Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Молекулярный механизм генетических процессов Репликация 1. Универсальный способ
Содержание
- 1. Молекулярный механизм генетических процессов Репликация 1. Универсальный способ
- 2. Идея матричного принципа Кольцову принадлежит главная идея
- 3. Матричный синтез
- 4. Доказательство полуконсервативного способа репликации ДНК Мэтью Мезельсоном
- 5. консервативный способполуконсервативный способдисперсныйПредварительная гипотеза
- 6. Репликация ДНК осуществляется полуконсервативно Предполагаемые схемы процесса
- 7. Консервативная репликация. Молекула ДНК служит матрицей для
- 8. Доказательство полуконсервативного характера репликации было представлено
- 9. Схема полуконсервативной репликации ДНКВновь синтезированные дочерние цепи5’ 5’5’5’3’3’3’3’
- 10. М. Мезелсон и Ф. Сталь
- 11. ДНК в 6 М CsClЦентрифугирование в течение
- 12. Бактерии E. сoli выращивали на протяжении нескольких
- 13. Слайд 13
- 14. Visualization of Replication in E. coliВизуализация репликации
- 15. Полуконсервативный характер репликации был доказан Дж. Тейлором
- 16. Проростки расения Vicia faba выращивали на среде,
- 17. Немеченая хроматидаМетафазаТолько одна хроматида меченая
- 18. Эти данные были подтверждены исследованиями хромосом других
- 19. Репликация происходит с помощью полуконсервативного синтеза:двойная спираль
- 20. Репликация (продолжение)1. Полуконсервативный способ репликации геномов.2. Характеристика
- 21. Биологический смысл репликации ДНК: копирование генетической информации для переноса ее следующему поколению 2. Характеристика процесса репликации
- 22. Репликация у бактерий в большинстве случаев двунаправленная
- 23. Двунаправленность продвижения репликационной вилки у эукариот
- 24. Новая ДНК РНК-праймерРепликационная вилкаРепликационная вилка5ʹ3ʹ5ʹ3ʹ5ʹ3ʹ3ʹ5ʹДвунаправленная репликация линейной хромосомы эукариот
- 25. Origin-репликацииРепликационная вилкаДвунаправленная репликация кольцевой хромосомы бактерийРепликационная вилкаТочка окончания репликации
- 26. Эксперимент Дж. Кернса, демонстрирующий двунаправленность репликации ДНК у бактерий E.coli (1961 г.)
- 27. Слайд 27
- 28. Репликационная вилка
- 29. Слайд 29
- 30. точка oriточка oriточка oriточка oriПонятие о репликоне
- 31. Репликация у эукариот начинается на хромосоме во
- 32. У организРепликоны у эукариотх молекулах ДНК имеется
- 33. Родительская ДНКРепликационный глазокДочерние молекулы ДНКРепликативные вилки
- 34. Число репликонов у различных организмов
- 35. 3’3’5’5’Если дидезоксирибонуклеозид-трифосфат (имеющий на 3’-конце вместо ОН-группы
- 36. РНК-затравкиРНК-затравкаВедущая (лидирующая) цепь ДНКЗапаздывающая (отстающая) цепь ДНК4. На запаздывающей цепи синтеза ДНКпрерывистыйНаправление движения репликационной вилки
- 37. Слайд 37
- 38. Схема прерывистой репликации на запаздывающей цепи была
- 39. Метод импульсного мечения Р. Оказаки заражал бактерии
- 40. Сахароза разводится в растворе щелочи. В
- 41. ДНК-лигаза имеется как у прокариот, так и
- 42. Фрагменты Оказаки у бактерий имеют длину
- 43. 5. Потребность в РНК-затравке для запуска синтеза
- 44. 1.Т. Оказаки использовала мутанты E.coli, дефектные по
- 45. • Бактериальная хромосома реплицируется за 40 минут,
- 46. ОТКРЫТИЕ ПРОЦЕССА РЕПЛИКАЦИИВ 1956 г. Артур Корнберг
- 47. Нативная двуцепочечная ДНК, не имеющая повреждений, не
- 48. Во всех случаях матрицей для синтеза новых
- 49. Репликация (продолжение)1. Полуконсервативный способ репликации геномов.2. Характеристика
- 50. Составляющие элементы процесса репликации(на примере бактерий) Топоизомеразы
- 51. Основные функции ферментов репликации •ДНК-топоизомеразы - ферменты
- 52. Топоизомеразы – ферменты, катализирующие изменение топологии ДНК
- 53. По механизму действия топоизомеразы делятся на два
- 54. Участие топоизомеразы I в образовании репликативной вилки
- 55. Механизм действия топоизомераз I и II Топоизомераза
- 56. Топоизомераза I убирают суперспирализацию ДНК
- 57. Топоизомераза II вносит временные разрывы в обе
- 58. Антибиотики – ингибиторы топоизомеразы:хинолоны/фторхинолоны(Ципробай)Норфлоксацин
- 59. Хеликазы – это ферменты, способные расплетать две
- 60. У бктерий имеется две хеликазы – хеликаза
- 61. Dna A-белкиDna A-белки cадятся на oriC –
- 62. Хеликазы участвуют в инициации репликацииХеликазыХеликазы разделяют ДНК в двух направлениях в районе двух вилокВилкаВилка
- 63. 13-и членныеDnaA-белокИнициирующий комплексАТФОткрытый комплекс АТФDnaCDnaB-хеликазаКомплекс, готовый для посадки РНК- праймеровDnaB-хеликазаDnaCDnaA-белок
- 64. ssb-белкиРоль ssb-белков заключается в том, что они
- 65. SSB-белки обнаружены в 1968 г. Они снижают
- 66. Слайд 66
- 67. Слайд 67
- 68. Для инициации репликации необходима ДНК-праймаза (РНК-полимераза)ДНК-матрицаРНК-праймерДНК-праймаза(РНК-полимераза)НТФНТФНТФНТФ
- 69. Праймаза – фермент, синтезирующий РНК-праймеры для запуска
- 70. РНК-праймерФрагмент ОказакиРНК- праймерыРазмер праймеров 10-12 нуклеотидов
- 71. Скачать презентанцию
Идея матричного принципа Кольцову принадлежит главная идея ХХ века в молекулярной биологии – идея матричного происхождения биологических молекул.Николай Константинович Кольцов (1872-1940 г.)1927 г В 1927 г. Кольцов предположил, что наследственные
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Молекулярный механизм генетических процессов
Репликация
1. Универсальный способ репликации геномов.
2. Характеристика процесса
репликации.
репликации различных геномов.
Слайд 2Идея матричного принципа
Кольцову принадлежит главная идея ХХ века в
молекулярной биологии – идея матричного происхождения биологических молекул.
Николай Константинович Кольцов
(1872-1940
г.)1927 г
В 1927 г. Кольцов предположил, что наследственные «тексты» копируются с использованием матриц. Матричное воспроизведение «текста» - еще одно озарение Кольцова.
Слайд 4Доказательство полуконсервативного способа репликации ДНК Мэтью Мезельсоном и Франклином Сталем
в 1958 г.
1. Универсальный способ репликации геномов- полуконсервативный
Слайд 6Репликация ДНК осуществляется полуконсервативно
Предполагаемые схемы процесса репликации
Дисперсный синтез
Полуконсервативный синтез
Консервативный синтез
Вновь
синтезированная нить ДНК
Старая материнская нить ДНК
Слайд 7Консервативная репликация. Молекула ДНК служит матрицей для образования совершенно новой молекулы
ДНК. В результате одна из образующихся клеток получает исходную молекулу
ДНК, а другая – вновь синтезированную.Полуконсервативная репликация. 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.
Дисперсная репликация. ДНК распадается на короткие фрагменты, используемые в качестве матриц для построения фрагментов двух новых молекул ДНК, которые затем каким-то образом соединяются между собой.
Слайд 8Доказательство полуконсервативного характера
репликации было представлено
М. Мезельсоном и Ф.Сталем
в 1958 г.
Метью Мезелсон
Франклин Сталь
Слайд 10 М. Мезелсон и Ф. Сталь разработали метод равновесного
центрифугирования в градиенте плотности CsCl. При этом ДНК разделяется не
по молекулярным массам, а по удельной плотности.Меченая радиоактивным азотом 15N ДНК («тяжелым азотом») имеет плотность 1,724 г/см3, а ДНК клеток, выращенных на среде с 14N («легким азотом»), – 1,710 г/см3.
Слайд 11ДНК в 6 М CsCl
Центрифугирование в течение 50-60 ч при
100 000g позволяет разделить молекулы ДНК по плотности
ДНК
ДНК
Увеличение плотности
В 1957
г. Мезельсон и Сталь разработали метод, позволяющий отделить меченные N молекулы ДНК, от менее плотной обычной ДНК, содержащей N. Для этой цели они применили центрифугирование ДНК в градиенте плотности, который устанавливается при центрифугировании с очень высокой скоростью в течение 50-60 ч водного раствора хлористого цезия 6 М концентрации.
В таком градиенте плотности хлористого цезия ДНК, когда она достигает седиментационного равновесия, образует полосу на уровне той плотности градиента, которая соответствует ее собственной.
15
14
Слайд 12Бактерии E. сoli выращивали на протяжении нескольких поколений (14 поколений)
на среде, содержащей радиоактивный азот (15N), для того, чтобы все
вновь синтезированные молекулы ДНК включили 15N и стали «тяжелыми».Затем клетки синхронизировали и пересаживали их в среду с «легким» изотопом азота (14N) для того, чтобы вновь синтезированные цепи ДНК стали "легкими". Начиная с первой генерации, из клеток, выращиваемых на среде с легким (14N), выделяли ДНК и центрифугировали в градиенте плотности CsCl.
Описание эксперимента
Слайд 14Visualization of Replication in E. coli
Визуализация репликации у бактерий E.
coli
(эксперимент Дж. Кернса, 1963 г.
Дж.Кэрнс показал, что репликация у
бактерий E. coli происходит полуконсервативным способомодновременно в двух направлениях.
Слайд 15Полуконсервативный характер репликации был доказан Дж. Тейлором (в 1958 г.)
на митотических клетках корешков бобов Vicia faba. Семена проращивали на
среде, содержащей меченый 3Н-тимидин (ТТФ, содержащий радиоактивный водород). Радиоактивная метка включалась в ДНК, и обнаруживалась в хромосомах делящихся клеток с помощью радиоаутографии.Когда корешки перенесли в среду без метки, во вновь синтезированные цепи ДНК включался только немеченый тимидин.
После одного деления клеток в нормальной среде метку обнаруживали в обеих хроматидах метафазных хромосом, однако ее количество было меньшим наполовну, так как метка оставалась только в «материнской» нити ДНК, а вновь синтезированная нить была уже без метки. А после второго деления - одна хроматида содержала метку, другая не содержала метки. Эти результаты согласуются с представлением о том, что хроматида состоит из одной молекулы ДНК, и ДНК реплицируется полуконсервативно. Позднее Дж. Тэйлор показал, что таким же образом реплицируются молекулы ДНК при удвоении хроматид (в S-фазе клеточного цикла) перед мейотическим делением.
Слайд 16Проростки расения Vicia faba выращивали на среде, содержащей меченый
3H-тимидин
для того, чтобы этот изотоп включился во все молекулы ДНК
(1), таким образом, все хроматиды оказались мечеными даже после их разделения в ходе митоза (2). Затем клетки переносили на среду с обычным нерадиоактивным тимидином и выдерживали некоторое время. На нерадиоактивной среде в S-фазе клеточного цикла в ДНК включался немеченый тимидин, однако хроматиды оставались мечеными, хотя интенсивность радиактивного импульса была снижена, а после второго деления одна из хроматид оказывалась не меченой (3 и 4).
Слайд 18Эти данные были подтверждены исследованиями хромосом других растений из родов Bellevalia,
Crepis, Allium, животных (хомячки) из сем. Cricetinae и человека, что говорит об универсальности
этого механизма для высших форм.
Слайд 19Репликация происходит с помощью полуконсервативного синтеза:
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 молекулы.
Таким образом было доказано:
Слайд 20Репликация (продолжение)
1. Полуконсервативный способ репликации геномов.
2. Характеристика процесса репликации.
3. Составляющие
элементы процесса репликации.
4. Молекулярный механизм процесса репликации.
5. Особенности репликации различных
геномов.
Слайд 21Биологический смысл репликации ДНК: копирование генетической информации для переноса ее
следующему поколению
2. Характеристика процесса репликации
Слайд 24Новая ДНК
РНК-праймер
Репликационная вилка
Репликационная вилка
5ʹ
3ʹ
5ʹ
3ʹ
5ʹ
3ʹ
3ʹ
5ʹ
Двунаправленная репликация
линейной хромосомы эукариот
Слайд 25Origin-репликации
Репликационная вилка
Двунаправленная репликация кольцевой хромосомы бактерий
Репликационная вилка
Точка окончания репликации
Слайд 26Эксперимент Дж. Кернса, демонстрирующий двунаправленность репликации ДНК у бактерий E.coli
(1961 г.)
Слайд 30точка ori
точка ori
точка ori
точка ori
Понятие о репликоне
Репликон - участок
ДНК между двумя «ориджинами» репликации.
Или: репликон — это участок ДНК
от одной точки «начала» репликации до следующей. У бактерий в кольцевом геноме имеется только одна
точка «origin», тогда как у эукариотических хромосом
их множество
2. Репликация начинается в точке «origin» (начало репликации)
Слайд 31Репликация у эукариот начинается на хромосоме во многих точках «origin»-репликации.
Начало репликации: одна точка «origin»
Две точки «origin» репликации
Двунаправленная репликация
Геномы
эукариот (а также их отдельные хромосомы) состоят из большого числа самостоятельных репликонов, это значительно сокращает суммарное время репликации отдельной хромосомы.Репликоны у эукариот
Слайд 32У организРепликоны у эукариотх молекулах ДНК имеется множество точек начала
репликации (origin)
origin 1 origin
2 origin 3 В каждой точке ‘origin’ образуется «глазок» репликации
Репликация в каждом «origin» идет в двух направлениях
Через некоторое время соседние участки репликации сливаются между собой
В результате образуются две новые идентичные молекулы ДНК
Слайд 353’
3’
5’
5’
Если дидезоксирибонуклеозид-трифосфат (имеющий на 3’-конце вместо ОН-группы только Н-группу) включался
в растущую цепь ДНК, то присоединение следующего нуклеотида блокировалось в
связи с отсутствием реакционно способной 3’-гидроксильной группы.Н
3. Достраивается в ходе репликации 3ʹ-конец цепи ДНК
Эксперимент с дидезоксинуклеозидтрифосфатом
Слайд 36РНК-затравки
РНК-затравка
Ведущая (лидирующая) цепь ДНК
Запаздывающая (отстающая) цепь ДНК
4. На запаздывающей цепи синтеза
ДНК
прерывистый
Направление движения репликационной вилки
Слайд 38Схема прерывистой репликации на запаздывающей цепи была доказана Рейджи Оказаки
в 1968 г. Он провел эксперимент на бактериях E.coli, зараженных бактериофагом
Т4.Было использовано два подхода:
1. Метод импульсного мечения.
2. Метод с использованием мутантов E.coli, дефектных по ферменту ДНК-лигазе.
Справка: ДНК-лигаза сшивает однонитчатые фрагменты ДНК (фрагменты Оказаки) между собой.
Слайд 39Метод импульсного мечения
Р. Оказаки заражал бактерии E.coli бактериофагом Т4
и одновременно вводил в культуру меченый 3Н-тимидин.
Если в бактериальную
клетку попадает фаговая ДНК, то клетка целиком переключается на репликацию ДНК фага.Когда бактериофаги начинали размножаться (реплицироваться), через очень малые промежутки времени (например, через 2 сек) в пробирку, где находились бактерии, Р. Оказаки добавлял 1000-кратный избыток «холодного» (немеченого) тимидина. Таким образом, в репликации фаговых геномов начинал встраиваться немеченый тимидин, а сама
3Н-тимидиновая радиоактивная метка включалась только в течение очень короткого промежутка времени.
Затем Р. Оказаки осуществлял центрифугирование разрушенных клеток в щелочном градиенте сахарозы.
Слайд 40 Сахароза разводится в растворе щелочи. В щелочной среде происходит денатурация
ДНК. В этом случае короткие фрагменты ДНК, если они есть,
отделяются от длинных. После этого их можно выявить при центрифугировании в градиенте плотности сахарозы, разделяющем молекулы по молекулярной массе.С помощью этого метода ему удалось обнаружить маленькие меченые фрагменты однонитчатой ДНК, образовавшейся в ходе репликации бактериофагов, которые были названы фрагментами Оказаки.
Кроме того, Р. Оказаки доказал, что время «жизни» этих фрагментов очень короткое и затем они сшиваются в непрерывную «запаздывающую» цепь ДНК с помощью фермента ДНК-лигазы.
Слайд 41
ДНК-лигаза имеется как у прокариот, так и у эукариот. У
мутантов E.coli, дефектных по ДНК-лигазе, этот фермент не синтезируется.
У бактериофагов
Т4 также имеется своя термочувствительная лигаза, которая работает при 20о С, но не работает при 43о С.Клетки заражали фагом Т4, давали импульсную 3Н-тимиди-новую метку и выращивали при двух температурах: 20о С и 43о С. Потом проводили центрифугирование в щелочном градиенте сахарозы. При высоких температурах фаговая ДНК-лигаза не синтезировалась и образующиеся фрагменты Оказаки сшиваться не могли.
Метод с использованием мутантов E.coli,
дефектных по ДНК-лигазе
Слайд 42Фрагменты Оказаки у бактерий имеют длину 1 000
– 2 000 нуклеотидов.
У эукариотических организмов в 10 раз меньше
– 100 – 200 нуклеотидов. Таким образом, синтез запаздывающей цепи осуществляется с помощью отдельных фрагментов, которые называются фрагментами Оказаки
В свою очередь, 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.
Слайд 435. Потребность в РНК-затравке для запуска синтеза ДНК
Потребность в РНК-затравке
для синтеза ДНК была доказана
Т. Оказаки в 1985 г.:
Было
установлено, что репликация ДНК бактериофага М13 (РНК-содержащий фаг) после заражения им бактерий Escherichia coli ингибируется при добавлении в среду антибиотика рифампицина. Этот антибиотик блокирует активность фермента РНК-полимеразы, которая осуществляет синтез РНК.Фермент ДНК-аза не мог полностью разрушить фрагмент Оказаки – оставались участки РНК, величиной 10-12 нуклеотидов, которые не разрушались этим ферментом.
Слайд 441.Т. Оказаки использовала мутанты E.coli, дефектные по рибонуклеазе Н, а
также нуклеазной активности ДНК-полимеразы I. Это увеличивало вероятность сохранения РНК-праймера.
2.
Присоединила к 5’-концу фрагмента Оказаки модифицированный нуклеотид (ГМФ) для стабилизации с этого конца.3. Праймер РНК был радиоактивно помечен.
4. ДНК фрагмента Оказаки была разрушена ДНК-азой.
5.Оставшаяся часть была подвергнута электрофорезу.
1 – бактерии дикого типа. Работает собственная РНК-аза и ДНК-полимераза I.
2 – мутантные бактерии без ДНК-полимеразы I.
3 – мутантные бактерии без РНК-азы.
4 – мутантные бактерии без полимеразы I и без РНК-азы.
РНК-затравка
Дорожки
Слайд 45• Бактериальная хромосома реплицируется за 40 минут, тогда как эукариотическая
- за 1-2 часа.
6. Скорость репликации у бактерий около
1000 - 2 000 нуклеотидов в секунду.Скорость репликации у эукариот в 10 раз ниже – 100 – 200 нуклеотидов в секунду.
Слайд 46ОТКРЫТИЕ ПРОЦЕССА РЕПЛИКАЦИИ
В 1956 г. Артур Корнберг наработал
100 кг
биомассы бактерий E. coli и выделил только 0,5 г фермента
ДНК-полимеразы.Основные компоненты для синтеза ДНК in vitro:
1. ДНК-матрица - образец, по которому строится новая цепь ДНК.
2. Дезоксирибонуклеотиды (АТФ, ГТФ, ТТФ, ЦТФ) - то, из чего строятся дочерние цепи.
3. ДНК-полимераза – фермент, осуществляющий синтез ДНК.
4. Ионы магния – необходимы для работы фермента.
1918-2007 гг.
В 1959 г. получил Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за разработку подходов синтеза ДНК (совместно с Северо Очоа – он за синтез РНК).
Слайд 47Нативная двуцепочечная ДНК, не имеющая повреждений, не может эффективно использоваться
для репликации. Активировать ее можно либо денатурацией щелочью или нагреванием
(1), либо обработкой нуклеазой определенного типа, которая делает однонитчатые концы (2), либо внесением одноцепочечных разрывов с помощью эндонуклеаз (3).Активация ДНК-матрицы
Слайд 48Во всех случаях матрицей для синтеза новых цепей служит одноцепочечная
ДНК. Затравкой является 3'-ОН конец двуцепочечной ДНК, причем он должен
быть спарен с матрицей.
Слайд 49Репликация (продолжение)
1. Полуконсервативный способ репликации геномов.
2. Характеристика процесса репликации.
3. Составляющие
элементы процесса репликации.
4. Молекулярный механизм процесса репликации.
5. Особенности репликации различных
геномов.
Слайд 50Составляющие элементы процесса репликации
(на примере бактерий)
Топоизомеразы –
топоизомераза I
и топоизомераза II
Для подготовки хромосомы к репликации работают:
Непосредственно в процессе
репликации участвуют ферменты:1. Хеликазы
2. Белки инициации репликации DnaА, DnaB, DnaС
3. SSB-белки
4. ДНК-праймаза (РНК-полимераза)
5. ДНК-полимеразы:
ДНК-полимераза I
ДНК-полимераза II
ДНК-полимераза III
6. ДНК-лигаза
Слайд 51
Основные функции ферментов репликации
•ДНК-топоизомеразы - ферменты изменяющие степень сверхспирализации
ДНК, путем внесения одноцепочечных или двухцепочечных разрывов в ДНК.
•ДНК-хеликаза
– фермент разделяющий цепи двухцепочечной ДНК на одинарные цепи.•ДНК-праймаза — это фермент РНК-полимераза, синтезирующий короткий фрагмент РНК, называемый праймером, комплементарный одноцепочечной матрице ДНК.
•ДНК-полимеразы - ферменты катализирующие синтез дочерних цепей на матрице ДНК по принципу комплементарности.
•ДНК-лигаза – фермент катализирующий сшивание одноцепочечных фрагментов ДНК.
Слайд 52Топоизомеразы – ферменты, катализирующие изменение топологии ДНК путем временного разрыва
одной (Топоизомеразы I) или обеих (Топоизомеразы II) нитей ДНК, переносу
через брешь другой нити, а затем зашивает брешь.Одни топоизомеразы могут удалять только негативные супервитки, а другие и негативные и позитивные.
Ферменты, которые могут вносить негативные супервитки называют ДНК-гиразами
У E. coli идентифицированы топоизомеразы I и III (тип I) и топоизомераза IV и ДНК-гираза (тип II)
Топоизомеразы
ДНК-топоизомеразы, находясь перед репликативной вилкой, разрезают молекулу ДНК для облегчения ее расплетания и раскручивания молекулы ДНК, после чего непрерывность ее восстанавливается.
Слайд 53По механизму действия топоизомеразы делятся на два типа:
топоизомераза I и
топоизомераза II
Топоизомераза I путём одноцепочечного разрыва создает шарнир, вокруг которого
молекула ДНК, находящаяся перед вилкой, может свободно вращаться. Это снимает механическое напряжение, возникающее при раскручивании двух цепей в репликативной вилке, что является необходимым условием для её непрерывного движения.
Топоизомераза I уменьшают число сверхвитков в ДНК на единицу за один акт.
Слайд 55Механизм действия топоизомераз I и II
Топоизомераза I
Топоизомераза II
Фермент делает
двухцепочечный надрез в ДНК
Цельная молекула ДНК пропускается через этот надрез
Двухцепочечная
структура восстанавливаетсяФермент делает одноцепочечный надрез в молекуле ДНК
Слайд 57Топоизомераза II вносит временные разрывы в обе комплиментарные цепи ДНК,
пропускает двухцепочечный сегмент той же самой или другой молекулы ДНК
через разрыв, а затем соединяют разорванные концы. В результате за один акт снимаются два сверхвитка.
Слайд 59Хеликазы – это ферменты, способные расплетать две комплементарные нити в
ДНК с использованием энергии, полученной при гидролизе АТФ.
Слайд 60У бктерий имеется две хеликазы – хеликаза Rep и хеликаза
DnaB. Считается, что хеликаза, движимая гидролизом АТФ, однонаправленно «едет» по
одной из цепей ДНК, расплетая перед собой двойную спираль.Хеликаза Rep продвигается по ДНК от 3'-конца к 5'-концу цепи ДНК, служащей матрицей для ведущей цепи ДНК.
Хеликаза DnaB продвигается по ДНК от 5'-конца к 3'-концу цепи, служащей для синтеза запаздывающей цепи. Продвижение хеликаз идет в направлении вместе с репликативной вилкой.
Слайд 61Dna A-белки
Dna A-белки cадятся на oriC – участок начала репликации
Индуцируется
расплетение ДНК
Расплетенный участок индуцирует прикрепление SSB-белков и хеликаз
SSB-белки
Хеликазы
Слайд 62Хеликазы участвуют в инициации репликации
Хеликазы
Хеликазы разделяют ДНК в двух направлениях
в районе двух вилок
Вилка
Вилка
Слайд 6313-и членные
DnaA-белок
Инициирующий комплекс
АТФ
Открытый комплекс
АТФ
DnaC
DnaB-хеликаза
Комплекс, готовый для посадки РНК- праймеров
DnaB-хеликаза
DnaC
DnaA-белок
Слайд 64ssb-белки
Роль ssb-белков заключается в том, что они связываются с однонитчатой
ДНК, выпрямляют ее и блокируют образование шпилечных двухнитчатых структур
ДНК-полимераза
шпилечные структуры
ssb-мономеры
Слайд 65SSB-белки обнаружены в 1968 г. Они снижают температуру плавления ДНК
in vitro на 20-40оС. Эти белки связываются с ДНК электростатически.
У SSB-белков повышенное сродство к одноцепочечной ДНК. SSB-белки, не закрывая азотистых оснований, связываются с одноцепочечной ДНК по всей длине разделившихся цепей и таким образом предотвращают их комплементарное скручивание и образование "шпилек". Белки не связываются с двуцепочечной ДНК, не имеющей расплавленных участков. При этом также проявляется сродство SSB-белков друг к другу. Они покрывают ДНК сплошным слоем (стехиометрическое количество белка).
Участие SSB в репликации абсолютно необходимо. Они удерживают матричные цепи ДНК в репликативной вилке в одноцепочечном состоянии, а также защищают одноцепочечную ДНК от действия нуклеаз.
Слайд 68Для инициации репликации необходима
ДНК-праймаза (РНК-полимераза)
ДНК-матрица
РНК-праймер
ДНК-праймаза
(РНК-полимераза)
НТФ
НТФ
НТФ
НТФ
Слайд 69Праймаза – фермент, синтезирующий РНК-праймеры для запуска синтеза ведущей цепи
ДНК и запуска синтеза фрагментов Оказаки на запаздывающей цепи ДНК.
Праймаза активируется ДНК-хеликазой и находится с ней в комплексе, который называется праймасомой. Без РНК-праймеров синтез ДНК начаться не может.
ДНК-праймаза (РНК-полимераза) –DnaG-белок
