Полуконсервативный механизм

Рис. 31.1. Полуконсервативный механизм репликации ДНК.

Модель Уотсона—Крика дает общее молекулярное описание структуры и функции генов, предполагает принцип репликации генетического материала. Доказательство полуконсервативного механизма репликации ДНК заставило по-новому взглянуть на основные характеристики двойной спирали Уотсона—Крика. Для того чтобы понять, как работает полуконсервативный механизм репликации, необходимо ответить на ряд вопросов как разделяются комплементарные нити ДНК, закрученные одна вокруг другой Какая ферментативная система воспроизводит ДНК с учетом антипараллельности ее цепей и др. [c.126]

Рис. 28-2. Результаты эксперимента Мезельсо-на-Сталя. В градиенте плотности s l тяжелая [ К]ДНК достигает равновесия в полосе, которая расположена ближе ко дну пробирки, чем полоса равновесия легкой [ N] ДНК. Равновесное положение гибридной ДНК оказывается промежуточным. Определение плотности дочерних ДНК после первого и второго удвоений показало, что репликация ДНК осуществляется по полуконсервативному механизму.

Доказательство полуконсервативного механизма репликации ДНК послужило и первым прямым доказательством справедливости модели Дж. Уотсона и Ф. Крика. [c.125]

В 1957 г. М. Мезельсон и Ф. Сталь подтвердили представления Дж. Уотсона и Ф. Крика о полуконсервативном механизме воспроизведения (репликации) ДНК в клетках бактерий (рис. 6.6). [c.122]

Нельзя не отметить, что механизм консервативной транспозиции на первый взгляд уступает полуконсервативному механизму [c.118]

Если бы репликация протекала по дисперсионному механизму, то после первого удвоения результат соответствовал бы наблюдаемому и при полуконсервативном механизме, т.е. ДНК занимала бы промежуточное положение между <тяжелой> и <легкой> фракциями. Однако при втором удвоении все молекулы ДНК опять будут иметь одинаковую [c.442]

Эксперимент Мезельсона и Сталя доказал, что репликация ДНК Е.соИ протекает по полуконсервативному механизму. Как вьп-лядели бы результаты эксперимента, если бы репликация протекала по так назьшаемому <дисперсионкому> механизму, при котором обе [c.197]

Полуконсервативный механизм. Родительская двойная спираль раскручивается, и на каждой полинуклеотидной цепи образуется новая комплементарная цепь. Таким образом, новая двойная спираль оказывается гибридом старой и вновь синтезированной цепей. [c.37]

В процессе Р. двойная спираль ДНК, состоящая из двух комплементарных полинуклеотидных цепей, раскручивается на отдельные цепи и одновременно начинается синтез новых полинуклеотидных цепей при этом исходные цепи ДНК играют роль матриц. Новая цепь, синтезирующаяся на каждой из исходных цепей, идентична др. исходной цепи. Когда процесс завершается, образуются две идентичные двойные спирали, каждая из к-рых состоит из одной старой (исходной) и одной новой цепи (рнс. 1). Таким образом от одного поколения к другому передается только одна из двух цепей, составляющих исходную молекулу ДНК,-т. наз. полуконсервативный механизм Р. [c.252]

Рис I Схема полуконсервативного механизма репликации. А, Т, О и С-остатки пуриновых и пиримидиновых оснований (соогв. аденина, тимина, гуанина и цитозина) ) -исходная цепь ДНК 2-новая цепь ДНК. [c.252]

Фаг фХ 174-мелкий вирус, содержащий кольцевую одноцепочечную молекулу ДНК (рис. 7.3). После проникновения в клетку-хозяина синтезируется комплементарная цепь ДНК и образуется двухцепочечная молекула, которая затем в начале скрытого периода реплицируется по полуконсервативному механизму. После того как нарабатывается достаточное количество белков головки и начинается сборка фагов, ДНК начинает реплицироваться посредством видоизмененного сигма-механизма., при котором синтезируется только фаговая цепь, и в головку фагов включаются одноцепочечные кольцевые молекулы фаговой ДНК. Эта последовательность необходимых для размножения фага событий была расшифрована посредством генетического анализа. [c.195]

Более того, в тех сравнительно редких случаях, когда генетический материал представлен однонитевой ДНК, как, например, у бактериофага фХ-174 и некоторых других, при их воспроизведении в клетке синтезируется так называемая репликативная (двунитевая) форма (РФ). Эта РФ далее реплицируется на основе полуконсервативного механизма. [c.125]

Она осуществляется по полуконсервативному механизму (т. е. одна из цепей служит матрицей для сборки другой), причем цепи [c.71]

Основными особенностями процесса репликации ДНК являются его полуконсервативный механизм, прерывистость синтеза (с промежуточным образованием так называемых фрагментов [c.30]

М. Мезельсон и Ф. Сталь в 1958 г. показали, что репликация происходит по полуконсервативному механизму, т.е. одна цепь синтезируется заново, а вторая сохраняется в исходном виде, и дочерние клетки первого поколения получают одну цепь ДНК от родителей, а вторая цепь является новой. Опыты Мезельсона и Сталя состояли в том, что бактерии долгое время выращивали в среде, содержащей тяжелый изотоп азота Н, который включался в ДНК, а затем переносили клетки в условия, содержащие обычный (легкий) изотоп азота Ы. После репликации дочернюю ДНК фракционировали по плотности. Оказалось, что вся дочерняя ДНК однородна и имеет плотность, промежуточную между плотностью тяжелой и легкой ДНК, т.е. оба изотопа распределились в соотношении 50 50. Это означало, что одна цепь дочерней молекулы ДНК содержала а другая - "Н, что и соответствует полуконсервативной репликации. Такой же процесс повторяется при образовании второго поколения клеток, в результате только две из четырех до- [c.54]

Полуконсервативный механизм сегрегации предполагает локализацию сайтов включения новых фрагментов в экваториальной зоне клетки. Это также должно приводить к появлению дочерних клеток с полностью новообразованными поверхностными структурами, но лишь при второй генерации после начала наблюдения. [c.67]

Рис. 4.3. Эксперимент, доказывающий полуконсервативный механизм репликации ДНК. Заштрихованные зоны в пробирках указывают положение ДНК после центрифугирования

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]

Рис. 28-1. Принцип эксперимента Мезельсона-Сталя, целью которого было выбрать один из двух возможных механизмов репликации тяжелой [ К] ДНК (обозначена черным цветом), когда репликация происходила в среде с легким изотопом азота [ Н]. Легкие цепи ДНК обозначены красным цветом. А. Консервативный механизм репликации. Если бы репликация протекала по этому механизму, то одна из двух дочерних двухцепочечных молекул содержала бы две легкие , а другая-две тяжелые цепи. Последующее удвоение дочерних молекул должно было бы привести к появлению четырех двухцепочечных молекул, одна из которых была бы тяжелой , а три других- легкими гибридные ДНК при этом не образуются. Б. Полуконсервативный механизм репликации. При этом типе репликации каждая из двух дочерних двухцепочечных молекул ДНК должна была бы содержать одну родительскую ( тяжелую ) цепь и одну легкую цепь. Последующее удвоение дочерних молекул приводило бы к образованию двух гибридных и двух легких молекул ДНК.

Генетический материал любой клетки представлен ДНК, информационные свойства которой определяются специфической последовательностью четырех нуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Полуконсервативный механизм репликации ДНК, в результате которого из одной родительской двухцепочной молекулы образуются две дочерние молекулы, содержащие по одной родительской и одной вновь синтезированной комплементарной полинуклеотидной цепи, наилучшим образом обеспечивает идентичность исходной и синтезированных молекул и, следовательно, сохранность видоспецифической наследственной информации в ряду поколений клеток и организмов (см. гл. 4). Частота ошибок, возникающих в процессе репликации, порядка 10 . [c.142]

Выводы из эксперимента Мезельсона-Сталя. Результаты эксперимента Мезельсона-Сталя доказали, что репликация ДНК в Е. oli протекает по полуконсервативному механизму. Согласно так называемой дис-персивной модели, цепи родительской ДНК расщепляются при репликации на фрагменты произвольного размера, а затем соединяются с фрагментами новосин- [c.924]

Результаты этих опытов не совместимы ни с консервативным, ни с дисперсивным механизмом репликации ДНК они согласуются с представлением о полуконсервативном механизме. При репликации цепи раскручиваются и расходятся. На каждой одиночной цепи происходит синтез новой комплементарной цепи. В этом процессе участвуют ДНК-по-лимеразы. Функция их проста они связывают между собой нуклеотиды, расположившиеся путем спаривания оснований в правильном порядке, и таким образом синтезируют новую полинуклеотидную цепь. Биохимические механизмы показаны на рис. 2.15 и поясняются в подписи к этому рисунку. С подробностями можно ознакомиться в учебниках по молекулярной биологии. [c.38]

Рис. 30. Схема, демонстрирующая полуконсервативный характер редупликацииДНК. Тяжелая ДНК (толстые вертикальные линии) передается первому, второму и третьему поколениям по полуконсервативному механизму. Легкая ДНК обозначена тонкими [ линиями. Справа приведены соотношения — тяжелая ДНК полутяжелая ДНК легкая ДНК.

Теперь мы уже вполне подготовлены к тому, чтобы приступить к вопросу, поставленному в гл. VU, а именно к вопросу о молекулярном механизме возникновения тех изменений в последовательности нуклеотидов ДНК, которые приводят к мутациям. Действительно, исследование характера возникновения мутаций Т-четных фагов с использованием методов генетического анализа с высоким разрешением дает большие возможности для проникновения в природу мутационного процесса. Использование фагов имеет еще одно важное преимущество по сравнению с ис-лользованием бактерий. Мутации фаговой ДНК можно изучать как в том случае, когда она находится в состоянии покоя вне клетки в составе инфекционной фаговой частицы, так и когда она находится в реплицирующемся, внутриклеточном, вегетативном состоянии. Уже самые первые исследования Херши и Лурия показали, что частота спонтанных мутаций в покоящейся ДНК очень мала — столь мала, что в течение многих лет считалось (как потом оказалось, ошибочно), что внеклеточные фаговые частицы вообще не мутируют месяцами и даже годами. Таким образом, новые мутации появляются в основном во время вегетативного размножения фага в клетке-хозяине. Рассмотрим следующий пример. Культуру Е. oli заражают препаратом фага Т2/- с титром 10 частица/мл. Фагу дают размножиться в течение нескольких циклов, пока все бактерии в культуре не подвергнутся лизису, а титр фага не достигнет величины 10 частица/мл. Оказывается при этом, что с каждым циклом размножения доля г-мутантов во всей популяции фагов увеличивается (примерно с 10" в начале до 10 в конце). Следовательно, мутанты фага возникают в результате ошибок копирования при внутриклеточной репликации его генетического материала. Репликация ДНК родительского фага является очень точным процессом. И все же при репликации иногда происходит ошибка, порождающая в одной из вегетативных реплик изменение последовательности нуклеотидов, или мутацию. Мутантная реплика генетического материала включается затем при созревании в инфекционную фаговую частицу, которая в свою очередь заражает новую бактериальную клетку. В этой клетке очень точно копируется уже измененная информация, содержащаяся в мутантной частице поэтому все потомство такой частицы оказывается тоже мутантным. Поскольку репликация ДНК вегетативного фага происходит в соответствии с постулированным Уотсоном и Криком полуконсервативным механизмом, размножение фагового генома можно рассматривать как процесс бинарного деления и с точки зрения статистического анализа совершенно аналогичным процессу размножения генома бактерий. Следовательно, уравнение, связывающее долю мутантных особей п среди общего числа N потомков одного исходного родителя, возникших после g генераций, с частотой мутаций а [c.315]

Если элементарное мутационное событие представляет собой [включение неправильного нуклеотида в определенный участок синтезируе-мой полинуклеотидной реплики и если ДНК вегетативного фага реплицируется в соответствии с полуконсервативным механизмом Уотсона и Крика, то мы можем предсказать такую особенность вновь рождаюш егося мутантного генома, которую без знания молекулярной основы процесса мутирования вообще невозможно было бы предвидеть. Предположим, что во время синтеза цепи-реплики происходит одна из редких ошибок копирования, например остаток тимина в родительской цепи незаконно спаривается с гуанином, а не с аденином. В результате этого мутагенного акта репликации возникает двойная спираль с исходной ин-формацией в старой (родительской) цепи и мутантной информацией в цепи, синтезированной заново (фиг. 160). При следующем цикле репликации комплементарные нити этой мутантной молекулы вновь разъединяются и каждая из них, функционируя как матрица, синтезирует новую комплементарную цепь. В результате появляется одна двойная спираль ДНК, несущая мутантную информацию в обеих цепях, и одна немутантная двойная спираль. Исходная мутантная молекула ДНК представляет собой, следовательно, гетеродуплексную гетерозиготу, которая несет в одном участке два аллеля — мутантный и немутантный, по которым при следующем цикле репликации происходит расщепление. Можно ожидать, что во время внутриклеточного размножения фага некоторые молекулы ДНК фага с мутацией, возникшей в результате ошибки копирования при последней репликации, будут извлечены из вегетативного фонда фага и войдут в состав зрелых инфекционных частиц. Эти частицы и будут мутационными гетерозиготами. [c.325]

Хромосома эукариотов, например одна из хромосол человека, содержит около 10 нуклеотидных пар ДНК, т. е. примерно в 30 раз больше, чем геном Е. соИ, содержащий около 3-10 пар нуклеотидов. Длина двуспиральной ДНК, содержащейся в хромосоме человека, составляет около 40 ООО мкм, и, поскольку эта хромосома в метафазе имеет длину всего 4 мкм, очевидно, что ДНК в ней должна быть упакована очень плотно. Топологические взаимоотношения между хромосомой и содержащейся в ней ДНК до сих пор четко не выяснены. Наиболее простая точка зрения, совместимая со всеми имеющимися данными, состоит в том, что хромосомная ДНК представляет собой одну непрерывную двойную спираль длиной 40 ООО мкм, растянутую по длине хромосомы, и что в ходе упаковки она многократно перекручивается. Отнюдь не обязательно, что столь длинная двойная спираль должна иметь непрерывную цепь ковалентных связей вполне возможно, что в ее двух комплементарных цепях имеются случайно расположенные разрывы отдельных нитей. Возможно также, что эта ДНК состоит из нескольких разных молекул ДНК, соединенных конец-в-конец (гипотетическими) белковыми муфтами . Во всяком случае, как было прсдемснстрирсвано в опытах Дж. Тэйлора в 1957 г., хромосома эукариотов гедет себя таким сбразсм, как если бы она содержала одну двойную спираль ДНК, реплицирующуюся по полуконсервативному механизму (фиг. 89). [c.499]

Полуконсервативный механизм репликации у бактерии Es heri hia oli был однозначно продемонстрирован в классическом эксперименте Мезел-сона и Сталя с применением тяжелого изотопа азота в сочетании с равновесным центрифугированием. [c.57]

По объему генетической информации, содержащейся в геноме, микоплазмы занимают промежуточное положение между Е. oli и Т-фа-гами. ДНК микоплазм представляет собой кольцевую хромосому, реплицирующуюся по полуконсервативному механизму. Нуклеотидный состав ДНК характеризуется низким содержанием гуанина и цитозина. У группы микоплазм в целом молярное содержание ГЦ колеблется Б пределах 23—39%. [c.158]

УФ-света. Если бактерий, выращенных на среде переносили на среду с N и давали им делиться только один раз, то ДНК, экстрагированная из них, собиралась только в одной зоне, поглощающей УФ-свет. Положение вновь синтезированных молекул оказывалось промежуточным — между тяжелой и легкой ДНК. Этот результат исключает консервативный механизм репликации Если бактериям давали делиться на обычной среде дважды, то появлялся пик легкой ДНК и сохранялся пик ДНК промежуточной плотности, не исчезавший и при последующих делениях. Этот результат противоречит дисперсионному механизму репликации. Таким образом, именно полуконсервативный механизм лежит в основе репликации ДНК. В соответствии с этим механизмом ДНК, появляющаяся после первого деления клеток на обычной среде и занимающая промежуточное положение в градиенте плотности, должна представлять собой фракцию гибридных молекул. Тогда одна нить (старая) должна содержать только N, а другая (новая) — только N. Чтобы в этом убедиться, нужно суметь разделить старую и новую нити. Сделать это сравнительно просто нужно нафеть ДНК до 100°С. [c.124]

Полуконсервативный механизм репликации ДНК, доказанный М. Мезельсоном и Ф. Сталем, оказался столь же универсальным для воспроизведения генетического материала, как и сама структура ДНК. [c.125]

Полуконсервативный механизм репликации показан также для митотических хромосом высших животных и растений, в частности для хромосом бобов — Vi ia faba. Дж. Тэйлор помещал проростки V. faba в среду, содержащую тимидин, меченный тритием, на время одного (или части) клеточного цикла. Это [c.125]

Каким образом эксперимент М. Мезельсона и Ф. Сталя позволяет различить дисперсный и полуконсервативный механизмы репликации ДНК [c.144]

Такой способ репликации получил название полуконсервативного (в принципе возможен и другой механизм — консервативный, при котором вновь синтезируемая нуклеотидная цепь образуется прямо на двойной спирали ДНК, без ее раскручивания). Полуконсервативный механизм репликации ДНК нашел подтверждение в экспериментах с клетками кишечной палочки. Культуру Е. oli на протяжении нескольких поколений выращивали на среде, содержащей в качестве единственного источника азота NH l. После этого все вещества клеток Е. oli, в которые входит азот, содержали не обычный изотоп азота а [c.119]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология