БХ. Ответы к экзамену

Первоначальным событием при действии фермента является его специфическое связывание с лигандом — субстратом (S). Это происходит в области активного центра, который формируется из нескольких специфических R—групп аминокислот, определенным образом ориентированных в пространстве. Чтобы катализировать реакцию, фермент должен связаться с одним или несколькими субстратами. Белковая цепь фермента сворачивается таким образом, что на поверхности глобулы образуется щель, или впадина, где связываются субстраты. Эта область называется центром связывания субстрата. Обычно он совпадает с активным центром фермента или находится вблизи него. Некоторые ферменты содержат также центры связывания кофакторов или ионов металлов. В результате фермент снижает энергию активации реакции. Это происходит потому, что в присутствии фермента реакция идет по другому пути (фактически происходит другая реакция). Угольная кислота слабая, ее разложение пойдет, если ее молекулы имеют энергию, превышающую энергию активации. Энергия активации – это дополнительное количество кинетической энергии, необходимое молекулам вещества, чтобы они вступили в реакцию. При достижении этого энергетического барьера в молекуле происходят изменения, вызывающие перераспределение химических связей и образование новых соединений. Молекулы, обладающие энергией активации, находятся в переходном состоянии. Разницу энергий между исходным реагентом Н2СО3 и конечными Н2О и СО2 называют изменением свободной энергии реакции. Н2О и СО2 более стабильные вещества, чем Н2СО3 т.к. обладают меньшей энергией и при обычных условиях практически не реагируют. Энергия, выделяющиеся в результате этой реакции рассеивается в виде тепла в окружающую среду.Ферменты снижают энергию активации, в результате возрастает количество реакционных молекул и увеличивается скорость реакции. При участии ферментов образуется фермент-субстратный комплекс, который распадается на свободный фермент и продукт реакции.Ферменты не изменяют свободную энергию субстратов и продуктов и поэтому не меняют равновесие реакции .

.Кофакторы,роль в катализе.Витамины,как предшественники коферментов.Гиповитаминозы,их причины и проявления.

Большинство ферментов для проявления ферментативной активности

нуждается в низкомолекулярных органических соединениях небелковой

природы (коферментах) или ионах металлов (кофакторах). Многие ферменты оказывают каталитическое действие на субстраты только в присутствии специфического термостабильного низкомолекулярного органического соединения - кофермента. В таких случаях кофермент с апоферментом (белковая часть) формируют холофермент, обладающего каталитической активностью.

апофермент + кофактор (кофермент)= холофермент

Кофермент может быть связан с апоферментом ковалентными или

нековалентными связями. Термин «простетическая группа» относится к

ковалентно связанному коферменту. К числу реакций, требующих присутствия коферментов, относятся ОВР, реакции переноса функциональных групп и изомеризации, а также реакции конденсации.

Кофакторы: более 25% всех ферментов для проявления каталитической активности

нуждается в ионах металлов. Ионы металлов выполняют функцию стабилизаторов молекулы субстрата, активного центра фермента и конформации белковой молекулы фермента, а именно, третичной и четвертичной структур. Например, для большинства киназ в качестве одного из субстратов выступает не АТФ, а комплекс АТФ с магнием. Магний не взаимодействует с ферментом, а участвует в стабилизации молекулы АТФ и нейтрализации отрицательного заряда субстрата, что облегчает его присоединение к активному центру фермента. В некоторых случаях ионы металла служат «мостиком» между ферментом и субстратом. Они выполняют функцию стабилизаторов активного центра, облегчая присоединение к нему субстрата и протекание химической реакции. Это магний, марганец, цинк, кобальт, молибден. В отсутствие металла ферменты активностью не обладают. Ионы металлов обеспечивают сохранение вторичной, третичной и четвертичной структуры молекулы фермента. Такие ферменты в отсутствие ионов металлов способны к химическому катализу, однако они нестабильны. Их активность снижается и даже полностью исчезает при небольших изменениях рН и температуры. Таким образом, ионы металлов выполняют функцию стабилизаторов оптимальной конформации белковой молекулы. Не менее важную роль отводят ионам металлов в осуществлении ферментативного катализа. Эту функцию выполняют цинк, железо, марганец, медь. Например, карбоангидраза, катализирующая образование угольной кислоты, содержит ионы цинка, который участвует в образовании Н+ и ОН-. Эти ионы присоединяются к СО2 с образованием Н2СО3 : СО2 + Н2О <--> Н2СО3 /

