4. Репликация

Деление клетокнеобходимо для размноженияодноклеточногои роста многоклеточного организма, но до деления клетка должна удвоить геном, чтобы дочерние клетки содержали ту же генетическую информацию, что и исходная клетка. Из нескольких теоретически возможных механизмов удвоения (репликации) ДНК реализуется полуконсервативный. Две цепочки разделяются, а затем каждая недостающаякомплементарнаяпоследовательность ДНК воспроизводится ферментомДНК-полимеразой. Этот фермент строит полинуклеотидную цепь, находя правильное основание через комплементарное спаривание оснований и присоединяя его к растущей цепочке. ДНК-полимераза не может начинать новую цепь, а только лишь наращивать уже существующую, поэтому она нуждается в короткой цепочке нуклеотидов (праймере), синтезируемойпраймазой. Так как ДНК-полимеразы могут строить цепочку только в направлении 5' --> 3', для копирования антипараллельных цепей используются разные механизмы.

Генетическая рекомбинация

Двойная спираль ДНК обычно не взаимодействует с другими сегментами ДНК, и в человеческих клетках разные хромосомыпространственно разделены в ядре. Это расстояние между разными хромосомами важно для способности ДНК действовать в качестве стабильного носителя информации. В процессе рекомбинации с помощьюферментовдве спирали ДНК разрываются, обмениваются участками, после чего непрерывность спиралей восстанавливается, поэтому обмен участками негомологичных хромосом может привести к повреждению целостности генетического материала.

Рекомбинация позволяет хромосомам обмениваться генетической информацией, в результате этого образуются новые комбинации генов, что увеличивает эффективность естественного отбораи важно для быстрой эволюции новых белков. Генетическая рекомбинация также играет роль врепарации, особенно в ответе клетки на разрыв обеих цепей ДНК.

Самая распространённая форма кроссинговера — это гомологичная рекомбинация, когда принимающие участие в рекомбинации хромосомы имеют очень похожие последовательности. Иногда в качестве участков гомологии выступаюттранспозоны. Негомологичная рекомбинация может привести к повреждению клетки, поскольку в результате такой рекомбинации возникаюттранслокации. Реакция рекомбинации катализируется ферментами, которые называются рекомбиназы, например, Cre. На

6

первом этапе реакции рекомбиназа делает разрыв в одной из цепей ДНК, позволяя этой цепи отделиться от комплементарной цепии присоединиться к одной из цепей второйхроматиды. Второй разрыв в цепи второй хроматиды позволяет ей также отделиться и присоединиться к оставшейся без пары цепи из первой хроматиды, формируяструктуру Холлидея. Структура Холлидея может передвигаться вдоль соединённой пары хромосом, меняя цепи местами. Реакция рекомбинации завершается, когда фермент разрезает соединение, а две цепи лигируются

1. Эволюция метаболизма, основанного на днк

ДНК содержит генетическую информацию, которая делает возможной жизнедеятельность, рост, развитие и размножение всех современных организмов. Однако как долго в течение четырёх миллиардов лет истории жизни на Земле ДНК была главным носителем генетической информации, неизвестно. Существуют гипотезы, что РНКиграла центральную рольв обмене веществ, поскольку она может и переносить генетическую информацию, и осуществлятькатализс помощью рибозимов. Кроме того, РНК — один из основных компонентов «фабрик белка» —рибосом. Древний РНК-мир, где нуклеиновая кислота была использована и для катализа, и для переноса информации, мог послужить источником современного генетического кода, состоящего из четырёх оснований. Это могло произойти в результате того, что число оснований в организме было компромиссом между небольшим числом оснований, увеличивавшим точностьрепликации, и большим числом оснований, увеличивающим каталитическую активность рибозимов.

К сожалению, древние генетические системы не дошли до наших дней. ДНК в окружающей среде в среднем сохраняется в течение 1 миллиона лет, а потом деградирует до коротких фрагментов. Извлечение ДНК и определение последовательности их 16S рРНКгенов из бактериальных спор, заключённых в кристаллах соли 250 млн лет назад, служит темой оживлённой дискуссии в научной среде.

7

Источники:

• Методывыделения и исследования ДНК

• Веб-адреса молекулярно-биологических журналов

• Международная база данных— последовательности ДНК из разных организмов(англ.).

• Веб-сайт Сэнгеровского Институтаодного из мировых лидеров в области определения последовательностей ДНК и их анализа(англ.)

• Software for forensic DNA Typing — eQMS::DNA

Список литературы:

1. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки в 3-х томах. — М.: Мир, 1994. — 1558 с. — ISBN 5-03-001986-3.

2. Докинз Р. Эгоистичный ген. — М.: Мир.

3. История биологии с начала XX века до наших дней. — М.: Наука, 1975. — 660 с.

4. Льюин Б. Гены. — М.: Мир, 1987. — 1064 с.

5. Пташне М. Переключение генов. Регуляция генной активности и фаг лямбда. — М.: Мир, 1989. — 160 с. Все форумы > Книга «переключение генов» М. Пташне

6. Уотсон Дж. Д. Двойная спираль: воспоминания об открытии структуры ДНК.— М.: Мир, 1969. — 152 с..