Репликация ДНК. Модели усвоения молекулы ДНК. Экспериментальное доказательство полуконсервативной модели синтеза ДНК.

Репликация-процесс удвоения молекулы ДНК путем аутодупликации или редупликации. Она обуславливается способностью живых организмов синтезировать при определенных условиях новые вещества из веществ окружающей среды. Репликация является одной из функций наследственного вещества. На способность ДНК к самоудвоению указали Дж. Уотсон и Фю Крик. Корнберг открыл фермент ДНК-полимеразу, которая использует в качестве матрицы одноцеплочечную ДНК и в присутствии четырех типов нуклеотидов и затравки строит на ней вторую цепь ДНК.

Полуконсервативная модель предполагала разъединение молекулы ДНК на моноспирали в результате разрыва водородных связей между азотистыми основаниями двух цепей, после чего к каждому основанию потерявшему партнера присоединялось комплементарное основание. Дочерние молекулы получались точными копиями родительской молекулы. При этом одна цепь оставалась от материнской ДНК а вторая синтезировалась заново и таким образом дочерняя ДНК обновлялась лишь на половину.

Экспериментально реальность существования полуконсервативной модели была доказана в опытах Мезельсона и Сталля (1957). Они выращивали в течении ряда поколений кишечную палочку на среде содержащую атомы тяжелого изотопа азота и таким образом помечали ими всю родительскую ДНК, затем клетки переносили на чистую среду с обычным азотом, и в процессе культивирования после каждого деления клеток их центрифугировали и определяли плотность ДНК. Оказалось что уже после первого деления в дочерних молекулах одна из цепей ДНК содержала тяжелый азот, а другая обычный. Это свидетельствовало о репликации по полуконсервативному типу.

Репликационная вилка. Репликон. Ферменты учавствующие в синтезе ДНК. Реплисома.

Единицей репликации является репликон- участок ДНК, который в каждом клеточном цикле только один раз переходит в активное состояние. Он имеет точки окончания и начала репликации. Различают и монорепликонные и полирепликонные системы.

Синтез ДНК начинается с присоединения к точке начала репликации фермента хеликазы, который расплетает короткие участки ДНК. После этого каждая из разделившихся цепей присоединяет ДНК связывающий белок (ДСБ), препятствующий воссоединению цепей. Взаимодействие ферментов с точкой начала репликации называется инициацией репликации. Это точка движется последовательно вдоль цепи ДНК. Перемещающийся фронт репликации представляет собой вилку-репликационная вилка.

Репликация может идти в одном или одновременно в двух направлениях. В первом случае вдоль ДНК движется одна репликативная вилка, во втором две но в противоположных направлениях.

Механизм репликации ДНК у прокариот и эукариот сходен, различие лишь в ферментативной системе. Синтез ДНК идет на обеих ее цепях. При этом одна из цепей реплицируется непрерывно в направлении 5”-3”т.е в направлении движения репликативной вилки, а другая, в направлении противоположном движению репликативной вилки. Первая получила название ведущей, а другая отстающей.

Реплисома-мультиферментный комплекс в бактериальной репликативной вилке,    осуществляющийпроцесс полуконсервативной репликации; содержит ДНК-полимеразу и ряд др. белков.