DNS dalīšana. Replikācija bioloģijā ir svarīgs ķermeņa šūnu molekulārais process

Nukleīnskābēm ir svarīga loma dzīvo organismu šūnu dzīvībai svarīgās aktivitātes nodrošināšanā. Svarīgs šīs organisko savienojumu grupas pārstāvis ir DNS, kas nes visu ģenētisko informāciju un ir atbildīga par nepieciešamo īpašību izpausmi.

Kas ir replikācija?

Šūnām daloties, tām jāpalielina nukleīnskābju daudzums kodolā, lai novērstu ģenētiskās informācijas zudumu procesa laikā. Bioloģijā replikācija ir DNS dublēšanās, sintezējot jaunas virknes.

Šī procesa galvenais mērķis ir ģenētiskās informācijas pārnešana uz meitas šūnām nemainītā veidā bez mutācijām.

Replikācijas enzīmi un proteīni

DNS molekulas dublēšanos var salīdzināt ar jebkuru vielmaiņas procesu šūnā, kam nepieciešami attiecīgie proteīni. Tā kā replikācija bioloģijā ir svarīga šūnu dalīšanās sastāvdaļa, šeit ir iesaistīti daudzi palīgpeptīdi.

DNS polimerāze ir svarīgākais reduplikācijas enzīms, kas atbild par meitas ķēdes sintēzi.Šūnas citoplazmā replikācijas procesā ir nepieciešama nukleīntrifosfātu klātbūtne, kas atnes visas nukleīnbāzes.

Šīs bāzes ir nukleīnskābes monomēri, tāpēc visa molekulas ķēde tiek veidota no tām. DNS polimerāze ir atbildīga par montāžas procesu pareizajā secībā, pretējā gadījumā visu veidu mutāciju parādīšanās ir neizbēgama.

Primāze ir proteīns, kas ir atbildīgs par praimera veidošanos uz veidnes DNS virknes. Šo praimeru sauc arī par primeru, tas satur enzīma DNS polimerāzes sākotnējo monomēru klātbūtni, no kuriem ir iespējama visas polinukleotīdu ķēdes tālāka sintēze. Šo funkciju veic grunts un tam atbilstošais enzīms.
Helikāze (helikāze) veido replikācijas dakšiņu, kas ir veidņu virkņu diverģence, pārtraucot ūdeņraža saites. Tādējādi polimerāzēm ir vieglāk tuvoties molekulai un sākt sintēzi.
Topoizomerāze. Ja jūs iztēlojaties DNS molekulu kā savītu virvi, polimerāzei virzoties pa ķēdi, spēcīgā vērpjuma dēļ izveidosies pozitīva spriedze. Šo problēmu atrisina topoizomerāze, enzīms, kas īslaicīgi pārtrauc ķēdi un izvērš visu molekulu. Pēc tam bojātā vieta tiek atkal sašūta kopā, un DNS nav spriedzes.
Ssb proteīni, tāpat kā kopas, pievienojas DNS virknēm pie replikācijas dakšas, lai novērstu ūdeņraža saišu atkārtotu veidošanos pirms reduplikācijas procesa beigām.
Līgaza. sastāv no Okazaki fragmentu sašūšanas kopā DNS molekulas atpalikušajā virknē. Tas notiek, izgriežot primerus un to vietā ievietojot dabiskos dezoksiribonukleīnskābes monomērus.

Bioloģijā replikācija ir sarežģīts daudzpakāpju process, kas ir ārkārtīgi svarīgs šūnu dalīšanās laikā. Tāpēc efektīvai un pareizai sintēzei ir nepieciešams izmantot dažādus proteīnus un fermentus.

Reduplikācijas mehānisms

Ir 3 teorijas, kas izskaidro DNS dublēšanās procesu:

Konservatīvais norāda, ka viena meitas nukleīnskābes molekula ir veidnes raksturs, bet otrā ir pilnībā sintezēta no nulles.
Daļēji konservatīvu ierosināja Vatsons un Kriks un apstiprināja 1957. gadā eksperimentos ar E. Coli. Šī teorija apgalvo, ka abām meitas DNS molekulām ir viena veca virkne un viena tikko sintezēta.
Izkliedējošais mehānisms ir balstīts uz teoriju, ka meitas molekulām visā to garumā ir mainīgi reģioni, kas sastāv gan no veciem, gan no jaunajiem monomēriem.

