Репликация ДНК

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Репликация ДНК

Содержание

2. ПРИНЦИПЫ РЕПЛИКАЦИИ ДНК Комплемертарность Антипараллельность Полуконсервативность
3. Репликация ДНК – процесс образования идентичных копий ДНК, осуществляемый комплексом ферментов и структурных белков Репликация ДНК
4. Три механизма роста дочерней нити ДНК, согласующиеся с полуконсервативной репликацией однонаправленный рост обеих нитей от двух
5. Принципы репликации ДНК Комплементарность Антипараллельность Полуконсервативность Двунаправленный рост двух дочерних цепей ДНК от одной специфической точки
6. Каждая эукариотическая хромосома - полирепликон Множественная инициация обеспечивает большую скорость репликации у эукариот Средняя хромосома (единица
7. Пять принципов репликации ДНК Комплементарность Антипараллельность Плуконсервативность Двунаправленность от одной специфической точки начала репликации (в большинстве
8. Положение каждого последующего нуклеотида в дочерней цепи ДНК однозначно определяется положением соответствующего нуклеотида матрицы
9. Общие свойства ДНК-полимера Не способны расплетать ДНК-дуплекс – нуждаются в однонитевой матрице. Могут только удлинять предсуществующую
10. Проблема репликации теломер – концов эукариотических хромосом Репликация конца запаздывающей цепи не может пройти полностью: после
11. Теломеры и телоомераза Функция теломер: - Защита от слияния концов линейных ДНК - Защита концов от
12. Длина теломерной ДНК как счетчик времени 1966 г. – гипотеза А. Оловникова (2-ой мед): Постепенное укорочение
13. Репликация теломер в гаметогенезе Укороченная запаздывающая цепь Удлинение ведущей цепи ДНК по матрице теломеразной РНК На
14. Повреждающиеся изменения в ДНК Точковые мутации Структурные нарушения
15. Система реперарации ДНК обеспечивают исправление 999 повреждений из 1000 Заболевания, обусловленные дефектами системы репарации: Пигментация ксеродерма
16. Репарация повреждений одной цепи ДНК Прямая реактивация повреждений Эксцизионная репарация (excizion – отсекание, вырезание): - Вырезание
17. Повреждения двух цепей ДНК Одноцепочные разрывы могут стать двухцепочечным во время репликации хромосом; Двухцепочечные разрывы могут
18. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ (ТРАНСЛЯЦИЯ)
19. Биосинтез белков Наиболее сложный из генетических процессов У эукариот участвует > 300 макромолекул: >40 видов тРНК
20. Генетический код Генетический код – это способ записи генетической информации о структуре белков (полипептидов) посредством последовательности
22. Транскрипция и трансляция мРНК эукариот разобщены во времени и в пространстве
24. Скачать презентацию

Слайд 2

ПРИНЦИПЫ РЕПЛИКАЦИИ ДНК
Комплемертарность
Антипараллельность
Полуконсервативность

Слайд 3

Репликация ДНК – процесс образования идентичных копий ДНК, осуществляемый комплексом ферментов

и структурных белков

Репликация ДНК лежит в основе:
воспроизведения генетической информации при размножении живых организмов
передачи наследственных свойств из поколения в поколение
развития многоклеточного организма из зиготы.

Общие принципы репликации ДНК применимы, с небольшими модификациями, ко всем организмам

Слайд 4

Три механизма роста дочерней нити ДНК, согласующиеся с полуконсервативной репликацией
однонаправленный рост

обеих нитей от двух точек начала репликации (ori)
однонапрвленный рост двух цепей от одной ori с формированием одной репликативной вилки
Двунаправленный рост двух цепей от одной ori с формированием двух репликативных вилок

Слайд 5

Принципы репликации ДНК
Комплементарность
Антипараллельность
Полуконсервативность
Двунаправленный рост двух дочерних цепей ДНК от одной специфической

точки начала репликации (вариант С)

правило распространяется на прокариот, эукариот, вирусы млекопитающих (например, SV 40)
имеются исключения из правил

Единица репликации - репликон

Репликон – молекула ДНК или ее участок, способные к автономной репликации

Репликон содержит регуляторные последовательности, которые обеспечивают регулируемое удвоение его ДНК; к ним относятся точки инициации (ori) и терминации репликации
Последовательность событий в репликоне:
Инициация репликации элонгация терминация репликации
Репликон контролируется на стадии инициации репликации
( у эукариот – переход от фазы G1 к S-фазе)

Слайд 6

Каждая эукариотическая хромосома - полирепликон
Множественная инициация обеспечивает большую скорость репликации

у эукариот
Средняя хромосома (единица сегрегации) – 150х105п.н., V = 50 п.н./сек. При одном репликоне на репликацию хромосомы потребовался бы месяц, а происходит она за 1 час

Репликация ДНК в ядре культивируемых клеток китайского хомячка в S-фазе
Примерно 1 репликон со своим ориджаном на петлю хроматина

Слайд 7

Пять принципов репликации ДНК
Комплементарность
Антипараллельность
Плуконсервативность
Двунаправленность от одной специфической точки начала репликации (в

большинстве случаев)
Согласованность репликации и клеточного давления

Репликацию ДНК осуществляют ферменты ДНК-полимеразы

Слайд 8

Положение каждого последующего нуклеотида в дочерней цепи ДНК однозначно определяется положением

соответствующего нуклеотида матрицы

Слайд 9

Общие свойства ДНК-полимера
Не способны расплетать ДНК-дуплекс – нуждаются в однонитевой

матрице.
Могут только удлинять предсуществующую нить ДНК или РНК, но не способны инициировать синтез – потребность в затравке (праймере).
Однонаправленность (униполярность) синтеза: синтез каждой дочерней цепи ДНК происходит всегда в направлении 5ۥ->3ۥ: нуклеотид добавляется к 6-ОН концу растущей цепи.
Однонитевая матрица считывается в направлении 3ۥ->5ۥ.

Слайд 10

Проблема репликации теломер – концов эукариотических хромосом
Репликация конца запаздывающей

цепи не может пройти полностью: после удаления РНК-затравки ни одна ДНК-полимераза не сможет восстановить ее 5ۥ-конец. В хромосоме остаются выступающие 3ۥ-концы.
В каждом цикле деления теломеры клетки утрачивается. Этот феномен носит название концевой недорепликации и является одним из важнейших факторов биологического старения.
Теломеры имеют особое строение: они содержат простые некодирующие G-богатые повторяющиеся последовательности из 6-8 п.о. с выступающими 3ۥ-концом, способные сворачиваться с образованием петли (Т-loop).

Слайд 11

Теломеры и телоомераза
Функция теломер:
- Защита от слияния концов линейных

ДНК
- Защита концов от деградации нуклеазами
- Создание структурной основы для восстановления недореплицированных концов
Восстановление концов линейных ДНК происходит благодаря функционированию специального фермента – теломеразы. Теломераза репрессирована в соматических клетках и активна в клетках зародышевой линии, в стволовых т в раковых клетках.
Теломераза – РНК-зависимая ДНК-полимераза (обратная транскриптаза), помимо белковых субъединиц содержит специальную РНК, выполняющую роль матрицы для наращивания ДНУ комлементарными повторами.
Длина теломеразной ДНК колеблется от 150 нуклеотидов у простейших до 1400 нуклеотидов у дрожжей; у человека 450 нуклертидов.

1991 г. – экспериментально показано укорочение теломер
1997 г. – генно-инженерным путем получена активная теломераза, удлиняющая теломеры – «фермент бессмертия».
2009 г. – Нобелевская премия «за открытие того, как теломеры и фермент теломеразы защищают хромосомы» Элизабет Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак (США).

Слайд 12

Длина теломерной ДНК как счетчик времени
1966 г. – гипотеза А.

Оловникова (2-ой мед): Постепенное укорочение ДНК хромосом с каждым раундом репликации может лежать в основе ограниченного потенциала удвоения нормальных соматических клеток («лимита Хайфлика»). Длина теломерной ДНК – счетчик времени, определяющий старение клетки.
Укорочение ДНК в ходе каждого раунда репликации (концевая недорепликация) в пределах «лимита Хайфлика» сокращает длину простых повторяющихся последовательностей теломеры, но не приводит к утрате смысловых последовательностей – генов и регуляторов их экспрессии. Сокращение длины теломер в ходе пролиферации соматических клеток до критического значения приводит к аресту деления.
Должен существовать фермент для наращивания теломер.
1971 г. – публикация Оловникова в ДАН и дж.Уотсона в Nature (что ДНК бактериофага должна укорачиваться при каждом делении клетки за счет некопируемых концевых участков).

Слайд 13

Репликация теломер в гаметогенезе
Укороченная запаздывающая цепь
Удлинение ведущей цепи ДНК по матрице

теломеразной РНК

На новом теломерном повторе синтезируется РНК-затравка для запаздывающей нити

Слайд 14

Повреждающиеся изменения в ДНК
Точковые мутации
Структурные нарушения

Слайд 15

Система реперарации ДНК обеспечивают исправление 999 повреждений из 1000
Заболевания, обусловленные дефектами

системы репарации:
Пигментация ксеродерма (пятна, короста, рак кожи) – нарушение репарации УФ – повреждений.
Синдром Блума (глубокие поражения капилляров на лице – мутация ДНК-лигазы.
Злокачественные перерождения – нарушение репарации неспаренных нуклеотидов.

Пигментная ксеродерма

Синдром Блума

Слайд 16

Репарация повреждений одной цепи ДНК
Прямая реактивация повреждений
Эксцизионная репарация (excizion

– отсекание, вырезание):
- Вырезание основания (baze excizion repair) BER
- Вырезание нуклеотидов (nucleotide excizion repair) NER ( в случае повреждений, заметно нарушающих вторичную структуру).
при увеличении количества повреждений в ДНК блокируется делений клеток и происходит индукция дополнительных репаративных ресурсов клетки.
Индуцируемая репарация с исправлением ошибок:
- Например, индукция SOS-системы при УФ-облучении
Индуцируемая репарация с мутагенным эффектом.
- Именно она определяет мутагенный эффект УФ-облучения и химического мутагенеза: мутагенез – активный процесс.

Общие принципы репарации:
чем серьезнее повреждение, тем большее количество ресурсов клетки привлекается на исправление ошибки;
принцип «меньшего из зол»: репарация ценой жертв, например с мутагенным эффектом

Слайд 17

Повреждения двух цепей ДНК
Одноцепочные разрывы могут стать двухцепочечным во время

репликации хромосом;
Двухцепочечные разрывы могут вызваться гамма-облучением;
Действие некоторых противоопухолевых препаратов, таких как блеомицин, основано на внесении двухцепочечных разрывов, чтобы убивать быстро растущие клетки.

Способы клеточного ответа на повреждение ДНК

Слайд 18

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД
БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ
(ТРАНСЛЯЦИЯ)

Слайд 19

Биосинтез белков
Наиболее сложный из генетических процессов
У эукариот участвует >

300 макромолекул:
>40 видов тРНК и рРНК;
>70 различных рибосомных белков;
>20 ферментов, активирующих аминокислоты;
>12 белковых факторов инициации, элонгации и терминации;
>100 ферментов процессинга белков;
У прокариот приблизительно столько же компонентов (до 35% сухого веса клетки E.coli).
Наиболее энергоемкий процесс
Потребляет 90% энергии всех биосинтетических реакций
Протекает с высокой скоростью
При 37°С из ста амнокислотных остатков синтезируется в E.coli за 5 сек.

Слайд 20

Генетический код
Генетический код – это способ записи генетической информации о структуре

белков (полипептидов) посредством последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах
(ДНК или РНК)
Генетический код диктует состав и последовательность аминокислот в белке.
состоит из 64 триплетных кодонов, включающих A, G, C и U:43 = 64 Дуплетов для 20 АК недостаточно: 42 = 16
все кодоны используются в белковом синтезе: 61 кодон кодирует 20 аминокислот; 3 кодона являются терминирующими(стоп-, или нонсенс-кодоны): UAA, UAG, UGA
считывание начинается с определенной точки, но нет специальных инициаторных кодонов
между последовательностью нуклеотидов и кодируемой последовательностью аминокислот существует линейное соответствие (колинеальность)
считывание идет в одном направлении в пределах одного гена
вырожденный: для одной АК существует несколько кодонов-синонимов Вырожденность генетического кода уменьшает вероятность того, что мутационная замена основания в триплете приведет к ошибке
неперекрывающийся (3 потенциальных рамки считывания)
без запятых (без незначащих остатков)
специфичный

Слайд 21

Слайд 22

Репликация ДНК

Содержание

ПРИНЦИПЫ РЕПЛИКАЦИИ ДНККомплемертарностьАнтипараллельностьПолуконсервативность

Репликация ДНК – процесс образования идентичных копий ДНК, осуществляемый комплексом ферментов

Три механизма роста дочерней нити ДНК, согласующиеся с полуконсервативной репликациейоднонаправленный рост

Принципы репликации ДНККомплементарностьАнтипараллельностьПолуконсервативностьДвунаправленный рост двух дочерних цепей ДНК от одной специфической

Каждая эукариотическая хромосома - полирепликонМножественная инициация обеспечивает большую скорость репликации

Пять принципов репликации ДНККомплементарностьАнтипараллельностьПлуконсервативностьДвунаправленность от одной специфической точки начала репликации (в

Положение каждого последующего нуклеотида в дочерней цепи ДНК однозначно определяется положением

Общие свойства ДНК-полимера Не способны расплетать ДНК-дуплекс – нуждаются в однонитевой

Проблема репликации теломер – концов эукариотических хромосом Репликация конца запаздывающей

Теломеры и телоомераза Функция теломер: - Защита от слияния концов линейных

Длина теломерной ДНК как счетчик времени 1966 г. – гипотеза А.

Репликация теломер в гаметогенезеУкороченная запаздывающая цепьУдлинение ведущей цепи ДНК по матрице

Повреждающиеся изменения в ДНКТочковые мутацииСтруктурные нарушения

Система реперарации ДНК обеспечивают исправление 999 повреждений из 1000Заболевания, обусловленные дефектами

Репарация повреждений одной цепи ДНК Прямая реактивация повреждений Эксцизионная репарация (excizion

Повреждения двух цепей ДНК Одноцепочные разрывы могут стать двухцепочечным во время

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОДБИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ (ТРАНСЛЯЦИЯ)

Биосинтез белков Наиболее сложный из генетических процессов У эукариот участвует >

Генетический кодГенетический код – это способ записи генетической информации о структуре

Транскрипция и трансляция мРНК эукариот разобщены во времени и в пространстве

Похожие презентации