Репликация ДНК Генетический код и его свойства Этапы реализации генетической информации .. /.. / 201 2
Репликация – это молекулярный процесс точного копирования ДНК, в результате которого из одной молекулы ДНК образуются две новые молекулы.
Процесс удвоения и точную передачу генетического материала Процесс самовоспроизодства Наследственность Преемственность между поколениями и постоянство генетической информации в процессе клеточного деления
Матричный синтез Комплементарный синтез Антипараллельный синтез Двунаправленный синтез Полуконсервативный синтез Точный синтез Сложный процесс с участием целого комплекса белков и ферментов
Конформация длинных линейных и коротких кольцевых молекул ДНК Стремление цепей ДНК к ренатурации и образованию двуцепочечных фрагментов Специфичность ферментов и большое количество специфических реакций Асинхронность реплиации эухроматиновых и гетерохроматиноавых участков Необходимость энергии для обеспечения денатурации/ренатурации Необходимость механизмов предотвращения или исправления ошибок репликации
Цепи ДНК в качестве матрицы, Точка инициации ORI Свободные нуклеозидтрифосфаты ( dNTP, NTP) Белки SSB Комплекс ферментов: - геликаза - ДНК-полимераза - праймаза - топоизомеразы I и II - лигаза
состоит из около 300 пар нуклеотидов содержит участки, способные связывать специфические белки инициации репликации.
Обеспечивает локальную деспирализацию и денатурацию ДНК, используя энергию гидролиза АТФ
катализирует реакцию полимеризации нуклеотидов
α β γ σ Локализация ядро ядро митохондрии ядро ядро Репликация + - + + - Репарация - + - - + Полимеразная активность + + + + + Экзонуклеазная активность - - + + + Синтезируемая цепь отстающая Репар. обе лидерная Репар.
Праймаза – обеспечивает синтез небольшого фрагмента РНК, выполняющего роль затравки
состоит из 100-300 тыс.п.н. имеет точку начала ( ori ) и точку окончания ( terminus) содержит две репликативные вилки у прокариот 1 репликон, а у эукариот – много
ORI Сайт-специфические белки Белки регуляции клеточного цикла
Инициация - присоединение специальных белков к точке ORI - локальная денатурация и образования репликативного глазка - синтез праймера - присоединение первых dNTP к праймеру Элонгация - удлинение новых цепей за счет полимеризации нуклеотидов - выявление ошибок и их исправление Терминация - встреча соседних репликативных вилок - удаление праймеров - заполнение брешей - сшивание фрагментов Оказаки - ренатурация ДНК
- присоединение специальных белков к точке ORI - локальна денатурация и образования репликативного глазка - синтез праймера - Присоединение первых dNTP к праймеру
Один репликон и одна точка ori, которой ДНК фиксируется к плазмалемме Скорость – 1000 нукл/сек 3 типа ДНК-полимеразы ( I,II,III) тип III – основной, обладает полимеразной и экзонуклеазной активностями, тип II – заполняет бреши и удаляет праймеры. две репликативные вилки
Репликация начинается во многих точках ori и происходит асинхронно Скорость репликации 20-100 нукл.\сек 5 типов ДНК-полимеразы Из-за удаления последнего праймера отстающая цепь всегда короче Теломерные участки реплицируются по специальному механизму
26- ani 30- ani Теломеры и старение
Зашифровка наследственной информации о последовательности аминокислот в полипептидной цепи в виде последовательности триплетов нуклеотидов в молекуле ДНК ( мРНК )
DNA RNA Protein Replication Transcription Translation Центральная догма
Генетический код G.Gamov, 1960 : предполагает что генетический код является триплетным S.Brenner, F.Crick, 1961 : предполагает что чтение информации последовательно (5 ʹ - 3 ʹ ) M.Nirenberg, I.Matthaei, 1961 : синтез полифенилаланина S.Ochoa et al., 1982; Bretscher, Grunberg-Manago, 1962; Nirenberg, Matthaei, Jones, 1962: расшифровка генетического кода
Получение олигорибонуклеотидов
кополимер Кодон узнавания Аминокислота Последова тельность кодона (CU)” CUC|UCU|CUC… Leucine 5’-CUC-3’ Serine UCU (UG)” UGU|GUG|UGU… Cystine UGU Valine GUG (AC)” ACA|CAC|ACA… Threonine ACA Histidine CAC (AG)” AGA|GAG|AGA… Arginine AGA Glutamine GAG (AUC)” AUC|AUC|AUC… Polyisoleucine 5’-AUC-3’
Свойства генетического кода
1: Генетический код является триплетным
Каждая аминокислота определяется тремя нуклеотидами Существуют 64 триплета ( кодонов ), 3 из которых безсмысловые (UUA, UAG, UGA) Кодон AUG – инициирующий кодон Генетический код
2 : Генетический код является вырожденным
Вырожденный – одна и та же аминокислота может быть кодирована несколькими разными триплетами
3 : Генетический код является неперекрывающимся
Неперекрывающийся – кодоны расположены один за другим без пробелов … AUG/ CCA / CAC / ACC / CAA …
4 : Генетический код является непрерывным
Непрерывный – последовательность аминокислот в молекуле белка соответствует последовательности триплетов в молекуле ДНК
5 : Генетический код является специфическим
Специфический – один и тот же кодон ( триплет нуклеотидов ) определяет лишь одну аминокислоту
6 : Генетический код является универсальным
Универсальный – один и тот же кодон определяет одну и ту же аминокислоту независимо от природы организма ( вирусы, бактерии, грибы, растения, животные )
!!! 6 : Существуют некоторые незначительные отклонения от универсальности генетического кода
Генетический код митохондрий млекопитающих
Экспрессия генов – совокупность эпатов реализации генетической информации от молекулы ДНК ( гена ) до синтеза белка ( транскрипция, сплайсинг, трансляция )
