1. Определение и общие представления о репликации днк
Репликация ДНК – процесс передачи информации от ДНК на ДНК в результате самовоспроизведения обеих матричных нитей всей молекулы ДНК.
Репликация характерна для ДНК и РНК. В настоящее время термин репликация чаще всего используется для обозначения синтеза новых цепей ДНК на матричных нитях. В настоящем разделе мы будем касаться только репликации ДНК.
Из школьного курса известно, что репликация у животных осуществляется в ядре клетки и митохондриях. Вначале молекула ДНК деспирализуется, нити отходят друг от друга и на каждой свободной нити синтезируется новая копия. Синтез ДНК на нитях происходит в противоположных направлениях (рис. 1). После завершения синтеза формируются две молекулы ДНК. В каждой молекуле ДНК содержится одна материнская и одна дочерняя нить, т.е. законсервирована
3’
5’
5’
3’
3’ 
5’
5
’
3’
3’
5’
5’
3’
Рис. 1. Схема репликации ДНК. В каждой вновь синтезированной молекуле ДНК содержится одна нить (сплошная линия) матричной молекулы ДНК, а другая нить – вновь синтезированная
половина материала материнской молекулы ДНК. Поэтому такой синтез называют полуконсервативным. После окончания синтеза две молекулы ДНК отходят друг от друга, но остаются соединёнными в области центромер. Полностью начинают отходить молекулы ДНК друг от друга в начале профазы, когда соединяющая их центромера делится. Всё вышеперечисленное входит в понятие репликативный синтез ДНК. Этот синтез осуществляется в S-период клеточного цикла. К концу этого периода синтез прекращается. Всё вышесказанное Вы должны знать, проходя обучение по школьной программе. В предлагаемом Вам пособии мы углубим Ваше представление о репликации, показав не только молекулярное хозяйство этого процесса, но и его медицинскую значимость.
Прежде всего отметим, что учёные различают ещё один вид синтеза ДНК – репаративный. Он связан с синтезом ДНК в месте её повреждения. Повреждения уникальной структуры ДНК способны возникнуть в любой стадии клеточного цикла и в виду своей опасности должны быть немедленно восстановлены. В противном случае клетку ожидают целый ряд неприятных последствий, которые в конечном этапе приводят её к гибели. Например, если возникают обширные пов-
5
реждения ДНК, то они, как правило, не способны восстанавливаться и клетка гибнет. Если повреждение ДНК небольшое (а они возникают чаще всего), то оно восстанавливается достаточно быстро, синтез ДНК в месте повреждения непродолжителен и не требует больших энергетических затрат. Такой синтез носит название внеплановый синтез ДНК или репаративный синтез ДНК. Напротив, при репликации синтезируется заново вся молекула ДНК хромосомы, продолжительность её измеряется часами, при этом расходуется значительное количество энергии и заготовленного материала.