Бх лекция Belki-2012

Правило Чаргаффа.

1.А+Г=Т+Ц

2.А=Т; Г=Ц.

3. Коэффициент специфичностиНК. Для ДНК он имеетярко выраженнуювидовую специфичность.

Существуют несколькоформ двойнойспирали ДНК.

А – форма В – форма С - форма

А– форма важна для процессов транскрипции. С– форма необходима для хранения информации.

В– форма адекватна для репликационных процессов.

91

Условия репликации: 1. Энергия

всех дезоксирибонуклеозидов-

дАТФ, дГТФ, дТТФ, дЦТФ.

2.Матрица для репликации новой молекулы

РепликацияДНК бывает консервативнойи полуконсервативнойи происходит во время фазы S клеточного цикла.

Процессрепликации начинаетсясо специфической точки в молекулеДНК

( область начала репликации). Образуются две репликационные вилки, которые двигаются в противоположных направлениях.Две цепи реплицируются одновременно.

Репликация ДНК

92

Матричная цепь ДНК всегда читается в направлении 3’ 5', поэтому только одна цепь считывается непрерывно (это ведущая цепь).

На отстающей цепи информация считывается в направлении противоположном движению репликационной вилки.

Каждая репликативная вилка включает по две молекулы ДНК-

полимеразы, которые связаны с вспомогательными белками.

К последним относятДНК- топоизомеразы ( гиразы), которые раскручивают

плотно свернутую двойную спираль ДНК, и хеликазы, которые расплетают двухтяжевую ДНК на две цепи.

93

Поэтому на второй матричной цепи вначале синтезируются короткие фрагменты новой цепи ДНК, так называемые фрагменты Оказаки (ОF).

Каждый такой фрагмент начинается с короткой РНКзатравки( праймера), которая необходима для действия ДНК-полимеразы –III

Праймер синтезируется специальной РНК-полимеразой, с образованием

олигорибонуклеотида, и достраивается ДНК полимеразой–III, до фрагмента с длиной 1000-2000 дезоксирибонуклеотидных звеньев

Далее синтез этого фрагмента прекращается, и новый синтез начинается со следующего РНКпраймера.

Индивидуальные фрагменты Оказаки первоначально не связаны друг с другом

и все имеют РНК на своих 5- концах.

Далее ДНК – полимераза I начинает замещать РНК-праймер последовательностью ДНК.

94

Взавершение остающиеся одноцепочечные разрывы репарируются ДНКлигазой.

Всинтезированной таким образом двойной спирали ДНК только 1 из цепей синтезирована заново.

Это полуконсервативный путь репликации

Вбактериях репликация начинаетсясо специфической точки в кольцевой ДНК (область начала репликации) и продолжаетсяв обоих направлениях.

Врезультатеобразуютсядве репликативные вилки, которые продвигаются в противоположныхнаправлениях,т. е. обе цепи

реплицируютсяодновременно.Исходная ДНК (1) окрашена в голубойи фиолетовый цвета, а вновь синтезирующаяся— в розовый и оранжевый. В функционированиикаждой вилки принимают участиемножестворазличных белков, из которых здесь указанынаиболее важные.

Каждая репликативнаявилка (2) включает по крайней мередве молекулы ДНК-полимеразы III, ассоциированные снесколькими вспомогательнымибелками.К последним относятся ДНКтопоизомеразы(гиразы),

которые раскручиваютплотно свернутую двойную спираль ДНК, и хеликазы, которые расплетают двухтяжевую ДНК на две цепи.

Посколькуматричная цепь всегда читается в направлении 3'→5', только одна из цепей может считываться непрерывно (розовая/фиолетовая;

95

Другая цепь (голубого цвета) считывается в направлении,противоположномдвижению репликативнойвилки. В результате на матрице вначале синтезируются короткие фрагменты новой цепи ДНК (зеленый/оранжевый),так называемые фрагменты Оказаки(OF). Каждыйфрагмент начинается с короткой РНК-затравки (праймера,зеленого цвета), необходимойдля функционирования ДНК-полимеразы.

Праймерсинтезируется специальнойРНК-

полимеразой(«праймаза»,ДНК-полимеразаIII

достраивает этот праймердо фрагмента ДНК длиной 1000-2000дезоксинуклеотидных звеньев (оранжевогоцвета).

Синтез этого фрагмента далее прерывается, и новый синтез начинается со следующего РНК-праймера.

Индивидуальные фрагменты Оказаки первоначальноне связаны друг с другом и все еще имеютРНК на 5'-концах

На некотором расстоянии от репликативной вилки ДНК-полимеразаI начинает замещать РНК-праймерпоследовательностьюДНК.

Взавершениеостающиеся одноцепочечные разрывы репарируются ДНКлигазой.

Вобразованнойтаким образом двойной

спирали ДНК только одна из цепей синтезирована заново.

Поэтому говорят, что репликацияДНК происходит по полуконсервативному механизму.

96

Условия транскрипции

1.Субстратами для РНК-полимераз служат рибонуклеозидтрифосфаты

2.Матрица ДНК.

3.Действие РНК-полимеразы на промоторном участке.

Принципы транскрипции

1.Комплементарность.

2.Антипараллельность.

3.Униполярность.

4.Беззатравочность.

5.Асимметричность.

97

Транскрипция осуществляется

ДНК-зависимыми РНК-полимеразами.

Они действуют подобно ДНКполимеразам, за исключением того, что включают в синтезируемую цепь РНК (RNA) рибонуклеотиды, вместо дезоксирибонуклеотидов , а также не нуждаются в праймерах. Эукариотические клетки обычно содержат три различных типа РНКполимераз.

РНК-полимераза -1 катализирует синтез РНК с коэффициентом седиментации 45S, которая является предшественником трех различных рибосомных РНК

( 28S rRNA, 18S rRNa, 5,8S rRNA).

98

РНК-полимераза-2 синтезирует гяРНК, которые служат предшественниками мРНК и мяРНК. РНК-полимераза- 3 транскрибирует гены, кодирующие тРНК, 5S РНК и некоторые мяРНК

Как уже упоминалось,РНКполимераза II связываетсяс 3'-концом промоторного участка.

Последовательность, обеспечивающаяэто связывание,так называемыйТАТА-бокс, короткий А- и Т-обогащенный участок, последовательность которого слегка варьирует у разных генов.

99

Типичная последовательность

(каноническая) — ...ТАТААА... .

Для взаимодействия полимеразы с этим участком необходимы несколько белков, основных факторов транскрипции. Дополнительные факторы могут либо стимулировать, либо ингибировать этот процесс (контроль транскрипции)

После инициации синтеза (2), РНКполимераза движется в направлении 3'→5' матричной цепи.

В процессе инициации фермент разделяет короткий участок двойной спирали ДНК на две отдельные цепочки.

Нуклеозидтрифосфаты связываются комплементарно на кодирующей цепочке ДНК водородными связями и шаг за шагом присоединяются к растущей молекуле РНК (3).

100