синтез матрица ДНК
Способността на клетките да се поддържа висока системност на организацията зависи от генетична информация, която се съхранява под формата на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК). ДНК - веществото, което прави гени. Възпроизвеждането на живи организми, предаването на наследствени характеристики поколения и развитие на многоклетъчен организъм от оплодената яйцеклетка е възможно, тъй като ДНК е способна самостоятелно репликация. Самият процес на самостоятелно репликация на ДНК се нарича репликация. Понякога се използва като синоним на името - удвояване.
Тъй като двете вериги имат противоположни посоки, те се наричат антипаралелен. Лесно е да си представим, че ДНК удвояване се случва, защото веригите се разминават, а след това всяка нишка служи като шаблон, на която ще се нова комплементарна верига на ДНК. Това води двете дъщерни, двойно-верижен, структурно неразличими от молекулата родител ДНК. Всеки от тях се състои от една верига на оригиналната ДНК на родителската молекула и новосинтезирано верига. Такава ДНК репликация, в която едно поколение на друго се предава, една от двете вериги, които съставляват родителска ДНК молекула, наречена semiconservatively и е експериментално доказано в 1958 М. Meselson и F. стомана.
В допълнение, ДНК sitezu характерни свойства такива като антипаралелен и еднополюсния. Всяка ДНК нишка има определена ориентация. Единият край носи хидроксилна група (ОН), прикрепен към захар деоксирибозата 3'-въглерод, в другия край на веригата е остатък на фосфорна киселина в 5'-позиция на захарта. Две комплементарна ДНК верига в молекулата са ориентирани в противоположни посоки - в антипаралелен (паралелно ориентация към 3'-края на другата намира срещу 3'-края на една верига). Ензимите, които синтезират нови ДНК вериги, известни ДНК полимерази могат да се движат по протежение на нишките на шаблона само в една посока - от тяхната 3'-край на 5'-края. В този синтез на комплементарни вериги винаги се провежда в 5 'към 3', т.е. еднополюсен. Затова процес репликацията едновременното синтеза на нови вериги са антипаралелен.
ДНК полимераза може да осигури "назад", т.е. движи в посока 3 '5'. В случая, когато последния нуклеотид добавя в единицата синтез беше не-комплементарни нуклеотидни шаблон верига, той ще бъде заместен с комплементарната нуклеотид. Люспи "неправилно" нуклеотид, синтез на ДНК полимераза продължава в 5 'към 3' посоката. Тази способност да се поправят грешките се нарича корекция ензимната функция.
През 1957 г., A. Kornberg открити в Ешерихия коли ензим катализира процеса на полимеризация на ДНК нуклеотид; Той е обявен за ДНК-полимераза. След това, ДНК полимераза идентифицирани в други организми. Показано е, че всички тези ензимни субстрати са дезоксирибонуклеозид трифосфати (дНТФ) полимеризиране на едноверижна ДНК матрица. ДНК полимераза последователно увеличаване верига едноверижна ДНК, стъпка по стъпка, чрез добавяне към него следните единици в посока от 5 'към 3' края, изборът е продиктувано от следващата дНТФ матрицата. Поставяне всеки нови нуклеотидни остатъци в 3'-края на нарастващата верига е придружено от хидролиза на богати на енергия връзка между първия и втория фосфатни остатъци в разцепването на дНТФи и пирофосфат, което прави общ реакцията енергично изгодно.
Клетките обикновено съдържа няколко типа ДНК полимерази, с различни функции и с различна структура. Те могат да бъдат конструирани от различен брой протеинови вериги (субединици), от един до десетки, но всички те работят на всяка последователност на нуклеотид на шаблон. Целта на тези ензими - да се направи точно копие на всяка матрица.
7.2 Откриване на ДНК вериги
ДНК полимераза не може да инициира синтеза на ДНК на матрица, и са в състояние да се добавят нови връзки само деоксирибонуклеотидни към 3'-края на съществуваща полинуклеотидна верига. Такова предварително образуван верига, към която се прибавят нуклеотиди, наречена семена. Той синтезира кратко РНК праймер на Рибонуклеозидно ензим не притежаващ коригиране активност и наречен ДНК примазен (от английски праймер -. Семена). Praymaznaya активност може да принадлежи или единичен ензим или субединица на ДНК полимераза. Грунд синтезира от този ензим, неточни, не знаят как да се поправят грешките, различни от останалата част на новопроизведени ДНК веригата, тъй като тя се състои от рибонукелотиди, а след това може да бъде отстранен.
Размер рибонуклеотид семена е малък (по-малко от 20 нуклеотида) в сравнение с размера на веригата на ДНК, образуван от ДНК полимераза. Изпълнява своята функция на РНК праймер се отстранява чрез специфичен ензим и получената разлика се запечатва с ДНК полимераза, като се използва като праймер 3'-ОН край на съседен сегмент. Изваждането екстремни РНК праймери комплементарни краища на двете вериги на линейни майка ДНК молекули 3 'води до факта, че веригите на деца са по-къси от 10-20 нуклеотида (в различни видове РНК праймери различен размер). Това е така наречената "Проблемът underreplication всички линейни молекули." В случай на бактериална ДНК репликация пръстеновиден този проблем не съществува, тъй като за първи път на образуването на РНК праймер се отстранява от ензима, което запълва междината, образувана чрез увеличаване на 3'-ОН края на вегетативния ДНК веригата, насочени към "опашка" се отстранява праймер. Проблем underreplication 3'-края на линейни ДНК молекули, еукариотни клетки се постига с помощта на специален ензим - теломераза. През 1985 г. той е бил намерен в ravnoresnichnoy ресничести Tetrahymena thermophila, а по-късно - в дрожди, растения и животни, включително и яйчниците при човека.
Теломераза е ДНК полимераза, dostraivalos 3'-края на линейните молекули на ДНК хромозоми къси (6-8 нуклеотида) повтарящи се последователности (TTAGGG в гръбначни животни). Съгласно номенклатурата на този ензим, наречен ДНК nukleotidilekzotransferazoy или теломерите терминална трансфераза. В допълнение протеин част съдържа теломеразен РНК, която изпълнява ролята на матрица за разширяване на ДНК повторения. РНК дължина теломераза варира от нуклеотиди 150-1400 в най-простите нуклеотидите в дрожди, мъж - 450 нуклеотиди. Фактът, да има в молекулата на РНК последователност, при която ДНК синтез е матрица парче може да се дължи на особен теломераза обратна транскриптаза, ензим, който е в състояние за провеждане на ДНК синтеза на шаблона на РНК.
Поради факта, че след ДНК репликация всяко дете на основния верига са по-къси в размер на първите РНК праймери (10-20 нуклеотида), са оформени изпъкнали едноверижни 3 'края на веригата майка. Те също призната от теломераза, която последователно се увеличава верига майка (за човешки стотици пъти) с помощта на 3'-ОН завършва от тях като праймери, и РНК, която е част от ензима, като шаблон. Сформирана дълги едноверижни краища, от своя страна, да служат като образци за синтез на традиционните схеми за деление дъщерни механизъм.
Постепенно скъсяване на хромозомна ДНК по време на репликация е една от теориите на "стареене" клетъчни колонии. През 1971 г. руският учен AM Olovnikov marginotomii в неговата теория (от латински marginalis -kraevoy, том -. Раздел) предполага, че това явление е основа на ограничения капацитет удвояване наблюдава при нормални соматични клетки. Американски учен Леонард Hayflick в началото на 60-те години показва, че ако културата се вземат клетки на новородените деца, а след това те могат да отидат 80-90 разделение, а соматичните клетки на 70-годишните са разделени в само 20 до 30 пъти. Ограничение за броя на клетъчното делене и призова границата Hayflick.
7.3 развивайки двойната спирала на ДНК
Тъй като настъпва синтеза на ДНК в едноверижна матрица, трябва да се предхожда от разделянето е необходимо (поне временно) на двете ДНК вериги. Проучванията в началото на 60-те години до реплициращи хромозоми разкриват специфични, добре определен обхват репликация, се движи майки по ДНК спирала и като местен отклонение на две от неговите вериги. Тази активна област, защото на Y-форма се нарича репликация вилка. Това е в нейните ДНК полимерази синтезират ДНК молекули дъщерни.
С помощта на електронен микроскоп възпроизвеждането на ДНК беше установено, че площта, която вече е повторен, изглежда вътрешността на некопирана ДНК на очите. Важно е, че очите на репликация се образува само в области на молекулата, които са специфични нуклеотидни последователности. Тези последователности, наречени начала на репликация. Тя се състои от около 300 нуклеотиди. В зависимост от това дали се проявява една или две посоки репликация (това зависи от естеството на тялото), око съдържа един или два репликация вилки. Последователно движение на вилката на репликацията води до разширяване на отвора.
На двойната спирала на ДНК е много стабилна; така че да се яви, той изисква специфични протеини. Специални ензими ДНК хеликаза бързо се движи по протежение на единична ДНК нишка, използвайки енергията на АТР хидролиза движение. Възникване по пътя на двойната спирала на земята, те се прекъсне водородните връзки между бази, разделение верига и насърчаване на репликация вилка. След това единични ДНК вериги се свързват специфично дестабилизиращ спирала на протеини, които не позволяват на единични вериги на ДНК връзка нагоре. По този начин те не се затвори базите на ДНК, оставяйки ги на разположение за сдвояване.
Не трябва да се забравя, че допълнителната ДНК веригата се усукват около един срещу друг в спирала. Ето защо, за да се репликация вилици може да се движи напред, всичко все още е част от ДНК се удвои би трябвало да се върти много бързо. Това топологична проблем е решен чрез образуване на спирала в един вид "панти", което позволява на ДНК веригите, за да се отпуснат. Принадлежността към определен клас на протеини, известни като DNA топоизомерази, ДНК се въвежда в едно- или дву-верижни верига разкъсвания позволяващи ДНК вериги се разделят и след това се затваря тези прекъсвания. Топоизомерази също са включени в освобождаването захващащи пръстени на двойно-верижен, образуван по време на репликацията на кръгова двойноверижна ДНК. С тези важни ензими двойна спирала на ДНК в клетката може да получи "Underturned" форма с по-малък брой на навивките; ДНК по такъв несъответствие настъпва по-лесно двете ДНК вериги в вилката на репликацията.
7.4Preryvisty ДНК синтез
Лесно е да си представим, че репликацията става чрез непрекъснат растеж нуклеотид-по-нуклеотид две нови вериги като движещи репликация вилица; По това време, тъй като двете вериги в антипаралелен спирала на ДНК, един от спомагателни вериги трябва да растат в "посока, а другият в 3'-5 '5'-3. В действителност, обаче, се оказа, че веригите за деца растат само в посока 5 'към 3', която е винаги удължава 3 'края на грунда и матрицата се чете от ДНК-полимераза в 3'-посока отчета за 5'.Eto на пръв поглед несъвместима с движението на вилката на репликацията в същата посока, придружено от едновременното четене на две антипаралелни нишки.
Отговорът се крие в секрецията, синтеза на ДНК се провежда непрекъснато само на един от веригата за матрица. Във втория шаблон верига на ДНК се синтезира относително къси фрагменти (100do дължина от 1000 нуклеотида, в зависимост от вида), наречени за учения, които ги открили Okazaki фрагменти. Новообразуваната веригата, която се синтезира непрекъснато, наречена лидер, а другият събира от Оказаки фрагменти, изостава. Синтезът на всяка от тези части започва с РНК праймер. След известно време праймер РНК се отстранява пропуски са изградени ДНК полимераза и фрагментите са телбод в една непрекъсната ДНК спирала специфичен ензим.
7.5 кооперативно действие на протеините репликация вилица
Досега говорихме за участието на отделни протеини в репликацията, като че ли те работят независимо една от друга. Междувременно, в действителност, повечето от тези протеини са комбинирани в голям комплекс, който бързо се движи по протежение на ДНК и последователно изпълнява процеса на репликация с висока точност. Този комплекс се сравнява с малка "шевна машина", "части" са нейните отделни протеини и източник на енергия - реакцията на хидролиза на нуклеозид. Спирална челно ДНК хеликаза; този процес помага ДНК - топоизомераза, ДНК нишка е сук и множество дестабилизиращи протеинови молекули, които се свързват двете ДНК с единична верига.
В областта на тапи два ДНК полимерази - на водещия и задния верига. В водеща нишка на ДНК полимераза работи непрекъснато, и при изоставане ензим понякога прекъсва и възстановява отново с къси РНК праймери са синтезирани ДНК примазен. ДНК молекулата примазен е пряко свързана с ДНК хеликаза, образуване на структура, наречена primosome. Primosome се движи в посока на разкриване на репликация вилка и посоката на движение синтезира РНК праймер за фрагментите Okazaki. В същата посока се движи ДНК полимеразна верижна диск и, въпреки че на пръв поглед е трудно да си представим една верига изоставане ДНК-полимераза. За тази цел, тъй като се смята, последният налага ДНК нишка, която служи е матрица за себе си, което осигурява обръщане на веригата на ДНК полимераза изостава 180 градуса. Координирано движение на двете ДНК полимерази осигурява координиран репликация на двете вериги. По този начин, репликация вилка около двадесет различни протеини работят едновременно (от които са наречен само част), провеждане на комплекс, силно подреден и енергоемки процес.
Преди почти половин век, е открит структурен принцип на (молекулно) генетична организация на материята - дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК). Структурата на ДНК даде ключът към механизма на ген точно възпроизвеждане вещество. Така че една нова наука - молекулярна биология. Той е формулиран така наречената централна догма на молекулярната биология: ДНК - РНК - протеин. Значението му е, че генетичната информация, записана в ДНК се осъществява под формата на протеини, но не директно, а през полимерната родствен - рибонуклеинова киселина (РНК), и по този начин на нуклеинови киселини с протеини е необратима. Така, ДНК се синтезира на ДНК, като се гарантира правилното възпроизвеждане на оригиналния генетичен материал в поколения. Значи, това е ДНК определя наследствеността на организмите, които се възпроизвежда през поколенията, както и набор от протеини, свързани с признаци на тях. Протеин биосинтеза е основната задача на живата материя, и нуклеинови киселини го осигуряват с една ръка, програмата определя специфичността и целия набор от протеини, синтезирани и от друга - точният механизъм на възпроизвеждането на програмата в поколения. Следователно, произхода на живота в настоящата си клетки се редуцира до получаване на появата на наследствено механизъм протеин биосинтеза.
Интернет: www.bankreferatov.ru; www.referatov.net; www.5ballov.ru
ZA Shabarova и АА Богданов - химия на нуклеиновите киселини и техните полимери.
А. Mickelson - Химия на нуклеозиди и нуклеотиди.
Hauptmann, J. Graefe, Н. Remane - Органична химия.
B.A.Pavlov, A.P.Terentev "Курсът на органичната химия."
OO Favorova. Съхраняване на ДНК в редица популации: репликация на ДНК.
Свързани статии