Репликация, синтез ДНК

Репликация. Синтез дочерней молекулы двухцепочечной ДНК, идентичной родительской двухцепочечной ДНК. [c.1018]

Полипептидные антибиотики могут подавлять рост организмов — продуцентов этих биологически активных веществ в тех концентрациях, которые образуются в процессе развития организмов. По-видимому, эти антибиотики выполняют регуляторную функцию в процессе перехода вегетативных клеток в споры, влияя на ДНК-репликацию, синтез клеточной стенки, функцию мембран и другие процессы. [c.113]

Несмотря на то, что остов получался такой неаккуратный, у меня забилось сердце. Если ДНК такова, то мое сообщение об этом открытии произведет впечатление разорвавшейся бомбы. Существование двух переплетенных цепей с одинаковой последовательностью оснований не может быть случайным. Наоборот, это дает право полагать, что одна из цепей каждой молекулы на какой-то более ранней стадии служила матрицей для синтеза другой цепи. По такой схеме репликация гена начиналась бы с его разделения на две одинаковые цепи. Потом на обеих матрицах-родительницах образовывались бы две дочерние цепи, и получались бы две молекулы ДНК, идентичные первоначальной. Таким образом, если бы каждое основание синтезируемой цепи обяза- [c.105]

В действительности процесс репликации ДНК более сложен, чем описанный выше. Считается, что примерно двадцать белков участвуют в процессе репликации, в том числе и такие, которые разделяют родительские цепи, присоединяют и удаляют небольшие фрагменты затравок, вырезают неправильно присоединившиеся основания и исправляют поврежденные участки. Кроме того, оказывается, что синтез новой цепи на матрице происходит не как одна непрерывная стадия, но путем синтеза небольших цепей (фрагментов Оказаки), которые затем соединяются друг с другом с помощью фермента ДНК-лигазы. Затравкой этих фрагментов могут служить короткие цепи РНК, позднее заме- [c.150]

Интересно, что синтез и репликация ДНК основаны на разрыве водородных связей, энергия которых является оптимальной для записи биологической информации. Если бы были задействованы более прочные (ковалентные) связи, то лунка оказалась бы слишком глубокой — считывание и воспроизведение информации за разумные времена были бы затруднены. Более слабые (ван-дер-вааль-совы) связи приводили бы к быстрой утрате информации. [c.404]

Прежде всего они проявляются в различной степени распространенности геометрических (пространственных) и временных кодов на ранних и поздних стадиях эволюции. На ранних стадиях доминировали геометрические коды. Временные проявляли себя главным образом на стадиях размножения (связанных с работой механизмов репликации и синтеза белков), а сигнальные связи со средой и другими системами того же типа осуществлялись с помощью соединений, имеющих строго определенную структуру (например, феромоны). Позже, с появлением нервной системы, временное кодирование приобрело исключительное значение. [c.338]

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]

Большой интерес представляет вопрос о том, как регулируется синтез основных матриц ДНК и РНК. Некоторое подобие механизма индукции, по-видимому, функционирует и в этом случае. Удвоение (репликация) ДНК начинается лишь после того, как на особую точку хромосомы оказало действие вещество. [c.394]

Модель ДНК Уотсона и Крика сразу же позволила понять принцип удвоения ДНК. Поскольку каждая из цепей ДНК содержит последовательность нуклеотидов, комплементарную другой цепи, т. е. их информационное содержание идентично, представлялось вполне логичным, что при удвоении ДНК цепи расходятся, а затем каждая цепь служит матрицей, на которой выстраивается комплементарная ей новая цепь ДНК. В результате образуются два дуплекса ДНК, каждый из которых состоит из одной цепи исходной родительской молекулы ДНК и одной новосинтезированной цепи. Экспериментально показано, что именно так, по полуконсервативно-му механизму, происходит репликация ДНК (рис. 26). Несмотря на простоту основного принципа, процесс репликации сложно организован и требует участия множества белков. Эти белки, как и все другие, закодированы в последовательности нуклеотидов ДНК- Таким образом, возникает важнейшая для жизни петля обратной связи ДНК направляет синтез белков, которые реплицируют ДНК. [c.44]

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]

Так как цепи ДНК в дуплексе антипараллельны, то очевидно, что направление расплетания двойной спирали при репликации совпадает с направлением синтеза ДНК лишь для одной матричной цепи, но противоположно направлению синтеза ДНК на комплементарной матрице (рис. 31). Эго значит, что лишь на одной из матричных цепей синтез ДНК может происходить непрерывно. Как синтезируется ДНК на второй матрице Показано, что ДНК синтезируется сравнительно короткими фрагментами, называемыми фрагментами [c.53]

Многие репликоны используют, по-видимому, совершенно иную стратегию регуляции собственного синтеза. Для инициации репликации этих репликонов необходим белок-инициатор (например, белок Е в случае плазмиды F). от белок специфически связывается с определенной последовательностью ДНК, многократно повторенной на данном репликоне. Связывание белка-инициатора с одной или несколькими такими последовательностями, находящимися в ориджине, необходимо для инициации. Одна из последовательностей находится в начале гена бел ка-инициатор а, так что связывание с ней белка подавляет его собственный синтез. Считается, что регуляция репликации осуществляется благодаря сложной конкуренции за белок-инициатор между участком ДНК, необходимым для собственной репрессии, участком (или участками), необходимым для инициации синтеза ДНК, и другими участками связывания. Хотя подобные репликоны пока еще недостаточно изучены и детальная картина регуляции репликации не ясна, очевидно, что наличие множественных мест связывания ключевого белка инициации репликации позволяет регуляторной системе очень чутко отзываться на изменение копийности репликона. Например, если плазмида содержит 10 повторенных мест связывания белка-инициатора, то появление за счет репликации од ой дополнительной копии плазмиды увеличит число участков связывания на 10. В определенном смысле многократно повторенные участки связывания белка-инициатора, суммарное количество которых пропорционально копийности репликона, аналогичны ранее рассмотренной ингибиторной РНК, концентрация которой также пропорциональна копийности. [c.67]

Генетическая информация передается от родительской клетки к дочерней путем репликации (синтеза) ДНК- Генетическая информация сохраняется в ДНК до тех пор, пока не понадобится, а затем превращается в инструкцию по синтезу белка специфической последовательности в процессе транскрипции. Генетическая инструкция переписывается на полимерную молекулу РНК (мРНК). Она в свою очередь взаимодействует с соответствующими специфическими амииоацил-тРНК, в результате чего происходит последовательное присоединение аминокислот. Перевод генетической информации из РНК в специфическую аминокислотную последовательность называется трансляцией. [c.108]

Фаг М13 — это одноцепочечная циклическая ДНК длиной около 6500 нуклеотидов. После инфицирования бактериальной клетки одноцепочечная ДНК фага превращается в двуцепочечную репликативную форму (RF), которая подобна плазмиде. Фаговая ДНК содержит, кроме того, короткий участок из 500 нуклеотидов, названный как МП (межгенная последовательность), не существенный для ее жизнедеятельности. Именно в этот участок МП репликативной формы ДНК после расщепления ее с помощью лигазы вставляют чужеродную ДНК. Введение рекомбинантной двуцепочечной молекулы в клетку Е. соИ приводит к ее репликации, синтезу (+) цепи, упаковке последней в белковый чехол и вьщеле-нию фага в среду. Инфицированная нитевиднь фагом клетка продолжает делиться, вьщеляя в окружающую среду большое количество фага. Этот фаг содержит в вирионе одноцепочечную циклическую ДНК, в которую встроена одна из цепей чужеродной ДНК. [c.120]

Необходимо указать, что конфигурация двойной спирали ДНК сильно меняется в зависимости от количественного содержания воды и ионной силы окружающей среды. Методами рентгеноструктурного анализа доказано существование по крайней мере 6 форм ДНК, названных А-, В-, С-, 0-, Е- и 2-формами. Конфигурация двух из них в простейшей форме представлена на рис. 3.1, б и в. Можно увидеть, что у А-формы наблюдается некоторое смещение пар оснований от оси молекулы к периферии, что отражается на размерах (2,8 нм—длина одного витка, в котором вместо 10 содержится 11 мононуклеотидов меняется расстояние между нуклеотидами и др.). Если А- и В-формы представляют собой правозакрученную двойную спираль, то 2-форма (зигзагообразная) ДНК имеет левозакрученную конфигурацию, в которой фосфодиэфирный остов располагается зигзагообразно вдоль оси молекулы. Параллельно фосфодиэфирному остову в структуре А- и В-форм ДНК имеются большая и малая бороздки (желобки) — сайты, где присоединяются белки, выполняющие, очевидно, регуляторные функции при экспрессии генов. В настоящее время есть основание считать, что между А- и В-формами ДНК осуществляются взаимные переходы при изменении концентрации соли и степени гидратации. В-форма ДНК больше всего подходит к модели Уотсона и Крика. В этих переходах, которые могут быть вызваны растворителями или белками, очевидно, заключен определенный биологический смысл. Предполагают, что в А-форме ДНК выполняет роль матрицы в процессе транскрипции (синтез РНК на молекуле ДНК), а в В-форме—роль матрицы в процессе репликации (синтез ДНК на молекуле ДНК). [c.110]

Механизм репликации. Рассмотрим наиболее характерные черты механизма репликации. Синтез полинуклеотидных цепей при репликации катализируется ферментом Щ1К-полимеразой. Подобные синтезы можно осуществить in vitro, используя ферменты, выделенные из организма ]ЩК-полимеразнаяреакция. На ДНК-полимеразной реакции основан клинико-биохимический метод определения причин наследственных заболеваний и методы генной инженерии (см. главы 19 и 21). [c.349]

Рис. 5-54. Получение у бактерий и бактериофагов мутантов с различными нарушениями репликации ДНК открыло возможности для выявления и очистки ферментов, выполняющих какую-либо еше не известную функцию, необходимую для ренликации ДНК у прокариот. Использованные здесь темнературочувствительные мутанты принадлежат к так называемым условным мутантам, обычно их фермент нормально функционирует нри низкой температуре и не работает при высокой. У безусловных мутантов с нарушениями репликации синтез ДНК не идет ни нри низкой, ни при высокой температуре, и потому эти мутанты обречены на гибель. В модифицированной форме такие тесты на комплементацию in vitro полезны

Синтез (репликация) ДНК должен происходить таким образом, чтобы образовались две новые цепи двухтяжевой ДНК с той же самой последовательностью оснований, т. е. той же генетической информацией, что и родительская. Благодаря такому процессу из данной родительской клетки возникают две дочерние. Репликация становится возможной потому, что двухтяжевая родительская ДНК разделяется на отдельные нити, из которых каждая служит матрицей для синтеза новой спирали. Если бы две цепи были ковалентно связаны, энергия, необходимая для разделения цепей, была бы весьма значительной. Сохранение последовательности оснований в процессе репликации происходит благодаря высокой специфичности при образовании водородных связей между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями. Так что, например, аденин на одной цепи двойной спирали всегда будет находиться напротив и образовывать водородные связи с тимином во второй цепи. При разделении цепей аденин из одной цепи всегда будет взаимодействовать с тимином в процессе синтеза новой комплементарной цепи. Аналогичным образом тимин, который находился напротив аденина в родительской двойной спирали, после разделения цепей будет взаимодействовать в процессе синтеза новой комплементарной цепи с аденином. Следовательно, на каждой из разделенных цепей родительской двойной спирали, как на матрице, синтезируются две новые цепи двухспиральмой ДНК, обладающие совершенно одинаковой последовательностью оснований с родительской молекулой. Такой механизм синтеза ДНК называется полуконсервативным механизмом репликации, поскольку исходная двойная спираль наполовину сохраняется (рис. 3.9), т, е, каждая из двух образовавшихся двойных спиралей содержит одну цепь из родительской молекулы. [c.148]

Нетрудно видеть, что в тонком механизме репликации и синтеза белков произвол в расположении частиц сведен к минимуму. Этот матричный процесс является низкоэнтропийным. Ошибки в размещении аминокислот в пептидных цепочках составляют по приблизительной оценке 1 на 10 . В то же время, если бы синтез белков происходил на примитивной матрице, на которой концентрация тех или иных компонентов и их относительное расположение в значительной мере определялись бы случайностями окружающей обстановки, нельзя было бы ожидать воспроизводимости синтеза того или иного белка и, в частности, того белка, от структуры ко- [c.393]

Проблема образования топологически связанных молекул возникает также и в области биополимеров. Уже давно известно, что в природе обнаруживаются (причем непосредственно, с помощью электронной микроскопии) ДНК, имеющие структуры катенанов и даже узлов, а образуются они в ходе репликации кольцевых ДНК, т. е. именно так, как представлено на схеме 4.43 (основную библиографию см. в обзоре [18d]). Недавно этот же принцип молекулярного дизайна был использован для синтеза катенановых и узель-ных фрагментов ДНК, необходимых для моделирования свойств природных ДНК, имеющих такую форму [2 Id]. Иначе говоря, стратегия Уальба была изобретена Природой уже давным-давно. [c.433]

ДО ADP и фосфата. Образованный таким образом комплекс характеризуется практически неограниченной процессивностью синтеза. Видимо АТР обеспечивает необрати.мость присоединения к матрице (до конца копирования). Для элонгации (удлинения затравки) тоже необходим АТР, но лишь в качестве аллостерического эффектора (на этой стадии его можно заменить негидролизуемым аналогом), позволяющего ДНК-полимеразе чувствовать состояние энергетического баланса клетки и проводить репликацию лишь при условии достаточного энергообеспечения. При опти.мальных условиях скорость синтеза ДНК холоферментом ДНК-полимеразы П1 in vitro составляет около 1000 нуклеотидов в секунду, что соответствует скорости репликации in vivo. [c.50]

Для выяснения механизма репликации бактериальной хромосомы незаменимую роль сыграл анализ разнообразных мутантов, нарушающих репликацию ДНК. Синтез ДНК — функция жизненно важная, и мутации, инактивирующие ферменты синтеза ДНК, легальны. Поэтому, как и в других подобных случаях, были использованы условно летальные мутации, в частности температурочувствитель-ные (ts). [c.54]

III удлиняет эти затравки до тех пор, пока не упрется в предыдущую затравку, т. е. синтезирует фрагменты Оказаки. Затем действует ДНК-полимераза I, которая продолжает удлинять фрагменты Оказаки, одновременно гидролизуя РНК-затравку предыдущего Фрагмента, используя свою 5 -экзонуклеазную активность. После действия ДНК-полимеразы I между двумя соседними фрагментами остается только одноцепочечный разрыв, который зашивает ДНК-лигаза. Таким образом, в репликативной вилке одновременно работают около 20 разных полипептидов, осуществляя сложный, высо-Коупорядоченный и энергоемкий процесс. Не говоря уже о том, что Каждый нуклеотид переходит в ДНК из богатого энергией предшественника, множество. молекул АТР тратится на действие хеликаз, на синтез РНК-затравок, которые затем удаляются, на активацию ДНК-полимеразы III при переходе на каждый новый фрагмент Оказаки запаздывающей цепи и на работу топоизомераз по Раскручиванию взаимозакрученных цепей ДНК (см. ниже). Такова цена высокой точности и скорости репликации. [c.57]

Репликацию ДНК Е. соН удалось воссоздать in vitro в системе из очищенных белков. Для реакции необходимы все вышеперечислен,-ные белки, а для оптимального синтеза — белок HU — гистоноподобный белок Е. соИ. Нужны также белки, участвующие в инициации репликации, и топоизомеразы. [c.58]

Последовательность ориджина способствует необходимому для начала синтеза ДНК расплетанию двойной спирали ДНК и служит участком сборки, посадки на ДНК активного комплекса белков, осуществляющих репликацию. Чем же ориджины репликации отличаются от прочих последовательностей ДНК, что определяет их специфичность Для разных репликонов ответ может быть различным, однако часто оказывается, что специфичность ориджина определяется специальным белком, участвующим в инициации синтеза ДНК и способным избирательно связываться с последовательностью нуклеотидов данного ориджина. Наличие на одном репли-коне ориджина и гена, кодирующего специфичный к нему белок-инициатор, обеспечивает самоподдержаиие этого репликона Б клетке. [c.61]

Два фермента обеспечивают высокую избирательность инициации синтеза ДНК, ограничивая инициацию репликации только ориджином. Это топоизомераза I и РНКаза Я, избирательно гидролизующая РНК в составе гибридных дуплексов с ДНК-Действие этих фер.ментов направлено против гибридных ДНК—РНК-участков, которые могут случайно образоваться на ДНК при транскрипции и послужить затравками для начала синтеза ДНК. Возможная роль в этом процессе РНКазы Н очевидна она способна непосредственно гидролизовать РНК во всех таких участках. Что касается роли топоизомеразы I, то необходимо отметить, что гибриды ДНК— РНК образуются лишь в том случае, если ДНК сверхспирализована (образование гибридного дуплекса снимает часть избыточной энергии сверхспирализации), причем сверхспирализована достаточно сильно, чтобы локальные нарушения нормальной вторичной структуры ДНК могли способствовать гибридизации с РНК- Топоизомераза I может релаксировать сверхспиральную ДНК лишь в том случае, если она сверхспирализована отрицательно и достаточно сильно, т. е. в условиях, способствующих возникновению на ДНК упомянутых локальных нарушений вторичной структуры. Таким образом, можно думать, что одна из функций этого ( рмента состоит в поддержании нормальной вторичной структуры ДНК, препятствующей ее гибридизации с РНК и образованию затравки. В мутантах Е. oli по РНКазе Н (ген rnh) или по топоизомеразе I (ген [c.62]

Смотреть страницы где упоминается термин Репликация, синтез ДНК: [c.109] [c.433] [c.308] [c.121] [c.300] [c.151] [c.381] [c.45] [c.49] [c.50] [c.54] [c.58] [c.61] [c.63] [c.64] [c.66] [c.66] [c.66] [c.68] [c.69] [c.118] [c.119] [c.120]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология