4. Репликация днк, характеристика ее этапов. Авторепродукция хромосом

Репликация ДНК, это сложный ферментативный процесс, который протекает в ядре клетки и требует расхода АТФ.

Репликация ДНК обеспечивается 400 генами и основывается на нескольких принципах:

• комплементарность

• антипараллельность

• полуконсервативность

• двунаправленность от одной точки

В репликации участвует такие ферменты как геликаза, ДНК полимераза, лигаза.

При репликации каждая цепь исходной ДНК является матрицей для синтеза новой цепи. На матрице из соответствующих нуклеотидов по принципу комплементарности синтезируется новые цепи. Участок ДНК, где начинается и происходит репликация, называется репликоном. В репликоне происходят такие процессы как инициация, пролонгация и терминация репликации. Репликон имеет специальные последовательности, которые регулируют репликацию. К ним относятся точки инициации (origin) – от фазы G₁ к фазе S – и точки терминации.

Зона начала репликации называется репликационная вилка. В этом месте фермент геликаза разрывает водородные связи между двумя цепями ДНК. У эукариот на одной хромосоме может быть до 100 вилок, а на весь кариотип примерно 50.000. Репликация начинается в одной точке, но идёт в двух направлениях, поэтому образуется глазок.

ДНК полимераза синтезирует новые цепи ДНК. Фермент ДНК полимераза всегда двигается только в направлении 5'→3'. С другой стороны две цепи ДНК антипараллельны. Поэтому синтез на одной цепи (5'→3') идёт непрерывно и быстро – это лидирующая цепь, или ведущая. Другая новая цепь ДНК синтезируется в виде отдельных фрагментов (но всё равно синтез идёт в направлении 5'→3'). Эта цепь называется отстающей, а фрагменты называются фрагменты Оказаки, они включают в себя у эукариот 200-400 нуклеотидов (у кишечной палочки – 1.000 нуклеотидов). Затем эти фрагменты сшиваются ферментом лигазой. Т. о., рост цепи идёт в одинаковом направлении, а синтез дочерних цепей – в противоположном.

Начало синтеза дочерних нитей ДНК требует предварительного образования затравки (праймера). Праймер – это короткий фрагмент РНК (10 рибонуклеотидов, имеющих свободный 3'-ОН-конец), который собирается ферментом РНК-праймазой. Когда синтез доходит до следующего фрагмента Оказаки, праймаза "откусывает" затравку и соединяет фрагменты. Очень редко возникают ошибки репликации, когда в новую цепь включается не характерный нуклеотид. Это фактически мутация, она устраняется той же праймазой, которая "откусывает" чужой нуклеотид и заменяет его нужным нуклеотидом.

В результате репликации из одной молекулы ДНК образуются 2 молекулы, в каждой молекуле одна цепь старая, другая – новая. Такой способ репликации называется полуконсервативным.

В синтетический период параллельно репликации происходит активный синтез белков гистонов, ибо они входят в состав хромосомы.

В результате перед вступлением в период G₂ каждая хромосома состоит из двух сЕстринских хроматид.

Период G₂ (2n4c) продолжается синтез всех видов РНК, белков, АТФ, накапливается белок тубулин, заканчивается удвоения центриолей клеточного центра.

Митоз (кариокинез, или фаза распределения генетического материала) – непрямое деление клетки.