Для проявления каталитической активности большинству ферментов

необходимо наличие кофермента. Гидролитические ферменты (протеазы,

липазы) выполняют свою функцию в отсутствие кофермента. Кофермент, локализуясь в каталитическом участке активного центра,принимает непосредственное участие в химической реакции. Он выступает в качестве акцептора и донора химических группировок, атомов, электронов. Кофермент связывается с белковой частью молекулы ковалентными, в этом случае он называется простетической группой (ФАД, ФМН, биотин) и нековалентными связями, в этом случае кофермент может рассматриваться,как второй субстрат (NAD+, NADP+).К коферментам относят следующие соединения:

-производные витаминов

-глутатион, участвующий в ОВР

-убихинон, участвующий в переносе электронов и Н+ в цитохромной системе

- нуклеотиды, доноры и акцепторы остатка фосфорной кислоты.

К числу коферментных препаратов витаминной природы относятся кокарбоксилаза (коферментная форма тиамина - витамин В1), пиридоксальфосфат. (витамин Вб), кобамамид (витамин В 12). Кокарбоксилаза-кофермент, образующийся в организме человека из поступающего извне тиамина.Кобамамид-обладает всеми свойствами витамина В 12 и анаболической активностью. Оксикобаламин вляется метаболитом цианкобаламина (витамин В12). По фармакологическому действию близок витамину В 12, но по сравнению с ним быстрее превращается в организме в активную коферментную форму и дольше сохраняется в крови, так как более прочно связывается с белками плазмы и медленнее выделяется с мочой. Пиридоксальфосфат является коферментной формой витамина Вб (пиридоксина). Карнитин- витаминоподобное вещество, частично поступающее с пищей, частично синтезируемое в организме человека. Способствует окислению жирных кислот, синтезу аминокислот и нуклеиновых кислот.

Гиповитаминозы- болезненные состояния, обусловленные недостаточностью витаминов в организме. Причиной гипополивитаминозов чаще всего являются заболевания пищеварительного тракта, при которых нарушена всасываемость витаминов. Картина гиповитаминоза зависит от того, какого именно витамина не хватает в организме. По происхождению выделяют экзогенные (первичные) и эндогенные (вторичные) гиповитаминозы. Непосредственная причина экзогенных (первичных) гиповитаминозов — недостаточное поступление в организм одного или, чаще, нескольких витаминов с пищей. Для экзогенных гиповитаминозов характерны сезонный характер и латентное течение. Эндогенные гиповитаминозы подразделяют на приобретённые, наследуемые и врождённые. Причины приобретённых гиповитаминозов: нарушения пищеварения и высвобождения витаминов из продуктов питания; повышенная потребность в витаминах;нарушение всасывания витаминов в желудке и кишечнике;расстройство доставки витаминов. Гиповитаминоз развивается незаметно: появляется раздражительность, повышенная утомляемость, снижается внимание, ухудшается аппетит, нарушается сон. Систематический длительный недостаток витаминов в пище снижает работоспособность, сказывается на состоянии отдельных органов и тканей (кожа, слизистые, мышцы, костная ткань) и важнейших функциях организма, таких как рост, интеллектуальные и физические возможности, продолжение рода, защитные силы организма. Гиповитаминоз А- проявляется нарушениями зрения (снижением его остроты, «куриной слепотой», т. е. утратой способности видеть в сумерках), поражением тонкого слоя эпителиальных клеток, выстилающих изнутри век» (конъюнктива), трахею, волосяные луковицы и почечные лоханки, и снижением со­противляемости пораженного эпителия гнойной инфекции, а у детей и подростков, кроме того, отставанием в физическом развитии. В1-дефицит-характеризуется повышенной раздражительностью, плохим сном, рассеянностью, забывчивостью, зябкостью, болями в животе, склонностью к рвоте, дискинезии желудка и кишечника, секреторным расстройствам. К числу ранних симптомов недостатка В1 относят изменения языка. Он становится суховатым, тёмно-красного цвета с маловыраженными сосочками. Недостаточность витамина В2 (рибофлавина) вызывает структурные и функциональные изменения в коре надпочечников, нарушает процессы гемопоэза, обмена железа, глюконеогенеза, превращения фенилаланина в катехоламины. Дефицит рибофлавина неблагоприятно отражается на состоянии естественного иммунитета. Его недостаток может привести к невынашиванию беременности. Заболевание проявляется поражениями губ (трещины, «заеды»), приобретающих сероватый оттенок, языка, который становится гладким, блестящим и пурпурно-красным. Слизистая оболочка полости рта покрывается сероватыми пятнами; возникают воспаление слизистой оболочки век (конъюнктивит), поражение роговой оболочки и внутренних структур глаза. Все это сопровождается светобоязнью и снижением остроты зрения. Цинга́— болезнь, вызываемая острым недостатком витамина C (аскорбиновая кислота), который приводит к нарушению синтеза коллагена, и соединительная ткань теряет свою прочность. В первую очередь цинга характеризуется ломкостью сосудов с появлением на теле характерной геморрагической сыпи, кровоточивости дёсен. Это обусловлено тем, что коллаген, в синтезе которого участвует витамин С, является важной составляющей сосудистой стенки.Ослабевает прикрепление надкостницы к костям и фиксации зубов в лунках, что приводит к их выпадению. Появление поднадкостничных кровоизлияний вызывает боли в конечностях. Источниками витамина D служат сливочное масло, яйца, молоко; особенно много его в рыбьем жире. Кроме того, в отличие от других витаминов, он может синтезироваться в организме человека. Синтез происходит в коже под влиянием солнечного света. Гиповитаминоз D наблюдается преимущественно у детей и известен под названием рахита. Недостаток этого витамина ведет к нарушению затвердевания костей и проявляется искривлением ног, своеобразной формой черепа (высокий выпуклый лоб, западающая переносица) и грудной клетки. Легкие формы рахита распространены очень широко. У взрослых дефицит витамина D ведет к вымыванию из костей кальция и их размягчению, следствием чего может быть, например, искривление и укорочение позвоночника, искривление костей ног. Гиповитаминоз Е вызывает бесплодие. Недостаточность витамина РР сопровождается четко очерченной клинической картиной, известной под названием пеллагры (шершавая кожа). Типичная клиническая картина заболевания включает триаду: дерматит, диарея, деменция.

.Современная классификация ферментов,номенклатура,тип катализируемых реакции,примеры.

Реакции и ферменты, которые их катализируют, подразделяются на шесть классов.

Классификация:

1)оксидоредуктазы- , ферменты, катализирующие ОВР с участием двух субстратов, S и S‘

Sвосст + S’ окисл= Sокисл +S’восст

Окисление протекает как процесс отнятия атомов Н+ от субстрата, а восстановление – присоединение Н+ к акцептору. В качестве кофермента оксидоредуктазы содержат NAD(H)+, NADP+, FMN, FAD. Самыми типичным оксидоредуктазами являются дегидрогеназы.Дегидрогеназы катализируют реакции, в которых участвуют группы СН-ОН, СН-СН, С=О, СН-NH2.

Некоторые подклассы: - ферменты, действующие на группу СН-ОН (донор электронов) Например:

Алкоголь: NAD+ оксидоредуктаза (алкогольдегидрогеназа)

спирт + NAD+ = альдегид (кетон) + NADН+ Н+

- самый распространенный вариант ОВР в клетке состоит в окислении атомов Н, снятых с субстрата, при посредстве цитохромной системы. Цитохромную систему образуют оксидоредуктазы, имеющие в качестве простетических групп железопоррфины. Соединяясь с белками, железопорфины дают начало семейству хромопротеинов или цитохромов. Цитохромы образуют цитохромную систему (b,c,a,a3), которая передает электроны на кислород, который соединяется с водородом, образуя молекулу воды. Из всех цитохромов только цитохром aa3 передает электроны на кислород, и поэтому он называется цитохромоксидазой;

О2 + 4Н+ +4е- =2Н2О

2) трансферазы- ферменты катализирующие перенос функциональных групп G (ацильных, гликозильных, метильных, аминогрупп, групп, содержащих серу и фосфор) с одного субстрата S на другой S’

S-G + S’ = S’-G + S

К классу трансфераз относят аминотрансферазы, ацилтрансферазы, метилтрансферазы, гликозилтрансферазы, киназы (протеинкиназы).

Ацетил-СоА: холин О-ацетилтрансфераза (холин-ацетилтрансфераза)

Ацетил-СоА + холин = СоА + О-ацетилхолин

3) гидролазы- ферменты, катализирующие гидролиз эфирных, пептидных, сложноэфирных, гликозильных связей

Ферменты, действующие на сложноэфирные связи. Например:

Ацилхолин - ацилгидролаза (псевдохолинэстераза):Ацилхолин + Н20 = холин + кислота

4) лиазы- ферменты, отщепляющие группы от субстратов по негидролитическому механизму, с образованием двойных связей.Это ферменты, действующие на связи С-С, С-О, С-N, С-S. При этом отщепляются СО2, Н2О, NH2, SH2.

Углерод—кислород лиазы. Например:L-малат-гидролиаза (фумараза):L-малат = Фумарат + Н20.

5) изомеразы- ферменты, катализирующие взаимопревращения оптических, геометрических и позиционных изомеров.

цис/транс-изомеразы. Например:

все-транс-Ретиналь, 11-цис-транс-изомераза (ретинальизомераза) все-транс-Ретиналь=11-цис-Ретиналь

6) лигазы- ферменты, катализирующие соединение двух молекул, с образованием ковалентной связи и сопряженное с разрывом пирофосфатной связи АТФ. В результате образуются связи С-О, С-S, С-N и С-С.

Пример:

глутаминовая к-та + NН3 + АТФ (под действием аммиаклигазы или глутаминсинтетазы) = глутамин + АДФ + Н3РО4

Номенклатура: первоначально ферментам давали названия, образуемые путем добавления окончания - аза к названию субстрата, на который данный фермент действует. Ферменты, гидролизующие крахмал (амилон), были названы амилазами;

ферменты, гидролизующие жиры (липос), -липазами;ферменты, гидролизующие белки (протеины), -протеиназами. Позднее ферментам, катализирующим сходные по типу реакции, стали давать название, указывающее тип соответствующей реакции — дегидрогеназы, оксидазы, декарбоксилазы, ацилазы и т.д. Главный принцип заключается в том, что ферменты называют и классифицируют в соответствии с типом катализируемой химической реакции и ее механизмом; название фермента состоит из двух частей: первая часть - название субстрата (или субстратов); вторая указывает тип катализируемой реакции и оканчивается на -аза. Каждый фермент имеет кодовый номер по классификации ферментов (КФ): первая цифра характеризует класс реакции, вторая - подкласс и третья - подподкласс. Четвертая цифра указывает порядковый номер фермента в его подподклассе. Таким образом, КФ 2.7.1.1 означает, что фермент относится к классу 2 (трансфераза), подклассу 7 (перенос фосфата) и подподклассу 1 (акцептором фосфата является спирт). Последняя цифра обозначает фермент гексокиназу, или АТР: D-гексозо-6-фосфотрансферазу, т.е. фермент, катализирующий перенос фосфата с АТР на гидроксильную группу атома углерода в шестом положении глюкозы.

.Регуляция активности ферментов: фосфорелирование-дефосфорелирование,роль протеинкиназ и проинфосфатаз.Примеры метаболических путей,регулируемых такими способами.

Все химические реакции в клетке протекают при участии ферментов. Чтобы воздействовать на скорость протекания метаболического пути, достаточно регулировать количество или активность ферментов. В каждом метаболическом пути есть ключевые ферменты, которые регулируют скорость всего пути. Эти ферменты называются регуляторными. Метаболические пути – последовательность превращения одних соединений в другие. Метаболизм – совокупность всех метаболических путей, протекающих в организме.

Регуляция каталитической активности фермента

-Аллостерическая регуляция(ферменты регулируют скорость метаболических путей, которые представляют собой последовательность взаимосвязанных реакций, катализируемых разными ферментами. Например, катаболизм глюкозы до СО₂ и Н₂О регулируется аллостерически.)

-Регуляция с помощью белок-белковых взаимодействий

-Регуляция путем фосфорилирования/дефосфорилирования фермента

-Регуляция протеолизом .

Широко распространенный способ химической модификации ферментов фосфорилирование/дефосфорилирование белков осуществляют ферменты протеинкиназы (класс трансферазы). Они катализируют образование сложноэфирной связи между фосфатной группой и ОН-группой аминокислотных остатков серина, треонина и тирозина. Донором фосфатной группы является АТФ. В результате фосфорилирования происходит изменение заряда, конформации фермента, конформации активного центра фермента. повышается сродство фермента к субстрату и возрастает скорость ферментативной реакции. Например – триацилглицерол-липаза (ТАГ-липаза) – внутриклеточный фермент жировой ткани. В дефосфорилированной форме фермент неактивен. Под действием специфической протеинкиназы А фермент фосфорилируется и переходит в активную форму. Для некоторых ферментов, обеспечивающих метаболизм глюкозы, холестерола, гликогена, фосфорилированная форма является неактивной. Например, фермент пируваткиназа, участвующая в катаболизме глюкозы, переходит в активную форму только после отщепления фосфорного остатка. Поэтому в этом случае фосфорилирование вызывает снижение активности, а дефосфорилирование – повышение активности фермента. Дефосфорилирование осуществляют протеинфосфатазы (класс гидролазы).

.Регуляция активности фермента путем ассоциации-диссоциации протомеров.

Т.е. это регуляция с помощью белок-белковых взаимодействий. В тканях присутствуют ферменты, которые в неактивной форме представлены отдельными комплексами, состоящими из нескольких протомеров. При увеличении в клетке концентрации специфических регуляторных молекул они присоединяются к определенным центрам протомеров. Изменение их конформации, вызванное присоединением лигандов, повышает их сродство друг к другу и стимулирует ассоциацию, т.е. образование активной формы фермента. Веществом, которое изменяет конформацию комплексов, является цитрат. При повышении его концентрации в цитозоле клетки 3 тетрамера объединяются в олигомер из 12 протомеров – активную форму ацетил-СоА карбоксилазы.

Другим примером этого типа регуляции может служить активация протеинкиназы А. В неактивной форме фермент состоит из 4 протомеров – 2 каталитических и 2 регуляторных. Регуляторные протомеры имеют по 2 центра связывания для молекул регуляторного лиганда – циклического АМФ. Молекулы цАМФ при повышении их концентрации в клетке присоединяются к специфическим центрам регуляторных протомеров. Это приводит к изменению их конформации и потере сродства к каталитическим протомерам. Отделившиеся каталитические протомеры (протеинкиназы А) проявляют протеинкиназную активность и фосфорилируют белки по аминокислотным остаткам серина и треонина. В отсутствие цАМФ регуляторные протомеры взаимодействуют с каталитическими протомерами, образуя неактивный комплекс. Синтез молекул цАМФ из АТФ катализирует фермент аденилатциклаза, а превращение цАМФ в АМФ – фосфодиэстераза.

.Применение ферментов в медицине.Энзимодиагностика и энземотерапия.

Важная особенность ферментов, используемых в диагностике, состоит в том, что активность каждого из них можно определить в природном материале без предварительного фракционирования: в крови, в моче, в спинно-мозговой жидкости, в слюне.К ферментам, используемым в энзимологии предъявляют следующие требования

Органоспецифичность (тканеспецифичность)

Выход фермента в кровь при повреждении органа или ткани

Низкая активность фермента в крови в норме

При этом различают:

Неспецифические ферменты, которые присутствуют во всех тканях в разных количествах

Тканеспецифические ферменты, которые присутствуют только в данной конкретной ткани

Весьма существенным в энзимодиагностике является знание особенностей внутриклеточной локализации ферментов. Внутри клетки они, как правило, локализованы в определенном ее отделе (компартменте). Различают цитоплазматические, митохондриальные, ядерные, лизосомные ферменты. Например, при воспалительных процессах повышается проницаемость клеточных мембран и в крови обнаруживаются цитоплазматические ферменты. Энзимотерапия – использование ферментов в качестве лечебных средств. Для лечения очень широко используются протеазы. Трипсин и химотрипсин практически не атакуют живые клетки, а легко расщепляют белки мертвых клеток. На этом основано их применение для очистки гнойных ран, лечения ожогов, отморожений. Ферменты крови плазмин, урокиназу применяют для предотвращения тромбообразования, т.к. они быстро разрушают тромб.Энзимотерапию пепсином, трипсином, химотрипсином, амилазой проводят при отсутствии этих ферментов в организме. Ферменты используют и в онкологии, для замедления развития лейкозов. В лейкозных клетках на фоне дефицита аспарагина замедляется синтез белков, приводящий к нарушению метаболизма этих клеток.

.Совр. представления о строении ДНК,комплементарность оснований.Правила Чаргаффа.Видовая специфичность,коэф-т специфичности ДНК.Участие белков в компактизации ДНК.Биологическая роль ДНК.

ДНК и РНК представляют собой линейные полимеры, построенные из нуклеотидов. Каждый нуклеотид в свою очередь состоит из трех компонентов: азотистого основания, являющегося производным пурина или пиримидина, пентозы (рибозы или дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты. В состав нуклеиновый кислот входят два производных пурина – аденин и гуанин и три производных пиримидина – цитозин, урацил (в РНК) и тимин (в ДНК). Первичная структура нуклеиновых кислот – это порядок чередования нуклеотидов, связанных друг с другом в линейной последовательности 3’,5’-фосфодиэфирной связью. В результате образуются полимеры с фосфатным остатком на 5’-конце и свободной – ОН-группой пентозы на 3’- конце. Вторичная структура ДНК-в 1953 году Уотсоном и Криком была предложена модель пространственной структуры ДНК. Согласно этой модели, вторичная структура ДНК представлена двойной правозакрученной спиралью, в которой две полинуклеотидные цепи расположены антипараллельно (одна в направлении 3’к 5’, вторая в направлении 5’ к 3’) и удерживаются относительно друг друга за счет взаимодействия между комплементарными азотистыми основаниями. Третичная структура ДНК формируется при ее взаимодействии с белками. Каждая молекула ДНК упакована в отдельную хромосому, в составе которой разнообразные белки связываются с отдельными участками ДНК и обеспечивают суперспирализацию и компактизацию молекулы. В период покоя комплексы ДНК с белками равномерно распределены по объему ядра, образуя хроматин. Белки хроматина делят на две группы: гистоны и негистоновые белки.

Гистоны - это небольшие белки с высоким содержанием положительно заряженных аминокислот лизина и аргинина. Они взаимодействуют с отрицательно заряженными фосфатными группами ДНК длиной 146 нуклеотидных пар, образуя нуклеосомы. Негистоновые белки представлены разными ферментами и белками, участвующими в синтезе ДНК и РНК, в регуляции этих процессов, а также структурными белками, обеспечивающими компактизацию ДНК.

Правило Чаргаффа- в молекуле ДНК количество адениловых нуклеотидов равно количеству тимидиловых нуклеотидов (А=Т), а количество гуаниловых – количеству цитидиловых (С=G). Соотношение А+Т/ G+С –величина постоянная и является видоспецифической характеристикой организма.

ДНК выполняет следующие функции:

-хранение наследственной информации происходит с помощью гистонов. Молекула ДНК сворачивается, образуя вначале нуклеосому, а после гетерохроматин, из которого состоят хромосомы;

-передача наследственного материала происходит путем репликации ДНК;

-реализация наследственной информации в процессе синтеза белка.

.Биосинтез ДНК(репликация).Биологический генетический код.

Синтез ДНК протекает в ядре в S-фазу клеточного цикла и предшествует делению клеток. Первоначально клетка из состояния покоя Go вступает в G1-фазу, в ходе которой синтезируются ферменты и белки, необходимые для синтеза ДНК. Затем в S-фазу протекает репликация и диплоидная клетка превращается в тетраплоидную, а в ходе митоза делится, образуя 2 дочерние диплоидные клетки. В эукариотических клетках репликация начинается одновременно во многих участках ДНК, которые имеют специфическую нуклеотидную последовательность и называются ориджинами репликации. От каждого ориджина синтез новых цепей ДНК идет в двух противоположных направлениях, образуя две репликативные вилки. Процесс является полуконсервативным, так как по завершении репликации каждая дочерняя молекула ДНК содержит одну родительскую нить и одну вновь синтезированную. Матрицей служат обе нити ДНК. Репликация включает стадии инициации, элонгации и терминации. В ходе инициации образуются две репликативные вилки при участии ферментов ДНК-топоизомеразы, ДНК-хеликазы и белков, связывающихся с одноцепочечными участками ДНК (SSВ-белки). ДНК-топоизомераза 1 присоединяется к участку ориджина, расщепляет одну из цепей ДНК и связывается с фосфатным остатком в точке разрыва, происходит локальное раскручивание двухцепочечной нити ДНК. Две молекулы ДНК-хеликазы, используя энергию АТФ, разрывают водородные связи между комплементарными основаниями и разделяют цепи ДНК. Одновременно ДНК-топоизомераза восстанавливает фосфодиэфирную связь и освобождается из связи с ДНК. SSВ-белки присоединяются к одноцепочечным участкам и препятствуют их повторному скручиванию в двойную спираль. На стадии элонгации образуются дочерние цепи ДНК на материнской ДНК. Этот процесс катализирует ДНК-полимераза.Сначала ДНК-полимераза синтезирует РНК –праймер, которым начинается лидирующая цепь и каждый фрагмент Оказаки в отстающей нити ДНК. Лидирующая нить растет непрерывно, а отстающая – в виде фрагментов Оказаки, каждый их которых включает включает РНК-праймер (10 нуклеотидов) и участок ДНК, примерно равный длине ДНК в составе нуклеосомы (примерно 150 нуклеотидов). Когда следующий фрагмент Оказаки достигает праймера предыдущего фрагмента, ДНК-полимераза отделяется от синтезированной цепи, а праймер предыдущего фрагмента удаляют эндонуклеаза и РНКаза, образуется брешь. ДНК-полимераза удлиняет последний фрагмент Оказаки, заполняя брешь. ДНК-лигаза сшивает предыдущий и вновь синтезированный фрагменты между собой. Новые цепи синтезируются неодинаково. Одна цепь на матрице ДНК с направлением от 3’- к 5’- концу растет непрерывно по ходу движения репликативной вилки и называется лидирующей.Вторая на матрице с направлением от 5’- к 3’- концу синтезируется против движения репликативной вилки в виде коротких фрагментов – фрагментов Оказаки, ее называют запаздывающей или отстающей. ДНК-лигаза объединяет фрагменты в полинуклеотидную цепь, затрачивая молекулу АТФ на образование каждой 3’, 5’- фосфодиэфирной связи. Кофактором всех стадий репликации являются ионы Mg²⁺. В результате образуются дочерние цепи, комплементарные и антипараллельные нитям материнской ДНК. После деления каждая дочерняя клетка получает диплоидный набор хромосом, идентичный материнской клетке.Завершение синтеза ДНК в процессе репликации происходит на стадии терминации. Существует система репарации- система восстановления поврежденной молекулы ДНК,которая включает: специфическая эндонуклеаза(обнаруживает нарушение комплементарности и гидролизует 3’,5’-фосфодиэфирную связь в поврежденной нити ДНК); экзонуклеаза(удаляет от 20 до 30 нуклеотидных остатков в области разрыва к 3’- концу образовавшейся бреши и заполняет брешь); ДНК – лигаза(используя АТФ как источник энергии, соединяет 3’,5’-фосфодиэфирной связью место разрыва между вновь синтезированной и основной нитями ДНК).