Слайд 1БИОСИНТЕЗ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Слайд 2РЕПЛИКАЦИЯ ДНК
Синтез ДНК – репликация, или удвоение ДНК.
Синтез – матричный:
каждая
из цепей родительской ДНК служит матрицей для синтеза комплементарной дочерней
цепи.
Положение каждого последующего нуклеотида в синтезируемой цепи ДНК по правилам комплементарности определяется положением соответствующего нуклеотида матрицы.
Слайд 3Ферменты полимеризации –
ДНК-полимеразы.
Субстраты полимеризации –
дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (dNTP): дАТФ, дГТФ,
дТТФ, дЦТФ.
n dNTP → DNA + nPPi
Направление роста синтезируемой цепи
5’→3’ (антипараллельно по отношению
к ДНК-матрице).
Слайд 4Репликация ДНК осуществляется по полуконсервативному механизму.
Слайд 5Для репликации DNA необходим набор ферментов и белков - репликативный комплекс.
Слайд 6Функционирование белков и ферментов, раскручивающих спираль ДНК и стабилизирующих разделенные
нити ДНК, приводит к формированию репликативной вилки.
Репликативная вилка – это
участок ДНК, в пределах которого спираль раскручена и разделена на отдельные цепи.
Слайд 7У прокариот репликация начинается со специфической точки - ori-сайт -
в кольцевой ДНК (область начала репликации) и продолжается в обоих
направлениях: образуются две репликативные вилки, которые продвигаются в противоположных направлениях,
т. е. обе цепи реплицируются одновременно.
Слайд 8Каждая нить в репликативной вилке считывается в направлении 3’→5’, а
комплементарные дочерние цепи синтезируются в направлении 5’→3’.
Только одна из
цепей может считываться непрерывно.
Другая цепь считывается в направлении, противоположном движению репликативной вилки.
На матрице вначале синтезируются короткие фрагменты новой цепи ДНК – фрагменты Оказаки.
Слайд 9Каждый фрагмент Оказаки начинается с короткой РНК-затравки (праймера), необходимой для
функционирования
ДНК-полимеразы.
Праймер синтезируется специальной РНК-полимеразой – праймазой.
Слайд 10ДНК-полимераза достраивает этот праймер до фрагмента ДНК длиной 1000 (у
прокариот) и 300 (у эукариот) дезоксирибонуклеотидных звеньев.
Далее синтезируется новый фрагмент
Оказаки, начинающийся РНК-праймером.
Отдельные фрагменты Оказаки не связаны друг с другом и имеют РНК-праймеры
на 5'-концах.
Слайд 11Сигналами окончания репликации являются определенные последовательности нуклеотидов.
Праймер 3’-конца отстающей цепи
разрушается и не достраивается, т.е. возможно укорочение цепи.
Концевые нереплицирующиеся участки
– теломеры.
Теломераза: РНК-зависимая обратная транскриптаза – достраивает теломерные участки.
Теломера человека [ТТАГГГ]n.
Слайд 12Основные исследования всех этапов процесса репликации ДНК были проведены в
лаборатории американского ученого Артура Корнберга, который в 1956 г. синтезировал ДНК
в системе in vitro, а в 1959 получил Нобелевскую премию за открытие ДНК-полимеразы III
В прокариотической клетке синтез ДНК в каждой репликативной вилке ведут 15 различных белков.
В эукариотической клетке их значительно больше.
Сложность механизма репликации ДНК обеспечивает точность воспроизведения генетической информации.
Слайд 13ТРАНСКРИПЦИЯ РНК
Транскрипция (переписывание) РНК – синтез РНК на матрице ДНК.
Транскрибируемые
последовательности ДНК –
это гены.
Геном млекопитающих содержит минимум
50000 индивидуальных
генов, которые составляют менее 20% суммарной ДНК.
Слайд 14Транскрипция РНК – процесс ферментативной полимеризации рибонуклеозидтрифосфатов.
Ферменты – РНК-полимеразы.
Последовательность полимеризации
рибонуклеотидов определяется правилами комплементарности: А (ДНК)-У (РНК), Г-Ц
Направление синтеза –
5’→3’
(переписывание информации с ДНК в направлении 3’→5’ цепи ДНК).
Транскрибируется только одна цепь ДНК (+).
Слайд 15На 5'-конце гена или оперона располагается промоторный участок длиной приблизительно
200 п.н.
Промотор – это последовательность нуклеотидов ДНК, которая обладает химическим
сродством к РНК-полимеразе.
Промотор – участок взаимодействия («посадки») РНК-полимеразы и ДНК-матрицы.
Слайд 16В процессе транскрипции можно выделить следующие стадии:
1) Связывание РНК-полимеразы с
промотором;
2) Инициация - начало синтеза: образование первой фосфодиэфирной связи;
3)
Элонгация - рост цепи РНК. Скорость элонгации достигает 50 нуклеотидов в секунду;
4) Терминация - завершение синтеза и-РНК.
Слайд 17ИНИЦИАЦИЯ ТРАНСКРИПЦИИ
РНК-полимераза II связывается с 3'-концом промоторного участка - ТАТА-боксом
(…ТАТААА…), находящимся на 10-25 н. ближе к 3’-концу, чем точка
начала транскрипции .
Для взаимодействия полимеразы с этим участком необходимы несколько белков, основных факторов транскрипции.
Слайд 18ЭЛОНГАЦИЯ ТРАНСКРИПЦИИ
В процессе инициации фермент разделяет короткий участок двойной спирали
ДНК на две отдельные цепочки. Далее РНК-полимераза продвигается в направлении
3'→5' матричной цепи.
Слайд 19
ТЕРМИНАЦИЯ ТРАНСКРИПЦИИ
Синтез РНК продолжается до терминирующей последовательности (последовательность ...ААТААА...).
Дополнительно полимеризуются
еще 15 нуклеотидов, которые затем отщепляются экзонуклеазой.
Слайд 20Синтезированная РНК отщепляется.
РНК-полимераза прекращает транскрипцию и диссоциирует с ДНК.
Синтезированная РНК:
у
прокариот – включается в биосинтез белка;
у эукариот – подвергается процессингу.
Слайд 21Модификация первичного транскрипта мРНК – процессинг:
Сплайсинг (у эукариот)– вырезание некодирующих
последовательностей нуклеотидов;
Формирование КЭП-структуры на 5’-конце (7'-метил-гуанозинтрифосфат);
Полиаденилирование на 3’-конце (до 200
звеньев АМФ);
Редактирование
Слайд 22СПЛАЙСИНГ РНК
Катализируется малыми ядерными РНК (рибозимами) в комплексе с белками.