Репликация ферментативная

Транскрипционная активация (см. с. 265). Вначале репликация идет по схеме Кэрнса обнаруживаются 0-молекулы, в которых две репликационные вилки движутся в противоположных направле-инях. Как всегда, движение репликационной вилки, имеющей лидирующую и отстающую цепи, требует сложного ферментативного аппарата. Большинство компонентов этого аппарата (ДНК-полимераза, праймаза, лигаза, хеликазы и др.) при репликации генома фага Я поставляется клеткой, хотя определенную роль, невидимому, играют и фагоспецифические белки О и Р. [c.275]

З-Ю п. н. Оказывается, у всех организмов точность работы репликативной машины (включающей не только ДНК-полимеразы, но и другие белки см. ниже) как раз такова, чтобы обеспечить безошибочное воспроизведение всего генома или допустить лишь малое число ошибок. Так, у бактерий ошибки синтеза ДНК происходят не чаще чем один раз на много миллионов нуклеотидов. Молекулярные взаимодействия, на которых основаны ферментативные реакции, в частности синтез ДНК, не могут быть абсолютно надежными, кроме того, точность процесса связана с его скоростью. Для того чтобы обеспечить высокую точность наряду с высокой скоростью репликации, природе пришлось прибегнуть к специальным механизмам, один из которых — механизм коррекции. [c.47]

Нормальное размножение клеток требует высокой точности копирования ДНК-матрицы. Генетический материал живых организмов имеет огромные размеры. Даже у бактерий ДНК-полимераза должна практически безошибочно скопировать молекулу ДНК длиной около 3-10 п. н. Оказывается, у всех организмов точность работы репликативной машины (включаюш.ей не только ДНК-полимеразы, но и другие белки см. ниже) как раз такова, чтобы обеспечить безошибочное воспроизведение всего генома или допустить лишь малое число ошибок. Так, у бактерий ошибки синтеза ДНК происходят не чаще чем один раз на много миллионов нуклеотидов. Молекулярные взаимодействия, на которых основаны ферментативные реакции, в частности синтез ДНК, не могут быть абсолютно надежными, кроме того, точность процесса связана с его скоростью. Для того чтобы обеспечить высокую точность наряду с высокой скоростью репликации, природе пришлось прибегнуть к специальным механизмам, один из которых — механизм коррекции. [c.47]

Схема Кэрнса, однако, не является основным способом репликации ДНК фага Я. Очень быстро (может быть уже после первого раунда) 0-молекулы превращаются в а-молекулы, т. е. приобретают форму, характерную для участников репликации по схеме разматывающегося рулона. Тем не менее между а-молекулами репликационных систем, использующих классический механизм разматывающегося рулона (например, у фага фХ174), и а-молекулами, образующимися на поздней стадии репликации ДНК фага Я, есть существенные различия. В первом случае 5 -конец хвостовой части молекулы имеет совершенно определенную структуру, так как он возникает в результате внесения разрыва в уникальное место кольцевого дуплекса. В случае же ДНК фага Я а-молекулы могут иметь самые разнообразные концы. При классическом разматывающемся рулоне из дуплекса вытесняется всегда определенная цепь 1(-Ь)цепь у фХ1741, что опять-таки связано с уникальностью разрыва, вносимого в дуплекс. В случае а-молекул ДНК фага Я из дуплекса может вытесняться любая из двух комплементарных цепей. Наконец, ферментативное обеспечение репликации по схеме разматывающегося рулона имеет свои особенности (например, в случае фага фХ174 — потребность в хеликазе Rep), которые не обнаруживаются при поздней репликации генома фага Я (где используется тот же набор ферментов, >гго и на ранней стадии). [c.275]

Деление молекулы ДНК (репликация) происходит по полу-консервативному механизму и в норме всегда предшествует делению клетки. С помощью электронного микроскопа установлено, что репликация ДНК начинается в точке прикрепления кольцевой хромосомы к ЦПМ, где локализован ферментативный аппарат, ответственный за репликацию. Часто можно обнаружить, что контакт ДНК с ЦПМ осуществляется посредством мезосом. Репликация, начавшаяся в точке прикрепления, идет затем в двух противоположных направлениях, образуя характерные для кольцевой хромосомы промежуточные структуры (рис. 17). Возникающие дочерние хромосомы остаются прикрепленными к мембране. Репликация молекул ДНК происходит параллельно с синтезом [c.57]

Кроме канонических П. о. в состав нуклеиновых к-т входят т. наз. минорные П. о. (см. Минорные нуклеозиды), гл. обр. метилированные по экзоциклич. аминогруппе и (или) по атомам N гетероцикла. Эти основания образуются ферментативно в составе полинуклеотидой и играют важную роль в регуляции репликации и транскрипции, в защите клеток от чужеродных ДНК (см. Рестрикция и модификация ДНК) и системы трансляции от действия антибиотиков и др. [c.142]

Все эти различия становятся легко объяснимыми, если принять, что переход от ранней к поздней стадии репликации ДНК фага Я связан с внесением более или менее случайных разрывов в разные цепи 0-молекулы. Появление при этом молекулы а-типа становится понятным из рис. 143 понятно также, почему при этом не появляются новые потребности в ферментативном обеспечении На ранней и поздней стадиях функционируют, по существу, одни и те же репликационные вилки. Все это дает основание отличать механизм репликации ДНК фага Я от схемы классического разматывающегося рулона. Для удобства будем называть способ поздней репликации генома фага Я способом вторичного разматывающегося рулона. [c.275]

Таким образом, набор ферментативных активностей, необходимых для репликации генома данного вируса, задается схемой репликации, а происхождение соответствующих ферментов — вирусное или клеточное — может быть разным. Вирусы с крупным геномом обычно имеют собственный набор репликационных ферментов и дополнительных белков, что, очевидно, делает вирусную репликационную систему более автономной от клетки-хозяина. [c.283]

Известно неск. типов РНК. Рибосомные рибонуклеиновые кислоты, связываясь с рибосомными белками, образуют рибосомы, в к-рых осуществляется синтез белка. Матричные рибонуклеиновые кислоты служат матрицами для синтеза белков (трансляции). тРНК осуществляют связывание соответствующей аминокислоты и ее перенос к рибосомам. Обнаружены т.наз. малые ядерные РНК, участвующие в превращ. первичных продуктов транскрипции в функционирующие молекулы т.наз. антисмысловые РНК участвуют в регуляции биосинтеза белка и репликации плазмидных ДНК. В виде РНК представлены геиомы мн. вирусов (РНК-содержащие вирусы), в к-рых матрицами для синтеза РНК служат вирусные РНК. Нек-рые РНК обладают ферментативной активностью, катализируя расщепление и образование фосфодиэфирных связей в своих собственных или др. молекулах РНК. [c.298]

Превращение органических соединений в клетке осуществляется, как правило, в виде цепи или последовательности реакций, которые называются метаболическими путями, а вовлекаемые в такие реакции соединения — метаболитами. В классической биохимии метаболические пути разделяются на два типа катаболические и анаболические. Катаболические пути — это процессы ферментативной деградации, в ходе которых крупные органические молекулы разрушаются (обычно в окислительных реакциях) до простых клеточных компонентов с одновременным выделением свободной химической энергии. Эта энергия используется затем организмом для поддержания жизнедеятельности, роста и репликации, а также преобразуется в другие формы энергии — механическую, электрическую и тепловую. [c.189]

Сахарофосфатная группа с присоединенным азотистым основанием (А, Т, С или С) называется нуклеотидом она может рассматриваться как строительный блок. Из таких блоков и формируется молекула ДНК. Заложенная в ДНК информация кодируется последовательностью таких блоков. В ДНК содержится информация, необходимая для производства белков, нужных живому организму. Она может копироваться в процессе катализируемой ферментами репликации ДНК. При репликации происходит разрыв водородных связей и образование одинарных цепей, используемых в качестве матриц при ферментативном синтезе точно таких же последовательностей строительных блоков. Следовательно, процесс репликации включает формирование и разрыв водородных связей. Вследствие их непрочности репликация может осуществляться без нарушения значительно более сильных ковалентных связей в сахарофосфатных цепях. Таким образом, кодирование генетической информации в ДНК и ее репликация требуют тончайшей настройки структурных и энергетических параметров макромолекул. [c.115]

В настоящее время мы считаем, что цени ДНК сохраняются в процессе репликации. В таком случае детальное выяснение механизма образования комплементарных цепей зависит от успехов в изучении тех ферментативных реакций, с помощью которых формируются нити ДНК. Этот вопрос неоднократно рассматривался разными авторами [18—23, 152]. [c.198]

Стереоспецифичность, несомненно, является одним из основных факторов в биологических реакциях — в ферментативных реакциях вообще и в специальном случае репликации ДНК путем спаривания дополнительных оснований из-за образования водородных связей. Но стереоспецифичность сама по себе не объясняет, почему АТФ так часто принимает участие в реакциях, где не очевидно какое-либо специальное участие самого аденина. Такой вид адсорбции сам по себе также не обязательно приводит к возникновению большой химической активности. Хорошо известна легкость, с которой реагирует хемосорбированный водород. Она обусловлена главным образом образованием атомов Н на поверхности. Но, по-видимому, нет очевидной причины, по которой дополнительные основания, удерживаемые на нуклеиновой кислоте водородными связями, должны особенно легко участвовать в реакциях поликонденсации. Однако если молекулы удерживаются в благоприятных положениях до тех пор, пока их соответствующие части не станут активными в результате перемещения свободных валентностей, которые, как мы видели, могли бы непрерывно распространяться по макромолекулярному остову клетки, то можно ожидать, что реакция и эффективная полимеризация будут происходить довольно легко. [c.524]

Используемая для краун-эфиров сокращенная номенклатура довольно проста первое число означает общее число атомов в кольце, а второе — общее число гетероатомов. Легко усмотреть аналогию между такими комплексами, имеющими полость для связывания лиганда Ь, и активным центром фермента, специфически узнающим свой субстрат. Размер макроцикла может меняться и тем самым обеспечивать связывание лигандов разных размеров. Циклические полиэфиры типа краун сравнительно легко можно получить и подвергнуть разнообразным структурным модификациям. Эту область химии Крам предложил назвать химией до-норно-акцепторного комплексообразования [134—136]. Напомним также о гипотезе замка и ключа , предложенной Фишером в 1894 г. для описания структурного соответствия между ферментом и его субстратом в ферментсубстратном комплексе. Помимо ферментативного катализа и ингибирования комплексообразование играет первостепенную роль в таких биологических процессах, как репликация, хранение и передача генетической информации, иммунный ответ и транспорт ионов. В настоящее время накоплено уже достаточно сведений о структуре таких комплексов, чтобы подтолкнуть химиков-органиков к созданию высокоструктурированных молекулярных комплексов и к изучению специфического химизма процессов комплексообразования. [c.266]

Репликация ДНК — система ферментативных процессов, ведущих к образованию и воспроизведению ДНК в клетке. Исходным пунктом множества гипотез, объясняющих репликацию ДНК, служит предположение о том, что ДНК как химический материал гена должна синтезироваться в виде копий (реплик) уже существующих молекул. Это подтверждается тем, что по нуклеотидному составу вновь синтезированная ДНК такая же, как ДНК-матрица. Макромолекулярная модель ДНК, предложенная Уотсоном и Криком, помогает объяснить механизм репликации. Легко представить произвольный участок молекулы ДНК с определенной последовательностью нуклеотидов (рис. 22, верхняя часть рисунка). В соответствующих у повиях две полинуклеотидаые цепи ДНК раскручиваются и, отделяясь друг от друга, образуют одиночные цепи (рис. 22, средняя часть). Затем к каждому из оснований любой из одиночных цепей о участием ДНК-зависимой ДНК-полимеразы по принципу компле- [c.73]

Репрессия генной активности наблюдается в результате прямо-IX) ферментативного метилирования генов. Метилированные гены, введенные в культуры клеток, сохраняют неактивное метилированное состояние в ряду поколений после многих актов репликации-Не ясно, является ли метилирование in vivo причиной инактивации i HOB нли лишь закрепляет неактивное состояние, уже достигну- > е, например, в результате предшествующего взаимодействия с белками. [c.219]

Этап I —инициация биосинтеза ДНК—является началом синтеза дочерних нуклеотидных цепей в инициации участвует минимум восемь хорошо изученных и разных ферментов и белков. Первая фаза—это, как указано ранее, ферментативный биосинтез на матрице ДНК необычного затравочного олигорибонуклеотида (праймера) со свободной гидроксильной группой у С-3 рибозы. При инициации к цепям ДНК последовательно присоединяются ДПК-раскручивающие и ДНК-связывающие белки, а затем комплексы ДНК-полимераз и праймаз (см. рис. 13.3). Инициация представляется единственной стадией репликации ДНК, которая весьма тонко и точно регулируется, однако детальные механизмы ее до сих пор не раскрыты и в настоящее время интенсивно исследуются. [c.486]

Белки — непременные участники всех процессов жизнедеятельности. Белки- бержекгьг катализируют все химические, электрохимические и механохимические процессы в клетках и в организмах. Важнейшей функцией белков можно считать ферментативную. Специализированные ферменты служат катализаторами всех метаболических реакций, репликации ДНК, транскрипции текста ДНК в текст мРНК, трансляции этого текста прп биосинтезе белка. Белки являются и регуляторами генетических функций нуклеиновых кислот. Регуляторные ферменты, называемые аллостерическими (гл. 6), обеспечивают обратные связи в метаболических цепях. [c.87]

Назначение ДНК — самовоспроизведение. ДезоксириСонуклеозидтрифосфаты, необходимые для репликации ДНК, образуются из имеющихся в клетке субстратов в результате ферментативных реакций. Для изготовления ферментов ДНК сначала синтезирует рибосомы и информационные РНК, которые совместно осуществляют синтез ферментных молекул из аминокислот. Ферменты в свою очередь обеспечивают образование дезоксирибонуклеотидов, а также аминокислот и рибо-нуклеотидов, необходимых для поддержания всей системы в действии. [c.9]

Репликация последовательности при ферментативных (Е. соН) синтезах ДНК была изучена с использованием меченных Р субстратов и ДНК затравки, изолированной из вирусных, бактериальных и животных источников. Гидролиз полученных полидезоксинуклеотидов диэстеразой до дезоксинуклеозид-З -фосфатов с последующим определением распределения радиоактивности показал, что в каждом случае присутствуют все 16 возможных динуклеотидных (ближайший сосед) последовательностей, что это распределение является уникальным, не случайным, репродуцируемым и не предопределяется нуклеотидным составом затравочной ДНК и что эта ферментативная репликация включает образование пар аденин — тимин и гуанин — цитозин в двух цепях с противоположной последовательностью оснований (т. е. с противоположной полярностью ), как в модели Уотсона и Крика. [c.322]

Ферментативный катализ обусловлен специфическим связыванием одной или нескольких молекул субстрата на каталитическом центре фермента и химическим взаимодействием с этим центром, которое может непосред-ственно использовать силы связывания для понижения свободной энергии активации катализируемой реакции. Цель настоящего труда — рассмотрение с единых позиций некоторых фактов и принципов, касающихся реакций и взаимодействий в водных растворах и необходимых для понимания механизмов катализа в этом необычном растворителе. Обсуждение будет ограничено главным образом гомогенными ионными реакциями, почти не будет затрагиваться гетерогенный катализ и окислительно-восстановительные реакции. Несмотря на то что в качестве примеров приведены некоторые конкретные ферментативные реакции, главный упор сделан на основные принципы взаимодействия, а не иа частные свойства данного фермента по той я е причине, по которой многие исследователи полагают, что постижение причин заболевания раком скорее всего будет достигнуто в результате исследования механизмов репликации и дифференциации, а не путем изучения самой раковой ткани. Эти принципы сами по себе также интересны для студентов и исследователей, занимающихся механизмадхи и катализом неферментативных реакций в водном растворе. Но весь материал данной монографии имеет в настоящее время прямое отношение к ферментативному катализу. Однако он является частью остова и языка знаний, которые возникли за последние годы в результате накопления новых сведений и развития новых взглядов на механизмы химических реакций и которые, хотя бы частично, должны стать основой для понимания ферментативного катализа в будущем. Перефразируя слова Хиндемита, приведенные в конце его книги Традиционная гармония [1], можно сказать, что усвоение материала данной книги ничего еще не говорит о творческой способности читателя, 1м, с другой стороны, даже одаренный энзимолог, который не владеет этим материалом, вряд ли может считаться законченным специалистом. [c.7]

Под действием ультрафиолетового излучения возможно образование тиминовых димеров. Такой димер не укладывается в двойную спираль ДНК, что нарущает репликацию и экспрессию генов. В механизме репарации данного повреждения участвуют три ферментативных активности [c.305]

Лечебная роль такого процесса репарации не ограничивается уда-лениел4 индуцированных ультрафиолетом димеров тимина, а распространяется также на исправление большого разнообразия других потенциально летальных нарушений генома клетки. Так, например, ряд гибельных измеиепий, вызванных действием на бактериальную ДНК рентгеновских лучей (вызывающих разрывы полинуклеотидных цепей) или иприта (вызывающего химические сшивки соседних пуриновых оснований), может быть обнаружен и исправлен репарирующей системой, иссекаю-шей поврежденный участок и затем заполняющей брешь. Показано было также, что репарационным исправлениям подвержены и структурные нарушения, обусловленные наличием не подходящих друг к другу некомплементарных пар оснований в рекомбинационных или мутационных гетерозиготах-гетеродуплексах (фиг. 160). Иссекая из гюлинуклеотидной цепи одно из двух оснований, образующих неправильную пару (с точки зрения правил спаривания Уотсона — Крика), и замещая его правильным нуклеотидом при репарационной репликации, направляемой неиссечеи-ной цепью, которая при этом имеет функцию репарационной матрицы, процесс иссечения и заполнения может привести к превращению гетерозиготы в гомозиготу. Следует, однако, заметить, что вероятность исправления любого такого структурного нарушения подвержена значительным вариациям. Во-первых, эффективность ферментативной ДНК-репарирую-щей системы зависит от генетической конституции организма. Одни организмы обладают очень мощными репарирующими системами и, следовательно, очень устойчивы к воздействиям, ведущим к повреждениям их ДНК, у других репарирующие системы малоэффективны или вовсе отсутствуют. Такие организмы обречены на гибель от малейшей травмы ДНК. Во-вторых, даже у организмов с эффективной репарирующей системой вероятность исправления поврежденной ДНК сильно зависит от физиологических условий в период репарации, в частности от температуры и состава питательной среды. [c.377]

Вторая особенность этого синтеза состоит в потребности в небольших количествах ДНК, так называемой ДНК-затравке. Эта ДНК, вводимая в раствор фермента и нуклеозидтрифосфатов, определяет не только самую возможность ферментативного синтеза дезоксиполимера, но и особенности конечного продукта, прежде всего соотношение его азотистых оснований. ДНК различных источников, использованные в качестве затравок, всегда катализируют синтез индивидуального специфического полимера, нуклеотидный состав которого идентичен составу затравки сохраняется также и последовательность нуклеотидов, которая соответствует последовательности нуклеотидов затравки. Излишне напоминать, насколько важно для биологической функции ДНК строгое воспроизведение соотношения азотистых оснований и их последовательности, являющейся основой генетического кода. В природе строгая специфичность репликации ДНК обеспечивается всей генетической и биохимической структурой клетки. [c.305]

Функция затравки . Процесс ферментативного синтеза ДНК на матрице ДНК, называемый репликацией, осуществляется ферментом ДНК полимеразой. В опытах (in vitro) вне клетки или вне организма, а также при синтезе ДНК в клетке (in vivo) установлено, что нативная ДНК не может служить затравкой для синтеза полимера. Репликация ДНК вследствие расхождения цепей и последующее образование молекулы одноцепочечной нуклеиновой кислоты (реплики) на другой комплементарной ей одноцепочечной молекуле (матрице) возможна лищь на матрице измененной ДНК. [c.306]

Далее было показано, что ДНК-матрица, добавленная к реакционной смеси, не только необходима для полимеризации, но фактически определяет характер образуемого полинуклеотида. Это послужило наиболее убедительным доводом в пользу того, что реакция, катализируемая ДНК-по-лимеразой in vitro, представляет собой не случайную полимеризацию нуклеотидов, а действительно приводит к репликации ДНК. Так, из результатов, приведенных в табл. 12, видно, что продукты ферментативных реакций, образованные в присутствии различных матричных ДНК, различающихся по содержанию [Г] + [Ц в пределах от 44 до 68%, очень напоминают по составу оснований их матрицы. Более того, последующий более тщательный анализ ферментативно синтезированного полинуклеотида показал, что матричная ДНК контролирует не только общий нуклеотидный состав продукта—образующегося полинуклеотида, но и относительную частоту соседствования любых двух оснований в реплицирующейся полинуклеотидной цепи. [c.210]

После того как в умах молекулярных генетиков укрепился взгляд на ДНК как на генетический материал, возникла тенденция рассматривать двойную спираль ДНК в качестве неприкосновенного хранилища информации и считать, что последовательность пуриновых и пиримидиновых оснований в ней не подвержена никаким метаболическим превращениям, кроме тех, которые необходимы для выполнения ауто- и гетерока-талитических функций. Однако уже обнаружение разрывов и воссоединений ДНК при генетической рекомбинации показало, что в живой клетке непрерывность двойной спирали не всегда сохраняется в неприкосновенности (об этом подробно рассказывалось в гл. ХП). В этой главе мы рассмотрим еще несколько различных ферментативных реакций, в которых участвует молекула ДНК, причем таких реакций, которые прямо не связаны с репликацией или выражением генетической информации. Некоторые из этих реакций проливают свет на молекулярный механизм генетической рекомбинации, происходящей за счет разрывов и воссоединений. [c.367]

Для того чтобы выяснить, не участвует ли в процессе репликации РНК, изображенном на фиг. 233, какая-нибудь особая ферментативная система, была проверена способность экстрактов клеток Е. vli, зараженных фагом 2, осуществлять синтез фаговой РНК in vitro. Оказалось, что [c.472]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология