_обновлённая-124379 (1)

1. ЕСЛИ ИСТИННО УТВЕРЖДЕНИЕ, ЧТО СУЩНОСТЬ ЖИЗНИ СОСТОИТ В НАКОПЛЕНИИ И ПЕРЕДАЧЕ ОПЫТА ОТ ПОКОЛЕНИЯ К ПОКОЛЕНИЮ, ТО КЛЮЧЕВОЙ

ПРОБЛЕМОЙ БИОЛОГИИ, ПОВИДИМОМУ, МОЖНО СЧИТАТЬ ВОПРОС О ТОМ,
КАК УВЕКОВЕЧИВАЕТ СВОЙ ОПЫТ ЖИВАЯ
МАТЕРИЯ
МАКС ДЕЛЬБРЮК

2.

Репликация – это молекулярный
процесс точного копирования ДНК, в
результате которого из одной
молекулы ДНК образуются две
новые молекулы.

3. РЕПЛИКАЦИЯ имеет важное биологическое значение, обеспечивая:

• Процесс удвоения и точную передачу
генетического материала
• Процесс самовоспроизводства
• Наследственность
• Преемственность между поколениями и
постоянство Г.И. в процессе клеточного
деления

4. КОГДА ПРОИСХОДИТ РЕПЛИКАЦИЯ ДНК?

Ядерная ДНК
Митохондриальная ДНК
Репликация мтДНК может
происходить на всех этапах
клеточного цикла, за
исключением митоза,
независимо от ядерной ДНК

5.

https://www.youtube.com/watch?v=BmAqEolVCc
https://www.youtube.com/watch?v=IjVLhoyfGA
M
https://www.youtube.com/watch?v=9kp9wiYM
QUU

6. ПРИНЦИПЫ РЕПЛИКАЦИИ:

• Матричный синтез
• Комплементарный синтез
• Антипараллельный синтез
• Полуконсервативный синтез
• Точный синтез
• Асинхронный синтез (сначала
реплицируются эухроматиновые участки, а
затем – гетерохроматиновые)
• Сложный процесс с участием целого
комплекса белков и ферментов

7.

Синтез ДНК:
• матричный - обе цепи ДНК
могут служить матрицей
• комплементарный -новые
нуклеотиды в растущей цепи
включаются по правилу
комплементарности (A-T, G-C)
• полуконсервативный –
каждая новая молекула ДНК
состоит из одной
родительской цепи и одной
вновь синтезированной

8. Синтез ДНК: - антипараллельный - чтение информации происходит в направлении 3'-5 ', а синтез новых цепей идёт в направлении

5'-3';
- на одной цепи (лидерной) идет непрерывно, а
на другой (отстающей) – прерывисто, в виде
фрагментов Оказаки
https://scienceland.info/biology10/dna-replication

9.

10. Аппарат репликации Компоненты репликации

• ДНК в качестве матрицы (обе цепи)
• Мономеры синтеза (dATP, dGTP, dCTP, dTTP)
• Праймер (ATP, GTP, CTP,UTP)
• Источник энергии (ATP)
• Белки: SSB
• Ферменты:
2 геликазы, топоизомеразы, множество ДНКполимераз, праймаза, лигаза, теломераза

11. Белки репликации

• Белки подготовки матрицы (геликаза,
топоизомеразы (у прокариот – гиразы), SSBбелки)
• Синтетазы (ДНК-полимераза, праймаза,
ДНК-лигаза)
• Белки регуляции репликации
• Белки репликативной репарации (ДНКполимеразы β, ε и γ)
• РНК-аза Н – удаляет праймер

12. Реплисома - мультиферментный комплекс, формирующийся в репликационной вилке для осуществления синтеза ДНК

• Праймаза
• ДНК-полимераза ε
• Геликаза
• Топоизомеразы
• Белки SSB

13. ДНК-ГЕЛИКАЗА

Обеспечивает локальную
деспирализацию и
денатурацию ДНК,
используя энергию
гидролиза АТФ

14. ТОПОИЗОМЕРАЗЫ

обратимые нуклеазы,
разрывает цепь ДНК, а по окончании репликации
зашивает временные надрезы, раскручивает
суперспирализованную ДНК и препятствует
вращению суперспирализованной цепи ДНК

15. БЕЛКИ SSB

• Обладают повышенным сродством к одноцепочечным
участкам ДНК,
• Имеют положительный заряд и легко связываются с
отрицательно заряженной ДНК,
• Препятствуют образованию петель и шпилек,
• Стабилизируют цепь ДНК-матрицу в раскрученном и
выпрямленном состоянии

16. ! ДНК-ПОЛИМЕРАЗА САМОСТОЯТЕЛЬНО НЕ МОЖЕТ НАЧАТЬ СИНТЕЗ НОВОЙ ЦЕПИ, ОНА СПОСОБНА ТОЛЬКО К УДЛИНЕНИЮ ЭТОЙ ЦЕПИ ПРИ НАЛИЧИИ

Ферменты полимеризации
! ДНК-ПОЛИМЕРАЗА САМОСТОЯТЕЛЬНО НЕ МОЖЕТ НАЧАТЬ
СИНТЕЗ НОВОЙ ЦЕПИ, ОНА СПОСОБНА ТОЛЬКО К
УДЛИНЕНИЮ ЭТОЙ ЦЕПИ ПРИ НАЛИЧИИ ЗАТРАВКИ.
Праймаза –
обеспечивает синтез
небольшого фрагмента
РНК,
выполняющего роль
затравки

17. ДНК-ПОЛИМЕРАЗА

• катализирует реакцию
полимеризации нуклеотидов

18. ДНК-полимеразы прокариот

• ДНК-полимераза I – выполняет функции проверки
поддержания порядка во время репликации,
обладает 5'-3' экзонуклеазной активностью,
• ДНК-полимераза II – проводит репарацию
поврежденных участков ДНК, заполняя бреши за
счет полимеразной активности,
• ДНК-полимераза III – основной фермент
репликации, осуществляет присоединение
нуклеотидов к 3’ концу растущей цепи, обладает
также 3’-5'- экзонуклеазной активностью.

19. ТИПЫ ДНК-ПОЛИМЕРАЗ ЭУКАРИОТ

α
β
γ
δ
Локализация
ядро
ядро
митох
ядро
ядро
Репликация
+
-
+
+
-
Репарация
-
+
+
+
+
Полимеразная
активность
+
+
+
+
+
Экзонуклеазная
активность
-
-
+
+
+
Функция
Работает в
комплексе с
праймазой
Репарация,
синтез ДНК на
месте
удаления
праймеров
Репликация и
репарация в
митохондриях
Синтез
лидерной
цепи
Репарация
и синтез
отстающей
цепи

20. ЛИГАЗА - СШИВАЕТ ВНОВЬ СИНТЕЗИРОВАННЫЕ ФРАГМЕНТЫ

21.  РЕПЛИКАЦИЯ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ СЛАЖЕННОЙ РАБОТОЙ ВСЕХ КОМПОНЕНТОВ АППАРАТА РЕПЛИКАЦИИ

РЕПЛИКАЦИЯ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ СЛАЖЕННОЙ РАБОТОЙ
ВСЕХ КОМПОНЕНТОВ АППАРАТА РЕПЛИКАЦИИ

22.

Этапы репликации
1) Инициация
- присоединение специальных белков к точке
ORI
- локальная денатурация и образования
репликативного глазка
- синтез праймера
- присоединение первых dNTP к праймеру

23. ORI - ТОЧКА НАЧАЛА РЕПЛИКАЦИИ

• состоит из около 300 пар нуклеотидов
• содержит богатые А-Т участки, которые легче
разрывать
• содержит участки, способные связывать
специфические белки инициации репликации.

24. Пререпликативный комплекс

• ORC (Origin Recognition Complex) –
распознает точку ori
• MCM (Minichromosome Maintenance
proteins)- геликазный комплекс
Эти
белки
собираются
на
точке
ori репликации ещё в G1 фазе. После
сборки белки MCM фосфорилируются и
начинается репликация ДНК

25.

2) Элонгация
- удлинение новых цепей за счет
полимеризации нуклеотидов
- выявление ошибок и их исправление

26.

РЕПЛИКОН – ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
ЕДИНИЦА РЕПЛИКАЦИИ

27. РЕПЛИКОН – ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА РЕПЛИКАЦИИ

28.

Кольцевые молекулы прокариот (нуклеоид, плазмиды) реплицируются с
помощью механизма репликации типа θ. Из точки ori направляются две
репликационные вилки, что приводит к образованию структуры, похожей
на греческую букву θ тета (рис.7.6).
Рис. 7.6. Репликация типа Θ у прокариот

29.

Рис. 7.7. А. Репликация типа σ у вирусов.
В. Репликация типа D в митохондриях
У вирусов репликация, по типу
"катящегося кольца"
(репликация типа σ).
Митохондриальная ДНК имеет кольцевую
структуру, каждая цепь содержит
собственную точку инициации
репликации. Синтез начинается с Н-цепи
(тяжелая цепь). В момент, когда
репликационная вилка достигает точки ori
цепи L (легкой цепи), начинается репликация
этой цепи в обратном направлении. Таким
образом, репликация двух цепей носит
асинхронный характер
(репликация типа D)

30.

3) Терминация
- встреча соседних репликативных вилок
- удаление праймеров и заполнение брешей
- сшивание фрагментов Оказаки
- ренатурация ДНК

31. КОНТРОЛЬ РЕПЛИКАЦИИ ОБЕСПЕЧИВАЮТ

• ORI
• Сайт-специфические белки
• Белки регуляции клеточного цикла

32.

33. РЕПЛИКАЦИЯ ТЕЛОМЕРНЫХ УЧАСТКОВ

• Теломераза представляет собой
фермент, обладающий свойством
обратной транскрипции и
содержащий в качестве матрицы
РНК
Теломераза на основе матрицы
РНК добавляет несколько копий
теломерных повторов на 3’ конец
лидерной цепи ДНК
Удлиняется не укороченная, а
более длинная цепь!!!
Далее на отстающей цепи
синтезируется РНК-праймер и
достраивается укороченная цепь