Генетикалық ақпараттың берілуінің молекулалық негіздері. ДНК – репликациясы

Презентация қосу

Лекция 11
Генетикалық ақпараттың берілуінің
молекулалық негіздері.
ДНК – репликациясы.
Микроорганизмдердің тұқымқуалаушылық ақпараты 1- ші құрылымдық ДНҚ
молекуласындағы нуклеотидтердің тізбегінде сақталады. Бұл тізбек белок құрамындағы
аминқышқылдардың реттілігін анықтайды. ДНҚ молеуласында нуклеотидтердің саны және

өзінділігімен ерекшеленетін әрбір белокқа сай дискреттік аудандар немесе ген болады.

ДНҚ молекуласының
біріншілік құрылымы – бұл
бір- бірімен 3’,5’-
фосфодиэфирлік
байланыстармен байланысқан
полинуклеотидтік
тізбектердегі
дезоксирибонуклеотидтердің
реттілігі. 5’-шетінде
фосфаттық топ, 3’-шетінде –
пентозаның ОН-тобы болады..
• ДНҚ –ның екіншілік
құрылысы - бұл ортақ
ось айналасында қарама-
қарсы (антипараллельно)
бағытта ширатылған екі
полинуклеотидтік
тізбектен тұратын екі
спираль. Тізбектер
комплементарлы А -Т и
G-C, нуклеотидтер
аралығындағы сутектік
байланыстармен арқылы
түзіледі.
ДНҚ қызметі
• ДНҚ молекуласындағы генетикалық ақпарат екі
мақсатта қызмет етеді:
• 1 – клеткалар бөліну кезінде генетикалық
ақпаратты ұрпақтық ДНҚ – ға беру.
• 2 – Белок молекуласының биосинтезі, яғни
тіршілік барысында генетикалық ақпаратты РНҚ
беру.
• Екі қызметі де ДНҚ молекуласының 1-шіде
репликацияға, 2-шіде транскрипцияға матрица
болуына негізделеді.
Генетикалық ақпараттың ағымы
Гендердің экспрессиясы
транскрипция
трансляция
•
• рРНК
•
• ДНК мРНК белок
•
ДНК
• тРНК
•
• 1 – репликация- ДНК -ның ДНҚ
матрицасында синтезделуі
•
• 2 - транскрипция- ДНҚ матрицасында РНҚ
синтезделуі
•
Теріс транскрипция – РНҚ матрицасында ДНҚ РНК
синтезі (онковирусы)
• 3 - трансляция - РНҚ матрицасында белок
синтезі
белок
ДНК - репликациясы
• Репликация – ДНҚ молекуласының екі еселену процесі. ДНҚ
молекуласының ДНҚ матрицасында синтезделу. Тұқымқуалаушылық
ң берілу механизмін 1953 жылы Д. Уотсон мен Ф. Крик ДНҚ –ның
екіншілік құрылымын сипаттау негізінде болжаған болатын. 1950
жылдары бірқатар ғалымдар репликация механизмінің 3 мүмкін
механизмдерін қарастырған:
• 1 – консервативтік репликация – аналық ДНҚ молекуласы толығымен
сақталады, ұрпақтық молекула қайта синтезделеді.
• 2 – дисперстік репликация – ДНҚ молекуласының екі молекуласыда
қайта синтезделеді, ал аналық молекула жеке нуклеотидтерге
ыдырайды.
• 3 – полуконсервативтік репликация - әрбір ұрпақтық ДНҚ
молекуласының бір тізбегі аналық, екіншісі қайта түзілген жаңа
тізбектен тұрады.
• М. Мезелсон және Ф. Сталь деген ғалымдар ішек таяқшасына
тәжірбие қойып, репликацияның жартылай консервативтік жолмен
жүретіндігін көрсетіп берді.
Репликацияға қажетті жағдайлар:
– Матрица (екі еселенетін ДНҚ молекуласы)
– Дезоксирибонуклеозидтрифосфаттар
(дАТФ, дТТФ, дГТФ, дЦТФ) – түзілетін
тізбектің мономерлері.
– Ферменттер
– АТФ – ферменттердің жұмысына қажетті
энергия
– Ферменттердің белсенділігіне оптиальді
орта.
Репликация принциптері
Репликация принциптері:
Комплементарлық
Антипараллелділік
Униполярлық
Затравканы қажет ету
Үзіктілік
Жартылай консервативтілік

Реплисома- ДНҚ-
репликазалық жүйенің
мультиферменттік комплексі
(құрамында 20 жуық ферментері
мен белоктық факторлар бар).
Ферменттер
– 1 - топоизомераза (гираза) – кері нуклеаза ферменті басында ДНҚ
тізбегін үзеді, репликация соңында уақытша үзінділерді жалғайды,
суперспирализацияланған ДНҚ молекуласын ширатады, шарнир қызметін
атқарады.
– 2 - хеликаза – ДНҚ молекуласының екі тізбегін ажыратуға АТФ
энергиясын қолданылып, комплементарлы нуклеотидтер аралығындағы
сутектік байланыстарды үзеді (застежка “молния”).
– 3 - ДНК-тәуелді РНК-полимераза (праймаза) - праймер –
олигорибонуклеотидті синтездейді, бұл ДНК-полимераза III ферменті
үшін затравка қызметін атқарады.
– 4 - ДНК- полимераза I (фермент Корнберга)- праймерді ыдыратады
(обладает нуклеазалық белсенділігі бар) праймердің орнына
комплементарлы ДНҚ тізбегін синтездейді (полимеразалық активтілік
бар).
– 5 - ДНК-полимераза III –репликацияның негізгі ферменті болып
табылады. Ширатылған аналық ДНҚ тізбегі негізінде 5’3’ бағытында
комплементарлы ұрпақтық тізбегін синтездейді.
– 6 - ДНК-лигаза синтезделген ұрпақтық ДНҚ фрагменттерін
жалғастырады.
Репликация сатылары
• Прокариоттарда репликация процесі жақсы зерттелген. Бактерияларда
репликация сақиналы ДНҚ молекуласының арнайы бөлігінен
(репликацияның басталу аймағы) басталады және екі бағытта бірдей
жүреді. Нәтижесінде қарама-қарсы бағыттарда жылжитын екі
репликативтік айыр пайда болады.
Репликация сатылары
• 1. Инициация - басталуы сатысы - синтез
дезоксинуклеозидтрифосфаттың 5’-ОН-фосфаттық тобы мен РНҚ-
затравканың 3’-ОН тобы аралығындағы реакциядан басталады.
Синтездің әрбір қадамында келесі нуклеотидті таңдау матрицалық
ДНҚ тізбекпен комплементарлық ережесіне сай анықталады.
(Уотсон и Крик, 1953 г.).
• ДНК – полимераза жаңа тізбекті синтездеу үшін РНҚ – затравканы
(праймер) қажет етеді. РНҚ – затравка матрицалық ДНҚ тізбегіне
комплементарлы қысқа тізбекті олигорибонуклеотид (100-200
нуклеотид) б/т.
• 2. Элонгация (тізбектің ұзаруы).
• Репликация ферментер комплексі (реплисома) ДНҚ-матрица
молекуласының бойымен жылжып, оны ширатып, ДНҚ
комплементарлы тізбегін өсіріп отырады.
• 3. Терминация (репликацияның аяқталуы).
• ДНҚ – да терминацияның өзінділік реттілігі бар сайттары,
репликативті айырдың жылжуына кедергі беретін терминаторлық
белоктармен байланысады. ДНК синтезі аяқталады.
• 2. Элонгация
• Репликация на двух антипараллельных цепях происходит одновременно. Однако,
в направлении 3’ 5’ синтез идти не может, поэтому на одной цепи -
лидирующей - полимеризация идет непрерывно, а на второй – запаздывающей -
синтез идет фрагментами Оказаки по 150 - 200 нуклеотидов против движения
репликативной вилки. Каждый такой фрагмент содержит праймер, который
удаляет ДНК-полимераза I, постепенно отрезая от 5’-конца по одному
рибонуклеотиду, а к 3’-концу фрагмента она присоединяет
дезоксирибонуклеотиды, заполняя брешь.
• Сшивает фрагменты ДНК-лигаза.
• 3. Терминация.
• Заканчивается репликация тогда, когда вся матрица скопирована. В образованной
таким образом двойной спирали ДНК только одна из цепей синтезирована
заново. Поэтому говорят, что репликация ДНК происходит по
полуконсервативному механизму. У E.coli петля растет со скоростью 1000 пар
нуклеотидов в секунду. Для репликации всей молекулы хромосомной ДНК этой
бактерии необходимо 42 минуты. У эукариот репликативная петля растет со
скоростью 100 п.н. в секунду. Вероятно, это связано с наличием связи с
гистонами. У человека для полной дупликации ДНК необходимо 8 часов.
• Она не способна инициировать синтез новой цепи ДНК, может лишь удлинять
затравку-праймер. Образует 3,5-фосфоэфирные связи между нуклеотидами,
используя в качестве субстратов нуклеозидтрифосфаты (НТФ).

Ұқсас жұмыстар

ДНҚ биосинтезі

транскрипцияның молекулалық негізі

Генетикалық ақпарат - организмдердің ұрпаққа беретін қасиеттері жөніндегі ақпарат

Нуклеотид құрылысы

ДНҚ репликация ДНҚ транскрипция РНҚ трансляция белок

ПРОКАРИОТТАРДАҒЫ ГЕНДЕР ЭКСПРЕССИЯСЫН РЕТТЕЛУ

ДНҚ және РНҚ құрылымы

ТРАНСКРИПЦИЯ ФАКТОРЛАРЫ ЖӘНЕ ТРАНСКРИПЦИЯ КЕЗЕҢДЕРІ

Тұқым қуалау ақпараты берілу тиіптері

Вирустардың генетикалық аппаратының ерекшеліктері

Пәндер