Конспект по биологии №5 (Арзамасцевой Анастасии, гр. 50)

Репликация

• Монорепликонный механизм у прокариот (1 репликон). Начало репликации – точка origin (ori)

• Полирепликонный механизм у эукариот (1000 репликонов в 1 молекуле ДНК)

Ферменты репликации:

• ДНК – геликаза раскручивает двойную спираль, разрывая водородные связи, используя энергию АТФ.

• ДНК – топоизомераза разрывает одну из нитей ДНК, давая ей возможность вращаться вокруг второй цепи для снятия напряжения на сверхзакрученных участках ДНК. Восстанавливает целостность нити.

• SSb – белки связываются с одноцепочечной ДНК, взаимодействия с сахарно-фосфатным остовом. Не позволяют вновь соединиться двум нитям и не закрывают азотистые основания.

• РНК – праймаза синтезирует короткие РНК - праймеры (РНК - затравки) для предоставления свободного 3’-OH конца ДНК-полимеразе.

• ДНК – полимераза наращивает полинуклеотидные нити, присоединяя нуклеотиды друг к другу в направлении 5’- 3’. На ведущей цепи непрерывно, на отстающей – фрагментами Оказаки.

Лидирующая цепь: матричная 3’-5’ или дочерняя 5’-3’

Отстающая цепь синтезируется фрагментами Оказаки: матричная 5’-3’, дочерняя 3’-5’

• Эндонуклеаза вырезает РНК – затравки, участвует в репарации

• Лигаза сшивает фрагменты Оказаки.

Механизм репликации ДНК

ДНК – полимеразы у прокариот: у E.coli – 5 типов

ДНК – полимеразы у эукариот – 7 типов. Отвечают за репликацию и репарацию.

Репликация ДНК – полуконсервативный механизм.

Репарация

- восстановление повреждений, возникающих в ДНК.

Виды репарации:

• Световая (фотореактивация)

• Эксцизионная (дорепликативная и репликативная)

• Пострепликативная

• SOS репарация

Световая репарация

Под влиянием УФ - излучения образуются димеры пиримидиновых оснований. Фермент фотолиаза восстанавливает структуру ДНК (активен под действием света).

Эксцизионная репарация

- это восстановление поврежденного участка ДНК путем его вырезания. Происходит в 1) G1 – периоде (дорепликативная) 2) S – периоде (репликативная)

Пострепликативная репарация

- обмен фрагментами (рекомбинация) между двумя вновь образованными спиралями ДНК. Происходит в G2 – периоде клеточного цикла.

SOS – репарация

- достраивание ДНК напротив дефектных звеньев матричной цепи. В результате ДНК оказывается удвоенной, хотя и с большим количеством ошибок, но это дает возможность провести клеточное деление. Часто становится причиной опасных мутаций, в т.ч. онкологий. Пример мутации: пигментная ксеродерма – дефект разных репарирующих систем. Возможно снижение активности УФ – эндонуклеазы. До 90% всех раковых заболеваний, возможно, связаны с отсутствием репарации ДНК.

Этапы реализации генетической информации в клетке

ДНК – (транскрипция) –> РНК – (трансляция) –> белок

Транскрипция – процесс копирования нуклеотидной последовательности ДНК в последовательность РНК. Фермент – РНК – полимераза. Три этапа:

• Инициация

• Элонгация

• Терминация

Каждый ген состоит из:

• Регуляторной части (промотор и терминатор). Промотор связывается с РНК – полимеразой.

• Кодирующей части (информация о структуре иРНК)

У прокариот часть фермента РНК – полимеразы называется сигма-фактором. Он узнает промотор и указывает место связывания РНК - полимеразы с ДНК.

Промотор прокариот

Затем РНК – полимераза связывается с доменом Прибнова (ТАТААТ) и начинает расплетать ДНК. Присутствие азотистых оснований А=Т, имеющих по две водородных связи облегчает разъединение.

У эукариот

Процесс транскрипции сложнее:

1. Для активации РНК – полимеразы необходимы факторы транскрипции

2. Три РНК – полимеразы – I, II, III

3. Наличие регуляторных элементов – эпхансеров (активирующих транскрипцию) и сайленсеров (ослабляющих транскрипцию)

Типы РНК – полимераз у эукариот:

• РНК – полимераза – I синтезирует рРНК (в ядрышке)

• РНК – полимераза – II синтезирует мРНК и мяРНК

• РНК – полимераза –III синтезирует тРНК

• РНК – полимеразы митохондрий и пластид

(У прокариот одна РНК-полимераза)

Промотор эукариот

ТАТААА – домен Хогнесса

Транскрипция

1. 3 ’ ДНК 5’ (кодогенная цепь) 5’ РНК 3’ по принципу комплементарности

2. Обесцвечивает фермент РНК – полимераза

3. Результат: иРНК (мРНК), рРНК (рибосомальные), тРНК (транспортные), малые ядерные мяРНК, малые интерферирующие миРНК

Транскрипция прекращается при нахождении РНК - полимеразой «шпильки»

Особенности у прокариот и эукариот

У прокариот нет ядерной оболочки, поэтому после синтеза РНК к ней сразу присоединяются рибосомы и начинается синтез белка.

Процессинг

У прокариот ген состоит из экзонов (полицистронный), у эукариот – из экзонов и интронов.

Процессинг (созревание РНК) у эукариот:

1. Кэпирование – на 5’ – конце (7-метилгуанозин)

2. Полиаденилирование (образование поли-А-А-А хвоста на 3’ – конце)

3. Вырезание интронов (с помощью сплазсом мяРНК + белок) и сплайсинг (сшивание) экзонов.

Альтернативный сплайсинг Один ген может давать несколько мРНК в результате комбинации экзонов.

1 мРНК экзоны 123456789 2 мРНК экзоны 53628197

У человека около 20000-25000 генов и 90000 белков. Альтернативный сплайсинг:

• Выбор различных экзонов из одинаковых иРНК

• Использование разных промоторов

Транс-сплайсинг – сшивание экзонов различных генов.