Tagad daļēji konservatīvs modelis ir zinātniski pierādīts. Kas ir replikācija molekulārā līmenī? Pirmkārt, helikāze sarauj DNS molekulas ūdeņraža saites, tādējādi atverot abas virknes polimerāzes enzīmam. Pēdējie pēc sēklu veidošanās sāk jaunu ķēžu sintēzi 5’-3’ virzienā.

DNS antiparalēlā īpašība ir galvenais iemesls vadošo un atpalikušo pavedienu veidošanās. Vadošajā virknē DNS polimerāze pārvietojas nepārtraukti, un atpalikušajā virknē tā veido Okazaki fragmentus, kas nākotnē tiks savienoti, izmantojot ligāzi.

Replikācijas funkcijas

Cik DNS molekulu ir kodolā pēc replikācijas? Pats process ietver šūnas ģenētiskā sastāva dubultošanu, tāpēc mitozes sintētiskajā periodā diploīdajā komplektā ir divreiz vairāk DNS molekulu. Šis ieraksts parasti ir atzīmēts ar 2n 4c.

Papildus replikācijas bioloģiskajai nozīmei zinātnieki ir atraduši procesa pielietojumu dažādās medicīnas un zinātnes jomās. Ja bioloģijā replikācija ir DNS dubultošanās, tad laboratorijas apstākļos nukleīnskābju molekulu reprodukcija tiek izmantota, lai izveidotu vairākus tūkstošus kopiju.

Šo metodi sauc par polimerāzes ķēdes reakciju (PCR). Šī procesa mehānisms ir līdzīgs replikācijai in vivo, tāpēc tā norisei tiek izmantoti līdzīgi fermenti un bufersistēmas.

secinājumus

Replikācijai ir svarīga bioloģiskā nozīme dzīviem organismiem. Pārraide šūnu dalīšanās laikā nav pilnīga bez DNS molekulu dubultošanās, tāpēc koordinēts fermentu darbs ir svarīgs visos posmos.

DNS replikācija- dezoksiribonukleīnskābes meitas molekulas sintēzes process uz sākotnējās DNS molekulas matricas. Turpmākās mātes šūnas dalīšanas laikā katra meitas šūna saņem vienu DNS molekulas kopiju, kas ir identiska sākotnējās mātes šūnas DNS. Šis process nodrošina, ka ģenētiskā informācija tiek precīzi nodota no paaudzes paaudzē. DNS replikāciju veic komplekss enzīmu komplekss, kas sastāv no 15-20 dažādiem proteīniem, ko sauc riebīgs

Pētījuma vēsture

Katra DNS molekula sastāv no vienas sākotnējās mātes molekulas virknes un vienas tikko sintezētas virknes. Šo replikācijas mehānismu sauc par daļēji konservatīvu. Pašlaik šis mehānisms tiek uzskatīts par pierādītu, pateicoties Metjū Meselsona un Franklina Stāla (1958) eksperimentiem. Iepriekš bija divi citi modeļi: “konservatīvs” - replikācijas rezultātā veidojas viena DNS molekula, kas sastāv tikai no vecāku ķēdēm, un viena, kas sastāv tikai no meitas ķēdēm; “Izkliedējoša” - visas replikācijas rezultātā radušās DNS molekulas sastāv no ķēdēm, no kurām dažas sadaļas ir tikko sintezētas, bet citas ir ņemtas no sākotnējās DNS molekulas.

Vispārīgi uzskati

DNS replikācija ir galvenais notikums šūnu dalīšanās laikā. Ir svarīgi, lai līdz dalīšanās brīdim DNS būtu pilnībā replicēta un tikai vienu reizi. To nodrošina noteikti DNS replikāciju regulējoši mehānismi. Replikācija notiek trīs posmos:

replikācijas uzsākšana

pagarinājums

replikācijas pārtraukšana.

Replikācijas regulēšana notiek galvenokārt iniciācijas stadijā. Tas ir diezgan viegli īstenojams, jo replikācija var sākties nevis no jebkuras DNS sadaļas, bet gan no stingri noteiktas, ko sauc par replikācijas iniciācijas vietu. Genomā var būt tikai viena vai vairākas šādas vietas. Jēdziens ir cieši saistīts ar replikācijas iniciācijas vietas jēdzienu replikons . Replikons ir DNS daļa, kas satur replikācijas sākuma vietu un tiek replikēta pēc tam, kad šajā vietā sākas DNS sintēze. Baktēriju genomi parasti ir viens replikons, kas nozīmē, ka visa genoma replikācija rodas tikai viena replikācijas iniciācijas akta rezultātā. Eikariotu genomi (kā arī to atsevišķās hromosomas) sastāv no liela skaita neatkarīgu replikonu, kas būtiski samazina atsevišķas hromosomas kopējo replikācijas laiku. Molekulāros mehānismus, kas kontrolē replikācijas iniciācijas notikumu skaitu katrā vietā viena šūnu dalīšanās cikla laikā, sauc par kopiju skaita kontroli. Papildus hromosomu DNS baktēriju šūnas bieži satur plazmīdas, kas ir atsevišķi replikoni. Plazmīdām ir savi kopiju skaita kontroles mehānismi: tās var nodrošināt tikai vienas plazmīdas kopijas sintēzi vienā šūnu ciklā vai tūkstošiem kopiju.

Replikācija sākas replikācijas sākuma vietā ar DNS dubultās spirāles attīšanu, kas veidojas replikācijas dakša - tiešās DNS replikācijas vieta. Katra vietne var veidot vienu vai divas replikācijas dakšas atkarībā no tā, vai replikācija ir vienvirziena vai divvirzienu. Biežāk sastopama divvirzienu replikācija. Kādu laiku pēc replikācijas sākuma to var novērot elektronu mikroskopā replikācijas acs - hromosomas sadaļa, kurā DNS jau ir replikēta, ko ieskauj garākas nereplicētas DNS daļas.

Replikācijas dakšā DNS kopē lielu olbaltumvielu kompleksu (replisomu), kura galvenais enzīms ir DNS polimerāze. Replikācijas dakša kustas ar ātrumu aptuveni 100 000 bāzes pāru minūtē prokariotos un 500-5000 bāzu pāru minūtē.

Molekulārais replikācijas mehānisms

Fermenti (helikāze, topoizomerāze) un DNS saistošie proteīni atritina DNS, saglabā veidni atšķaidītā stāvoklī un rotē DNS molekulu. Pareizu replikāciju nodrošina precīza komplementāru bāzu pāru sakritība un DNS polimerāzes aktivitāte, kas spēj atpazīt un labot kļūdu. Replikāciju eikariotos veic vairākas dažādas DNS polimerāzes. Tālāk sintezētās molekulas tiek savītas saskaņā ar superspolēšanas un tālākas DNS blīvēšanas principu. Sintēze patērē enerģiju.

DNS molekulas pavedieni atšķiras, veido replikācijas dakšiņu, un katra no tām kļūst par šablonu, uz kura tiek sintezēta jauna komplementāra virkne. Rezultātā veidojas divas jaunas divpavedienu DNS molekulas, kas ir identiskas pamatmolekulai.

Replikācijas procesa raksturojums

matrica- sintezētās DNS ķēdes secību unikāli nosaka mātes ķēdes secība saskaņā ar komplementaritātes principu;

puskonservatīvs- replikācijas rezultātā izveidotās DNS molekulas viena virkne ir tikko sintezēta, bet otrā ir mātes;

iet virzienā no jaunās molekulas 5’ gala līdz 3’ galam;

daļēji nepārtraukts- viena no DNS ķēdēm tiek sintezēta nepārtraukti, bet otrā - atsevišķu īsu fragmentu komplekta veidā (Okazaki fragmenti);

sākas no noteiktām DNS sadaļām, ko sauc replikācijas sākšanas vietas

DNS replikācija ir dezoksiribonukleīnskābes biosintēzes process. Materiāls ir adenozīna-, guanozīna-citidīna- un timidīna trifosforskābe jeb ATP, GTP, CTP un TTP.

