ДНҚ РЕПЛИКАЦИЯСЫ

ДНҚ-ның құрылысы ДНК - биополимер, оның мономері нуклеотидтер. Нуклеотидтердің 4 түpi болады: Аденин, Гуанин, Тимин, Цитозин. Әр нуклеотид үш компоненттен тұрады: 1. фосфор қышқылының қалдығы 2. моносахарид (дезоксирибоза C5H 10O4) 3. азоттық негіздер, пуриндік (А-Г), пиримидиндік (Ц-Т). ДНҚ-ның құрылым ерекшелігі: 1. ДНҚ екі полинуклеотидті тізбектен тұрады, оның моделін 1953 ж американ биофизигі Дж. Уотсон мен ағылшын биофизигі және генетигі Ф. Крик ұсынған. 2. Екі тізбек 6ip-6ipiнe антипараллелді, 6ip тізбектің 51 ұшы екінші тізбектің З1 ұшымен байланысады. 3. ДНҚ-ның рентген құрылысын талдау барысында оның 2 спиральдан тұратыны, өз осьінің маңында оңға қарай оралып спираль түзетіні анықталды. Спиральдің диаметрі 2 нм, әр қадамы 3,4 нм, әр бұрылымына 10 жуп нуклеотид кіреді.

6ip-6ipiмен коваленттік (фосфо-диэфирлік)

байланыспен байланысады, ол 6ip нуклеотидтің дезоксирибозасы мен екінші нуклеотидтің фосфор қышқылының қалдығы арасындағы қосылыс. Бip тізбек бойына кез-келген нуклеотидтер орналаса береді және ол ДНҚ-ның әртүрлілігін қамтамасыз етеді. Азоттық негіздер дезоксирибозамен байланысып, тізбектің бүйір жағында орналасады. ДНҚ-ның екі тізбегі 6ip-6ipiмен азоттық негіздер Аденин мен Тимин немесе Тимин мен Аденин екі, Цитозин мен Гуанин немесе Гуанин мен Цитозин үш сутек көпіршесімен байланысады. Нуклеотидтердің қос тізбекте бip-бipiнe қатаң түрде сәйкес келуін (толықтыруын) комплементарлық деп атайды. Сонымен, ДНҚ екі спиралді тізбектен тұрады, егер бip тізбекте орналасқан азоттық негіздер белгілі болса, екінші тізбектегі азоттық негіздерді комплементарлық принциппен анықтауға болады. ДНҚ-ның өзін-өзі екі еселеуі осы құрылысына негізделген.

информацияны сақтау 2. Өзін-өзі eкi еселеуі 3. Ұрпақтан-ұрпаққа генетикалық материалды

беру. Әр түрге жататын ағзалардың ДНҚ молекуласы тұрақтылығымен және түрлік ерекшеліктерімен ажыратылады. Жоғарыда айтылғандай ДНҚ 6ip-6ipiнe комплементарлы eкi тізбектен тұрады. Сондықтан, ондағы А саны Т, Г саны Ц тең және А +Г ара қатынасы 1- ге тең, оны Чаргафф ережесі деп атайды .

РНҚ 6ip тізбектен тұрады, оның мономерлері де нуклеотидтер. Олар А,

У, Г, Ц. Егер ДНҚ мөлшері жасуша құрамында тұрақты болса, ал РНҚ-ның мөлшері ауытқып отырады (лабилді). РНҚ ақуыз синтезі қарқынды жүретін жасушаларда көп. РНҚ-ның 3 түpi бар: 1. рибосомалді - РНҚ (р-РНҚ) 2. ақпаратты - РНҚ (а-РНҚ) 3. тасымалдаушы - РНҚ (т-РНҚ)

алынады












Д – Тер. Кодон


Е - 3’ ТЖБ



Ж – поли А

-фрагмент

5’

3’

А – қалпақша (КЭП) модификацияланған 4 нуклетидтің біреуінен тұрады. Бірінші 7-метилгуанилат тұрады. Кейінгі бірнеше нуклеотидтер рибозаның 2’ – бұрышында метилденген. Бұл ерекше құрылым мРНҚ 5’ ұшын экзонуклеазадан қорғайды.
Б – КЭП-тен кейін 5’ транскрипция жүрмейтін бөлік (ТЖБ) орналасқан. Бұл бөлік оншақты нуклеотидтен тұрады, рибосоманың кіші бөлігінің құрамына кіретін р-РНҚ кодонына комплементарлы. М-РНҚ-ның рибосомамен алғашқы байланысын қамтамасыз етеді.
В – м-РНҚ –дан трансляция инициациялық кодоннан басталады. Барлық м-РНҚ-да инициация АУГ (метионин) кодонынан басталады.
Г – инициациялық кодоннан кейін белок құрамындағы амин қышқылдарының орналасуы жайлы информация жазылған. Эукариоттарда пісіп жетілген м-РНҚ моноцистронды, бір ғана белок жайлы информация бар. Бактерияларда м-РНҚ полицистронды.
Д – информациялық бөліктен кейін терминациялық кодон орналасқан. Ол мағанасыз кодондардың біреуі (УАА, УГА, УАГ).
Е – терминациялық кодоннан кейін 3’ транкрипция жүрмейтін бөлік (ТЖБ) орналасады.
Ж – эукариоттардың барлық м-РНҚ-ның (гистонды м-РНҚ басқалары) 3’ – ұшында 150-200 аденилді нуклеотидтен тұратын поли А -фрагменттері бар.
Соңғы екеуі (е, ж) м-РНҚ-ның тіршілік ұзақтығын реттеуге қатысады. Себебі м-РНҚ-ның ыдырауы 3’-ұшында экзонуклеазалардың әсерінен іс жүзіне асырылады.

көбiнесе жасушаның бөлiну алдында жүрiп, жасушаның бірқатар ұрпақтарында хромосомалар санының

тұрақтылығын қамтамасыз етедi. Репликация - көптеген ферментердiң қатысуымен жүзеге асырылатын күрделi процесс. Репликацияның негiзгi ферменттерi: 1. Геликаза - ДНҚ тiзбектерiн ажыратады 2. SSB-белоктар - ДНҚ-ның ажыраған тiзбектерiн тұрақтандырады 3. ДНҚ-полимераза - тiзбектi синтездейдi 4. топоизомераза – “репликативтiк айырдың” алдындағы ДНҚ-ның аса жоғары ширатылған жерлерiн босатады 5.РНҚ-праймаза - ДНҚ-полимеразаға керектi РНҚ-бастауыштарды (праймерлердi) синтездейдi 6. лигаза - ДНҚ фрагменттерiн жалғап қосады

Эукариоттардағы ДНҚ репликациясының ерекшелiктерi: 1.Репликация

жартылай консервативтi әдiспен жүредi. Ескi ДНҚ-ның әр тiзбегiн қалып ретiнде пайдаланып, ДНҚ–полимераза ферментi комплементарлық принцип бойынша бос нуклеотидтерден екiншi тiзбектi түзедi. Ол үшін тiзбектер арасындағы сутектiк байланыстар үзіліп, ДНҚ-ның екi тiзбегі бiр бiрiнен ажырап, босаңсып, “репликация айырын” түзедi. 2. ДНҚ молекуласының аса ұзын болуына байланысты репликация бiрден бiрнеше жерден басталып (полирепликонды түрде), екi бағытта келесi “репликативтiк айырмен” кездескенше жүредi. Репликацияның басталатын нүктелері нуклеотидердiң арнайы ретiмен анықталып “инициация нүктесi” деп аталады. Олардың саны әр хромосоманың ДНҚ-да нақты белгілі болады. Репликацияның басталу нүктесiнен келесi “репликация айырымен” кездесетiн жерге дейiнгi ДНҚ-ның бөлiгi репликон деп аталады - бұл репликация бiрлiгi. Прокариоттар мен органоидтардағы (митохондриялар мен пластидтер) ДНҚ молекуласының хромосомалық ДНҚ-нан айырмашылығы - оларда тек бiр “инициация нүктесi” болады, сондықтан олар бiр репликон деп саналады.

S-кезеңiнде жүредi. Бiрақ, репликондардың репликациясы бiркелкi емес, асинхронды түрде жүредi.

Мысалы, рРНҚ туралы ақпараты бар ДНҚ бөлiктерi S-кезеңiнiң басында екi еселенедi де, басқа бөлiктерi кейiн еселенедi. Митохондриялық ДНҚ-ның репликациясы көбiнесе жасушаның әрбір бөлiнуі алдында, G2-кезеңiнде, болып кетедi. Ал бөлiнбейтiн жасушаларда (мысалы бауыр жасушалары) митохондириялық ДНҚ-ның репликациясы физиологиялық ескіруге байланысты митоздық циклдың фазаларына тәуелсiз жүреді. 4. НҚ синтезі тек 5’ -3’ бағытта жүретiн, ал ДНҚ тiзбектерiнiң қарама қарсы (антипаралельді) болғандықтан, ДНҚ-ның бiр тiзбегi үздiксiз түзiлiп, лидерлiк деп, екiншiсi соңынан бiр тiзбекке жалғанатын кішірек үзінділер (Оказаки фрагменттерi) түрiнде синтезделіп, iлесушi тізбек деп аталады. Жалпы ДНК репликациясы про - және эукариоттарда ұксас, 6ipaK эукариоттарда синтез жылдамдыгы бірқатар төмен (1 сек - 100-300 нуклеотид шамасында) болады, прокариоттарда (1 сек 1000-3000 нуклеотид шамасында) жылдамырак жүреді. Ce6e6i, эукариоттың ДНҚ-сы акуызбен бepiK байланысқан, ол оның деспиральдануын тежейді, репликациясын баяулатады.

жасушаларында жүретiн ақпарат ағымының негiзгi жолдары. Бұл процесстердiң негiзгi принциптерiн

Ф.Крик ашып “молекулалық биологияның орталық догмасы” ретiнде келесi түрде ұсынған (1958 ж.). ДНҚ репликация ДНҚ транскрипция РНҚ трансляция белок Кейiнірек, тұқым қуалау ақпаратының басқа да (қосымша) жолдармен берiлетiні ашылған. Соған байланысты, қазіргi кезде бұл схема өзгерiп, мынадай түрде көрсетiледi. ДНҚ репликация ДНҚ  а-РНҚ трансляция белок