Репликация ДНК

1.

2.

Список необходимых веществ для
осуществления синтеза второй копии
ДНК
Образец ДНК для копирования;
Нуклеотиды (АТФ,ГТФ,ЦТФ,УТФ, дАТФ,
дГТФ, дТТФ, дЦТФ);
Ферменты: топоизомераза, хеликаза,
гираза, ДНК-зависимая РНК-полимераза
(праймаза), ДНК-полимераза, РНК-аза,
ДНК-лигаза и др.

3.

1 этап:
образование
репликативной
вилки

4.

Сайты, с которыми взаимодействуют топоизомеразы
ДНК

5.

Топоизомераза

6.

Топоизомераза

7.

Топоизомераза

8.

Разрезание одной
из цепей ДНК
топоизомеразой

9.

Разрезание одной
из цепей ДНК
топоизомеразой

10.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ
4,5 тыс
об/мин

11.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

12.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

13.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

14.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

15.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

16.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

17.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

18.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

19.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

20.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

21.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

22.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ
хеликаза
разрывает
пары
оснований

23.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ
хеликаза
разрывает
пары
оснований

24.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

25.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

26.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

27.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

28.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

29.

Раскручиван
ие одной из
цепей
ГИРАЗОЙ

30.

31.

32.

ДНК-полимераза

33.

ДНК-полимераза

34.

ДНК-полимераза
?

35.

2 этап:
синтез РНК-затравок
(праймеров) для
новых цепей ДНК

36.

ДНК-полимераза не может синтезировать вторую цепь ДНК сразу. Ей
необходим фрагмент уже гото-вой
цепи
ДНК.
Однако
такой
способностью
обладает
только
РНК- полимераза
В этой связи, процесс синтеза
второй цепи
ДНК начинается с
синтеза фрагмента РНК, который
называется “ПРАЙМЕР”

37.

РНКполимеразы

38.

39.

40.

На одной из цепей ДНК синтез второй
цепочки происходит быстро. На
противоположной цепи ДНК синтез
второй цепи происходит медленно
«отстающая цепь».
Чтобы
уравнять
скорости
образования
цепей, на «отстающей» цепи ДНК
участвуют
сразу
несколько
полимераз.

41.

отстающая
цепь

42.

праймеры
(фрагменты РНК)
отстающая
цепь

43.

3-й этап.
Теперь
ДНК-полимераза
получает
возможность
продолжить синтез второй
цепи
ДНК.
При
этом
синтезируются
цепочки
ДНК.

44.

ДНКполимеразы
РНКполимеразы

45.

ДНКполимеразы
приступают к
синтезу второй
цепи ДНК
отстающая
цепь

46.

О
Н
О
О
СН2-О – Р-=О
ДНК
Химизм
присоединения
нуклеотида к
растущей цепи
ДНК
О
СН2-О – Р-=О
ОН
H
ОН
ОН
О
цеп
ь
ОН
ОН
ОН
СН2-О – Р- О – Р – О - Р - ОН
О
О
О
гидролиз
H
ОН

47.

синтез второй
цепи ДНК
отстающая
цепь

48.

отстающая
цепь

49.

отстающая
цепь

50.

Подготовка
к удалению
праймеров

51.

На 4-м этапе
происходит удаление
праймеров с помощью
ферментов – РНК-аз
(рибонуклеаз Н)

52.

РНК-азы
разрушают
праймеры

53.

После удаления
праймеров
остаются
промежутки
незавершенного
синтеза вторых
цепей ДНК

54.

Далее,
ДНК-полимеразы
достраивают
пустые
участки
и
формируют
длинные цепи на каждой
из цепей «материнской»
ДНК

55.

56.

57.

В заключении ДНКлигазы «сшивают»
отрезки построенных
цепей ДНК в целую
цепь.

58.

ДНК-лигаза

59.

60.

5 этап: расхождение синтезированных
копий ДНК в делящейся клетке
недостроен
ная часть
ДНК

61.

Укладка длинной цепи ДНК
в хроматиновые нити

62.

Транскрипция
генов

63.

Для синтеза РНК необходимы:
1. ДНК (одна цепь)
2. нуклеотиды : АТФ, ГТФ, УТФ. ЦТФ
3. ферменты

64.

Стадии репликации:
1. инициация;
2. элонгация;
3. терминация

65. Этап инициации. Удаление репрессора и присоединение ферментов к стартовой точке гена на ДНК

комплекс
ферментов
репрессор (блокирует синтез
РНК)
содержит информацию о строении белка
оператор промотор
структурный ген

66. Этап инициации. Удаление репрессора.

комплекс
ферментов
гормон

67. Этап инициации. Начало разведения двух цепей ДНК

комплекс
ферментов

68.

хели
каза
ДНК
РНКполиме
раза
разведение
цепей ДНК
смесь
нуклео
тидов

69.

Стадия элонгации
РНКполимера
за
расту
щая
цепь
и-РНК

70.

71.

Стадия
терминации
«стоп сигнал»
завершает
синтез

72.

ДНК
и-РНК
«первичный
транскрипт»

73.

Процессинг и-РНК
интроны
экзоны
(информативная часть
и-РНК )

74.

Удаление интронов с помощью
«малых ядерных РНК»

75.

Удаление интронов с помощью
«малых ядерных РНК»

76.

Удаление интронов с помощью
«малых ядерных РНК»

77.

Удаление интронов с помощью
«малых ядерных РНК»

78.

Соединение экзонов между собой

79.

Присоединение к информативной
части и-РНК контактного участка
«сар» и «полиаденилового хвоста».
сар
А-А-А-А- - -А-А-А-А
полиадениловый
«хвост»

80.

Завершение синтеза и-РНК
сар
А-А-А-А- - -А-А-А-А

81.

Доставка и-РНК к месту синтеза белка
ЯДРО
рибосомы
РЕТИКУЛУМ

82.

Процессинг
т-РНК

83.

ДНК
т-РНК
«первичный
транскрипт»

84.

Процессинг т-РНК
интроны
экзоны

85.

Удаление интронов и соединение
экзонов между собой

86.

Образование «клеверного листа» из
первичного транскрипта т-РНК.

87.

Присоединение акцепторного участка к
первичному транскрипту т-РНК.
Ц- Ц
-А

88.

т-РНК готова
А-У-Г
Ц
Ц
А
антикодон

89.

Синтез р-РНК
18 S РНК
5,8 S РНК
28 S РНК
малая
большая
субьединицы рибосомы

90.

Цепная
полимеразная
реакция (ПЦР)
1983 Карри Муллис

91.

Необходимые компоненты и условия.
1.Исследуемая ДНК;
2.дАТФ, дГТФ, дТТФ, дЦТФ
3. праймеры для двух цепей ДНК
4.Taq-полимераза (термофильная ДНКполимераза, выделенная из бактерий,
живущих в горячих источниках.
5.Аппарат для проведения амплификации термоциклер

92.

исследуе
мая ДНК
90-97о
плавле
ние
плавление
ДНК
50-60о
гибридиз
ация с
праймерами
прай
меры

93.

элонгация
дАТФ;
дГТФ;
дТТФ;
дЦТФ
удлинение
цепей
ферментом
Taqполимеразой

94.

90-97о
плавле
ние
50-60о
гибридиз
ация с
праймерами

95.

элонгация
удлинение
цепей
ферментом
Taqполимеразой

96.

90-97о
плавле
ние

97.

Повторение 25-30 циклов.
При этом количество
копий возрастает в
геометрической
прогрессии и достигает
несколько миллионов.