DNS replikācijas mehānisms

Biosintēze tiek veikta tā sauktās "sēklas" - noteikta daudzuma vienpavedienu pārveidotas dezoksiribonukleīnskābes un katalizatora klātbūtnē. DNS polimerāze darbojas kā katalizators. Šis enzīms piedalās nukleotīdu atlieku savienošanā. Vienā minūtē tiek savienoti vairāk nekā 1000 nukleotīdu atlikumi. Nukleotīdu atliekas dezoksiribonukleīnskābes fragmenta molekulā ir savienotas viena ar otru ar 3', 5'-fosfodiestera saitēm. DNS polimerāze katalizē mononukleotīdu atlieku pievienošanu pārveidotās dezoksiribonukleīnskābes brīvajam 3-hidroksilgalam. Pirmkārt, tiek sintezētas nelielas DNS molekulas daļas. Tie ir jutīgi pret DNS ligāzes darbību un veido garākus dezoksiribonukleīnskābes fragmentus. Abi fragmenti ir lokalizēti Transformētā dezoksiribonukleīnskābe tiek izmantota kā augšanas punkts topošajai DNS molekulai un ir arī matrica, uz kuras veidojas antiparalēla dezoksiribonukleīnskābes ķēde, kas pēc struktūras un izvietojuma secības ir identiska transformētajai DNS. nukleotīdu atliekas. DNS replikācija notiek mitotiskās starpfāzes laikā.Dezoksiribonukleīnskābe koncentrējas hromosomās un hromatīnā. Pēc vienpavedienu dezoksiribonukleīnskābes veidošanās veidojas tās sekundārās un terciārās struktūras. Divi dezoksiribonukleīnskābes pavedieni ir savienoti viens ar otru saskaņā ar komplementaritātes noteikumu. DNS replikācija notiek šūnas kodolā.

Materiāls dažādu grupu un veidu RNS biosintēzei ir augstas enerģijas savienojumi: ATP, GTP, CTP un TTP. tajos var sintezēt, piedaloties vienam no trim norādītajiem fragmentiem: DNS atkarīgajai RNS polimerāzei, polinukleotīdu-nukleotidiltransferāzei un RNS atkarīgajai RNS polimerāzei. Pirmais no tiem ir atrodams visu šūnu kodolos, kā arī mitohondrijās. RNS tiek sintezēta uz DNS šablona ribonukleozīdu trifosfātu, mangāna un magnija jonu klātbūtnē. Tiek veidota RNS molekula, kas ir komplementāra DNS veidnei. Lai notiktu DNS replikācija, kodolos veidojas rRNS, t-RNS, i-RNS un RNS praimeri. Pirmie trīs tiek transportēti citoplazmā, kur tie piedalās olbaltumvielu biosintēzē.

DNS replikācija notiek tāpat kā dezoksiribonukleīnskābes translācija. Iedzimtās informācijas pārraide un saglabāšana tiek veikta divos posmos: transkripcija un tulkošana. Kas ir gēns? Gēns ir materiāla vienība, kas ir daļa no dezoksiribonukleīnskābes molekulas (RNS dažos vīrusos). Satur šūnu kodolu hromosomās. Ģenētiskā informācija tiek pārsūtīta no DNS caur RNS uz olbaltumvielām. Transkripcija tiek veikta un sastāv no mRNS sintēzes dezoksiribonukleīnskābes molekulas sekcijās. Jāteic, ka dezoksiribonukleīnskābes nukleotīdu secība tiek “pārrakstīta” mRNS molekulas nukleotīdu secībā. RNS polimerāze pievienojas atbilstošajai DNS sadaļai, “atritina” tās dubultspirāli un kopē dezoksiribonukleīnskābes struktūru, pievienojot nukleotīdus saskaņā ar komplementaritātes principu. Fragmentam pārvietojoties, sintezētās RNS ķēde attālinās no veidnes, un nekavējoties tiek atjaunota DNS dubultspirāle aiz enzīma. Ja RNS polimerāze sasniedz kopētās sadaļas beigas, RNS virzās prom no matricas karioplazmā, pēc tam tā pārvietojas uz citoplazmu, kur tā piedalās olbaltumvielu biosintēzē.

Tulkošanas laikā nukleotīdu secība mRNS molekulā tiek pārvērsta aminoskābju atlikumu secībā proteīna molekulā. Šis process notiek citoplazmā, kur mRNS apvienojas un veidojas polisoma.

Replikācija– informācijas pārnešana no DNS uz DNS, DNS pašdublēšanās (DNS biosintēze).

DNS molekula, kas sastāv no divām spirālēm dubultspēlēsšūnu dalīšanās laikā. DNS dubultošanās pamatojoties uz to, ka, ataužot pavedienus, katru pavedienu var pabeigt papildu kopija, tādējādi iegūstot divus DNS molekulas pavedienus, kas kopē sākotnējo.

