Реплікація у прокаріотів та еукаріотів

Комплементарність азотистих основ у молекулі ДНК становить головну сутність молекулярних основ спадковості і дозволяє зрозуміти, як при діленні клітини синтезуються тотожні молекули ДНК.

Перед кожним подвоєнням хромосом і діленням клітини відбувається реплікація (подвоєння) ДНК. Реплікацією називають процес самокопірованія молекули ДНК з дотриманням порядку чергування нуклеотидів, властивого материнським комплементарним ниткам.

Спіралеподібна двухцепочная ДНК спочатку розплітається (розкручується) уздовж осі, водневі зв'язки між азотистими підставами рвуться і ланцюги розходяться. Потім, до кожної ланцюга прилаштовуються комплементарні азотисті основи, і утворюються дві нові дочірні молекули ДНК. Такий спосіб подвоєння молекул, при якому кожна дочірня молекула містить одну материнську і одну знову синтезовану ланцюг, називають напівконсервативним.

Процес реплдікаціі здійснюється за допомогою ферментів, які отримали назву ДНК-полімераз. Ділянка молекули ДНК, в якому почали розплітатися комплементние нитки, називається виделкою реплікації. Вона утворюється у прокаріотів в певній генетично детермінованої точці. У молекулі ДНК у еукаріот таких точок ініціації реплікації («стартових точок») буває декілька. У еукаріотів процес реплікації ДНК йде неоднаково. Пояснюється це тим, що полінуклеотидні ланцюга в молекулі ДНК антіпараллельни, тобто 5'-кінець одного ланцюга з'єднується з 3'-кінцем іншого, і навпаки. Материнська ланцюг, на якій синтез йде від точки старту 5'-> 3 'у вигляді суцільної лінії, називається лідируючої, а другий ланцюг, на якій синтез йде від 3'-> 5' (в протилежному напрямку) окремими фрагментами отримала назву запізнілої. Синтез цього ланцюга складніше синтезу лідируючої ланцюга. Він протікає з участю ферменту лігази окремими фрагментами. Ці фрагменти (ділянки кодової нитки ДНК) містять у еукаріотів 100-200, а у прокаріот 1000-2000 нуклеотидів. Вони отримали назву фрагментів Окадзакі, на ім'я відкрив їх японського вченого [2, 265-266].

Фрагмент ДНК від однієї точки початку реплікації до іншої точки утворює одиницю реплікації - реплікону. Реплікація починається з певної точки (локус ori) і триває до тих пір, поки весь реплікону не буде дуплеціпрован. Молекули ДНК прокаріотичних клітин містять велику кількість реплікону, тому удваеніе ДНК починається в декількох точках. У різних реплікону подвоєння може йти в різний час або одночасно.

Реплікація молекул ДНК у прокаріотів протікає трохи інакше, ніж у еукаріотів. У прокаріотів одна з ниток ДНК розривається і один кінець її прикріплюється до клітинної мембрани, а на протилежному кінці відбувається синтез дочірніх ниток. Такий синтез дочірніх ниток ДНК отримав назву «котиться обруча». Реплікація ДНК протікає швидко. Так, у бактерії швидкість реплікації становить 30 мкм в хвилину. За хвилину до нитки-матриці приєднується близько 500 нуклеотидів, у вірусів за цей час - близько 900 нуклеотидів. У еукаріотів процес реплікації протікає повільно. У них дочірня нитка подовжується на 1,5-2,5 мкм у хвилину.

ДНК всіх живих істот влаштований однаково. ДНК різних видів різняться коефіцієнтом видоспецифічності, що є ставлення молекулярної суми А + Т до молекулярної сумі Г + Ц. видоспецифічність ДНК виражається відсотком або часток у ній ГЦ-пар. Коефіцієнт видової специфічності різний у різних видів, але загалом спостерігається зміна ГЦ-пар від прокаріотів до еукаріотів, а в межах останніх - від нижчих до більш високоорганізованим формам [4].

Вуглеводно-фосфатний кістяк по всій довжині у всіх молекулах ДНК має однотипну структуру і не несе генетичної інформації. Спадкова інформація зашифрована різною послідовністю підстав. А якщо послідовність підстав визначає характер білків собаки, корови, бактерії, вірусу і т. д., то відповідна спадковість може передаватися з покоління в покоління.

Таким чином, в структорной організації молекули ДНК можна виділити первинну структуру - полінуклеотидний ланцюг, вторинну структуру - дві комплементарні один одному полінуклеотидні ланцюга, з'єднані водневими зв'язками, і третинну структуру - тривимірну спіраль з певними просторовими характеристиками.

Висновки

Суть реплікації ДНК полягає в тому, що спеціальний фермент розриває слабкі водневі зв'язки, які з'єднують між собою нуклеотиди двох ланцюгів. У результаті ланцюга ДНК роз'єднуються, і з кожної ланцюга «стирчать» вільні азотисті основи.

Потрібно відзначити, що існує ряд об'єктів, реплікація яких проходить за дещо іншим механізмом, ніж було описано вище. Так, наприклад, кільцева ДНК мітохондрій і хлоропластів реплікується з утворенням D-петель (спочатку починає реплицироваться один ланцюг, в результаті чого утворюється структура у формі D, а після реплікації більше половини першої нитки, починає синтезуватися друга); ряд плазмід і ДНК деяких вірусів реплікується за типом кільця, що котиться і т.п. Однак принципова схема реплікації для всіх біологічних об'єктів залишається однією і тією ж.

Список використаної літератури

1. Степто Г., Келіндар Р., Молекулярна генетика, пров. з англ. 1981

2. М. Сінгер, П. Берг., Гени та геноми. 1998

3. Фаворову О.О., Збереження ДНК в ряді поколінь: Реплікація ДНК. 1996

4. Ратнер В. А., Принципи організації і механізми молекулярно-генетичних процесів

5. http://www.wikipedia.ru