Этапы биосинтеза днк

Инициация. К одноцепочечному фрагменту ДНК в момент распаривания биспиральной структуры присоединяются ДНК-связывающий белок, ДНК-раскручивающий белок, ДНК-полимеразный комплекс, праймаза и праймосома. Формируется репликативная вилка.

На материнской цепи ДНК при участии праймазы создается затравочный олигонуклеотид – праймер. Затем при посредстве ДНК-полимеразы III на материнской цепи ДНК синтезируется дочерняя цепь.

Элонгация. Процесс полимеризации идет только в направлении 5'  3'. Обе цепи реплицируются одновременно. Их синтез идет в противоположных направлениях. Синтез ведущей цепи ДНК осуществляется непрерывно.

Отстающая цепь образуется в направлении, обратном движению репликативной вилки. Синтез происходит фрагментарно. Эти фрагменты получили название фрагментов Оказаки (в честь японского биохимика, впервые предложившего схему биосинтеза ДНК, в которой были преодолены трудности, связанные с антипараллельностью цепей ДНК в ее биспиральной молекуле. Длина фрагментов Оказаки – 150-200 тысяч нуклеотидов у эукариот и 1000-2000 – у бактерий).

Элонгация завершается отделением праймеров и замещением свободных мест комплементарными дезоксирибонуклеотидами под действием ДНК-полимеразы I. Отдельные фрагменты ДНК объединяются при помощи ДНК-лигаз.

Точность репликации ДНК – одна ошибка на 10¹⁰ реакций. Допущенная ошибка может быть исправлена в ходе репарационных процессов.

Репликация начинается в участках ДНК, имеющих определенную нуклеотидную последовательность и называемых ориджинами. Ориджины расположены примерно через 100 000 нм. Участок ДНК между соседними ориджинами называют репликоном. Каждый репликон реплицируется двумя репликативными комплексами, движущимися навстречу друг другу. Один репликон реплицируется за 2 ч. И столько же времени потребуется для репликации молекулы ДНК любой длины. Фактически репликация генома человека in vivo продолжается 6-8 ч. Если бы молекула ДНК реплицировалась одним репликативным комплексом, то потребовалось бы 10 дней.

Терминация. Прекращение репликации ДНК программируется особой нуклеотидной последовательностью.

Синтез днк на матрице рнк

Выдающимся достижением является открытие в составе онковирусов (вирус Раушера и саркомы Рауса) фермента обратной транскриптазы, или ревертазы (РНК-зависимая ДНК-полимераза), катализирующего биосинтез молекулы ДНК на матрице РНК. Ревертаза нуждается в праймере, роль которого может играть тРНК.

На I этапе фермент ревертаза синтезирует на матрице вирусной РНК комплементарную цепь ДНК. Образуется так называемая гибридная молекула.

II этап - разрушение исходной вирусной РНК.

На III этапе на матрице цепи ДНК комплементарно синтезируются новые цепи ДНК.

Ревертаза нашла применение в молекулярной биологии для синтеза генов и фрагментов генов и в генетической инженерии, для расшифровки первичной структуры РНК и белков.

Биосинтез рнк

Биосинтез РНК - транскрипция, т.е. переписывания информации с ДНК-матрицы. Биосинтез РНК осуществляется на ДНК при посредстве РНК-полимераз.

У эукариот открыты три разные РНК-полимеразы. РНК-полимераза I катализирует синтез рибосомных РНК, РНК-полимераза II - матричной РНК, РНК-полимераза III - транспортных РНК, а также ряда низкомолекулярных РНК со специфической функцией. Вместе с ферментом в единый транскрипционный комплекс объединены множество регуляторных белков (факторы транскрипции).

Все виды РНК синтезируются на ядерной ДНК в качестве матрицы.

Синтез мРНК. Одновременно на молекуле ДНК могут синтезироваться много молекул РНК. Ген эукариот наряду с кодирующими последовательностями (экзоны) содержит также некодирующие (интроны). РНК-полимераза катализирует транскрипцию как экзонов, так и интронов с образованием первичного транскрипта (РНК-предшественника). Наряду с информативными зонами они содержат неинформативные участки. В дальнейшем в ядре происходит процессинг, или созревание РНК.

Основные этапы процессинга.

1. Кэпирование - химическая модификация 5'-концевой последовательности мРНК. «Колпачок» представляет собой 7-метилгуанозинтрифосфат. Он участвует в инициации трансляции мРНК.

2. Полиаденилирование - химическая модификация 3'-концевой последовательности мРНК. Образование поли-А-последовательности длиной 100-200 нуклеотидных остатков на 3'-конце при участии фермента поли-А-полимеразы. Возможно, что полиА-последовательности защищают мРНК от гидролиза клеточными РНКазами.

3. Сплайсинг - удаление интронов из мРНК и сшивание образующихся экзонов. Это происходит при участии малых ядерных рибонуклеопротеинов. Такие РНК называют рибозимами. Это единственные из известных макромолекул, которые наделены как информационной, так и каталитической функцией. После завершения сплайсинга мРНК поступает в цитозоль.

Первичные транскрипты тРНК превращаются в зрелые формы также путем частичного гидролиза. Первичный транскрипт рРНК не содержит интронов, и при действии специфических РНКаз расщепляется с образованием более мелких молекул.