Презентация по теме "Принципы репликации"

ПРИНЦИПЫ РЕПЛИКАЦИИ

Репликация ДНК

Репликация молекулы ДНК – это процесс образования идентичных копий ДНК, осуществляемый комплексом ферментов и структурных белков.

Репликация ДНК лежит в основе:

• Воспроизведения генетической информации при размножении живых организмов
• Передачи наследственных свойств из поколения в поколение
• Развития многоклеточного организма из зиготы

Репликация ДНК

Биологический смысл

репликации ДНК :

копирование генетической

информации для переноса

ее следующему поколению :

* двойная спираль раскручивается;

* каждая родительская цепь служит

в качестве матрицы для синтеза

новой дочерней цепи;

* в ходе синтеза дочерних цепей

возникают новые комплементарные

пары;

* в результате репликации образуются две

новые одинаковые дочерние цепи.

Основные принципы репликация ДНК

• Комплементарность.
• Полуконсервативность .
• Антипараллельность .
• Прерывистость.

• Потребность в затравке.

Принципы репликации ДНК

1. Комплементарность - пространственная взаимодополняемость (взаимное соответствие) поверхностей взаимодействующих молекул или их частей, приводящая, как правило, к образованию вторичных водородных связей между ними. Комплементарность проявляется в структуре двуспиральных ДНК и РНК, где две полинуклеотидные цепи образуют в результате комплементарного взаимодействия пар пуриновых и пиримидиновых оснований (А-Т, Г-Ц) двуспиральную молекулу.

Принципы репликации ДНК

3. Полуконсервативность

Две цепи исходной молекулы ДНК расходятся вследствие разрыва слабых водородных связей между азотистыми основаниями. Каждая из них служит матрицей для образования новой цепи ДНК, а возникающие между азотистыми основаниями водородные связи соединяют старую и новую цепи, восстанавливая целостность молекулы.

В результате каждая новая клетка получает гибридную молекулу ДНК, состоящую из одной старой и одной новой цепи.

консервативный

дисперсный

полуконсервативный

Принципы репликации ДНК

2. Антипараллельность - противоположная направленность двух нитей

двойной спирали ДНК; одна нить имеет направление от 5' к 3', другая - от 3' к 5'.

Каждая цепь ДНК имеет определенную ориентацию. Один конец несет гидроксильную группу (- ОН),

присоединенную к 3'-углероду в сахаре дезоксирибозе, на другом конце цепи находится остаток фосфорной

кислоты в 5'-положении сахара. Две комплементарные цепи в молекуле ДНК расположены в

противоположных направлениях - антипараллельно: одна нить имеет направление от 5' к 3',

другая - от 3' к 5'. При параллельной ориентации напротив 3'-конца одной цепи находился бы З'-конец другой.

Прерывистость

Биосинтез ДНК – матричный процесс. Каждая цепь ДНК служит

матрицей для синтеза комплементарной дочерней цепи.

Синтез ведущей (лидирующей) дочерней цепи ДНК идет непрерывно в направлении 5 ´→ 3 ´ , совпадающим с движением репликативной вилки. Отстающая дочерняя цепь ДНК – синтез прерывистый, в виде

фрагментов Оказаки.

Фрагменты Оказаки

• Синтез запаздывающей цепи осуществляется с помощью отдельных фрагментов, которые называются фрагментами Оказаки.

• Фрагменты Оказаки у бактерий имеют длину 1 000 – 2 000 нуклеотидов. У эукариотических организмов в 10 раз меньше – 100 – 200 нуклеотидов.

• Каждый фрагмент Оказаки состоит из небольшого участка РНК (10-12 нуклеотидов), который называется РНК-праймером или РНК-затравкой, и участка ДНК. При дальнейшем «созревании» запаздывающей цепи РНК-праймеры удаляются и замещаются участком ДНК.

• Фрагменты Оказаки между собой сшивает ДНК-лигаза.

Направление движения репликативной вилки

В ходе репликации достраивается 3ʹ- конец цепи ДНК

Прерывистость синтеза ДНК на запаздывающей цепи

Схема прерывистой репликации на запаздывающей цепи была доказана

Рейджи Оказаки в 1968 г.

Он провел эксперимент на бактериях E.coli, зараженных бактериофагом Т4.

РНК-затравка

ведущая (лидирующая) цепь ДНК

Фрагменты Оказаки

РНК-затравки

Запаздывающая цепь

Репликация ДНК

ДНК-праймаза

РНК-праймер

ДНК-лигаза

ДНК-полимераза

Лидирующая цепь

Фрагменты Оказаки

Запаздывающая цепь

ДНК-полимераза

Геликаза

Одиночная цепь со связанными белками

Р епарация ДНК  

РЕПАРАЦИЯ ( от лат. reparatio — восстановление ), свойственный клеткам всех организмов процесс восстановления природной (нативной) структуры ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке, а также физическими или химическими агентами.

1. Вся информация о механизмах репарационных процессов, закодирована в ДНК.

2. Репарация осуществляется специальными ферментными системами клетки.

3. В основе процессов репарации лежит принцип спаривания комплементарных оснований ДНК.

http://archive.sciencewatch.com/dr/fmf/2011/11mayfmf/11mayfmfSimm/