31. Репликация.

Репликация ДНК – это образование идентичных копий ДНК для передачи генетической информации в поколениях клеток и организмов. Репликация «стартует» с начала разъединения в определенной точке двойной спирали на цепи, каждая из которых после этого принимает матрицы для синтеза новой цепи. Участок, в котором в данный момент времени происходит синтез ДНК, называется вилкой репликации. В каждом сайте может формироваться одна или две репликационные вилки в зависимости от того, является ли репликация однонаправленной или двунаправленной. Обычно протекает второй вариант репликации. Через некоторое время после начала репликации можно наблюдать репликационный глазок. Это участок хромосомы, в котором ДНК уже реплицирована, и он окружен более протяженными участками не реплицированной ДНК.

В репликационной вилке ДНК копирует крупный белковый комплекс (реплисома), ключевым ферментом которого является ДНК-полимераза. Репликационная вилка движется со скоростью порядка 100000 п.о. в минуту у прокариот и 500–5000 – у эукариот. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение.

Репликация ДНК является ключевым событием в ходе деления клетки. Принципиально, чтобы к моменту деления ДНК была реплицирована полностью и при этом только один раз. Это обеспечивается определенными механизмами регуляции репликации ДНК. Этапы репликации:

• инициация;

• элонгация;

• терминация.

Репликация участка ДНК начинается только со строго определенного участка, называемого сайтом инициации. Понятно, что происходит это на первом этапе. В геноме таких сайтов может быть, как один, так и множество. С сайтом инициации связан репликон – участок ДНК от одной точки «начала» репликации до следующей. Он содержит регуляторные элементы, необходимые для репликации. Геном бактерий, как правило, представлен одним репликоном, это значит, что репликация всего генома является следствием одного акта инициации репликации.

Репликация у эукариотических организмов начинается на хромосоме во многих точках «origin». Геномы эукариот (а также их отдельные хромосомы) состоят из большого числа самостоятельных репликонов, это значительно сокращает суммарное время репликации отдельной хромосомы.

Способы репликации ДНК, предлженные в начале изучения этого процесса: консервативный, полуконсервативный, дисперсный.

При консервативном способе исходная ДНК остается неизменной во время всего процесса репликации, и дочерние ДНК полностью состоят из вновь синтезированной ДНК.

При полуконсервативном способе в каждом акте репликации половина родительской ДНК переходит в дочернюю.

При дисперсном способе ДНК распадается на короткие фрагменты, которые используются в качестве матриц для построения фрагментов двух новых молекул ДНК, соединяющихся между собой.

32. Полуконсервативный способ репликации.

Полуконсервативный механизм репликации ДНК. Перед каждым делением клетки в ней должно удвоиться содержание ДНК, чтобы каждая дочерняя клетка получила полный набор хромосом. Основу каждой хромосомы образует одна двухцепочечная молекула ДНК. Предложенная Дж. Уотсоном и Ф. Криком модель строения ДНК форме регулярной двойной спирали сразу же позволила понять принцип копирования ДНК. Ее репликация происходит полуконсервативным способом: две исходные цепи материнской ДНК расходятся, и каждая из них становится матрицей для синтеза новой комплементарной цепи. Таким образом, каждая новая двойная спираль ДНК содержит одну старую и одну новую цепь. Такой механизм репликации ДНК, при котором от одного поколения к другому передается одна из двух материнский цепей ДНК, получил название полуконсервативного и был экспериментально доказан в 1958 году М. Мезельсон и Ф. Сталь.

Легко представить, что удвоение ДНК происходит вследствие того, что цепи расходятся и каждая цепь служит матрицей для синтеза новой комплементарной цепи ДНК. Каждая дочерняя молекула состоит из одной старой материнской и одной новой синтезированной цепи ДНК.