„Material de construcție“ și sursa de energie pentru replicare sunt deoxiribonucleozidă trifosfați (ATP, TTP, GTP, CTP), care conțin trei resturi de acid fosforic. Atunci când se utilizează polinucleotidă trifosfaților deoxiribonucleozidă la lanț două capăt rest de acid fosforic energie scindat și eliberată pentru formarea legăturii fosfodiesterice între nucleotide.
Următoarele enzime participă la replicare:
- helicaze ("țese" ADN-ul);
- proteine destabilizatoare;
- Topoizomeraze ADN (ADN tăiat);
- ADN polimeraza (selectează trifosfații deoxiribonucleozidici și le atașează complementar la lanțul șablon ADN);
- ARN-primaza (primeri de ARN-forme, primeri);
- Ligazele ADN (fragmente de ADN reticulare).
Cu ajutorul helicazei în anumite zone ale ADN-ului, regiunile cu un singur catenar de ADN sunt legate de proteine destabilizatoare, se formează o furculiță de replicare. La o discrepanță de 10 perechi de nucleotide (o bobină de helix), molecula ADN trebuie să completeze o revoluție completă în jurul axei sale. Pentru a preveni această rotație, topoizomeraza ADN taie o catenă de ADN, permițându-i să se rotească în jurul celui de-al doilea lanț.
ADN polimerază se poate atașa doar nucleotide la capătul 3 'carbonul din nucleotide cu dezoxiriboză anterioare, astfel încât enzima este capabil să se deplaseze pe ADN matriță într-o singură direcție: de la capătul 3' la capătul 5 'al acestui ADN. Deoarece lanțurile din ADN-ul matern sunt antiparalerale, pe lanțurile sale diferite ansamblul de lanțuri polinucleotidice fiice are loc în moduri diferite și în direcții opuse. Pe lanțul 3'-5 ', sinteza lanțului polinucleotidic fiu continuă fără întreruperi; acest lanț fiică va fi numit cel mai important. Pe lanțul 5'-3 '- intermitent, fragmentele (fragmente din Ocaca), care după completarea replicării liganzilor ADN sunt reticulate într-un singur lanț; acest lanț fiică va fi numit retardat (rămas în urmă).
O caracteristică a ADN polimerazei este aceea că își poate începe activitatea doar cu un primer. Rolul "primerilor" se realizează prin secvențe scurte de ARN formate cu participarea enzimei de primază ARN și asociate cu ADN-ul șablonului. Anticorpii ARN sunt îndepărtați după terminarea asamblării lanțurilor de polinucleotide.
Replicarea este similară în prokaryotes și eucariote. Rata sintezei ADN în prokaryotes este un ordin de mărime mai mare (1000 nucleotide pe secundă) decât în eucariote (100 nucleotide pe secundă). Replicarea începe simultan în mai multe părți ale moleculei ADN. Un fragment al ADN-ului de la un punct de origine al replicării la celălalt formează o unitate de replicare - un replicon.
Replicarea are loc înainte de diviziunea celulară. Datorită acestei capacități a ADN-ului, informațiile ereditare sunt transmise de la celula mamă la celula fiică.
Repararea este procesul de eliminare a daunelor la secvența de nucleotide a ADN-ului. Se efectuează prin sisteme enzimatice speciale ale celulei (enzime de reparare). În procesul de restabilire a structurii ADN, se pot distinge următoarele etape: 1) nucleaza de reparare a ADN-ului recunoaște și îndepărtează locul deteriorat, rezultând un decalaj în lanțul ADN; 2) ADN polimeraza umple acest decalaj, copiind informația din al doilea ("bun") lanț; 3) ADN ligaza "cusăturile" nucleotidelor, finalizând repararea.
Cele mai studiate trei mecanisme de reparare: 1) fotoreparare, 2) reparații excizionale sau pre-replicative, 3) reparații post-replicative.
ADN modificări de structură apar în celulă este în mod constant sub influența metaboliților reactivi, radiațiile ultraviolete, metale grele și sărurile lor și altele. Prin urmare, defecte repararea sistemelor creste rata procesului de mutatie sunt cauza bolilor genetice (xeroderma pigmentosum, progeria și colab.).
Structura și funcțiile ARN
ARN este un polimer ale cărui monomeri sunt ribonucleotide. Spre deosebire de ADN, ARN se formează nu prin două, ci printr-un lanț polinucleotidic (cu excepția faptului că unele virusuri care conțin ARN au ARN dublu catenar). ARN nucleotidele sunt capabile să formeze legături de hidrogen între ele. Lanțurile ARN sunt mult mai scurte decât lanțurile ADN.
ARN Monomer - nucleotidice (ribonucleotide) - constă din resturile de trei substanțe: 1) o bază de azot, 2) o perioadă de cinci carbon monozaharide (pentoze) și 3) acid fosforic. Bazele de azot ale ARN aparțin, de asemenea, clasei de pirimidine și purine.
Bazele de pirimidină ale ARN sunt uracil, citozina, bazele purinei sunt adenină și guanină. Monozaharida nucleului ARN este reprezentată de riboză.
Există trei tipuri de ARN. 1) ARN-ul de informare (matrice) - mRNA (ARNm), 2) ARN de transport - tARN, 3) ARN ribozomal - ARNm.
Toate tipurile de ARN sunt polinucleotide neramificate, au o conformație spațială specifică și participă la procesele de sinteză a proteinelor. Informații despre structura tuturor tipurilor de ARN sunt stocate în ADN. Procesul de sinteză a ARN pe un șablon ADN se numește transcripție.
Transportul ARN-urilor conține de obicei 76 (75 până la 95) nucleotide; Greutatea moleculară este de 25 000-30 000. Fracția tRNA reprezintă aproximativ 10% din ARN-ul total în celulă. Funcțiile tARN: 1) transportul aminoacizilor la locul sintezei proteinelor, la ribozomi, 2) mediatorul translațional. Aproximativ 40 de specii tRNA se găsesc în celulă, fiecare dintre ele având o secvență nucleotidică caracteristică numai pentru aceasta. Cu toate acestea, toate ARNturi au mai multe regiuni complementare intramoleculare, din cauza cărora ARNt dobândesc conformația seamănă cu un trifoi. La orice ARNt este o buclă pentru contactul cu ribozomului (1), bucla anticodon (2), bucla de contact cu enzima (3), tija acceptor (4), anticodon (5). Aminoacidul este atașat la capătul 3 'al tijei acceptoare. Anticodonul este de trei nucleotide care "identifică" codonul ARNm. Trebuie subliniat faptul că un tARN specific poate transporta un aminoacid strict definit corespunzător anticodonului său. Specificitatea aminoacidului și a compusului tARN se realizează datorită proprietăților enzimei aminoacil-tRNA sintetazei.
ARN-urile ribozomale conțin 3000-5000 nucleotide; Greutatea moleculară este de 1 000 000-1 500 000. Cota ARNm reprezintă 80-85% din ARN total în celulă. În combinație cu proteinele ribozomale, rRNA formează ribozomi - organoizi care produc sinteza proteinelor. În celulele eucariote, sinteza ARNr apare în nucleol. Funcțiile RRNA. 1) componenta structurală necesară a ribozomilor și, astfel, menținerea funcționării ribozomilor; 2) asigurarea interacțiunii ribozomului și tARN; 3) legarea inițială a ribozomului și a codonului inițiator al ARNm și determinarea cadrului de citire; 4) formarea centrului activ al ribozomului.
ARN-urile de informații sunt diferite în ceea ce privește conținutul de nucleotide și greutatea moleculară (de la 50 000 la 4 000 000). Cota ARNm reprezintă până la 5% din ARN total în celulă. Funcțiile ARNm. 1) transferul informațiilor genetice din ADN la ribozomi, 2) matricea pentru sinteza moleculei de proteină, 3) determinarea secvenței de aminoacizi a structurii primare a moleculei de proteină.
Structura și funcțiile ATP
Acidul adenozin trifosforic (ATP) este o sursă universală și principala baterie de energie în celulele vii. ATP se găsește în toate celulele de plante și animale. Cantitatea de ATP este în medie de 0,04% (din greutatea umedă a celulei), cea mai mare cantitate de ATP (0,2-0,5%) este conținută în mușchii scheletici.
ATP constă din reziduurile: 1) bază azotată (adenină), 2) monozaharidă (riboză), 3) trei acizi fosforici. Deoarece ATP nu conține unul, ci trei reziduuri de acid fosforic, se referă la trifosfații ribonucleozidici.
Pentru cele mai multe tipuri de lucrări care apar în celule, se folosește energia hidrolizei ATP. Care după scindare reziduu terminal al fosforic provenite de acid ATP la ADP (acid adenozină), cu eliminarea celui de al doilea reziduu de acid fosforic - în AMP (acid monofosforic adenozină). Randamentul energiei libere în timpul scindării reziduurilor de acid fosforic terminal și secundar este de 30,6 kJ. Desprinderea celui de-al treilea grup de fosfați este însoțită de eliberarea a numai 13,8 kJ. Legăturile dintre reziduurile terminale și cel de-al doilea, al doilea și primul reziduu de acid fosforic se numesc macroergie (energie înaltă).
Rezervele ATP sunt reînnoite în mod constant. În celulele tuturor organismelor, sinteza ATP are loc în timpul fosforilării, adică adăugarea de acid fosforic în ADP. Fosforilarea are loc cu intensitate diferită în timpul respirației (mitocondrie), glicoliză (citoplasmă), fotosinteză (cloroplaste).
ATP este principala legătură între procese, însoțită de eliberarea și acumularea energiei și procesele care au loc cu costurile energiei. În plus, ATP împreună cu alte trifosfați ribonucleozidici (GTP, CTF, UTP) este un substrat pentru sinteza ARN.
Trimiteți-le prietenilor: