Deoxi-ribonukleinsav, szerkezete és tulajdonságai
A DNS-molekula szerkezetét 1953-ban megfejtették Watson, Crick, Wilkins. Ez a két spirálisan csavart anti-parallel (ellenkező végén 3 / audio áramkör található 5 / vége a másik) polinukleotid láncok. A DNS-monomerek nukleotidok. mindegyikük a következőket tartalmazza: 1) dezoxiribóz; 2) a foszforsav maradéka; 3) négy nitrogénbázis közül az egyik (adenin, timin, guanin, citozin). ). A sejtek prokarióta szervezetek (baktériumok, archaea) cirkuláris vagy lineáris DNS-molekula, egy úgynevezett nukleoid. belülről a sejtmembránra van csatlakoztatva. A DNS hosszú polimer molekula, amely ismétlődő blokkokból - nukleotidokból áll. Nukleotidok vannak kapcsolva egy lánc révén egy foszforsav diészter kötésekkel közötti dezoxiribóz és egy maradékot foszforsav maradék egy másik nukleotid. A dezoxiribózhoz nitrogénbázisokat adunk és oldalirányú gyököket alkotunk. A DNS láncok nitrogénbázisai között hidrogénkötéseket hoznak létre (2 A és T között, 3 között T és C között). A párosított DNS-szálak egymáshoz való nukleotidok szigorú megfeleltetését komplementaritásnak nevezzük.
A REPARÁCIÓ A DNS a sejtek különleges funkciója, amely abban rejlik, hogy kémiai károkat és megrepedéseket képes károsítani a normál DNS bioszintézis által károsított DNS-molekulákban a sejtben vagy fizikai vagy kémiai anyagoknak való kitettség eredményeként. Ezt a sejt speciális enzimrendszerei hajtják végre. Számos örökletes betegség (pl. Pigment xeroderma) kapcsolódik a javítási rendellenességekhez. A javítási rendszerek mindegyikének része a következő:
A DNS-kelátáz olyan enzim, amely "felismeri" a kémiailag módosított szakaszokat a láncban és láncszünetet hajt végre a károsodás közelében; enzim, amely eltávolítja a sérült területet;
A DNS-polimeráz olyan enzim, amely a DNS-szál megfelelő részét szintetizálja az eltávolított DNS helyett;
A DNS-ligáz olyan enzim, amely lezárja az utolsó kötést a polimer láncban, és így visszaállítja a folytonosságot.
A DNS-molekulák replikációja az interphase szintetikus szakaszában történik. Mind a két szál a „szülő” molekula szolgál templátként a „kiegészítő”. Replikációját követően, az újonnan szintetizált DNS-molekula tartalmaz egy „szülő” lánc, és a második - a „leány”, az újonnan szintetizált (semiconservative módszer). A mátrix szintézisét új DNS-molekula van szükség, hogy egy régi molekula volt despiralizovana és feszített. A replikáció a DNS-molekula több helyén kezdődik. Része a DNS-molekula a replikációs origót egymáshoz nazyvaetsyareplikonom kezdőpont. Prokarióta sejt tartalmaz egy replikont és az eukarióta - tartalmaz egy csomó Replikon. A replikáció eredetét 100-200 bázispárból álló primerek (primerek) aktiválják. Az enzim DNS helikáz unwinds DNS és elválasztja anyai spirál menet 2, ahol a komplementaritás elvét a DNS-polimeráz enzim megy „lánya” DNS-szálat. A DNS topoizomeráz enzim megfordítja a "leány" DNS-molekulákat. Minden replikon DNS-polimeráz lehet mozgatni mentén „szülő” menet csak egy irányban (3 / ⇒ 5 /). Így a lányi szálak komplementer nukleotidjainak kötődése ellentétes irányú (antiparallel). A replikáció minden másolatában egyszerre megy. Okazaki fragmensei és részei „leány” szálakat szintetizált különböző replikonok, varrott egy egyszálú ligáz enzimet. Replikáció jellemzi a félig konzervatív, antiparalel és szakaszos (Okazaki fragmensek).
A javítás mechanizmusa két komplementer lánc DNS molekulájában való jelenléten alapul. A nukleotidok szekvenciájának torzulását az egyikben specifikus enzimekkel detektálják. Ezután a megfelelő helyet eltávolítjuk és helyettesítjük egy másik, a második komplementer DNS-szálat szintetizáltuk. Az ilyen javítást kivágásnak nevezik, azaz "kivágással". Ezt a következő replikációs ciklus előtt hajtják végre, ezért előretekintőnek is nevezik.
Abban az esetben, ha kimetszés javítás rendszer nem megfelelő eredő változásokat a DNS egyik szála replikáció rögzítés során a változás, és ez lesz az ingatlan két DNS-szál. Ez vezet a cseréje egy pár nukleotid komplementer a másik, vagy a megjelenése diszkontinuitások (hézagok) az újonnan szintetizált szál ellen a módosított szakaszok. Postreplicative javítási úgy végezzük rekombinációval (cseréje fragmensek) két újonnan képződött kettős spirál DNS-t. Mintapéldák helyreállítása normális DNS szerkezet, amikor egy timin dimer (T-T) kovalens kötések között felmerülő szomszédos timin maradékok állt, így nem képes kötődni a komplementer nukleotidok. Ennek eredményeként, az újonnan szintetizált DNS-törések fordulnak elő (hézagok), felismerhető javító enzimek. Recovery integritás új polinukleotid lánc egyik utód-DNS-rekombinációt végzünk köszönhetően a megfelelő normál anyai másik leányvállalata lánc DNS. Az anyai láncban kialakult rést ezután a komplementer polinukleotid lánc szintézisével tölti fel. Megnyilvánulása ez postreplicative javítási által végrehajtott rekombinációt két leányvállalata áramkörök DNS molekulák feltételezheti gyakran megfigyelhető csere közötti anyag testvér kromatidok.
17. A DNS-molekula replikációja. Replikon. Primer. A DNS replikáció alapelvei: félkonzerválás, párhuzamosság, diszkontinuitás (Okazaki töredékei). A replikáció fázisai: beavatás. nyúlás, megszüntetés. A DNS replikációs pro és eukarióta tulajdonságai.
Képesség önmásolásra - replikáció. Ezt a tulajdonságot kettős szálú struktúra biztosítja. A replikációs eljárásban komplementer láncot állítunk elő az anyai DNS-molekula mindegyik polinukleotid-láncán. Ez a molekulasugárzás módszere, amelyben mindegyik lánymolekula tartalmaz egy anyai és egy új szintetizált láncot, félkonzervatívnak nevezik.
A replikációhoz az anyai DNS-szálakat el kell választani egymástól, hogy olyan mátrixokká váljanak, amelyeken a leánymolekulák komplementer láncai szintetizálódnak. A helicáz enzim segítségével. hidrogénkötéseket szünetel, a DNS kettős hélixét a replikáció eredetére boncolják. A kapott DNS-szálakat speciális destabilizáló fehérjék kötik össze, amelyek a láncok gerincét nyúlják ki, és a nitrogén bázisok rendelkezésre állnak a nukleoplazmában található komplementer nukleotidokhoz való kötődéshez. A komplementer láncok szintézise a replikációs villa mindegyikén láncon történik, a DNS polimeráz enzim részvételével.
A DNS második szálának szintézisét rövid fragmensek (okaukázia töredékek) végzik az 5'-től a 3'-végig. Mindegyik fragmens szintézisét egy körülbelül 10 nukleotid hosszúságú RNS-lánc létrehozása előzi meg. Az újonnan létrehozott fragmentumot az előző fragmentummal kombináljuk a DNS-ligáz enzimmel az RNS-primer eltávolítása után. Ezekkel a tulajdonságokkal kapcsolatban a replikációs villák aszimmetrikusak. A két szintetizált lánylánc közül az egyik folyamatosan épül fel, szintézise gyorsabban megy, és ez a lánc a vezető. A másik lánc szintézise lassabb, mivel különálló fragmentumokból áll össze, amelyek megkövetelik a képződést, majd eltávolítják az RNS-láncindítót. Ezért egy ilyen láncot késleltetettnek (elmaradottnak) neveznek. Bár az egyes 5'-3 'irányban egyes darabok alakulnak ki, ez a lánc egészében 3'-5'-irányban növekszik. A pro és az eukarióták DNS-replikációja hasonló az alapvető jellemzőkben, azonban az eukarióták szintézisének mértéke kisebb, mint a prokariótákban. Ennek oka lehet a megfelelően erős vegyületek fehérje-eukarióta DNS-képzése, ami megnehezíti a deszpirálódást, ami a replikatív szintézis végrehajtásához szükséges.
A primer egy DNS- vagy RNS-célt kiegészítő nukleinsav rövid fragmense, amely egy komplementer DNS-polimeráz szintézisének primerje, valamint DNS-replikáció. A primer szükséges a DNS-polimerázokhoz, hogy megindítsák az új lánc szintézisét a primer 3'-végétől. A DNS polimeráz egymást követően hozzáadja a templátláncot kiegészítő komplementer nukleotidokat a primer 3'-végéhez.
A replikon a genom helyének replikációs folyamatának egysége, amely a replikáció kezdetének (eredetének) egy pontján van. Az iniciálás kezdetétől a replikáció mindkét irányban megy, egyes esetekben egyenlőtlen sebességgel. A DNS-replikáció kulcsfontosságú esemény a sejtosztódás során. Lényeges, hogy a hasadás idején a DNS teljes mértékben reprodukálódik, és így csak egyszer. Ezt a DNS-replikáció szabályozásának bizonyos mechanizmusai biztosítják. A replikáció három szakaszban történik:
- a replikáció megkezdése
- nyúlás
- replikáció megszüntetése.
A replikáció szabályozását főként az iniciációs szakaszban hajtják végre. Ez meglehetősen könnyű megvalósítani, mert a replikáció nem a DNS bármely részéből indítható el, hanem egy szigorúan definiált, a replikációs kezdőhelynek. Az ilyen helyek genomjában akár egy, akár sok is lehet. A replikon fogalma szorosan összefügg a replikációs iniciációs hely koncepciójával. A replikon egy DNS-régió, amely a replikáció eredetét tartalmazza, és a DNS-szintézis kezdete után ismétlik.
A replikáció a DNS kettős hélixének kibontakoztatásából származó replikáció megkezdésének helyén kezdődik, miközben replikációs villát képez - a DNS közvetlen replikációjának helye. Minden webhely egy vagy két replikációs villát generálhat, attól függően, hogy a replikáció egyirányú vagy kétirányú-e. A gyakoribb a kétirányú replikáció. A replikáció kezdete után az elektronmikroszkópban megfigyelhető egy replikációs szem - a kromoszóma egy része, ahol a DNS már reprodukálódott, hosszabb, nem replikált DNS-szakaszokkal körülvéve.
A semiconservativitás azt jelenti, hogy minden egyes leány DNS egy mátrix lánccal és egy újonnan szintetizált.
A DNS-láncok párhuzamossága: a kettős hélix DNS két szálának ellentétes iránya; egy szál iránya 5 'és 3' ', a másik - 3' és 5 'között.
A DNS egyes részeinek bizonyos orientációja van. Az egyik vége hordoz hidroxilcsoport (- OH), amely a 3'-szénatomos cukor dezoxiribóz, a másik végén a lánc egy foszforsav-maradék az 5'-helyzetben a cukor. A két komplementer szál egy DNS-molekula elrendezett ellentétes irányban - antiparallel: az egyik szál iránya 5 „és 3”, a másik - a 3'-5 '. Párhuzamos orientációban előtt a 3 „végén az egyik lánc a végső Z'was másik.
A prokariótákban a DNS egyik szakasza megszakad, és az egyik vége a sejtmembránhoz van kötve, és a másik végén a lányszálak szintézise megtörténik. A leány DNS-szálak szintézisét "gördülő kariként" nevezték. A DNS-replikáció gyorsan megtörténik.