Реплікація ДНК:біологічне значення; напівконсервативний механізм реплікації.

В результаті дії комплексу реплікативних білків, зчитування інформації з двох материнських ланцюгів ДНК з антипаралельною спрямованістю (5'→3' та 3'→5') супроводжується утворенням двох дочірніх ланцюгів з відповідними антипаралельними напрямками фосфодіефірних зв ’язків (3'→5' та 5' →3', відповідно). Взаємодія комплементарних одного материнського та одного дочірнього ланцюгів призводить до формування двох молекул ДНК, як цепередбачено напівконсервативним механізмом реплікації.

Послідовність етапів та ферменти реплікації ДНК у прокаріотів та еукаріотів.

1. Ініціація синтезу полідезоксирибонуклеотидних ланцюгів ДНК, якій передує утворення “ затравних” (праймерних) ланцюгів РНК (РНК –праймерів). Фермент- праймази. 2. Елонгація синтезу ДНК, яка відбувається за різними механізмами на лідируючому та відстаючому ланцюгах.2.1. На лідируючому ланцюгу нарощування дНМФ здійснюється ДНК-полімеразою III, що функціонує безперервно, утворюючи ланцюг ДНК від РНК -праймера до реплікативної вилки.2.2. На відстаючому ланцюгу:а) Синтезуються окремі фрагменти Оказакі, кожен з яких починається з відповідного РНК -праймера і закінчується перед початком передуючого йому РНК -праймера; Фермент-ДНК- полімерази III;б) ДНК-полімераза I видаляє РНК -праймери і заміщує їх фрагментами ДНК; в) розриви між окремими фрагментами Оказакі зшиваються спеціальним ферментом ДНК-лігазою.

 

Транскрипція РНК: РНК-полімерази прокаріотів та еукаріотів,сигнали транскрипції (промоторні,ініціаторні та термінаторні ділянки геному).

Транскрипція - біосинтез РНК на ДНК-матриці. Каталізується ДНК -залежними РНК –полімеразами,які розрізняються у прокаріотичних та еукаріотичних організмів. РНК - полімерази здатні до самостійної ініціації синтезу полінуклеотидного ланцюга, зв ’язуючись у певних ділянках (сайтах) з матричною ДНК. У прокаріотичних клітинах єдиним ферментом, що синтезує всі три класи РНК (матричні, транспортні та рибосомальні) є РНК -полімераза. Етапи синтезу РНК у прокаріотів: а) зв ’язування РНК -полімерази з ДНК -матрицею; відбувається в специфічних ділянках геному — промоторах. б) ініціація c интезу полірибонуклеотидного ланцюга; починається із включення в ланцюг першого (5'- кін-цевого) нуклеотиду, яким є пуриновий нуклеозидтрифосфат.в) елонгація (подовження) синтезу РНК;г) термінація, тобто закінчення синтезу РНК (так званого “ первинного РНК -транскрипту”).Відбувається за умов:досягнення РНК - полімеразою в її просуванні впродовж ДНК- матриці певних термінуючих ділянок.

Процесинг-посттранскрипційна модифікація новосинтезованих мРНК.

В результаті процесів біосинтезу полірибонуклеотиду, що відбуваються в еукаріотичних клітинах,утворюється первинний транс крипт, який здатний до перетворення у функціональну повноцінну молекулу в результаті реакцій постранскрипційної модифікації — процесингу (дозрівання).

1)приєднання до 5'-кінця молекули специфічної нуклеотидної структури - “ кепу ”

2)приєднання до 3'-кінця первинного транскрипту поліаденілатного “ хвоста ”

3) вирізання неінформативних послідовностей нуклеотидів з молекул пре-мРНК та зшивання внутрішніх кінців молекул –сплайсинг (забезпечує видалення з первинних транскриптів інтронів, тобто послідовностей, що не транслюються).

Генетичний код

Згідно з цією триплетною теорією, три послідовні нуклеотиди(триплети) в полінуклеотидних ланцюгах ДНК кодують включення в поліпептидний ланцюг одного специфічного АК залишку. Оскільки з 4 нуклеотидів (або азотистих основ) можна отримати 64 (43) різних комбінацій по 3 нуклеотиди (або азотистих основи, відповідно), був зроблений висновок про існування щонайменше 64 “кодових слів”для 20 амінокислот. Оскільки переносником генетичної інформації від ДНК до білків є інформаційні (матричні) РНК, проблему розшифровки генетичного коду було зосереджено на розв’язанні кодових слів — триплетів, або кодонів, у нуклеотидних послідовностях мРНК. Було встановлено, що з 64 комбінацій нуклеотидів 61 кодон є змістовним, тобто таким, що визначає включення до складу білка певної амінокислоти, а 3 кодони —беззмістовними, тобто такими, що не кодують жодної з амінокислот. Ці нонсенс-кодони (UAA, UAG, UGA) виконують роль сигналів термінації трансляції Властивості генетичного коду:(1) код є універсальним для всіх біологічних систем — вірусів, бактерій, вищих організмів;(2) код є однонаправленим, тобто інформативним тільки в тому випадку, коли зчитується “зліва направо” (в напрямку 5'→3');(3) код є безперервним, тобто має лінійний безперервний порядок зчитування— між кодонами немає “розділових знаків”;(4) код є таким, що не перекривається — після зчитування інформації з одного триплета “рамка зчитування” переміщується вправо відразу на три нуклеотиди;(5) код є “ виродженим ”, тобто кожна амінокислота кодується не одним, а декількома кодонами.