Матричная функция ДНК при 23 репликации

Репликация и синтез на матрицах представляют собой, в известной мере, также иллюстрацию функций контролирующего аппарата. Репликация означает воспроизводство данной молекулы из ее фрагментов, вызванное самой этой молекулой. Схема репликации заключается в присоединении к атомам или группам атомов, связанных в макромолекулу, таких же частиц с последующим объединением их в макромолекулу, копирующую исходную или являющуюся по отношению к ней комплементарной. Репликация и матричный синтез представляют собой основу механизма создания белковых молекул со специфическим чередованием аминокислотных остатков. [c.381]

Необычайный интерес в последние годы вызвали РНК-содержащие онкогенные вирусы. Большинство исследователей, занимающиеся биохимической генетикой и функциями нуклеиновых кислот, считали, что ДНК образуется только за счет репликации других молекул ДНК- Если транскрибирование РНК с ДНК может протекать свободно, то обратный процесс, а именно образование ДНК на РНК-матрице, считался маловероятным. Большой неожиданностью поэтому оказалось обнаружение во многих онкогенных РНК-содержащих вирусах, и в том числе в вирусах, вызывающих у животных лейкоз, РНК-зави-симой ДНК-полимеразы (т.е. обратной транскриптазы). Этот фермент обнаруживается в зрелых вирусных частицах. Наиболее тщательно очищенный фермент вирусов миелобластоза птиц состоит из двух белковых субъединиц, имеющих мол. вес ПО ООО и 70 000, и содержит два атома связанного Zn +. Для функционирования фермента необходима короткая затравка и матричная цепь РНК. При этом сначала получается гибрид ДНК—РНК, из которого затем (вероятно, после гидролитического расщепления цепи РНК под действием РНКазы Н, разд. Д, 5, в) получается двухцепочечная ДНК. Таким образом, заражение РНК-содержащими вирусами сопровождается образованием [c.288]

Репликация, транскрипция и трансляция ядерного генома. У эукариот генетическая информация, содержащаяся в ядре, распределена между хромосомами. Каждая хромосома — это нитевидная структура, содержащая ДНК, основные белки особого типа, называемые гистонами и группу негистоновых белков, которые, вероятно, играют какую-то роль в регулировании функции генов. В неделящемся, или интерфазном, ядре каждая хромосома сильно выгнута и имеет толщину всего 20-30 нм поэтому ее нельзя увидеть с помощью светового микроскопа. Интерфазное ядро содержит ядрышко — органеллу, богатую РНК и связанную со специфическим участком хромосомы — ядрышковым организатором. Ядрышковый организатор содержит множество копий генов, определяющих структуру рибосомальных РНК ядрышко служит местом синтеза высокомолекулярного РНК-предшественника, из которого затем путем расщепления образуются основные типы молекул РНК, входящих в состав цитоплазматических рибосом. Эти РНК, а также матричные РНК, синтезируемые в других участках хромосом, выходят через ядерные поры в цитоплазму, где происходит сборка рибосом и синтезируется основная масса клеточного белка. [c.48]

Аккумуляторы энергии и системы, выполняющие различные каталитические функции, а также матричные системы, обеспечивающие работу механизма репликации и синтеза белка, — все они оказались в конечном счете построенными из относительно небольшого числа исходных веществ и притом так, что даже структурный план у всех этих деталей биохимических машин получился почти одинаковым. [c.141]

Каким должно быть постулированное Уотсоном и Криком комплементарное спаривание пуриновых и пиримидиновых оснований двух полинуклеотидных цепей двойной спирали, чтобы молекула ДНК могла реплицироваться, непосредственно используя каждую цепь в качестве матрицы для образования своей собственной комплементарной цепи В таком акте репликации, как они полагали, две цепи двойной спирали разделяются и каждое пуриновое и пиримидиновое основание притягивает к себе комплементарный свободный нуклеотид и удерживает его nai месте с помощью специфичных водородных связей (показанных на фиг. 80). Как только свободные нуклеотиды закрепятся на родительской матричной цепи, они сшиваются вместе в результате образования фосфодиэфирных связей, которые связывают соседние остатки дезоксирибозы, образуя новую полинуклеотидную молекулу с предопределенной последовательностью оснований (фиг. 88). В результате после роста комплементарных цепей, который происходит по всей длине обеих родительских полинуклеотидных цепей, образуются две молекулы ДНК, имеющие идентичные последовательности четырех оснований и, следовательно, то же информационное содержание, что и родительская двуспиральная ДНК. На этой стадии аутокаталитическая функция завершается. При наступлении следующего цикла репликации в двух дочерних клетках, которые получили две дочерние молекулы ДНК, образованные в первом цикле, вновь происходит разделение четырех полинуклеотидных цепей обеих дочерних молекул ДНК. Каждая цепь затем действует как матрица для роста новой полинуклеотидной цепи. В результате появляются четыре двухцепочечные молекулы ДНК, каждая из которых идентична по последовательности оснований исходной двойной спирали. Эти четыре молекулы обеспечивают генетической информацией четыре внучатые>> клетки. [c.190]

Матричный синтез ДНК, катализируемый ДНК-полимеразами, выполняет две основные функции репликацию ДНК, т.е. синтез новых дочерних цепей, комплементарных исходным материнским цепям, и репарацию двунитевых ДНК, имеющих бреши в одной из цепей, образовавшиеся в результате вырезания поврежденных участков этой цепи специальными нуклеазами. В обоих сл гчаях ДНК-полимеразы катализируют перенос дезоксирибонуклеотидных фрагментов от дезоксирибонуклеозид-5 -трифосфатов на гидроксигруппу 3 -концевого фрагмента растущей или подлежащей регенерации цепи. Уравнение реакции с использованием сокращенной символики (см. 2.3) можно записать в виде [c.177]

Если описанные ферментативные реакции позволяют осуществить включение Р только на один из заранее известных концов молекулы ДНК или РНК, то рассматриваемая ниже система позволяет получить нити ДНК, в которых практически весь фосфор представлен радиоактивным изотопом. Фермент ДНК-полимераза I из Е. соИ, которому вначале приписывали функцию репликации, на самом деле играет основную роль в репарации ДНК. Особенно эффективно он начинает комплементарный синтез ДНК в точке разрыва одной из нитей, используя вторую нить в качестве матрицы. Такой синтез можно условно назвать трансляцией от разрыва . В английской литературе этот процесс называют ni k translation ( ni k — разрыв, щель). Трансляция идет в направлении 5 - 3 достраиваемой разорванной нити, т. е. начиная от З -ОН-конца этой нити в месте разрыва. Как и для любого матричного синтеза ДНК, в качестве субстратов необходимы все четыре дезоксирибонуклеозид-трифосфата. [c.258]

Разными методами доказано, что молекулы S pl локализованы в ядре дрожжевой клетки, однако не удалось обнаружить ни одной интегрированной копии S pl в хромосомной ДНК дрожжей. Небольшая часть молекул данной плазмиды может находиться в форме димеров, тримеров и др. S pl упакована гистонами и транскрибируется в поли(А)-содержащие матричные РНК. Репликация дрожжевой плазмиды происходит в S-фазе клеточного цикла и требует функции тех же генов, что и репликация хромосом. [c.289]

Антибиотики, взаимодействующие с ДНК, нарушают ее матричную функцию и подавляют репликацию или транскрипцию, или оба эти процесса. Их применяют для лечения опухолей. Противоопухолевые антибиотики практически одинаково взаимодействуют с ДНК, выделенной из любых клеток, как нормальных, так и опухолевых, т. е. они не отличаются избирательностью. Избирательность в их действии на клетки определяется не ДНК, а другими факторами, например различной проницаемостью клеточных мембран или особенностями метаболизма. Но эта избирательность не абсолютна, при лечении могут повреждаться и здоро- [c.152]

Еще разнообразнее наборы белков, участвующие в синтезе ДНК на двухнитевых матрицах. В этом случае поми.мо уже перечисленных, требуются, в частности, хеликазы, способствующие расплетанию родительского дуплекса в области репликационной вилки (см. гл. И), набор с рментов, необходимых для синтеза отстающей цепи (праймазы ферменты, удаляющие РНК-затравку ДНК-лигазы, сшивающие фрагменты Окадзаки), а также — часто — топоизомеразы, снимающие избыточное внутримолекулярное напряжение, возникающее в результате расплетания матричного дуплекса. В обще.м, процесс элонгации при репликации вирусных ДНК-геномов не отличается принципиально от этого процесса при синтезе клеточных ДНК- Единственно, что следует отметить,— это использование (в некоторых системах) вирус-специфических репликационных белков, которые по своей функции аналогичны белка.м, и.меющимся в незараженной клетке. [c.266]

Вся информация о строении и функционировании любого живого организма содержится в закодированном ввде в его генетическом материале, основу которого составляет дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). ДНК большинства организмов — это длинная двухцепочечная полимерная молекула. Последовательность мономерных единиц (дезоксирибонуклеотидов) в одной ее цепи соответствует (комплементарна) последовательности дезоксирибонуклеотидов в другой. Принцип комплементарности обеспечивает идентичность новосинтезированных молекул ДНК, образующихся при их удвоении (репликации), исходным молекулам. Индивидуальными генетическими элементами со строго специфичной нуклеотидной последовательностью, кодирующими определенные продукты, являются гены. Одни из них кодируют белки, другие -только молекулы РНК. Информация, содержащаяся в генах, которые кодируют белки (структурных генах), расшифровывается в ходе двух последовательных процессов синтеза РНК (транскрипции) и синтеза белка (трансляции). Сначала на определенном участке ДНК как на матрице синтезируется матричная РНК (мРНК). Затем в ходе согласованной работы многокомпонентной системы при участии транспортных РНК (тРНК), мРНК, ферментов и различных белковых факторов осуществляется синтез белковой молекулы. Все эти процессы обеспечивают правильный перевод зашифрованной в ДНК генетической информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот. Аминокислотная последовательность белковой молекулы однозначно задает ее структуру и функции. [c.29]

ДНК, разветвленная структура — модель Корнберга, поясндкмцая разветвлен-ность ДНК, синтезируемой т х>Иго. Репликация двухцепочечной ДНК, как известно, может осущтетвляться лишь в том случае, когда в полинуклеотидной цепи есть одиночный разрыв. При этом открывшаяся З -гидроксильная группа выполняет функцию затравки, и новая растущая цепь вытесняет старую комплементарную цепь, начиная с 5 -фосфатного конца. В одной из точек фермент может тойти с первоначальной матричной цепи и начать копирование комплементарной цепи. Это и влечет за собой образование разветвленной структуры. [c.52]

Термин инфекционность в том смысле, в каком он употребляется в данном контексте, относится ко всей совокупности событий, происходящих в процессе заражения проникновение инфекционного агента в клетку-хозяина репликация нуклеиновой кислоты, синтез вирусных белков (или белка) оболочки и других вирусоспецифичных соединений созревание вирусных частиц и, наконец, выход вируса из клетки, сопровождаемый или не сопровождаемый лизисом и другими цитоплазматическими изменениями, а также общими симптомами заболевания. Все эти различные биологические и биохимические стороны понятия инфекционности обсуждаются в последующих главах. Здесь же мы хотим обратить внимание читателя лишь на следующее обстоятельство. Биологическая активность вирусных нуклеиновых кислот имеет, как известно, две стороны, а именно матричную активность и активность в качестве переносчика информации. Оказалось, что для изучения этих активностей можно использовать не живую клетку-хозяина, а более простые системы, в частности бесклеточные системы in vitro с использованием очищенных ферментов [187, 344, 348]. Именно благодаря применению таких систем было выяснено, что для выполнения нуклеиновой кислотой отдельных функций, например для синтеза белковой оболочки, не требуется присутствия полной интактной молекулы нуклеиновой кислоты, или всего набора нуклеиновых кислот, или цельной вирусной частицы. Таким образом, используя в эксперименте отдельные фрагменты или компоненты РНК, можно пролить свет на функциональную роль различных частей молекулы нуклеиновой кислоты или комплекса нескольких молекул. О таких исследованиях упоминается в гл. XI, разд. Б. [c.180]

Как известно, ультрафиолетовое облучение приводит к блокированию или модификации всех известных функций нуклеиновых кислот. При фотоповреждении ДНК ингибируются трансформирующая активность и способность к репликации и транскрипции, а также происходят различные мутационные изменения, затрагивающие ци-строны, кодирующие структуру всех белков, т-РНК и р-РНК. При локализации повреждения в и-РНК ингибируется процесс связывания ее с рибосомами и т-РНК, утрачивается трансляционная активность, искажается матричный смысл. Наконец, при прямом фотоповреждении т-РНК подавляется ее акцепторная активность к аминокислотам, изменяется структура антикодона и способность комплексироваться с рибосомами и кодонами и-РНК. Конечным результатом фотохимических повреждений нуклеиновых кислот являются гибель или разнообразные мутации, а также всевозможные физиологические изменения бактериофагов, клеток и организмов. [c.242]

Одни молекулы РНК являются конечными продуктами, которые сами по себе выполняют в клетке определенные функции. Другие РНК, называемые матричными или информационными (мРНК), направляют синтез других молекул-белков. Существует множество различных белков это, например, структурные компоненты клетки, антитела, ферменты и т.д. Последние фактически выполняют всю работу в клетке, в том числе осуществляют транскрипцию и репликацию ДНК. [c.15]

Открытие ферментативных функций РНК и ее способности к саморепликации завершило 30—40-летний период попыток рационально объяснить первые шаги молекулярной эволюции жизни. Тот факт, что одноцепочечные молекулы РНК способны сами себя реплицировать и изменять, представлялся с функциональной точки зрения существенным. Сейчас известно, что все матричные процессы копирования, затрагивающие РНК (транскрипция, репликация и обратная транскрипция — рис. 2.4 А, В), склонны к ошибкам. [c.60]

Благодаря участию в деятельности мембранного аппарата клетки реализуются такие важнейшие биологические функции липидов, как регуляция деятельности ряда гормонов и активности ферментов (сейчас известно несколько сотен липидзависимых ферментов), влияние на процессы транспорта метаболитов и макромолекул, контроль реакций биологического окисления и энергетического обмена, связь с репликацией ДНК и ее матричной активностью, компартментализация обменных процессов в клетке вплоть до формирования мембранных машин (хлоропластов, митохондрий), участие в межклеточных взаимодействиях (особенно в эмбрио- и онтогенезе), обеспечение молекулярной памяти и пиктографического механизма записи информации. Перечисленные функции липидов характеризуют как неканонические. За выяснение некоторых из них большой группе советских ученых (Е. М. Крепе, Л. Д. Бергельсон, Р. П. Евстигнеева и др.) в 1985 г. присуждена Государственная премия. [c.372]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология