Wakati molekuli ya DNA inarudia, inaundwa. Urudiaji wa DNA hutokeaje? Kasi ya kuiga na usahihi

Urudiaji wa DNA ni mchakato wa biosynthesis ya asidi deoxyribonucleic. Nyenzo za ni adenosine-, guanosine-cytidine- na thymidine triphosphoric acid au ATP, GTP, CTP na TTP.

Utaratibu wa kurudia DNA

Biosynthesis inafanywa mbele ya kinachojulikana kama "mbegu" - kiasi fulani cha asidi ya deoxyribonucleic iliyobadilishwa yenye nyuzi moja na kichocheo. DNA polymerase hufanya kama kichocheo. Enzyme hii inashiriki katika uunganisho wa mabaki ya nyukleotidi. Katika dakika moja, zaidi ya mabaki ya nucleotide 1000 yanaunganishwa. Mabaki ya nyukleotidi katika molekuli ya kipande cha asidi ya deoxyribonucleic yanaunganishwa kwa kila mmoja na vifungo vya 3', 5'-phosphodiester. DNA polimasi huchochea uongezaji wa mabaki ya mononucleotidi hadi mwisho wa 3-hydroxyl ya asidi ya deoksiribonucleic iliyobadilishwa. Kwanza, sehemu ndogo za molekuli ya DNA huunganishwa. Wanahusika na hatua ya DNA ligase na kuunda vipande vya muda mrefu vya asidi ya deoxyribonucleic. Vipande vyote viwili vimejanibishwa katika asidi Iliyobadilishwa ya deoxyribonucleic hutumika kama sehemu ya ukuaji kwa molekuli ya DNA ya baadaye na pia ni tumbo ambalo mnyororo wa antiparallel wa asidi ya deoxyribonucleic huundwa, ambayo ni sawa na DNA iliyobadilishwa katika muundo na mlolongo wa uwekaji. mabaki ya nyukleotidi. Uigaji wa DNA hutokea wakati wa mitotic interphase. Baada ya kuundwa kwa asidi ya deoxyribonucleic yenye kamba moja, miundo yake ya sekondari na ya juu huundwa. Kamba mbili za asidi ya deoxyribonucleic zimeunganishwa kwa kila mmoja kulingana na kanuni ya kukamilishana. Urudiaji wa DNA hutokea kwenye kiini cha seli.

Nyenzo kwa biosynthesis makundi mbalimbali na aina za RNA ni misombo ya juu ya nishati: ATP, GTP, CTP na TTP. inaweza kuunganishwa ndani yao kwa ushiriki wa moja ya vipande vitatu vilivyoonyeshwa: polymerase ya RNA inayotegemea DNA, polynucleotide-nucleotidyl transferase na RNA polymerase inayotegemea RNA. Wa kwanza wao hupatikana katika viini vya seli zote, na pia hupatikana katika mitochondria. RNA imeundwa kwenye kiolezo cha DNA mbele ya trifosfati ya ribonucleoside, Mangan na ioni za Magnesiamu. Molekuli ya RNA huundwa ambayo inakamilisha kiolezo cha DNA. Ili replication ya DNA kutokea, r-RNA, t-RNA, i-RNA na RNA primers huundwa katika nuclei. Tatu za kwanza husafirishwa ndani ya saitoplazimu, ambapo wanashiriki katika biosynthesis ya protini.

Uigaji wa DNA hutokea kwa njia sawa na tafsiri ya asidi deoxyribonucleic. Usambazaji na uhifadhi wa habari za urithi unafanywa katika hatua mbili: maandishi na tafsiri. Jeni ni nini? Jeni ni kitengo cha nyenzo ambacho ni sehemu ya molekuli ya asidi ya deoksiribonucleic (RNA katika baadhi ya virusi). Zilizomo katika kromosomu za viini vya seli. Habari ya kijeni hupitishwa kutoka kwa DNA kupitia RNA hadi kwa protini. Unukuzi unafanywa ndani na unajumuisha usanisi wa mRNA kwenye sehemu za molekuli ya asidi ya deoksiribonucleic. Inapaswa kuwa alisema kuwa mlolongo wa nucleotide ya asidi ya deoxyribonucleic "imeandikwa upya" katika mlolongo wa nucleotide ya molekuli ya mRNA. RNA polymerase inashikamana na sehemu inayolingana ya DNA, "hufungua" helix yake mbili na kunakili muundo wa asidi ya deoxyribonucleic, na kuongeza nyukleotidi kulingana na kanuni ya ukamilishano. Kipande hicho kinaposonga, mlolongo wa RNA iliyosanisishwa husogea mbali na kiolezo, na heliksi mbili za DNA nyuma ya kimeng'enya hurejeshwa mara moja. Ikiwa polymerase ya RNA inafikia mwisho wa sehemu iliyonakiliwa, RNA husogea mbali na tumbo hadi kwenye kariyoplazimu, baada ya hapo inahamia kwenye saitoplazimu, ambako inashiriki katika biosynthesis ya protini.

Wakati wa kutafsiri, mlolongo wa nyukleotidi katika molekuli ya mRNA hutafsiriwa katika mlolongo wa mabaki ya asidi ya amino katika molekuli ya protini. Utaratibu huu hutokea kwenye cytoplasm, ambapo mRNA inachanganya na polysome huundwa.

1. Urudufu hutokea lini?- Katika awamu ya synthetic ya interphase, muda mrefu kabla ya mgawanyiko wa seli. Kipindi kati ya replication na prophase ya mitosis inaitwa postsynthetic awamu ya interphase, wakati ambapo seli inaendelea kukua na kuangalia kama kurudia kumetokea kwa usahihi.

2. Ikiwa kulikuwa na chromosomes 46 kabla ya kuongezeka mara mbili, zitakuwa ngapi baada ya kuongezeka mara mbili?- Idadi ya chromosomes haibadiliki wakati DNA imeongezeka mara mbili. Kabla ya kurudia, mtu ana chromosomes 46 moja (yenye nyuzi mbili za DNA), na baada ya kurudia, kromosomu 46 mbili (zinazojumuisha nyuzi mbili zinazofanana za DNA zilizounganishwa kwa kila mmoja kwenye centromere).

3. Kwa nini kurudia kunahitajika?- Ili wakati wa mitosis, kila seli ya binti inaweza kupokea nakala yake ya DNA. Wakati wa mitosis, kila moja ya kromosomu 46 mbili imegawanywa katika chromosomes mbili moja; seti mbili za chromosomes 46 moja hupatikana; seti hizi mbili hutofautiana katika seli mbili za binti.

Kanuni tatu za muundo wa DNA

Nusu kihafidhina- kila DNA ya binti ina mnyororo mmoja kutoka kwa DNA ya mama na moja mpya iliyoundwa.

Kukamilishana- AT/CG. Kinyume na adenine ya strand moja ya DNA daima kuna thymine ya strand nyingine ya DNA, na kinyume na cytosine daima kuna guanini.

Antiparallelism- Nyuzi za DNA ziko ncha tofauti kwa kila mmoja. Mwisho huu haujasomwa shuleni, kwa hivyo maelezo zaidi kidogo (na kisha kwenye pori).

Monoma ya DNA ni nyukleotidi, sehemu ya kati ya nyukleotidi ni deoxyribose. Ina atomi 5 za kaboni (katika picha ya karibu, deoxyribose ya chini kushoto ina atomi zilizo na nambari). Hebu tuone: msingi wa nitrojeni umeunganishwa na atomi ya kwanza ya kaboni, asidi ya fosforasi ya nucleotide iliyopewa imeunganishwa na ya tano, atomi ya tatu iko tayari kuunganisha asidi ya fosforasi ya nucleotide inayofuata. Kwa hivyo, mlolongo wowote wa DNA una ncha mbili:

5" mwisho, asidi ya fosforasi iko juu yake;
Mwisho wa 3" una ribose.

Utawala wa antiparallel ni kwamba katika mwisho mmoja wa nyuzi mbili za DNA (kwa mfano, mwisho wa juu wa picha iliyo karibu), kamba moja ina mwisho wa 5" na nyingine 3". Ni muhimu kwa mchakato wa urudufishaji kwamba polimerasi ya DNA inaweza tu kupanua mwisho wa "3. Msururu wa DNA unaweza kukua katika mwisho wake wa 3".

Katika picha hii, mchakato wa kurudia DNA hutokea kutoka chini hadi juu. Inaweza kuonekana kuwa mlolongo wa kushoto unakua katika mwelekeo huo huo, na moja ya haki inakua kinyume chake.

Katika picha ifuatayo mnyororo mpya wa juu("kamba inayoongoza") hurefuka katika mwelekeo ule ule ambao urudiaji hutokea. Chini mnyororo mpya("lagging strand") haiwezi kupanua kwa mwelekeo huo huo, kwa sababu kuna mwisho wa 5 ", ambayo, kama tunakumbuka, haikua. Kwa hiyo, strand ya chini inakua kwa msaada wa fupi (100-200 nucleotides) Okazaki. vipande, ambayo kila moja hukua katika mwelekeo wa 3 ". Kila kipande cha Okazaki kinakua kutoka mwisho wa 3" wa primer ("RNA primers", primers ni nyekundu katika takwimu).

Enzymes za kurudia

Mwelekeo wa jumla wa replication- mwelekeo ambao marudio ya DNA hutokea.
DNA ya wazazi- DNA ya zamani (ya uzazi).
Wingu la kijani karibu na "DNA ya Wazazi"- enzyme ya helicase ambayo huvunja vifungo vya hidrojeni kati ya besi za nitrojeni za mnyororo wa DNA wa zamani (mama).
Ovals za kijivu kwenye nyuzi za DNA ambazo zimetenganishwa tu kutoka kwa kila mmoja- kudhoofisha protini zinazozuia nyuzi za DNA kuunganishwa.
DNA pol III- DNA polymerase, ambayo huongeza nyukleotidi mpya kwenye ncha ya 3" ya sehemu ya juu (inayoongoza, inayoendelea kutengenezwa) (Njia inayoongoza).
Primase- primase enzyme, ambayo hufanya primer (nyekundu Lego kipande). Sasa tunahesabu primers kutoka kushoto kwenda kulia:

primer ya kwanza bado haijakamilika, primaza inaifanya hivi sasa;
kutoka kwa primer ya pili, DNA polymerase hujenga DNA - kwa mwelekeo kinyume na mwelekeo wa DNA mara mbili, lakini kwa mwelekeo wa 3 "mwisho;
kutoka kwa primer ya tatu mlolongo wa DNA tayari umejengwa (Njia iliyolegea), alikuja karibu na primer ya nne;
primer ya nne ni fupi zaidi kwa sababu DNA polymerase (DNA pol I) huiondoa (aka RNA, haina uhusiano wowote na DNA, tulihitaji tu mwisho sahihi kutoka kwake) na kuibadilisha na DNA;
Primer ya tano haipo tena kwenye picha, imekatwa kabisa, na kuacha pengo mahali pake. DNA ligase (DNA ligase) stitches mapumziko hii ili chini (lagging) DNA strand ni intact.

Enzyme topoisomerase haijaonyeshwa kwenye picha bora, lakini itaonekana baadaye katika vipimo, kwa hivyo hebu tuseme maneno machache juu yake. Hapa kuna kamba iliyo na nyuzi tatu kubwa. Ikiwa wenzi watatu watashika mishipa hii mitatu na kuanza kuivuta katika tatu pande tofauti, basi hivi karibuni kamba itaacha kufunguka na itajipinda katika vitanzi vikali. Kitu kimoja kinaweza kutokea kwa DNA, ambayo ni kamba yenye nyuzi mbili, ikiwa sio kwa topoisomerase.

Topoisomerosis hupunguza moja ya nyuzi mbili za DNA, baada ya hapo (picha ya pili, mshale mwekundu) DNA inazunguka karibu na moja ya nyuzi zake, ili loops kali hazifanyike (dhiki ya kitolojia imepunguzwa).

Ulinganisho wa chini wa terminal

Kutoka kwa picha bora iliyo na vimeng'enya vya kurudia, ni wazi kuwa mahali pa kushoto baada ya kuondolewa kwa primer, DNA polymerase inakamilisha kipande kinachofuata cha Okazaki. (Je, ni wazi kweli? Ikiwa kuna chochote, vipande vya Okazaki katika uchoraji wa juu zaidi vinaonyeshwa kwa namba katika miduara.) Wakati uigaji katika uchoraji wa juu unafikia mwisho wake wa kimantiki (kushoto), basi kipande cha mwisho (kushoto) cha Okazaki kitakuwa. usiwe na "ijayo", kwa hiyo hakutakuwa na mtu wa kukamilisha DNA kwenye nafasi tupu iliyoachwa baada ya kuondoa primer.

Huu hapa ni mchoro mwingine kwa ajili yako. Nyeusi ya DNA strand ni ya zamani, ya uzazi. Kurudiwa kwa DNA, tofauti na superpattern, hutokea kutoka kushoto kwenda kulia. Kwa kuwa DNA mpya (ya kijani) upande wa kulia ina mwisho wa 5 ", inachelewa na inapanuliwa na vipande vya mtu binafsi (Okazaki). Kila kipande cha Okazaki kinakua kutoka mwisho wa 3" wa primer yake (mstatili wa bluu). Primers, kama tunakumbuka, huondolewa na polymerase ya DNA, ambayo kwa wakati huu inakamilisha kipande kinachofuata cha Okazaki (mchakato huu unaonyeshwa na ellipsis nyekundu). Mwishoni mwa chromosome hakuna mtu wa kujaza sehemu hii, kwa kuwa hakuna kipande kinachofuata cha Okazaki, tayari kuna nafasi tupu hapo. (Pengo). Kwa hivyo, baada ya kila replication, ncha zote 5 za kromosomu za binti hufupishwa (kurudisha nyuma kwa mwisho).

Seli za shina (kwenye ngozi, uboho nyekundu, testes) lazima zigawanye zaidi ya mara 60. Kwa hiyo, kimeng'enya cha telomerase hufanya kazi ndani yao, ambayo huongeza urefu wa telomeres baada ya kila replication. Telomerase inapanua sehemu ya 3" inayoning'inia ya mwisho wa DNA ili ikue kufikia ukubwa wa kipande cha Okazaki. Baada ya hayo, primase husanikisha msingi juu yake, na DNA polimasi hupanua mwisho wa 5" wa DNA usio na nakala.

Vipimo

1. Urudufishaji ni mchakato ambao:
A) uhamisho wa awali wa RNA hutokea;
B) Mchanganyiko wa DNA (kuiga) hutokea;
C) ribosomes kutambua anticodons;
D) vifungo vya peptidi huundwa.

2. Linganisha kazi za enzymes zinazohusika katika replication ya prokaryotes na majina yao.

3. Wakati wa kurudia katika seli za yukariyoti kuondolewa kwa primer
A) hufanywa na kimeng'enya chenye shughuli za DNAase pekee
B) huunda vipande vya Okazaki
B) hutokea tu katika kamba za nyuma
D) hutokea tu kwenye kiini

4. Ukichomoa DNA ya bacteriophage fX174, utaona kwamba ina 25% A, 33% T, 24% G, na 18% C. Unawezaje kueleza matokeo haya?
A) Matokeo ya jaribio sio sahihi; kulikuwa na hitilafu mahali fulani.
B) Mtu anaweza kudhani kwamba asilimia ya A ni takriban sawa na T, ambayo pia ni kweli kwa C na G. Kwa hiyo, sheria ya Chargaff haijakiukwa, DNA ni mbili-stranded na replicate nusu-conservatively.
B) Kwa kuwa asilimia ya A na T na, ipasavyo, C na G ni tofauti, DNA ni strand moja; inaigwa na kimeng'enya maalum kinachofuata utaratibu maalum wa urudufishaji na uzi mmoja kama kiolezo.
D) Kwa kuwa hakuna A ni sawa na T, wala G ni sawa na C, basi DNA lazima iwe na mstari mmoja inakiliwa kwa kuunganisha kamba inayosaidia na kutumia fomu hii iliyopigwa mara mbili kama kiolezo.

5. Mchoro unahusu urudufishaji wa DNA wenye nyuzi mbili. Kwa kila miraba I, II, III, chagua kimeng'enya kimoja kinachofanya kazi katika eneo hili.

A) Telomerase
B) DNA topoisomerase
B) DNA polymerase
D) helikosi ya DNA
D) DNA ligase

6. Utamaduni wa bakteria kutoka kwa kati yenye isotopu ya nitrojeni nyepesi (N-14) ilihamishiwa kwenye chombo kilicho na isotopu nzito (N-15) kwa muda unaolingana na mgawanyiko mmoja, na kisha kurudi kwenye kati na nitrojeni nyepesi. isotopu. Uchambuzi wa muundo wa DNA wa bakteria baada ya kipindi kinacholingana na majibu mawili ulionyesha:

Chaguo jibu	DNA
Chaguo jibu	mwanga	wastani	nzito
A	3/4	1/4	-
B	1/4	3/4	-
KATIKA	-	1/2	1/2
G	1/2	1/2	-

7. Ugonjwa mmoja wa nadra wa maumbile una sifa ya upungufu wa kinga, ulemavu wa akili na maendeleo ya kimwili na microcephaly. Tuseme kwamba katika dondoo la DNA kutoka kwa mgonjwa aliye na ugonjwa huu umepata karibu kiasi sawa cha urefu na mfupi sana wa DNA. Ni kimeng'enya gani ambacho kina uwezekano mkubwa kinakosekana/kibovu kwa mgonjwa huyu?
A) DNA ligase
B) Topoisomerase
B) DNA polymerase
D) Helikopta

8. Molekuli ya DNA ni helix mbili iliyo na nne aina mbalimbali misingi ya nitrojeni. Ni ipi kati ya kauli zifuatazo ni kweli kuhusu urudufishaji na muundo wa kemikali Je DNA ni sahihi?
A) Mlolongo wa msingi wa nyuzi mbili ni sawa.
B) Katika nyuzi mbili za DNA, maudhui ya purines ni sawa na maudhui ya pyrimidines.
C) Minyororo yote miwili imeunganishwa katika mwelekeo wa 5'→ 3' mfululizo.
D) Kuongezewa kwa msingi wa kwanza wa asidi ya nucleic iliyosanisishwa hivi karibuni huchochewa na DNA polymerase.
E) Shughuli ya kurekebisha makosa ya DNA polimasi hutokea katika mwelekeo wa 5’→3’.

9. Polima nyingi za DNA pia zina shughuli:
A) mishipa;
B) endonuclease;
B) 5"-exonuclease;
D) 3"-exonuclease.

10. Helikosi ya DNA ni kimeng'enya muhimu cha urudufishaji cha DNA ambacho hufungua DNA yenye ncha mbili hadi kwenye DNA yenye nyuzi moja. Jaribio la kuamua mali ya enzyme hii imeelezwa hapa chini.

Je, ni kauli gani kati ya zifuatazo kuhusu jaribio hili ni sahihi?
A) Bendi inayoonekana juu ya jeli ni ssDNA pekee, ukubwa wa kb 6.3.
B) Bendi inayoonekana chini ya jeli ni 300bp iliyoandikwa DNA.
B) Ikiwa DNA iliyochanganywa inatibiwa kwa helikosi ya DNA pekee na majibu yanafanywa hadi kukamilika, mpangilio wa bendi unaonekana kama ule unaoonyeshwa katika mstari wa 3 katika b.
D) Ikiwa DNA ya mseto inatibiwa kwa kuchemsha tu bila matibabu ya helikosi, mpangilio wa bendi huonekana kama inavyoonyeshwa katika mstari wa 2 katika b.
E) Ikiwa DNA iliyochanganywa inatibiwa kwa helikosi iliyochemshwa pekee, mpangilio wa bendi unaonekana kama ule unaoonyeshwa kwenye mstari wa 1 katika b.

Olympiad ya Wilaya 2001
- Olympiad ya Urusi yote 2001
-Olympiad ya Kimataifa ya 2001
- Olimpiki ya Kimataifa 1991
-Olympiad ya Kimataifa 2008
- Olympiad ya Wilaya 2008
- Olympiad ya Kimataifa 2010
Maandishi kamili olympiads hizi zinaweza kupatikana.

Je, ni molekuli ya urithi, basi ili kutambua ubora huu ni lazima ijinakili kwa usahihi na hivyo kuhifadhi habari zote zinazopatikana katika molekuli ya awali ya DNA kwa namna ya mlolongo maalum wa nucleotidi. Hii inafanikiwa kupitia mchakato maalum unaotangulia mgawanyiko wa seli yoyote katika mwili, ambayo inaitwa replication ya DNA.

Kiini cha replication ya DNA ni kwamba enzyme maalum huvunja vifungo vya hidrojeni dhaifu vinavyounganisha nucleotides ya minyororo miwili. Matokeo yake, nyuzi za DNA zimetenganishwa, na besi za bure za nitrojeni "hutoka" kutoka kwa kila kamba (kuonekana kwa kinachojulikana kama uma wa replication). Kimeng'enya maalum cha DNA polymerase huanza kusogea kando ya uzi wa bure wa DNA kutoka 5- hadi 3-mwisho (kiunga kinachoongoza), na kusaidia kuunganisha nyukleotidi za bure zinazounganishwa kila mara kwenye seli hadi 3" -mwisho wa uzi mpya wa DNA. Kwenye kamba ya pili ya DNA (lagging strand) DNA mpya huundwa kwa namna ya makundi madogo yenye nucleotides 1000-2000 (vipande vya Okazaki).

Kuanza urudufishaji wa vipande vya DNA vya uzi huu, usanisi wa vipande vifupi vya RNA (kuhusu sifa za tabia RNA itajadiliwa hapa chini) kama primer, ambayo enzyme maalum hutumiwa - RNA polymerase (primase). Baadaye, vianzio vya RNA huondolewa, na DNA inaingizwa kwenye mapengo yanayotokana na DNA polymerase I. Kwa hivyo, kila uzi wa DNA hutumiwa kama kiolezo au kiolezo kwa ajili ya kuunda uzi unaosaidiana, na urudufishaji wa DNA ni nusu-hafidhina (yaani, moja. strand katika molekuli mpya ya DNA ni "zamani" ", na ya pili ni mpya).

Seli hutumia vimeng'enya tofauti kuiga nyuzi zinazoongoza na zilizosalia. Kama matokeo ya kurudia, molekuli mbili mpya za DNA zinazofanana kabisa huundwa, ambazo pia zinafanana na molekuli ya awali ya DNA kabla ya kuanza kwa upunguzaji wake (mchakato wa uigaji wa DNA unaonyeshwa kwa undani zaidi katika Mchoro 3.5). DNA polymerase, kama enzyme nyingine yoyote, huharakisha kwa kiasi kikubwa mchakato wa kuongeza nyukleotidi za ziada kwenye mnyororo wa bure wa DNA, hata hivyo, mshikamano wa kemikali wa adenine kwa thymine, na cytosine kwa guanine ni kubwa sana kwamba huchanganyika na kila mmoja hata bila kukosekana. DNA polymerase katika mchanganyiko rahisi wa mmenyuko.

Tunaweza kusema, kwa kiasi fulani kurahisisha, kwamba jambo la maradufu halisi ya molekuli ya DNA, ambayo ni msingi wa ukamilishano wa besi za molekuli hii, hufanya msingi wa Masi ya urithi. Kiwango cha urudufishaji wa DNA kwa binadamu ni polepole kiasi na ingechukua wiki kunakili DNA ya kromosomu yoyote ya binadamu ikiwa urudufishaji utaanza kutoka kwa nukta moja. Kwa kweli, katika molekuli ya DNA ya kromosomu yoyote, na kila kromosomu ya binadamu ina molekuli moja tu ya DNA, kuna maeneo mengi ya uanzishaji wa replication (replicons). Kutoka kwa kila nakala, uigaji huendelea katika pande zote mbili hadi nakala za jirani ziunganishwe. Kwa hiyo, replication ya DNA kwenye kila kromosomu hutokea kwa haraka kiasi.

Uigaji (kutoka kwa Kilatini replicatio - upya) ni mchakato wa kuunganisha molekuli ya DNA ya binti kwenye tumbo la molekuli ya DNA ya mzazi. Wakati wa mgawanyiko unaofuata wa chembe-mama, kila seli ya binti hupokea nakala moja ya molekuli ya DNA ambayo inafanana na DNA ya chembe-mama asili. Utaratibu huu unahakikisha kuwa habari za urithi zinapitishwa kwa usahihi kutoka kizazi hadi kizazi. Uigaji wa DNA unafanywa na kimeng'enya changamano chenye protini 15-20 tofauti, inayoitwa replisome.

Kujirudia kwa DNA - tukio muhimu wakati wa mgawanyiko wa seli. Ni muhimu kwamba wakati wa mgawanyiko wa DNA umeigwa kabisa na mara moja tu. Hii inahakikishwa na taratibu fulani zinazodhibiti urudufishaji wa DNA.

Kurudia hufanyika ndani hatua tatu:

1. Kuanzisha replication

2. Kurefusha

3. Kusitishwa kwa kurudia.

Jenomu za yukariyoti (pamoja na chromosomes zao za kibinafsi) zinajumuisha idadi kubwa ya replicons huru, ambayo hupunguza kwa kiasi kikubwa. jumla ya muda replication ya kromosomu moja. Taratibu za molekuli zinazodhibiti idadi ya matukio ya uanzishaji wa urudufishaji katika kila tovuti wakati wa mzunguko wa mgawanyiko wa seli huitwa udhibiti wa nambari ya nakala. Mbali na DNA ya chromosomal, seli za bakteria mara nyingi huwa na plasmids, ambayo ni replicons ya mtu binafsi. Plasmidi zina njia zao za kudhibiti nambari za nakala: zinaweza kuhakikisha usanisi wa nakala moja tu ya plasmid kwa kila mzunguko wa seli, au maelfu ya nakala.

Urudufishaji huanzia kwenye tovuti ya uanzishaji wa urudufishaji kwa kufunguliwa kwa hesi mbili ya DNA, ambayo huunda uma replication-eneo la urudufishaji wa moja kwa moja wa DNA. Kila tovuti inaweza kuunda uma moja au mbili za urudufishaji, kulingana na ikiwa urudufishaji ni wa upande mmoja au wa pande mbili. Urudiaji wa pande mbili ni wa kawaida zaidi. Muda fulani baada ya kuanza kwa urudufishaji, jicho la urudufishaji linaweza kuzingatiwa katika darubini ya elektroni - sehemu ya kromosomu ambapo DNA tayari imenakiliwa, ikizungukwa na sehemu zilizopanuliwa zaidi za DNA isiyo na nakala.

Katika uma replication, DNA nakala kubwa protini tata (replisome), enzyme muhimu ambayo ni DNA polymerase. Uma replication husogea kwa kasi ya takriban jozi 100,000 za msingi kwa dakika katika prokariyoti na 500-5000 katika yukariyoti.

Utaratibu wa molekuli ya urudufishaji:

Enzymes (helicase, topoisomerase) na protini zinazofunga DNA hufungua DNA, huweka kiolezo katika hali iliyochanganywa, na kuzungusha molekuli ya DNA. Urudufu sahihi huhakikishwa kwa ulinganifu kamili wa jozi za msingi na shughuli za DNA polymerase, ambayo inaweza kutambua na kusahihisha makosa. Uigaji katika yukariyoti unafanywa na polima kadhaa tofauti za DNA (tofauti na uigaji wa DNA katika prokariyoti).

DNA polimasi I hufanya kazi kwenye uzi uliolegea ili kuondoa vianzio vya RNA na kunakili mapema tovuti za DNA zilizosafishwa. DNA polymerase III ndio kimeng'enya kikuu cha urudufishaji wa DNA ambacho huunganisha ncha inayoongoza ya vipande vya DNA na Okazaki wakati wa usanisi wa uzi uliolegea (vipande vya Okazaki ni vipande vifupi vya DNA ambavyo huundwa kwenye uzi uliolegea wakati wa urudufishaji wa DNA). Ifuatayo, molekuli zilizounganishwa hupindishwa kulingana na kanuni ya ukandamizaji wa DNA na uundaji zaidi wa DNA. Mchanganyiko unatumia nishati.

Kamba za molekuli ya DNA hutofautiana, huunda uma replication, na kila moja yao inakuwa kiolezo ambacho kamba mpya inayosaidia inaunganishwa. Kama matokeo, molekuli mbili mpya za DNA zenye nyuzi mbili huundwa, zinazofanana na molekuli ya mzazi.

1. Kuanzishwa.

Urudufishaji huanza katika sehemu zilizobainishwa kabisa za DNA - asili ya urudufishaji - ori (kutoka asili ya Kiingereza - mwanzo). Hapa kuna mlolongo maalum wa nyukleotidi - masanduku ya DNA, yanayotambuliwa na protini ya mwanzilishi, ambayo vimeng'enya vingine vya urudufishaji hufunga baadaye. Kwa kuwa awali ya DNA hutokea tu kwenye template moja-stranded, ni lazima iongozwe na mgawanyo wa lazima wa nyuzi mbili za DNA, i.e. maandalizi ya tumbo, ambayo ni pamoja na taratibu zifuatazo:

· Helikopta za DNA kufungua DNA double helix kwa kutumia nishati ya ATP. Mahali ambapo nyuzi zinaanza kutengana inaitwa uma replication kwa sababu ya tabia yake ya umbo la Y.

· DNA topoisomerase huondoa mvutano wa kitopolojia (supercoiling) wakati wa kufuta DNA. Ili kufanya hivyo, enzyme kwanza huvunja strand ya DNA, kisha inashikamana na mwisho uliovunjika. Dhamana hii ina nishati kubwa, kwa hivyo majibu yanaweza kutenduliwa na hauhitaji matumizi ya ziada ya nishati. Aina mbili za topoisomerasi zimegunduliwa: topoisomerase I (huleta mapumziko ya kamba moja) na topoisomerase II (huleta mapumziko ya nyuzi mbili katika DNA).

· Protini za SSB (protini zinazofunga DNA za nyuzi moja) hufunga kwenye maeneo yenye ncha moja na kuleta utulivu wa duplex isiyo na kusuka, kuzuia uundaji wa pini za nywele.

Kiolezo cha DNA kiko tayari. Sasa ni muhimu kuongeza mlolongo wa ziada kwa kila minyororo ya molekuli ya DNA ya wazazi kutoka kwa deoxyribonucleoside trifosfati (dNTPs) iliyopo kwenye seli. Enzymes zinazochochea athari ya nyongeza ya deoxyribonucleotide iliyoamuliwa na kiolezo cha DNA huitwa DNA polymerases (DNCP).

DNA polymerase ya kwanza iligunduliwa mwaka wa 1957 na A. Kornberg, na mwaka wa 1959 alipewa Tuzo la Nobel kwa ugunduzi wake wa utaratibu wa biosynthesis ya DNA.

DNAP zilizosomwa vizuri zaidi katika prokariyoti ni:

· DAP I. Majukumu:

5'-3' - exonuclease (inaweza kuondoa nyukleotidi 5'-terminal)

· DAP II. Jukumu haliko wazi kabisa. Haishiriki katika kurudia.

· DAP III. Enzyme kuu ya replication. Kazi:

Polymerase (inaunganisha nyukleotidi na vifungo vya phosphodiester),

3'-5' - exonuclease (inaweza kuondoa nyukleotidi 3'-terminal)

DNAP zina sifa mbili:

Kwanza, polima za DNA haziwezi kuanzisha usanisi wa DNA, lakini zinaweza tu kuongeza vitengo vipya vya deoxyribonucleotide hadi mwisho wa 3' wa mnyororo wa polynucleotide uliopo. Kwa hiyo, DAP inahitaji priming. Kitangulizi kinachohitajika kwa DAP kufanya kazi kina RNA (takriban nyukleotidi 15-17) na huunganishwa na primase ya kimeng'enya. Primase hufunga kwa helicase na DNA, na kutengeneza muundo unaoitwa primosome. DNAP III kisha hufunga kwa primer na kupanua mnyororo.

Pili, usanisi wa mnyororo mpya wa polymerase unafanywa tu katika mwelekeo wa 5'-3' kando ya mlolongo wa template, antiparallel iliyoelekezwa, i.e. 3'-5'. Awali ya minyororo katika mwelekeo kinyume kamwe hutokea, hivyo minyororo synthesized katika uma replication lazima kukua katika mwelekeo tofauti. Mchanganyiko wa mlolongo mmoja (unaoongoza, unaoongoza) hutokea kwa kuendelea, na nyingine (lagging) - katika vipande. Kamba inayoongoza hukua kutoka mwisho wa 5' hadi 3' katika mwelekeo wa uma wa kurudia na inahitaji kitendo kimoja tu cha kuanzishwa. Kamba ya lagi pia inakua kutoka mwisho wa 5 hadi 3, lakini kwa mwelekeo kinyume na harakati ya uma wa kurudia. Kwa ajili ya awali ya mlolongo wa lagi, vitendo kadhaa vya kuanzishwa lazima kutokea, na kusababisha kuundwa kwa minyororo mingi mifupi (vipande vya Okazaki), urefu ambao katika prokaryotes ni nucleotides 1000-2000.

Mwanzoni mwa kila kipande cha Okazaki kuna primer ya RNA ambayo lazima iondolewe kwa sababu ribonucleotides haipaswi kuwepo kwenye DNA. DNIP I, kutokana na shughuli yake ya 5'-3' exonuclease, huondoa kitangulizi na kukibadilisha na deoxyribonucleotides. Pengo kati ya vipande viwili vya Okazaki vilivyo karibu hufungwa na kimeng'enya cha DNA ligase kwa kutumia nishati ya ATP.

2. Kurefusha (kurefusha mnyororo).

Mchanganyiko wa vimeng'enya vya urudufishaji, vinavyoitwa replisome, husogea kando ya molekuli ya kiolezo cha DNA, kuifungua na kukuza viambatisho vya DNA vinavyosaidiana.

3. Kukomesha (mwisho wa kurudia).

DNA ina tovuti za kusitisha urudufishaji zilizo na mfuatano maalum ambao protini za viondoaji hufunga, na hivyo kuzuia uendelezaji zaidi wa uma wa kurudia. Usanisi wa DNA unaisha.

Hapo awali tulibainisha kuwa pamoja na shughuli za polymerase, DNAPs pia zina shughuli ya 3'-5' ya exonuclease. Ni muhimu kwa marekebisho, i.e. kuondolewa kwa nucleotide iliyoingizwa vibaya. DNAP hukagua mawasiliano ya kila nyukleotidi kwa kiolezo mara mbili: mara moja kabla ya kukijumuisha kwenye mnyororo unaokua, na mara ya pili kabla ya kujumuisha nyukleotidi inayofuata.

Kiwango cha replication katika prokariyoti ni nyukleotidi 500 kwa sekunde.

Mbinu za kurudia

· θ-aina. Jicho la kuiga hupanuka kwa mwelekeo tofauti pamoja na molekuli ya DNA ya mviringo. Katika kesi hii, muundo wa kati huundwa, kukumbusha barua ya Kigirikiθ. Tabia ya prokaryotes na baadhi ya virusi.

· σ-aina (utaratibu wa kuviringisha pete). Uigaji huanza na mgawanyiko wa dhamana ya phosphodiester katika moja ya minyororo ya molekuli ya pete ya mzazi. DAP inashikamana na mwisho wa 3' bila malipo na kukuza uzi mpya. Muundo wa kati una sura ya herufi σ. Aina hii ya replication hupatikana katika baadhi ya virusi, hasa katika bacteriophage lambda.

· Uigaji wa molekuli za mstari na uundaji wa uma kadhaa wa replication zinazosonga kuelekea kila mmoja. Tabia ya yukariyoti zote na virusi zilizo na molekuli za DNA za mstari.

Makala ya replication katika eukaryotes

1. Kujirudia hutokea wakati wa S-kipindi cha mzunguko wa mitotiki wa seli.

2. Kuna replicons nyingi katika molekuli moja ya DNA, i.e. Kuna asili kadhaa za replication.

3. polima za DNP:

· α – DNA polimasi. Enzyme kuu ya replication. Pia ina shughuli za primase. Huunganisha vipande vya Okazaki.

· β – DNA polimasi – kimeng’enya cha kutengeneza (huondoa uharibifu wa DNA).

· γ – DNA polimasi hutoa usanisi DNA ya mitochondrial

· δ – DNA polimasi inahusika katika usanisi wa uzi unaoongoza.

4. Urefu wa vipande vya Okazaki ni nucleotides 100-200.

5. Kasi ya kurudia nyukleotidi 50 kwa sekunde.

6. Kuna kimeng'enya kinachoitwa telomerase, ambacho hupanua mwisho wa 3' wa DNA kabla ya kujirudia, kwa sababu. Kila wakati baada ya kurudiwa, urefu wa mwisho wa 3' wa molekuli ya mstari wa DNA hupungua kwa ukubwa wa primer. Usumbufu katika urefu wa telomere unahusishwa na saratani na kuzeeka.

Kwa hivyo, kutokana na nyenzo zilizojadiliwa hapo juu, tunaweza kuhitimisha kwamba maana ya kibiolojia ya kurudia iko katika uzazi sahihi wa habari za urithi, ambayo ni muhimu kwa nyenzo za urithi za seli za binti kuwa sawa na nyenzo za urithi wa seli ya mama. Hii ni muhimu sana kwa maendeleo na utendaji wa kawaida wa viumbe vingi na kwa uzazi wa mimea.

Kujirudia kwa DNA

Kujirudia kwa DNA- mchakato wa usanisi wa molekuli ya binti ya asidi ya deoxyribonucleic kwenye tumbo la molekuli ya DNA ya mzazi. Wakati wa mgawanyiko unaofuata wa chembe-mama, kila seli ya binti hupokea nakala moja ya molekuli ya DNA ambayo inafanana na DNA ya chembe-mama asili. Utaratibu huu unahakikisha kuwa habari za urithi zinapitishwa kwa usahihi kutoka kizazi hadi kizazi. Uigaji wa DNA unafanywa na kimeng'enya changamano chenye protini 15-20 tofauti, kiitwacho Kiingereza. kujibu) .

Historia ya utafiti

Kila molekuli ya DNA ina uzi mmoja wa molekuli mzazi wa awali na uzi mmoja mpya. Utaratibu huu wa urudufishaji unaitwa nusu kihafidhina. Hivi sasa, utaratibu huu unachukuliwa kuwa shukrani iliyothibitishwa kwa majaribio ya Matthew Meselson na Franklin Stahl (g.). Hapo awali, kulikuwa na mifano mingine miwili: "kihafidhina" - kama matokeo ya kurudiwa, molekuli moja ya DNA huundwa, inayojumuisha tu minyororo ya wazazi, na moja, inayojumuisha tu minyororo ya binti; "mtawanyiko" - molekuli zote za DNA zinazotokana na urudiaji zinajumuisha minyororo, baadhi ya sehemu zake zimeundwa upya, huku nyingine zikichukuliwa kutoka kwa molekuli ya DNA kuu.

Maoni ya jumla

Urudiaji wa DNA ni tukio muhimu wakati wa mgawanyiko wa seli. Ni muhimu kwamba wakati wa mgawanyiko wa DNA umeigwa kabisa na mara moja tu. Hii inahakikishwa na taratibu fulani zinazodhibiti urudufishaji wa DNA. Kurudia hutokea katika hatua tatu:

uanzishaji wa kurudia
kurefusha
kusitisha kurudia.

Udhibiti wa urudufishaji hutokea hasa katika hatua ya kufundwa. Hii ni rahisi sana kutekeleza, kwa sababu urudufishaji hauwezi kuanza kutoka kwa sehemu yoyote ya DNA, lakini kutoka kwa moja iliyofafanuliwa kabisa, inayoitwa tovuti ya uanzishaji wa kurudia. Kunaweza kuwa na tovuti moja tu au nyingi kama hizo kwenye jenomu. Inahusiana kwa karibu na dhana ya tovuti ya uanzishaji wa urudufishaji ni dhana replicon . Replicon ni sehemu ya DNA ambayo ina asili ya urudiaji na inaigwa baada ya usanisi wa DNA kuanza kutoka kwenye tovuti hii. Jenomu za bakteria, kama sheria, huwakilisha nakala moja, ambayo inamaanisha kuwa uigaji wa jenomu nzima ni tokeo la kitendo kimoja tu cha uanzishaji wa urudufishaji. Jenomu za yukariyoti (pamoja na kromosomu zao za kibinafsi) zinajumuisha idadi kubwa ya replicons huru, ambayo hupunguza kwa kiasi kikubwa muda wa replication ya kromosomu ya mtu binafsi. Taratibu za molekuli zinazodhibiti idadi ya matukio ya uanzishaji wa urudufishaji katika kila tovuti wakati wa mzunguko wa mgawanyiko wa seli huitwa udhibiti wa nambari ya nakala. Mbali na DNA ya chromosomal, seli za bakteria mara nyingi huwa na plasmids, ambayo ni replicons ya mtu binafsi. Plasmidi zina njia zao za kudhibiti nambari za nakala: zinaweza kuhakikisha usanisi wa nakala moja tu ya plasmid kwa kila mzunguko wa seli, au maelfu ya nakala.

Uigaji huanza kwenye tovuti ya uanzishaji wa urudufishaji kwa kufungua kwa helix mbili ya DNA, ambayo huunda uma replication - tovuti ya replication ya DNA moja kwa moja. Kila tovuti inaweza kuunda uma moja au mbili za urudufishaji, kulingana na ikiwa urudufishaji ni wa upande mmoja au wa pande mbili. Urudiaji wa pande mbili ni wa kawaida zaidi. Wakati fulani baada ya kuanza kwa kurudia, mtu anaweza kutazama kwenye darubini ya elektroni jicho la kuiga - sehemu ya kromosomu ambapo DNA tayari imenakiliwa, ikizungukwa na sehemu ndefu za DNA isiyo na nakala.

Utaratibu wa Masi ya replication

Enzymes (helicase, topoisomerase) na protini zinazofunga DNA hufungua DNA, huweka kiolezo katika hali ya kuchanganywa na kuzungusha molekuli ya DNA. Urudufu sahihi huhakikishwa kwa ulinganifu kamili wa jozi za msingi na shughuli za DNA polymerase, ambayo inaweza kutambua na kusahihisha makosa. Uigaji katika yukariyoti unafanywa na polima kadhaa tofauti za DNA. Ifuatayo, molekuli zilizounganishwa hupindishwa kulingana na kanuni ya ukandamizaji wa DNA na uundaji zaidi wa DNA. Mchanganyiko unatumia nishati.

Tabia za mchakato wa kurudia

Vidokezo

Fasihi

Uhifadhi wa DNA kwa vizazi: Uigaji wa DNA (Favorova O.O., SOZH, 1996)PDF (KB 151)
Urudiaji wa DNA (uhuishaji) (Kiingereza)

Wikimedia Foundation. 2010.

Tazama "urudiaji wa DNA" ni nini katika kamusi zingine:

DNA replication- - biosynthesis ya DNA mpya kwenye tumbo la DNA ya mama ... Kamusi fupi masharti ya biochemical

Kujirudia kwa DNA- DNR biosintezė statusas T sritis chemija apibrėžtis Fermentų katalizuojama polinukleotidinė DNR sintezė ant DNR matricos. atitikmenys: engl. DNA replication rus. Urudufishaji wa DNA: sinonimas - DNR replikacija ... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

- (kutoka Late Lat. replicatio repetio), upunguzaji, urejeshaji otomatiki, mchakato wa kujizalisha kwa macromolecules ya asidi ya nucleic, kuhakikisha kunakili sahihi kwa jeni. habari na usambazaji wake kutoka kizazi hadi kizazi. Katika moyo wa utaratibu wa R. ... ... Kamusi ya encyclopedic ya kibiolojia

- (kutoka Late Lat. replicatio repetio) (autoreproduction, autosynthesis, reduplication), maradufu ya molekuli za DNA (katika baadhi ya virusi vya RNA) kwa ushiriki wa vimeng'enya maalum. Urudufishaji pia huitwa urudufishaji wa kromosomu, ambao unatokana na urudufu... Kubwa Kamusi ya encyclopedic

- (deoxyribonucleic acid), NUCLEIC ACID, ambayo ni sehemu kuu ya CHROMOSOMES YA seli za EUKARYOTIC na baadhi ya VIRUSI. DNA mara nyingi huitwa nyenzo za ujenzi»maisha, kwani huhifadhi GENETIC CODE,... ... Kamusi ya ensaiklopidia ya kisayansi na kiufundi

Urudufu usiodhibitiwa- * urudufishaji usiokoma * urudufishaji unaokimbia urudufishaji wa plasmid wa plasmid, ambao hauhusiani na mgawanyiko wa seli na haudhibitiwi na mgawanyiko huu... Jenetiki. Kamusi ya encyclopedic

DNA double helix Deoxyribonucleic acid (DNA) ni mojawapo ya aina mbili za asidi nucleic zinazohakikisha uhifadhi, maambukizi kutoka kizazi hadi kizazi na utekelezaji wa mpango wa kijeni kwa ajili ya maendeleo na utendaji kazi wa viumbe hai. Kuu... ...Wikipedia

Uwakilishi wa kimkakati wa mchakato wa kurudia, nambari zinaonyesha: (1) kamba iliyochelewa, (2) kamba inayoongoza, (3) polymerase ya DNA (Polα), (4) DNA ligase, (5) primer ya RNA, (6) DNA primase, ( 7) Kipande cha Okazaki, (8) polimerasi ya DNA (Polδ), (9) ... ... Wikipedia