Replikācijai nepieciešamie nosacījumi: 1.) Matrica- DNS pavedieni. Tiek saukta pavediena sadalīšana replikācijas dakša. Tas var veidoties DNS molekulas iekšpusē. Viņi pārvietojas dažādos virzienos, veidojot replikatīva acs. Eikariotu DNS molekulā ir vairākas šādas acis, katrai no tām ir divas dakšiņas. 2.) Substrāts. Plastmasas materiāls ir deoksinukleotīdu trifosfāti: dATP, dGTP, dCTP, dTTP. Tad tie sadalās līdz deoksinukleotīdu monofosfāti, divas neorganiskā fosfāta molekulas ar enerģijas izdalīšanos, t.i. tie ir gan avots, gan enerģiju, Un plastmasas materiāls. 3.) Joni magnijs. 4.) Replikatīvais enzīmu komplekss. A) DNS - attīšanas olbaltumvielas: - DNS-A(izraisa pavedienu atdalīšanu); - helikāzes(šķelt DNS virkni); - topoizomerāze 1 Un 2 (attīt aiz spirāles). Ir saplēsti (3,5")-fosfodiestera saites. Topoizomerāzi 2 prokariotos sauc girāze. b) olbaltumvielas, kas novērš DNS virkņu savienošanos ( SSB proteīni). V) DNS polimerāze(katalizē fosfodiestera saišu veidošanos). DNS polimerāze tikai pagarina esošu virkni, bet nevar savienot divus brīvus nukleotīdus. G) Primaza(katalizē sintēzes “sēklas” veidošanos). Tā savā struktūrā ir RNS polimerāze, kas savieno atsevišķus nukleotīdus. d) DNS ligāze. 5.) Gruntskrāsas- “sēkla” replikācijai. Šis ir īss fragments, kas sastāv no ribonukleotīdu trifosfāti(2–10). Primer veidošanās tiek katalizēta primase.

Replikācijas posmi: 1.) Iniciācija(replikācijas dakšas veidošana); 2.) Pagarinājums(jaunu pavedienu sintēze); 3.) Primer izslēgšana; 4.) Izbeigšana(divu meitas ķēžu sintēzes pabeigšana).

Replikācijas sākšana:- regulē signālproteīnu molekulas, augšanas faktori;- nodrošināt fermenti Un īpašas olbaltumvielas.

Nepieciešamie fermenti: DNS topoizomerāzes- fermenti, kas atritina DNS superspirāles. DNS helikāze– sarauj ūdeņraža saites divpavedienu DNS molekulā. Rezultātā, replikācijas dakša (replikatīva acs).

Vienpavedienu DNS saistošie proteīni saistās ar vienpavedienu DNS un neļauj tām pievienoties komplementāri.

Replikācijas pagarinājums. Sintēzes substrāti ir deoksinukleozīdu trifosfāti, kas darbojas kā celtniecības materiāls un enerģijas avoti.

Nepieciešamie fermenti: DNS primāze, kas katalizē īsu RNS primer molekulu sintēzi DNS polimerāzei. DNS polimerāze nodrošina nukleotīdu iekļaušanu augošajā “jaunajā” ķēdē, kas papildina “veco”, tas ir, šablonu ķēdi.

Jaunu DNS ķēžu sintēze var notikt tikai virzienā no 5' gala uz 3' galu. DNS tiek sintezēta nepārtraukti vienā virknē "vadošā" ķēde, un no otras puses veidojas īsi fragmenti - "atpaliekoša" ķēde (Okazaki fragmenti).

Pēc gruntskrāsu noņemšanas DNS ligāze sašuj kopā īsus Okazaki fragmentus ( izbeigšanu).

Informācija tiek pārraidīta matricas metode. Daļēji konservatīvs DNS replikācijas mehānisms.

Atpaliekošas šķipsnas sintēze

3’

5’

1. Kad notiek replikācija?- Starpfāzes sintētiskajā fāzē, ilgi pirms šūnu dalīšanās. Periods starp replikāciju un mitozes profāzi tiek saukts par starpfāzes postsintētisko fāzi, kuras laikā šūna turpina augt un pārbauda, vai dublēšanās ir notikusi pareizi.

2. Ja pirms dubultošanas bija 46 hromosomas, cik to būs pēc dubultošanas?- Hromosomu skaits nemainās, ja DNS tiek dubultota. Pirms dublēšanās cilvēkam ir 46 atsevišķas hromosomas (sastāv no vienas dubultās DNS virknes), bet pēc dublēšanās – 46 dubultās hromosomas (sastāv no divām identiskām dubultās DNS virknēm, kas savienotas viena ar otru centromērā).

3. Kāpēc ir nepieciešama replikācija?- Lai mitozes laikā katra meitas šūna varētu saņemt savu DNS kopiju. Mitozes laikā katra no 46 dubultajām hromosomām tiek sadalīta divās atsevišķās hromosomās; tiek iegūti divi 46 atsevišķu hromosomu komplekti; šīs divas kopas sadalās divās meitas šūnās.

Trīs DNS struktūras principi

Daļēji konservatīvs- katra meitas DNS satur vienu ķēdi no mātes DNS un vienu tikko sintezētu.

Papildināmība- AT/CG. Pretī vienas DNS virknes adenīnam vienmēr ir citas DNS virknes timīns, un pretī citozīnam vienmēr ir guanīns.

Antiparalēlisms- DNS virzieni atrodas pretējos galos viens otram. Šos galus skolā nepēta, tāpēc nedaudz sīkāk (un pēc tam savvaļā).

DNS monomērs ir nukleotīds, nukleotīda centrālā daļa ir dezoksiriboze. Tajā ir 5 oglekļa atomi (tuvākajā attēlā apakšējā kreisajā dezoksiribozē ir numurēti atomi). Apskatīsim: pirmajam oglekļa atomam ir piesaistīta slāpekļa bāze, piektajam dotā nukleotīda fosforskābe, trešais atoms ir gatavs piesaistīt nākamā nukleotīda fosforskābi. Tādējādi jebkurai DNS ķēdei ir divi gali:

5" gals, uz tā atrodas fosforskābe;
3" gals satur ribozi.

Antiparalēlais noteikums ir tāds, ka vienā DNS dubultās virknes galā (piemēram, tuvākā attēla augšējā galā) vienai virknei ir 5 collu gals, bet otrai - 3 collu gals. Replikācijas procesam ir svarīgi, lai DNS polimerāze var pagarināt tikai 3 collu galu. DNS ķēde var augt tikai tās 3 collu galā.

Šajā attēlā DNS dubultošanās process notiek no apakšas uz augšu. Var redzēt, ka kreisā ķēde aug tajā pašā virzienā, bet labā - pretējā virzienā.

Nākamajā attēlā top jauna ķēde("vadošā daļa") pagarinās tajā pašā virzienā, kurā notiek dublēšanās. Apakšējā jauna ķēde("atpalikušais pavediens") nevar izstiepties vienā virzienā, jo tur tam ir 5" gals, kurš, kā atceramies, neaug. Tāpēc apakšējā dzīsla aug ar īsu (100-200 nukleotīdu) Okazaki palīdzību. fragmenti, no kuriem katrs aug 3" virzienā. Katrs Okazaki fragments izaug no praimera 3" gala ("RNS primers", attēlā primeri ir sarkani).

Replikācijas fermenti

Kopējais replikācijas virziens- virziens, kurā notiek DNS dublēšanās.
Vecāku DNS- vecā (mātes) DNS.
Zaļš mākonis blakus "Vecāku DNS"- helikāzes enzīms, kas sarauj ūdeņraža saites starp vecās (mātes) DNS ķēdes slāpekļa bāzēm.
Pelēki ovāli uz DNS pavedieniem, kas tikko atdalīti viens no otra- destabilizējoši proteīni, kas neļauj DNS virknēm savienoties.
DNS pol III- DNS polimerāze, kas pievieno jaunus nukleotīdus augšējās (vadošās, nepārtraukti sintezētās) DNS virknes 3" galam (Vadošā daļa).
Primase- primāzes enzīms, kas veido grunti (sarkans Lego gabals). Tagad mēs saskaitām primerus no kreisās uz labo:

pirmais gruntējums vēl nepabeigts, primaza šobrīd taisa;
no otrā praimera DNS polimerāze būvē DNS - virzienā, kas ir pretējs DNS dubultošanās virzienam, bet virzienā uz 3" galu;
no trešā praimera DNS ķēde jau ir uzbūvēta (Atpaliekoša daļa), viņa pietuvojās ceturtajam gruntskrāsai;
ceturtais praimeris ir īsākais, jo DNS polimerāze (DNS pol I) noņem to (aka RNS, tam nav nekāda sakara ar DNS, mums vajadzēja tikai pareizo galu) un aizstāj to ar DNS;
Piektā grunts bildē vairs nav, tā ir pilnībā izgriezta, atstājot savā vietā spraugu. DNS ligāze (DNS ligāze)šuj šo pārtraukumu tā, lai apakšējā (atpalikušā) DNS virkne būtu neskarta.

Enzīms topoizomerāze nav norādīts super attēlā, bet tas parādīsies vēlāk testos, tāpēc sakiet dažus vārdus par to. Šeit ir virve, kas sastāv no trim lieliem pavedieniem. Ja trīs biedri satver šos trīs pavedienus un sāks vilkt trīs dažādos virzienos, tad ļoti drīz virve pārtrauks atšķetināties un saritinās stingrās cilpās. Tas pats varētu notikt ar DNS, kas ir divpavedienu virve, ja ne topoizomerāzei.

Topoizomeroze pārgriež vienu no divām DNS virknēm, pēc kuras (otrais attēls, sarkanā bultiņa) DNS griežas ap vienu no tās pavedieniem, tā ka neveidojas ciešas cilpas (samazinās topoloģiskais stress).

Termināļa nepietiekama replikācija

No superbildes ar replikācijas enzīmiem ir skaidrs, ka vietā, kas palikusi pēc praimera noņemšanas, DNS polimerāze pabeidz nākamo Okazaki fragmentu. (Vai tiešām skaidrs? Ja kas, Okazaki fragmenti supergleznā ir apzīmēti ar cipariem apļos.) Kad replikācija supergleznā sasniegs savu loģisko (kreiso) beigas, tad pēdējais (vistālākais kreisais) Okazaki fragments nav "nākamais", tāpēc nebūs neviena, kas pabeigtu DNS tukšajā vietā, kas palikusi pēc grunts noņemšanas.

Šeit ir vēl viens zīmējums jums. Melnā DNS virkne ir veca, mātes. DNS dublēšanās, atšķirībā no superpatternas, notiek no kreisās puses uz labo. Tā kā jaunajai (zaļajai) DNS labajā pusē ir 5 collu gals, tā atpaliek un tiek paplašināta ar atsevišķiem fragmentiem (Okazaki). Katrs Okazaki fragments izaug no tā primera 3 collu gala (zilā taisnstūra). Primerus, kā mēs atceramies, noņem DNS polimerāze, kas šajā brīdī pabeidz nākamo Okazaki fragmentu (šo procesu norāda sarkana elipse). Hromosomas beigās nav neviena, kas aizpildītu šo sadaļu, jo nav nākamā Okazaki fragmenta, tur jau ir tukša vieta (Plaisa). Tādējādi pēc katras replikācijas abi meitas hromosomu 5" gali tiek saīsināti (termināla nepietiekama replikācija).

Cilmes šūnām (ādā, sarkanajās kaulu smadzenēs, sēkliniekos) jādalās daudz vairāk nekā 60 reizes. Tāpēc tajos darbojas enzīms telomerāze, kas pēc katras replikācijas pagarina telomērus. Telomerāze pagarina DNS pārkareno 3 collu galu tā, lai tas izaug līdz Okazaki fragmenta izmēram. Pēc tam primāze sintezē uz tā primeru, un DNS polimerāze pagarina nepietiekami replikēto 5 collu DNS galu.

Pārbaudes

1. Replicēšana ir process, kurā:
A) notiek pārneses RNS sintēze;
B) notiek DNS sintēze (kopēšana);
C) ribosomas atpazīst antikodonus;
D) veidojas peptīdu saites.

2. Saskaņojiet prokariotu replikācijā iesaistīto enzīmu funkcijas ar to nosaukumiem.

3. Replikācijas laikā eikariotu šūnās, praimeru noņemšana
A) veic ferments ar tikai DNSāzes aktivitāti
B) veido Okazaki fragmentus
B) sastopams tikai atpaliekošajos virzienos
D) notiek tikai kodolā

4. Ja jūs ekstrahējat bakteriofāga fX174 DNS, jūs atklāsit, ka tajā ir 25% A, 33% T, 24% G un 18% C. Kā jūs varētu izskaidrot šos rezultātus?
A) Eksperimenta rezultāti ir nepareizi; kaut kur bija kļūda.
B) Varētu pieņemt, ka A procentuālais daudzums ir aptuveni vienāds ar T procentuālo daļu, kas attiecas arī uz C un G. Tāpēc nav pārkāpts Šargafa noteikums, DNS ir divpavedienu un replikējas daļēji konservatīvi.
B) Tā kā A un T un attiecīgi C un G procentuālais daudzums ir atšķirīgs, DNS ir viena virkne; to replikē īpašs enzīms, kas seko īpašam replikācijas mehānismam ar vienu virkni kā veidni.
D) Tā kā neviens no A nav vienāds ar T un neviens G nav vienāds ar C, tad DNS ir jābūt vienpavediena; tā tiek replicēta, sintezējot komplementāro virkni un izmantojot šo divpavedienu formu kā veidni.

5. Diagramma attiecas uz divpavedienu DNS replikāciju. Katram kvadrātam I, II, III atlasiet vienu fermentu, kas darbojas šajā apgabalā.

A) Telomerāze
B) DNS topoizomerāze
B) DNS polimerāze
D) DNS helikāze
D) DNS ligāze

6. Baktēriju kultūru no barotnes ar vieglu slāpekļa izotopu (N-14) pārnesa uz barotni, kas satur smago izotopu (N-15) uz laiku, kas atbilst vienam sadalījumam, un pēc tam atgrieza barotnē ar vieglu slāpekli. izotops. Baktēriju DNS sastāva analīze pēc perioda, kas atbilst divām replikācijām, parādīja:

Iespējas atbildi	DNS
Iespējas atbildi	gaisma	vidēji	smags
A	3/4	1/4	-
B	1/4	3/4	-
IN	-	1/2	1/2
G	1/2	1/2	-

7. Vienai retai ģenētiskai slimībai raksturīgs imūndeficīts, garīga un fiziska atpalicība un mikrocefālija. Pieņemsim, ka DNS ekstraktā no pacienta ar šo sindromu jūs atradāt gandrīz vienādu daudzumu garu un ļoti īsu DNS posmu. Kurš enzīms, visticamāk, trūkst/ir bojāts šim pacientam?
A) DNS ligāze
B) Topoizomerāze
B) DNS polimerāze
D) Helikāze

8. DNS molekula ir dubultspirāle, kas satur četrus dažāda veida slāpekļa bāzes. Kurš no šiem apgalvojumiem par DNS replikāciju un ķīmisko struktūru ir pareizs?
A) Abu pavedienu bāzes secības ir vienādas.
B) Divkāršā DNS virknē purīnu saturs ir vienāds ar pirimidīnu saturu.
C) Abas ķēdes tiek nepārtraukti sintezētas virzienā 5’→3’.
D) Tikko sintezētās nukleīnskābes pirmās bāzes pievienošanu katalizē DNS polimerāze.
E) DNS polimerāzes kļūdu korekcijas aktivitāte notiek 5’→3’ virzienā.

9. Lielākajai daļai DNS polimerāžu ir arī šāda aktivitāte:
A) ligāze;
B) endonukleāze;
B) 5"-eksonukleāze;
D) 3"-eksonukleāze.

10. DNS helikāze ir galvenais DNS replikācijas enzīms, kas divpavedienu DNS pārvērš vienpavedienu DNS. Tālāk ir aprakstīts eksperiments, lai noteiktu šī fermenta īpašības.

Kurš no šiem apgalvojumiem par šo eksperimentu ir pareizs?
A) Josla, kas parādās gela augšpusē, ir tikai ssDNS, 6,3 kb liela.
B) Josla, kas parādās gela apakšā, ir 300 bp marķēta DNS.
B) Ja hibridizēto DNS apstrādā tikai ar DNS helikāzi un reakcija tiek veikta līdz beigām, joslu izvietojums izskatās kā parādīts b 3. joslā.
D) Ja hibridizēto DNS apstrādā ar vārīšanu tikai bez helikāzes apstrādes, joslu izvietojums parādās, kā parādīts b 2. joslā.
E) Ja hibridizēto DNS apstrādā tikai ar vārītu helikāzi, joslu izvietojums izskatās kā parādīts b 1. joslā.

Rajona olimpiāde 2001
- Viskrievijas olimpiāde 2001
- Starptautiskā olimpiāde 2001
- Starptautiskā olimpiāde 1991
- Starptautiskā olimpiāde 2008
- rajona olimpiāde 2008
- Starptautiskā olimpiāde 2010
Ar pilniem šo olimpiāžu tekstiem var iepazīties.