Биосинтез ДНК - характеристики и структура реакции

Биосинтез ДНК - характеристики и структура реакциипредоставлено рекламодателем

Биосинтез ДНК

Биосинтез протекает в ядре клетки в S-фазу клеточного цикла и происходит двумя путями:

1) ДНК Репликация - молекула ДНК воспроизводит саму себя с сохранением генетической информации. Еще эту стадию называют «матричный синтез» поскольку синтез для дочерней клетки проходит по матрице материнской.

2) Репарация – замена поврежденных участков, их восстановление без потери генетической информации.

В репликации ДНК участвую вещества:

- ДНК-полимеразы скрепляют нуклеотиды.

- ДНК-матрица фактически карта синтеза.

- ДНК-лигазы объединяют отдельные части ДНК.

- Праймер, первая РНК с которой начинается синтез.

- Хеликазы

- Топоизомеры

- Праймазы

- Ионы металлов

- Белки

Дезоксирибонуклеиновая кислота

В сохранении и передачи от одного поколения к другому всей генетической информации участвуют три основных макромолекулы: белки, РНК и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Хранится генетический код с помощью определенной последовательности нуклеотидов.

По своему химическому составу ДНК это полимерная молекула из нуклеиновых цепочек. В состав нуклеотидов входят сахара, азотистое основание и фосфаты. Связь между нуклеотидами осуществляется фосфодиэфирами.

История биосинтеза

Сначала дезоксирибонуклеиновая кислота использовалось для синтеза РНК, но относительно не долго. В 1957 году свои труды опубликовали советские ученые А. Н. Белозерского и А.С.Спирина. Их исследования и наблюдения прямо указывали на ошибочность и грубость современных на тот момент способов синтеза.

Синтез по схеме ДНК-РНК-белок требовал полного соответствия между собой всех трех компонентов. Но на деле ученые доказали, что состав ДНК может меняться, и эти изменения не отражаются на РНК, зато сильно отражаются на свойствах полученных белков.

Совместно с этим открытием, которое делало несостоятельной старую схему синтеза, было найдено и решение этой проблемы. Хотя состав ДНК и большинства РНК не совпадает, есть небольшая группа РНК состав нуклеотидов в которых совпадает с составом нуклеотидов в ДНК. Из этого был сделан вывод, что эти РНК участвуют в передаче наследственной информации к другим клеткам.

Особенности биосинтеза

Выделяют три основные реакции, в течение которых происходит синтез дезоксирибонуклеотидов: реакция дефосфорилирования, восстановления и реакция фосфорилирования.

Основная характеристика пиримидинов и пуринов в том, что помимо рибонуклеотидов они так же образуют и дезоксирибонуклеотиды, которые необходимы для синтеза.

В процессе всей жизни организм подвергается множественным воздействиям извне, которые могут повредить информацию, хранящуюся в ДНК. Благодаря тому, что ДНК не только способно к самовоспроизводству, но к саморедактированию, сохраняется его целостность.

Принципы биосинтеза

Понадобилось совершить и объяснить множество опытов с высшими организмами, перед тем, как наука стала понимать механизм биосинтеза. Так была выявлена основная роль в биосинтезе полимеразы. Без белков полимеразы не могут начать процедуру синтеза, но могут являть катализатором, создавая новые звенья и добавляя их к уже существующим.

Такую особенность полимераз назвали «затравка». Она не может исправлять ошибки в ДНК и со временем устраняется белками.

Этапы процедуры

Этапы биосинтеза:

1) Инициация – на этом этапе происходит формирование репликативной вилки из комплекса ферментов и белковых факторов. К фрагменту биспиральной ДНК присоединяются ДНК-раскручивающего, ДНК-связывающего и ДНК-полимеразного комплекса.

2) Элонгация – происходит в две фазы. В первой фазе происходит репликация участков материнской ДНК. Во второй фазе новые участки соединяются в новую макромолекулу.

3) Терминация биосинтеза – обрыв цепи синтеза после исчерпания матрицы.

Биосинтез дезоксирибонуклеиновой кислоты это очень точный процесс, в ходе которого почти не происходит ошибок переноса информации, а редкие исключения тут же редактируются благодаря большому разнообразию белков, которые участвуют в синтезе и их функций.

Развитие и перспективы

Окончившееся в 2015 году глобальное исследование «Геном человека» позволило расшифровать последовательность 3 миллиардов нуклеотидов. Так же исследование дало много информации о биологической роли генов и причинах возникновения вирусов.

Медики всего мира настроены крайне оптимистично и ожидают новых прорывных открытий, которые позволят бороться, как с наследственными заболеваниями, так и с онкологией.

Сравнение с ДНК

Сравнительный анализ позволяет выделить основную структуру ДНК:

1) В молекуле ДНК есть две полинуклеотидные цепи.

2) Цепи закручиваются в спираль – по 10 пар оснований в каждой ветке.

3) Существуют и двойные цепи – они закручены друг с другом и вокруг общей оси.

4) Водородные связи удерживают вмести основания цепей ДНК.

5) Фосфатные группировки частично находятся на поверхности спирали, а частично внутри молекул.

Репликация ДНК

Репликация это передача копии ДНК новой клетке от материнской путем синтеза копии на материнской матрице. В процесс репликации каждая дочерняя клетка получает свою копию ДНК, полностью повторяющую материнскую. Благодаря этому процессу происходит передача генетической информации новым поколениям клеток. В репликации участвуют до 20 различных белков.

...

  • 0

Популярное

Последние новости