Репликация ДНК

Репликация (редупликация) ДНК – процесс самовоспроизведения, обеспечивающий точное копирование генетической информации и передачу ее от поколения к поколению. В процессе репликации участвует большая группа ферментов и белков.

Репликация ДНК полуконсервативна, т.к. дочерняя молекула содержит одну старую и одну новую цепочки. Цепи молекулы ДНК расходятся, образуя репликационную вилку, и каждая цепь становится матрицей, на которой синтезируется комплементарная цепь. В результате образуются дочерние молекулы ДНК, ничем не отличающиеся от материнской молекулы и друг от друга. При делении клетки дочерние молекулы ДНК распределяются между дочерними клетками и, таким образом, осуществляется передача информации из поколения в поколение.

Правильность репликации обеспечивается:

1. Принципом комплементарности – строгое соответствие азотистых оснований.

2. ДНК-полимеразой, ферментом, который способен распознавать и исправлять ошибки.

Молекула ДНК состоит из двух антипараллельных цепей (т.е. репликационная вилка асимметрична) и синтез идет в строго определенном направлении. Одна цепь ведущая – в ней синтез ДНК идет непрерывно в направлении 5' - 3'. Вторая цепь называется отстающей, на ней синтез идет также в направлении 5' - 3', но медленнее и определенными участками, так называемыми фрагментами Оказаки.

Фрагменты Оказаки - это относитеьно короткие фрагменты ДНК, которые образуются на отстающей цепи. Синтез фрагмента начинается с синтеза РНК-затравки. После того, как произошел синтез фрагмента ДНК, затравка дегенерирует и т.д. Получаются отдельные фрагменты молекулы ДНК, которые потом сшиваются с помощью ДНК-лигазы в единую цепь.

Рис 3. Репликационная вилка [13].

ДНК – носитель наследственной информации и эта информация записана в виде последовательностей нуклеотидов с помощью генетического кода.

Генетический код - свойственная всем живым организмам единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов.

Для построения белков используется 20 аминокислот. Каждый белок представляет собой цепочку из аминокислот строго определенной последовательности. Реализация генетической информации (т.е. синтез белка) осуществляется при помощи двух процессов – транскрипции и трансляции.

Для кодирования 20 аминокислот и сигнала «стоп» (означает конец белковой последовательности) достаточно трех последовательных нуклеотидов. Набор из трех нуклеотидов называется триплетом (кодоном).

В молекуле ДНК используется четыре нуклеотида (аденин, гуанин, цитозин, тимин). В молекулах нуклеиновых кислот нуклеотиды выстраиваются в цепочки, и таким образом получается последовательность генетических букв: ААТГГЦАГТ.

Свойства генетического кода:

1. Триплетность – каждая аминокислота кодируется тройкой нуклеотидов.

2. Неперекрываемость – кодоны одного гена не перекрываются. Кодоны транслируются целиком, невозможно использовать элементы одного из них в сочетании с элементами другого.

3. Вырожденность – многие аминокислотные остатки кодируются несколькими кодонами.

4. Однозначность – каждый отдельный кодон кодирует только один аминокислотный остаток (не 2, 3 или 5).

5. Компактность – между кодонами нет нуклеотидов, не входящих в последовательность, т.е. как бы нет запятых.

6. Универсальность – генетический код одинаков для всех исследованных организмов.

7. Однонаправленность – кодоны информативны только в одном случае, если они считываются в одном направлении – от первого к последующему.

РНК (рибонуклеиновые кислоты) вместо дезоксирибозы содержат рибозу, а вместо тимина - урацил. РНК, как правило, имеют лишь одну цепь, более короткую, чем цепи ДНК. Двуцепочечные РНК встречаются у некоторых вирусов.