7. Репликация днк.

В процессе биосинтеза белка достигается реализация наследственной информации. Другой важной функцией клетки в целом и НК в частности является передача наследственной информации от материнской клетки к дочерней. Это достигается в процессе репликации ДНК.

Репликация ДНК.

Репликация – это способность молекулы ДНК удваиваться перед делением клетки. При этом две нитки ДНК разделяются, на каждой как на матрице достраивается недостающая цепь. В итоге каждая дочерняя клетка получает одну материнскую нить и вторую вновь синтезированную. Поэтому процесс репликации называется полуконсервативным. Скорость репликации у эукариотов 50 нуклеотидов в секунду, у прокариотов – 200.

Репликация ДНК включает несколько этапов.

Инициация – активация дезоксирибонуклеотидов – их фосфорилирование с участием АТФ (фермент фосфорилаза).

В это же время начинается раскручивание ДНК. Оно начинается с определенной точки – точки инициации (специальная последовательность нуклеотидов). У прокариотов такая точка в хромосоме одна, у эукариотов может быть много, участки в ходе разъединения сливаются. Разрываются слабые водородные связи между основаниями (ферменты геликазы).

При разъединении получаются репликационные вилки. Новые нити ДНК образуются на каждом из освобожденных участков цепей, при этом в противоположных направлениях.

Элонгация – процесс добавления дезоксирибонуклеотидов к 3'концу цепи, которая растет (фермент ДНК-полимераза).

Сначала идет присоединение основания водородными связями, а затем присоединяются углеводно-фосфорнокислые части. Синтез возможен только в направлении от 5' к 3' концу. Следовательно, на одной нити синтез идет от начала до конца, а на другой – небольшими участками в обратном направлении, затем эти кусочки соединяются.

На отстающей нитке сначала образуется короткая цепь РНК – РНК-праймер (10-60 нуклеотидов; фермент праймаза). Это необходимо т.к. ДНК-полимераза не может инициировать синтез новой нитки ДНК в направлении 3'→5', но может катализировать рост.

Праймер отдаляется, а промежуток заполняется дезоксирибонуклеотидами ДНК в направлении 5'→3' – фрагменты Окадзаки – 100-200 нуклеотидов. Эти фрагменты затем сшиваются полинуклеотидлигазами. Процесс сшивки называется дозреванием.

После построения двух нитей ДНК происходит редактирование. ДНК-полимераза снова присоединяется и при необходимости исправляет ошибки (репарация).

Терминация. Удвоение идет на участках хромосом – репликонах. Репликоны возникают в хромосоме асинхронно, на разных участках. Но в целом процесс идет практически одновременно и с одинаковой скоростью. После завершения репликации фрагменты сшиваются в 1 молекулу ДНК. Длина одного репликона – 30 мкм, у человека их более 50 тыс.

Репарация – способность клеток исправлять ошибки в молекулах ДНК.

Бывает: - дорепликативная

Репликативная

Пострепликативная.

По механизму репарации:

- вырезывающая (вырезает поврежденные участки)

- фоторепарация ( у бактерий)

- рекомбинативная

При нарушении процесса репарации возникает ряд заболеваний: например, пигментная ксеродерма. Это редкая рецессивная аутосомная мутация. При данном заболевании после облучения УФ лучами клеток кожи продолжительность репарации составляет до 30 часов (вместо 6 у здорового человека). Как результат, родившиеся внешне здоровые дети очень быстро и сильно повреждается – появляются веснушки, расширение капилляров, ороговение кожи, поражение глаз, рак кожи и летальный исход.