului pentru a vă relaxa. Proteinele aparținând unei clase speciale, denumite topoizomeraze ADN. introdus într-un singur fir de ADN dublu-pauze Strand, permițând catenele ADN se separe și apoi sigilat aceste discontinuități. Topoizomerazele sunt, de asemenea, implicate în dezangajarea inelelor intercalate cu dublu catenar formate în timpul replicării ADN-ului dublu catenar inelar. Cu aceste enzime importante dublu helix a ADN-ului în celula poate primi formă „Underturned“ cu un număr mai mic de spire; într-un astfel de ADN, separarea celor două lanțuri ADN în furculița de replicare este mai ușoară.

Sinteza ADN intermitentă

Este ușor să ne imaginăm că replicarea are loc prin creșterea continuă a nucleotidei din spatele nucleotidei ambelor lanțuri noi, pe măsură ce furculița de replicare se mișcă; În acest caz, deoarece cele două fire în helixul ADN sunt antiparalerale. Acesta este unul dintre lanțurile copil ar trebui să crească în „direcția, iar celălalt în 3'-5“ 5'-3. De fapt, sa dovedit că lanțurile fiicei cresc doar în direcția 5'-3 ', apoi ec

Matricea sintezei ADN

Navigare după înregistrări







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: