Что такое репликация ДНК?
😍 Репликация (редупликация) ДНК - это удвоение исходной молекулы ДНК. Данный процесс необходим, чтобы копировать наследственную информацию и передавать ее от родительской клетки дочерним клеткам при делении.
Репликация ДНК происходит в ядре клетки в синтетический период интерфазы, которая предшествует митозу или мейозу (делению) в клеточном цикле.
Полуконсервативный механизм репликации ДНК
• Каждая цепь двойной спирали родительской ДНК выступает в качестве матрицы для синтеза новой, комплементарной дочерней цепи ДНК.
• Две цепи ДНК комплементарны и антипараллельны друг другу. Одна цепь имеет направление 5’-3’, а вторая цепь - 3’-5’.
🤔 Давайте разберем последовательность этапов, ведущих к репликации ДНК в клетке.
- Фермент топоизомераза связывается с материнской молекулой ДНК и “выпрямляет” её, делая из спирали линейную (незакрученную) молекулу.
- Фермент геликаза (хеликаза) подходит к “выпрямленной” двуцепочечной родительской ДНК и в определённом участке (точке инициации репликации - origin) расплетает (расшивает/разъединяет) две цепи ДНК, разрывая водородные связи между комплементарными нуклеотидами. В результате образуется репликационная вилка (место непосредственной репликации ДНК).
- SSB-белки связывают одноцепочечные фрагменты ДНК и препятствуют комплементарному спариванию нуклеотидов отдельных цепей (”скручиванию” ДНК в исходную спираль).
- Фермент праймаза синтезирует короткие фрагменты РНК (РНК-праймеры или “затравки”), которые запускают работу ДНК-полимеразы (так как сама ДНК-полимераза не может начать синтез ДНК с нуля, но может добавлять нуклеотиды к уже имеющимся).
- Фермент ДНК-полимераза связывается с РНК-праймером и начинает комплементарно присоединять нуклеотиды дочерней цепи ДНК.
Для непрерывного синтеза лидирующей цепи требуется всего 1 праймер и 1 ДНК-полимераза. Для синтеза фрагментов Оказаки отстающей цепи требуется несколько праймеров и несколько молекул ДНК-полимераз (для каждого фрагмента отдельно).
6. После окончания работы ДНК-полимеразы фермент РНКаза H удаляет уже ненужные РНК-праймеры.
7. Фермент ДНК-лигаза сшивает между собой фрагменты Оказаки в единую цепь.
8. Фермент теломераза добавляет особые повторяющиеся последовательности нуклеотидов к одному концу цепи ДНК на участках теломер, тем самым компенсируя их укорачивание во время деления.
Почему одна дочерняя цепь ДНК синтезируется быстро, а другая - медленно?
Цепи исходной ДНК антипараллельны (имеют противоположные направления), а синтез новой (дочерней) цепи всегда идет в направлении 5’-3’. При этом репликативная вилка двигается, например, только слева направо. Поэтому синтез одной дочерней цепи (слева направо) будет идти непрерывно, и эта цепь называется лидирующей. А синтез второй дочерней цепи (справа налево) будет идти прерывисто, маленькими фрагментами, и эта цепь называется отстающей.
P.S. Репликативная вилка похожа на открывающуюся молнию на одежде, очень хорошая ассоциация для запоминания 💯
Дополнительные видеоматериалы
🤩 Для лучшего запоминания материала я рекомендую посмотреть следующие видео о репликации ДНК:
Дополнительные видеоматериалы
🤩 Для лучшего запоминания материала я рекомендую посмотреть следующие видео о репликации ДНК:
📌 Как смотреть англоязычные видео, если вы не понимаете английский?) Включить русские субтитры в настройках Youtube или перевод нейросети через Яндекс-поисковик 🤩
