Репликация ДНК. (Лекция 6)

Содержание

Слайд 2

Тема лекции Основные принципы репликации ДНК Репликация ДНК E.coli Репликация ДНК

Тема лекции

Основные принципы репликации ДНК
Репликация ДНК E.coli
Репликация ДНК у эукариот
Репарация ДНК


Репликация ДНК

Слайд 3

Репликация ДНК Основные принципы репликации ДНК Пути передачи генетической информации в клетке

Репликация ДНК

Основные принципы репликации ДНК

Пути передачи генетической информации в клетке

Слайд 4

Репликация ДНК Основные принципы репликации ДНК Синтез (репликация, удвоение) ДНК Репликация

Репликация ДНК

Основные принципы репликации ДНК

Синтез (репликация, удвоение) ДНК

Репликация (синтез) ДНК

происходит не беспорядочно,
а в строго определенный период жизни клетки.
Синтез ДНК происходит в S-фазу клеточного цикла, когда клетка готовится к делению.
Слайд 5

Репликация ДНК Основные принципы репликации ДНК Три механизма репликации ДНК а) полуконсервативный; б) консервативный; в) дисперсивный

Репликация ДНК

Основные принципы репликации ДНК

Три механизма репликации ДНК

а) полуконсервативный;

б) консервативный; в) дисперсивный
Слайд 6

Репликация ДНК Основные принципы репликации ДНК Эксперимент Мезелсона-Сталя Эксперимент Мезелсона-Сталя подтвердил полуконсервативный механизм репликации ДНК

Репликация ДНК

Основные принципы репликации ДНК

Эксперимент Мезелсона-Сталя

Эксперимент Мезелсона-Сталя
подтвердил полуконсервативный механизм
репликации ДНК

Слайд 7

Репликация ДНК Основные принципы репликации ДНК 1958 г Мэтью Мезельсон, Франклин

Репликация ДНК

Основные принципы репликации ДНК

1958 г
Мэтью Мезельсон, Франклин Сталь


Доказательство полуконсервативного механизма репликации ДНК
Артур Корнберг – Открытие ДНК-полимеразы
Слайд 8

Репликация ДНК Основные принципы репликации ДНК Основные принципы репликация ДНК Комплементарность.

Репликация ДНК

Основные принципы репликации ДНК

Основные принципы репликация ДНК
Комплементарность.
Полуконсервативность.
Антипараллельность .
Прерывистость.
Потребность

в затравке.
Слайд 9

Репликация ДНК Репликации ДНК Комплементарность, полуконсервативность и антипараллельность процесса репликации

Репликация ДНК

Репликации ДНК

Комплементарность, полуконсервативность и антипараллельность процесса репликации

Слайд 10

Основные принципы репликации ДНК РЕПЛИСОМА – сложный и эффективно работающий мультиферментнй

Основные принципы репликации ДНК

РЕПЛИСОМА – сложный и эффективно работающий мультиферментнй комплекс,

формирующийся в репликативной вилке для осуществления синтеза ДНК.
Cодержит примерно 15 - 20 белков и включает:
• Топоизомеразу
• Хеликазу
• ssb-белки (single strand binding proteins)
•Праймазу
• множество дополнительных белков
• ДНК – полимеразы

Репликация ДНК

Репликация ДНК осуществляется реплисомой

Слайд 11

Репликация ДНК Белки, необходимые для репликации ДНК Компоненты реплисомы • Dna

Репликация ДНК

Белки, необходимые для репликации ДНК

Компоненты реплисомы

• Dna A -

узнавание области начала репликации,
привлечение к месту сборки остальныхт белковых
компонентов;
• Dna B - ДНК-хеликаза – разделение цепей ДНК в репликативной вилке;
• Dna C - обеспечение взаимодействия хеликазы и праймазы с ДНК;
• Dna G - праймаза – синтез РНК-затравок;
• ssb - белки, взаимодействие кооперативно с одноцепочечной ДНК и стабилизирующие расплетенный комплекса;
• ДНК-лигаза – лигирование (сшивание) фрагментов Оказаки;
• Топоизомераза I – создание шарнина для раскручивания цепей ДНК в репликативной вилке;
• Топоизомераза II – (ДНК-гираза) - разделение катенанов.
Слайд 12

Компоненты реплисомы ■ У прокариот есть пять ДНК-полимераз - Pol I,

Компоненты реплисомы

■ У прокариот есть пять ДНК-полимераз - Pol I, Pol

II, Pol III, Pol IV и Pol V.
■ В репликации ДНК принимают участие Pol I и Pol III.
■ ДНК-П I участвует в удалении праймера, застройке образовавшейся бреши, коррекции ошибок.
■ ДНК –П III - основной фермент репликации ДНК, синтезирует лидирующую и отстающую цепь ДНК, обладает корректорской функцией.
■ ДНК-П II, IV и V осуществляют репаративный синтез ДНК.

Репликация ДНК

ДНК –полимеразы прокариот

Слайд 13

Компоненты реплисомы Репликация ДНК Свойства ДНК-полимераз Е.Соli

Компоненты реплисомы

Репликация ДНК

Свойства ДНК-полимераз Е.Соli

Слайд 14

Репликация ДНК ДНК –полимераза III E.coli Компоненты реплисомы Кор-фермент (αθε) β-белок

Репликация ДНК

ДНК –полимераза III E.coli

Компоненты реплисомы

Кор-фермент (αθε)
β-белок выполняет
функцию «скользящего
зажима»
τ

- белок - сборка и димеризация холофермента
ДНК-полимеразы
γ-комплекс (γ,δ,δ´,χ,ψ) – cвязывание с
матрицей, активация
ДНК-полимеразы
Слайд 15

Репликация ДНК ДНК- полимераза III Реакция, катализируемая ДНК-полимеразой ДНК П III

Репликация ДНК

ДНК- полимераза III

Реакция, катализируемая ДНК-полимеразой

ДНК П III осуществляет элонгацию

молекулы ДНК, добавляя
нуклеотиды к 3΄-концу предшествующего нуклеотида. От дезоксинуклеозидтрифосфата отделяется РРi, который далее
расщепляется до двух молекул фосфорной кислоты.
Слайд 16

Репликация ДНК ДНК- полимераза III Реакция, катализируемая ДНК-полимеразой

Репликация ДНК

ДНК- полимераза III

Реакция, катализируемая ДНК-полимеразой

Слайд 17

Репликация ДНК ДНК- полимераза III Для работы ДНК-полимеразы необходимы: ДНК-матрица; субстраты

Репликация ДНК

ДНК- полимераза III

Для работы ДНК-полимеразы необходимы:
ДНК-матрица;
субстраты -

ТТР, dАТP, dGТP, dCТP;
ионы Mg2+;
источники энергии - ТТР, dАТP, dGТP, dCТP; затравка (праймер) со свободной 3ʹ-ОН-группой.
Слайд 18

Репликация ДНК ДНК- полимераза III Корректорская функция ДНК-полимеразы

Репликация ДНК

ДНК- полимераза III

Корректорская функция ДНК-полимеразы

Слайд 19

Репликация ДНК Репликации ДНК Прерывистый механизм репликации Биосинтез ДНК – матричный

Репликация ДНК

Репликации ДНК

Прерывистый механизм репликации

Биосинтез ДНК – матричный процесс. Каждая

цепь ДНК служит
матрицей для синтеза
комплементарной
дочерней цепи.
Синтез ведущей (лидирующей) дочерней цепи ДНК идет непрерывно в
направлении 5´→3´,
совпадающим с движением репликативной вилки.
Отстающая дочерняя цепь ДНК – синтез
прерывистый, в виде
фрагментов Оказаки.
Слайд 20

Репликация ДНК Репликации ДНК Три этапа репликации ДНК Инициация – образование

Репликация ДНК

Репликации ДНК

Три этапа репликации ДНК

Инициация – образование репликативной вилки
Элонгация

– синтез новых цепей
Терминация – завершение синтеза двух дочерних цепей ДНК
Слайд 21

Репликация ДНК Этапы репликации I. Инициация репликации. У бактерий инициация репликации

Репликация ДНК

Этапы репликации
I. Инициация репликации.
У бактерий инициация репликации ДНК начинается

в уникальном сайте хромосомы, точке репликации – ori C, из которой репликация осуществляется двунаправлено до точки окончания (terminus).
Оri C – инициирующая последовательность Е.coli длиной 245 пар характеризуется высоким содержанием АТ-пар, которые легко денатурируют. К этому участку присоединяются 10-20 молекул инициаторного белка dnaA и АТР.
Это приводит к плавлению молекулы ДНК и раскрытию цепей. Далее происходит присоединение белков dnaС,
dnaВ (хеликазы), ssb-белков и dnaG (праймазы).
Формируется репликативная вилка.
Слайд 22

Репликация ДНК Этапы репликации Ориджин репликации

Репликация ДНК

Этапы репликации

Ориджин репликации

Слайд 23

Репликация ДНК Образование репликативной вилки Компоненты реплисомы

Репликация ДНК

Образование репликативной вилки

Компоненты реплисомы

Слайд 24

Репликация ДНК Этапы репликации II. Элонгация. Синтез цепей ДНК происходит в

Репликация ДНК

Этапы репликации
II. Элонгация.
Синтез цепей ДНК происходит в направлении 5′

→ 3 ′ растущей цепи.
Очередной нуклеотид присоединяется к свободному 3 ′-ОН-концу предшествующего нуклеотидного остатка.
Синтезируемая цепь всегда антипараллельна матричной цепи.
Слайд 25

Репликация ДНК Этапы репликации II. Элонгация. В процессе элонгации происходит наращивание

Репликация ДНК

Этапы репликации

II. Элонгация.
В процессе элонгации происходит наращивание дочерних полинуклеотидных

цепей ДНК. Каждая репликативная вилка включает, по крайней мере, две молекулы ДНК-полимеразы III (димер) , ассоциированные с несколькими вспомогательными белками. К последним относятся ДНК-топоизомераза, которая раскручивает плотно свернутую двойную спираль ДНК, и хеликаза, которая расплетают двухтяжевую ДНК на две цепи.
Ведущая цепь ДНК реплицируется непрерывно в направлении 5ʹ→3ʹ, совпадающим с движением репликативной вилки. Отстающая цепь считывается в направлении, противоположном движению репликативной вилки. Преодоление антипараллельности цепей ДНК при репликации достигается путем образования петельной структуры. Отстающая цепь ДНК временно образует петли вокруг реплисомы так, что димер ДНК-полимеразы получает возможность перемещаться одновременно по обеим цепям в одном 5ʹ→3ʹ направлении на короткое расстояние.
Слайд 26

Репликация ДНК Репликация ДНК E.coli

Репликация ДНК

Репликация ДНК E.coli

Слайд 27

Репликация ДНК Этапы репликации II. Элонгация. Мономер ДНК-полимеразы, копирующий эту цепь

Репликация ДНК

Этапы репликации

II. Элонгация.
Мономер ДНК-полимеразы, копирующий эту цепь , через

небольшой промежуток времени, синтезировав короткий отрезок ДНК, покидает матричную отстающую цепь. Эти короткие (до 1000 пар нуклеотидов) отрезки ДНК, образующиеся на отстающей цепи, получили название фрагментов Оказаки – по имени Р. Оказаки, впервые (1968 год) указавшего на прерывистый характер синтеза ДНК. Новое присоединение мономера ДНК-полимеразы к матрице происходит после предварительного синтеза нового праймера. Каждый фрагмент Оказаки начинается с короткой РНК-затравки (10 – 12 пар нуклеотидов), необходимой для функционирования ДНК-полимеразы. ДНК-полимераза III достраивает этот праймер до фрагмента ДНК длиной 1000-2000 дезоксинуклеотидных звеньев. Кроме полимеризации цепей, которую осуществляет Рol III, в ходе элонгации ДНК происходят следующие события:
1) вырезание РНК-праймеров из фрагментов Оказаки. Эту функцию выполняет Pol I, благодаря 5´→3´-экзонуклеазной активности;
Слайд 28

Репликация ДНК Этапы репликации II. Элонгация репликации. 2) заполнение брешей, оставшихся

Репликация ДНК

Этапы репликации

II. Элонгация репликации.
2) заполнение брешей, оставшихся после удаления

праймеров. В этом процессе участвует также ДНК-полимераза I, используя для встраивания нуклеотидов 3´-ОН-группу соседнего фрагмента Оказаки;
3) Соединение фрагментов Оказаки в отстающей цепи с помощью фермента ДНК-лигазы;
4) Исправление ошибок репликации, благодаря 3´→5´-экзонуклеазной активности, которой обладают как Pol III, так и Pol I.
III. Терминация репликации.
Терминация синтеза ДНК наступает вследствие исчерпания матрицы. Репликационные «глазки» сливаются, и на каждой матричной цепи образуется дочерняя цепь ДНК.
Слайд 29

Репликация ДНК Репликация ДНК E.coli

Репликация ДНК

Репликация ДНК E.coli

Слайд 30

Репликация ДНК Репликация ДНК E.coli

Репликация ДНК

Репликация ДНК E.coli

Слайд 31

Репликация ДНК Репликация ДНК E.coli ДНК - лигаза

Репликация ДНК

Репликация ДНК E.coli

ДНК - лигаза

Слайд 32

Репликация ДНК Функции ДНК-полимеразы I Репликация ДНК E.coli

Репликация ДНК

Функции ДНК-полимеразы I

Репликация ДНК E.coli

Слайд 33

Репликация ДНК Репликация ДНК E.coli

Репликация ДНК

Репликация ДНК E.coli

Слайд 34

Репликация ДНК Репликация ДНК E.coli

Репликация ДНК

Репликация ДНК E.coli

Слайд 35

Репликация ДНК Репликация ДНК E.coli

Репликация ДНК

Репликация ДНК E.coli

Слайд 36

Репликация ДНК у эукариот Репликация ДНК Репликация у эукариот ДНК хромосом

Репликация ДНК у эукариот

Репликация ДНК

Репликация у эукариот

ДНК хромосом эукариот

много длиннее, а сами хромосомы устроены намного сложнее, чем маленькие и простые бактериальные геномы. У высших клеток, в отличие от бактерий, ДНК в хромосомах образует комплекс с белками (гистонами), которые участвуют в сворачивании длинных нитей ДНК в серию петель, для того чтобы их можно было упаковать внутри ядра.
Слайд 37

Репликация ДНК у эукариот Репликация ДНК Репликация у эукариот Репликация ДНК

Репликация ДНК у эукариот

Репликация ДНК

Репликация у эукариот

Репликация ДНК начинается

одновременно в нескольких сайтах гигантской молекулы ДНК каждой хромосомы. Число их у эукариот может превысить 1000, поэтому большой набор ДНК-последовательностей реплицируется за 5—20 часов.
Из каждой такой точки в противоположных направлениях одновременно движутся две репликативные вилки. Репликация продолжается до полного завершения синтеза дочерних цепей и разделения новых дуплексов.
Слайд 38

Репликация ДНК у эукариот Репликация ДНК Репликация у эукариот

Репликация ДНК у эукариот

Репликация ДНК

Репликация у эукариот

Слайд 39

Компоненты реплисомы Репликация ДНК Свойства ДНК-полимераз эукариот

Компоненты реплисомы

Репликация ДНК

Свойства ДНК-полимераз эукариот

Слайд 40

Эукариотические ДНК-полимеразы Репликация ДНК Репликация у эукариот Полимераза α синтезирует праймер,

Эукариотические ДНК-полимеразы

Репликация ДНК

Репликация у эукариот

Полимераза α синтезирует праймер, (20

нуклеотидов), а затем заменяется полимеразой δ и ε. Полимераза δ является основной ДНК-полимеразой у эукариот. Роль ДНК-полимеразы ε менее ясна, однако последние данные свидетельствуют о том, что она участвует в репликации отстающей цепи ДНК.
ДНК-полимераза β удаляет праймеры и застраивает бреши, образовавшиеся на месте вырезанного праймера.
Фрагменты Оказаки у эукариот имеют длину порядка 150-200 нуклеотидов. Они сшиваются ДНК-лигазой.
ДНК-полимераза γ реплицирует митохондриальную ДНК.
Слайд 41

Репликация у про- и эукариот Репликация ДНК Разница в репликации ДНК у про- и эукариот

Репликация у про- и эукариот

Репликация ДНК

Разница в репликации ДНК у

про- и эукариот
Слайд 42

Репликация ДНК у эукариот Репликация ДНК Репликации ДНК у эукариот

Репликация ДНК у эукариот

Репликация ДНК

Репликации ДНК у эукариот

Слайд 43

Репарация ДНК Репликация ДНК Репарация ДНК Репарация генетических повреждений – свойство

Репарация ДНК

Репликация ДНК

Репарация ДНК

Репарация генетических повреждений – свойство живых организмов

восстанавливать нарушения
и повреждения, возникшие в ДНК в результате ошибок репликации, а также при воздействии разнообразных эндогенных и внешних мутагенных
факторов. Осуществляется специальными ферментными системами клетки.
Повреждающие факторы:
Радиация
Ультрафиолетовое излучение
Химические вещества
Ошибки репликации
Апуринизация – отщепление азотистых оснований от сахарофосфатного остова
Дезаминирование – отщепление NH2-группы от азотистого основания
Слайд 44

Репарация ДНК Репликация ДНК Типы повреждений молекулы ДНК

Репарация ДНК

Репликация ДНК

Типы повреждений молекулы ДНК

Слайд 45

Репарация ДНК Репликация ДНК Типы повреждений ДНК

Репарация ДНК

Репликация ДНК

Типы повреждений ДНК

Слайд 46

Репарация ДНК Репликация ДНК Образование пиримидинового димера

Репарация ДНК

Репликация ДНК

Образование пиримидинового димера

Слайд 47

Репарация ДНК Репликация ДНК Типы повреждений молекулы ДНК АП-сайты В каждой

Репарация ДНК

Репликация ДНК

Типы повреждений молекулы ДНК

АП-сайты

В каждой клетке млекопитающих
за

одну 20-ти часовую генерацию
спонтанно возникает около 10000
апуриновых сайтов и около 500 – апиримидиновых.
Слайд 48

Репарация ДНК Репликация ДНК Репарация ДНК путем прямого восстановления повреждений

Репарация ДНК

Репликация ДНК

Репарация ДНК путем прямого восстановления повреждений

- Предыдущая
Биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. (Лекция 5)
Следующая -
Уроки математики в 5 – 6 классах

Похожие презентации

Амфотерные оксиды и гидроксиды
Классификация минералов
Водород- зеленое топливо
Основы строения сплавов. (3)
Основы физической органической химии. Сигма-ро анализ
Соли, их классификация и свойства
Химическая связь
Смеси и растворы
Окисно-відновні реакції у природі і промисловості
Уравнения химических реакций
Сера в таблице Д.И. Менделеева
Основания, их классификация, способы получения и свойства. 8 класс
Презентация по Химии "Готовимся к экзамену по химии" - скачать смотреть бесплатно
Химическая связь и ее типы
Вдоль по радуге
Викторина на тему: «Щелочные и щелочноземельные металлы в гомеопатии»
Презентация Степень окисления
Молекулярно-механическое изнашивание
Терпены и стероиды
Геохимия природных процессов. Геохимическая типизация гранитоидов Л.В. Таусона
Предмет химии. Основные задачи курса
Горение твердого топлива
Природні й синтетичні органічні сполуки в житті людини
Химия и сельское хозяйство
Кривые титрования
Основания и их свойства
Аппаратура ионообменных процессов
История микроскопа
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть