Содержание
-
ЛЕКЦИЯ 2.МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙи КЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ и его ХАРАКТЕРИСТИКИ. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК.СОХРАННОСТЬ БИОИНФОРМАЦИИ. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОШИБОК и РЕПАРАЦИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙв МОЛЕКУЛАХ ДНК.ПЛАН ЛЕКЦИИ:1.МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙи КЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ;2.ДНК как ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ: СООТВЕТСТВИЕ СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БИОЛОГИЧЕСКИМ ФУНКЦИЯМ;3.ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ДНК, НУКЛЕОТИДЫ и АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ, ПЕРВИЧНАЯ (МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ) и ВТОРИЧНАЯ (НАДМОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ) СТРУКТУРА БИОПОЛИМЕРА;4.РЕПЛИКАЦИЯ ДНК как МАТРИЧНЫЙ ПРОЦЕСС: ИНИЦИАЦИЯ, ЭЛОНГАЦИЯ, ТЕРМИНАЦИЯ. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК ПРОКАРИОТ и МИТОХОНДРИЙ. РЕПЛИКАЦИЯ КОНЦЕВЫХ УЧАСТКОВ МОЛЕКУЛ ДНК(теломеры);5.РЕДАКТИРОВАНИЕ ДНК-ТЕКСТОВ,КОРРЕКЦИЯ ОШИБОК и РЕПАРАЦИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ в МОЛЕКУЛАХ ДНК.
-
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ: ЭЛЕМЕНТАРНАЯ СТРУКТУРА –ГЕН, ЭЛЕМЕНТАРНОЕ ЯВЛЕНИЕ –КОНВАРИАНТНАЯ РЕПЛИКАЦИЯ ДНК. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ИЗМЕНЧИВОСТЬ 1.ПУТЕМ РЕПЛИКАЦИИ ДНК ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ1.ПРОИСХОДЯТ ГЕННЫЕ МУ- КОПИРОВАНИЕ (ТИРАЖИРОВАНИЕ) ТАЦИИ; т.к. ЭТИ МУТАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, что ПРИВОДЯТ к ИЗМЕНЕНИЮ ЯВЛЯЕТСЯ НЕОБХОДИМЫМ УСЛОВИЕМ (ПОЯВЛЕНИЮ НОВОЙ) ПЕРЕДАЧИ КАЧЕСТВЕННО и БИОИНФОРМАЦИИ ИХ КОЛИЧЕСТВЕННО ПОЛНОЦЕННОЙ НАЗЫВАЮТ ВИДОСПЕЦИФИЧНОЙ БИОИНФОРМАЦИИ в ИСТИННЫМИ. РЯДУ ПОКОЛЕНИЙ КЛЕТОК и ОРГАНИЗМОВ; 2.ПОЯВИВШАЯСЯ вследствие ГЕННЫХ МУТАЦИЙ НОВАЯ БИОИНФОРМАЦИЯ СОХРАНЯЕТСЯ в ГЕНО(АЛЛЕЛО)ФОНДАХ ПОПУЛЯЦИЙ ПОТОМКОВ (преадаптация/генетический груз). Таким образом, НА РАССМАТРИВАЕМОМ УРОВНЕ ОБЕСПЕЧИВАЮТСЯ такие СВОЙСТВА ЖИЗНИ, НЕОБХОДИМЫЕ для ЭВОЛЮЦИИ, какНАСЛЕДСТВЕННОСТЬиМУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ; СОЗДАЕТСЯ РЕЗЕРВНАСЛЕДСТВЕННОЙ (НЕОПРЕДЕЛЕНННОЙ) ИЗМЕНЧИВОСТИ.Вклад в здоровье / нездоровье людей – ПОЛУЧЕНИЕ с ГАМЕТАМИ РОДИТЕЛЕЙПОЛНОЦЕННОЙ БИОИНФОРМАЦИИ – ЗДОРОВЬЕ, многие ГЕННЫЕ МУТАЦИИ ВРЕДНЫ для ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ и ОНТОГЕНЕЗА, ОТЛИЧАЮТСЯ ЛЕТАЛЬНЫМ или ПОЛУЛЕТАЛЬНЫМ ЭФФЕКТОМ. Но см. ДИПЛОИДНОСТЬ ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК и ОРГАНИЗМОВ.
-
ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ ПОТОК БИОИНФОРМАЦИИ: ОСНОВНЫЕ ЗВЕНЬЯ - 1. КЛЕТОЧНОЕ ЯДРО (ДНК ХРОМОСОМ; ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ -РЕПЛИКАЦИЯ и ТРАНСКРИПЦИЯ, МУТАГЕНЕЗи РЕКОМБИНАЦИЯ, МАКРОМОЛЕКУЛЯРНОЕ РЕДАКТИРОВАНИЕиРЕПАРАЦИЯ); 2.ЯДРО и ЦИТОПЛАЗМА КЛЕТКИ (ИНФОРМАЦИОННАЯ или МАТРИЧНАЯ идругие ВИДЫ РНК, НЕПОСРЕДСТВЕННО УЧАСТВУЮЩИЕ в БИОСИНТЕЗЕ БЕЛКОВ; ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ – ПОСТТРАНСКРИПЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПЕРВИЧНЫХ РНК-ТРАНСКРИПТОВ: ПРОЦЕССИНГиСПЛАЙСИНГ; ТРАНСПОРТ и(м)РНКиз ЯДРА в ЦИТОПЛАЗМУ;СИНТЕЗПРОСТЫХ БЕЛКОВ - ПОЛИПЕПТИДОВ на РИБОСОМАХ в ЦИТОПЛАЗМЕ – ПРОЦЕСС ТРАНСЛЯЦИИ;ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ БЕЛКОВ – ДОСТАВКАк МЕСТУ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ, ПРИОБРЕТЕНИЕ БЕЛКАМИ ТРЕТИЧНОЙ - ФОЛДИНГи ЧЕТВЕРТИЧНОЙ - МУЛЬТИБЕЛКОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ – СТРУКТУРЫ;”ВЫБРАКОВКА” ДЕФЕКТНЫХ иРНК и БЕЛКОВ); 3.ФУНКЦИОНАЛЬНО ЗРЕЛЫЕ БЕЛКИ, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ КАТАЛИТИЧЕСКУЮ, СТРОИТЕЛЬНУЮ, ТРАНСПОРТНУЮ, РЕГУЛЯТОРНУЮ и др. ФУНКЦИИ; 4.СОСТОЯНИЕиФУНКЦИИ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ СТРУКТУР и КЛЕТОК.
-
ДНК как ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ (материал наследственности и изменчивости) ЗЕМНОЙ ЖИЗНИ: СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАТЬ вкачестве БИОИНФОРМАЦИОННОГО МАТЕРИАЛА – ФУНКЦИОНАЛЬНО- СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИЕ ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА ХАРАКТЕРИСТИКИ 1. НАДЕЖНОЕ СОХРАНЕНИЕ 1.ХИМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ; БИОИНФОРМАЦИИ;БИСПИРАЛЬ-ДУБЛИРОВАНИЕ БИОИНФОРМАЦИИ во ВЗАИМО- КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ ЦЕПЯХ; ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК иРЕПАРАЦИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ; 2. ВОЗМОЖНОСТЬ ЗАПИСАТЬ 2.БИОПОЛИМЕР, вСТРУКТУРЕ БОЛЬШОЙ ОБЪЕМ БИО- которого ДОПУСКАЕТСЯ ЛЮБАЯ ИНФОРМАЦИИ;ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ МОНОМЕРОВ (4нуклеотида); 3. ПЕРЕДАЧА БИОИНФОРМАЦИИ 3.НАДМОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА в РЯДУ КЛЕТОЧНЫХ ПОКОЛЕ- в видеБИСПИРАЛИиз ВЗАИМО- ЛЕНИЙ без СУЩЕСТВЕННЫХ КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ ЦЕПЕЙ ПОТЕРЬ; (МАТРИЧНЫЙ СИНТЕЗ, РЕПЛИКАЦИЯ);
-
ДНК как ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ (материал наследственности и изменчивости) ЗЕМНОЙ ЖИЗНИ: СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАТЬ в качестве БИОИНФОРМАЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(ПРОДОЛЖЕНИЕ 1) – ФУНКЦИОНАЛЬНО- СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИЕ ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА: ХАРАКТЕРИСТИКИ: 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 4.ТО ЖЕ (МАТРИЧНЫЙ СИНТЕЗ, БИОИНФОРМАЦИИдляТРАНСКРИПЦИЯ); ОРГАНИЗАЦИИ КЛЕТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ; 5.РЕГУЛЯЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ 5.У ЭУКАРИОТ – функций ДНК;нуклеогистоновый КОМПЛЕКСс ВОЗМОЖНОСТЬЮ ХИМИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ГИСТОНОВ с КИСЛЫМИ НЕГИСТОНО- ВЫМИ БЕЛКАМИ (транскрипционные факторы), “СПИРАЛИЗАЦИЯ-ДЕСПИ- ДЕСПИРАЛИЗАЦИЯ”БИСПИРАЛИ, ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ МОЛЕКУЛ ДНК (метилирование); 6. ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ОБЪЕМ 6.ОШИБКИ РЕПЛИКАЦИИ, РЕКОМБИ- “ИНФОРМАЦИОННОГО ШУМА” НАЦИИ, РЕПАРАЦИИ;ДЕЙСТВИЕ в видеГЕННЫХ (ИСТИННЫХ) МУТАГЕНОВ. МУТАЦИЙ, ДАЮЩИХ НОВУЮ БИОИНФОРМАЦИЮ.
-
МАКРОМОЛЕКУЛЯРНАЯ и НАДМОЛЕКУЛЯРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ДНК. НУКЛЕОТИДЫ и АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ: 1.ДНК – БИОПОЛИМЕР(МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ); 2.МОНОМЕРЫ, СТРОЯЩИЕ МАКРОМОЛЕКУЛУ ДНК - НУКЛЕОТИДЫ (4); 3.НУКЛЕОТИД СОСТОИТ из АЗОТИСТОГО ОСНОВАНИЯ (4),ПЯТИУГЛЕРОДНОГОСАХАРА ДЕЗОКСИРИБОЗЫ и ОСТАТКАФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ; РАЗНЫЕ НУКЛЕОТИДЫ РАЗЛИЧАЮТСЯ АЗОТИСТЫМИ ОСНОВАНИЯМИ; 4.АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ: ДВА – это ПУРИНЫ (АДЕНИН и ГУАНИН), а ДВА – это ПИРИМИДИНЫ (ЦИТОЗИН и ТИМИН); 5.В МАКРОМОЛЕКУЛЕ ДНК НУКЛЕОТИДЫ СОЕДИНЕНЫ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ между САХАРОМ и ФОСФАТОМ; 6.БИСПИРАЛЬ ДНК (НАДМОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ) ВЗАИМОКОМПЛЕМЕНТАРНЫЕ МАКРОМОЛЕКУЛЫ ДНК УДЕРЖИВАЮТСЯ ВОДОРОДНЫМИ СВЯЗЯМИ между ПУРИНАМИ и ПИРИМИДИНАМИ (А-ТиГ-Ц); РАССТОЯНИЯ между ОСНОВАНИЯМИ в ПАРАХ А-Т и Г-Ц РАВНЫ, что ДЕЛАЕТ МАКРОМОЛЕКУЛЫ ДНК в БИСПИРАЛИ АНТИПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ; в ПАРЕ А-Т2 ВОДОРОДНЫХ СВЯЗИ, в ПАРЕ Г-Ц их 3. 7.ДИАМЕТР БИСПИРАЛИ2нм,РАССТОЯНИЕ в ПАРАХ ОСНОВАНИЙ0,34нм,ВИТОК БИСПИРАЛИ ВКЛЮЧАЕТ 10 ПАР НУКЛЕОТИДОВ (В-СПИРАЛЬ); 8.НАИБОЛЬШУЮ ДЛИНУ ИМЕЕТ БИСПИРАЛЬ ДНК ХРОМОСОМЫ 1ЧЕЛОВЕКА(263 млн. п.н.),НАИМЕНЬШУЮ – ХРОМОСОМЫ 21(50 млн. п.н.).
-
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ - 1.РЕПЛИКАЦИЯ НЕОБХОДИМА для КОПИРОВАНИЯ (ТИРАЖИРОВАНИЯ) БИСПИРАЛЕЙ ДНК; ОБРАЗУЕМЫЕ КОПИИ (РЕПЛИКИ) ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ для КЛЕТОК ОРГАНИЗМОВ в РЯДУ ПОКОЛЕНИЙ и СОДЕРЖАТ ВИДОСПЕЦИФИЧНУЮ БИОИНФОРМАЦИЮ, используякоторую КЛЕТКИ ОРГАНИЗМОВ каждого ОЧЕРЕДНОГО ПОКОЛЕНИЯ ПРОХОДЯТ ОПРЕДЕЛЕННЫЙ (видоспецифичный) ПУТЬ РАЗВИТИЯ и ВОСПРОИЗВОДЯТ ОПРЕДЕЛЕННЫЙ (видоспецифичный) ТИП ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ; 2.ПОД ГЕНЕТИЧЕСКИМ КОНТРОЛЕМ НАХОДЯТСЯ ВСЕ СОБЫТИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ РЕПЛИКАЦИЮ ДНК,в т.ч. ГАРАНТИРУЮЩИЕ ЕЕ ВЫСОКУЮ ТОЧНОСТЬ: ОБРАЗОВАНИЕ НУКЛЕОТИДОВ-ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ ДНК, СБОРКА МОНОМЕРОВ в ПОЛИМЕР, КООРДИНАЦИЯ с ДРУГИМИ КЛЕТОЧНЫМИ СОБЫТИЯМИ, ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК РЕПЛИКАЦИИ и РЕПАРАЦИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК, МЕЖХРОМОСОМНЫЙ ОБМЕН ФРАГМЕНТАМИ ДНК (РЕКОМБИНАЦИЯ), ТРАНСЛОКАЦИЯ УЧАСТКОВ в ПРЕДЕЛАХ МОЛЕКУЛ ДНК ОДНОЙ или РАЗНЫХ ХРОМОСОМ, УКЛАДКА БИСПИРАЛИ в ХРОМАТИН; 3.БлагодаряВЗАИМОКОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ МОЛЕКУЛ БИСПИРАЛИ ДНК СЛУЖИТ МАТРИЦЕЙдляСОБСТВЕННОЙ РЕПЛИКАЦИИ, которая ПРОИСХОДИТ ПОЛУКОНСЕРВАТИВНЫМ СПОСОБОМ; 4. ОБРАЗОВАНИЕ ДОЧЕРНИХ ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫХ ЦЕПЕЙ на МАТЕРИНСКИХ как на МАТРИЦАХ ПРОИСХОДИТ без НАРУШЕНИЯ НУКЛЕОСОМНОЙ СТРУКТУРЫ МАТЕРИНСКИХ ЦЕПЕЙ; 5.ДОЧЕРНЯЯ ПОЛИНУКЛЕОТИДНАЯ ЦЕПЬ СРАЗУ ВСЛЕД ЗА ОБРАЗОВАНИЕМ ПРИОБРЕТАЕТ НУКЛЕОСОМНУЮ СТРУКТУРУ.
-
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ (продолжение 1) – 6.НОВЫЕ МОЛЕКУЛЫ ДНКОБРАЗУЮТСЯ ПУТЕМ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОЗИДТРИФОСФАТОВ к СВОБОДНОМУ 3΄-гидроксильному КОНЦУ уже СТРОЯЩЕЙСЯ МОЛЕКУЛЫ;т.о. ИХ СИНТЕЗ ИДЕТ в НАПРАВЛЕНИИ 5΄→3΄вдоль МАТРИЧНОЙ МОЛЕКУЛЫ, ОРИЕНТИРОВАННОЙ в ПРОТИВОПОЛОЖНОМ, 3΄→5΄ НАПРАВЛЕНИИ; СИНТЕЗ ОДНОЙ МОЛЕКУЛЫ или ЦЕПИ БИСПИРАЛИ (ЛИДИРУЮЩАЯ) ИДЕТ НЕПРЕРЫВНО, а ВТОРОЙ (ОТСТАЮЩАЯ) – ИМПУЛЬСАМИ (полунепрерывный механизм); для ОБРАЗОВАНИЯ ЛИДИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ ДОСТАТОЧНО ОДНОГО АКТА ИНИЦИАЦИИ, для ОБРАЗОВАНИЯ ОТСТАЮЩЕЙ ЦЕПИ – НЕСКОЛЬКИХ; 7.ИНИЦИАЦИЯ СИНТЕЗА НОВЫХ МОЛЕКУЛ ДНК (РЕПЛИКОНАМИ ЛИДИРУЮЩЕЙ илиФРАГМЕНТАМИ ОКАЗАКИ ОТСТАЮЩЕЙ) ТРЕБУЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РНК-ЗАТРАВКИ (ПРАЙМЕР), ПРЕДОСТАВЛЯЮЩЕЙ СВОБОДНЫЙ 3΄-гидроксильный КОНЕЦ, что видимо ОТРАЖАЕТ ХОД ЭВОЛЮЦИИЗЕМНОЙ ЖИЗНИ; 8. В ТОЧКАХ ИНИЦИАЦИИ РЕПЛИКАЦИИ ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ между МОЛЕКУЛАМИ ДНК БИСПИРАЛИ РАЗРЫВАЮТСЯ, а сами МОЛЕКУЛЫ РАСПЛЕТАЮТСЯ и УДЕРЖИВАЮТСЯ в таком положении БЕЛКАМИ; 9. СКОРОСТЬ РЕПЛИКАЦИИу ЭУКАРИОТ 10-100п.н. в секунду; СЖАТЫЕ СРОКИ РЕПЛИКАЦИИ ДОСТИГАЮТСЯ БОЛЬШИМ ЧИСЛОМ ТОЧЕК ИНИЦИАЦИИ; 10. ДОЧЕРНИЕ БИСПИРАЛИ ОБРАЗОВАНЫ ОДНОЙ МАТЕРИНСКОЙ и ОДНОЙ НОВОЙ МАКРОМОЛЕКУЛАМИ (ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫМИ ЦЕПЯМИ) ДНК.
-
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ(продолжение 2) – 11.РЕПЛИКАЦИЯ ЛИДИРУЮЩЕЙ МОЛЕКУЛЫ РЕПЛИКОНАМИ, аЗАПАЗДЫВАЮЩЕЙ МОЛЕКУЛЫ ФРАГМЕНТАМИ ОКАЗАКИ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ТЕМ, что2 МОЛЕКУЛЫ БИСПИРАЛИ АНТИПАРАЛЛЕЛЬНЫ, аДНК-ПОЛИМЕРАЗА СПОСОБНА ПРИСОЕДИНЯТЬ к РАСТУЩЕЙ ЦЕПИ ДНК ОЧЕРЕДНОЙ НУКЛЕОТИД только на 3΄ КОНЦЕ, т.е. СТРОИТЬ ДОЧЕРНЮЮ ЦЕПЬ в НАПРАВЛЕНИИ 5΄→3΄; 12. РАЗМЕР РЕПЛИКОНА ЭУКАРИОТпорядка1 600 000п.н., аФРАГМЕНТА ОКАЗАКИ у ЭУКАРИОТ –100-200п.н.;в ДНК ХРОМОСОМ СОМАТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ ЧЕЛОВЕКА порядка 50 000 РЕПЛИКОНОВ; ОДНОВРЕМЕННО РЕПЛИЦИРУЕТСЯ ДНК 10-100 РЕПЛИКОНОВ; РАЗНЫЕ УЧАСТКИ ДНК РЕПЛИЦИРУЮТСЯ в РАЗНОЕ ВРЕМЯ: РЕПЛИКАЦИЯ ГЕТЕРОХРОМАТИНОВЫХ УЧАСТКОВ ОБЫЧНО ОТНЕСЕНА на КОНЕЦСИНТЕТИЧЕСКОГО ПЕРИОДА , тогда как УДВОЕНИЕ ДНК ЦЕНТРОМЕРНЫХ УЧАСТКОВ (тоже гетерохроматиновых) ХРОМОСОМ ПРОИСХОДИТ даже не в ПЕРИОДЕ SИНТЕРФАЗЫ, а в НАЧАЛЕ АНАФАЗЫ МИТОЗА; 13. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК – ПРОЦЕСС СИММЕТРИЧНЫЙ, т.к. ОБЕ МАКРОМОЛЕКУЛЫ (ЦЕПИ) БИСПИРАЛИ ЯВЛЯЮТСЯ МАТРИЦАМИ; 14. У ЭУКАРИОТ ВРЕМЯ РЕПЛИКАЦИИ СОСТАВЛЯЕТ, в среднем, 7-12часов в УСЛОВИЯХ In Vivои6-8часов в УСЛОВИЯХ In Vitro; СКОРОСТЬ РЕПЛИКАЦИИ РЕГУЛИРУЕТСЯ ИЗМЕНЕНИЕМ ЧИСЛА ТОЧЕК ЕЕ ИНИЦИАЦИИ (ЧИСЛОМ АКТИВИРУЕМЫХ РЕПЛИКОНОВ); ЭТО ЧИСЛО ВАРЬИРУЕТ в зависимости от СТАДИИ ОНТОГЕНЕЗА , ТИПА КЛЕТОК и СТАДИИ ГИСТОГЕНЕЗА, УСЛОВИЙ СУЩЕСТВОВАНИЯ КЛЕТОК; к примеру, в СПЕРМАТОГОНИЯХ ЧЕЛОВЕКА ПРИХОДИТСЯ на ХРОМОСОМУ в среднем40 ТОЧЕК ИНИЦИАЦИИ, а в СПЕРМАТОЦИТАХ – 5-6 ТАКИХ ТОЧЕК (ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ПЕРИОДА S, соответственно, 15 и 100 ЧАСОВ).
-
КАК МАТРИЧНЫЙ ПРОЦЕСС РЕПЛИКАЦИЯ ВКЛЮЧАЕТ ФАЗЫ: 1.ИНИЦИАЦИИ или НАЧАЛА, 2. ЭЛОНГАЦИИ или НАРАЩИВАНИЯ (ПРИРАЩЕНИЯ, УДЛИННЕНИЯ) СТРОЯЩЕЙСЯ ДОЧЕРНЕЙ МАКРОМОЛЕКУЛЫ (ЦЕПИ) ДНК, 3. ТЕРМИНАЦИИ или ЗАВЕРШЕНИЯ.
-
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ФАЗА ИНИЦИАЦИИ - 1.В ПЕРИОДЕG1 КЛЕТОЧНОГО ЦИКЛАОБРАЗУЕТСЯ ПРЕРЕПЛИКАТИВНЫЙ КОМПЛЕКСиз15-20 РАЗНЫХ БЕЛКОВ. Среди них –ИНИЦИИРУЮЩИЕили“УЗНАЮЩИЕ”БЕЛКИ,НАХОДЯЩИЕ ТОЧКИ ИНИЦИАЦИИ(НАЧАЛА),иДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИЕБЕЛКИ,которые“РАСТЯГИВАЮТ”ЦЕПИ-МАТРИЦЫ БИСПИРАЛИ, ДЕЛАЯ их ДОСТУПНЫМИ для ПРИСОЕДИНЕНИЯ КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ НУКЛЕОТИДОВ.УЧАСТОК БИСПИРАЛИ ДНК с ОТКРЫВШИМИСЯ для РЕПЛИКАЦИИ ЦЕПЯМИ-МАТРИЦАМИ –“РЕПЛИКАТИВНЫЙ ГЛАЗ”; 2. Для того, чтобы РЕПЛИКАЦИЯ НАЧАЛАСЬ(ПЕРЕХОД в ПЕРИОД SКЛЕТОЧНОГО ЦИКЛА) ПРЕРЕПЛИКАТИВНЫЙ КОМПЛЕКС ПРЕОБРАЗУЕТСЯ вРЕПЛИКАТИВНЫЙ КОМПЛЕКС (ЗАМЕНА НЕКОТОРЫХ БЕЛКОВ) и в ТОЧКАХ ORI ОБРАЗУЮТСЯ“РЕПЛИКАТИВНЫЕ ВИЛКИ”,ОСУЩЕСТВЛЯЮЩИЕ РЕПЛИКАЦИЮ в двух ВЗАИМОПРОТИВОПОЛОЖНЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ.РКОБЕСПЕЧИВАЕТ СВЯЗЬ НЕОБХОДИМЫХ дляРЕПЛИКАЦИИ БЕЛКОВ(в т.ч. ФЕРМЕНТОВ) с ТОЧКАМИ ORI, РАСКРУЧИВАНИЕ или МЕСТНУЮ ДЕНАТУРАЦИЮ БИСПИРАЛИ ДНК(ФЕРМЕНТГЕЛИКАЗА+ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ БЕЛОК),СОБСТВЕННО РЕПЛИКАЦИЮ (ФЕРМЕНТДНК-ПОЛИМЕРАЗА); 3. Чтобы ИЗБЕЖАТЬ при МЕСТНОМ РАСКРУЧИВАНИИ БИСПИРАЛИ ОБРАЗОВАНИЯ перед“РЕПЛИКАТИВНОЙ ВИЛКОЙ”СУПЕРВИТКОВ, что ПРЕПЯТСТВОВАЛО бы ПОСТУПАТЕЛЬНОМУ ДВИЖЕНИЮ “ВИЛКИ”, ФЕРМЕНТЫТОПОИЗОМЕРАЗЫ IиIIРАЗРЫВАЮТ одну или обе ЦЕПИ, чем СОЗДАЮТСЯ УСЛОВИЯ для ЛОКАЛЬНЫХ ВРАЩЕНИЙФРАГМЕНТОВ МОЛЕКУЛ ДНК - СУПЕРВИТКИ не ОБРАЗУЮТСЯ;
-
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ФАЗА ИНИЦИАЦИИ(ПРОДОЛЖЕНИЕ 1) - 4.ГЛАВНЫЕ ФЕРМЕНТЫ РЕПЛИКАЦИИДНК-ПОЛИМЕРАЗЫне МОГУТ САМОСТОЯТЕЛЬНО НАЧАТЬ СИНТЕЗ ПОЛИНУКЛЕОТИДА путем СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОЗИДТРИФОСФАТОВ; ОНИ КАТАЛИЗИРУЮТ только ПРИСОЕДИНЕНИЕ с ОБРАЗОВАНИЕМ ФОСФОДИЭФИРНОЙ СВЯЗИ ТРИФОСФОНУКЛЕОТИДОВ-ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ к уже ИМЕЮЩЕМУСЯ ФРАГМЕНТУ ПОЛИ(ОЛИГО)НУКЛЕОТИДА, причем исключительно при НАЛИЧИИ СВОБОДНОГО 3΄-ОН КОНЦА (НАПРАВЛЕНИЕ РОСТА ПОЛИНУКЛЕОТИДА 5΄→3΄); 5.В связи с отмеченным (см. п.4) РЕПЛИКАЦИЯ ДНК НЕ МОЖЕТ НАЧАТЬСЯ, если НЕ БУДЕТ ОБРАЗОВАН КОРОТКИЙ (10-30 нуклеотидов) ФРАГМЕНТ РНК-ЗАТРАВКИ (ПРАЙМЕР) со СВОБОДНЫМ 3΄-ОН КОНЦОМ; 6.Таким образом (см. п.5) НАЧИНАЕТ ПРОЦЕСС РЕПЛИКАЦИИ ДНК ФЕРМЕНТНЫЙ КОМПЛЕКС α(альфа)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА – ПРАЙМАЗА;в этомкомплексе ПРАЙМАЗА ФУНКЦИОНИРУЕТ какРНК-ПОЛИМЕРАЗА,т.е. ОБЕСПЕЧИВАЕТ ОБРАЗОВАНИЕ РНК-ПРАЙМЕРА, СПАРЕННОГО сДНК; 7.В ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТКАХ, кромеα(альфа)ДНК-ПОЛИМЕРАЗЫ, ФУНКЦИОНИРУЮТ такжеδ(дельта)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА – ОБЕСПЕЧИВАЕТ НЕПОСРЕДСТВЕННО РЕПЛИКАЦИЮ ДНК, ß(бета) и ε(эпсилон)ДНК-ПОЛИМЕРАЗЫ – УЧАСТВУЮТ в РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ МОЛЕКУЛ ДНК, γ(гамма)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА – ОБЕСПЕЧИВАЕТ РЕПЛИКАЦИЮ ДНК МИТОХОНДРИЙ.
-
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ФАЗА ЭЛОНГАЦИИ - 1.С 3΄-ОН КОНЦА НАЧАВШЕЙ РОСТ ПОЛИНУКЛЕОТИДНОЙ ЦЕПИ ВЫТЕСНЯЕТСЯ ФЕРМЕНТНЫЙ КОМПЛЕКС α(альфа)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА – ПРАЙМАЗА; 2.МЕСТО УКАЗАННОГО КОМПЛЕКСА (см. п.1) ЗАНИМАЕТ КОМПЛЕКС БЕЛКОВ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ ГЛАВНЫЙ ФЕРМЕНТ ЭЛОНГАЦИИ δ(дельта)ДНК-ПОЛИМЕРАЗУ,а такжеБЕЛОК, БЛОКИРУЮЩИЙ РОСТ РНК-ПРАЙМЕРА на 3΄ КОНЦЕ СВЕРХ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ДЛИНЫ, и БЕЛОК - “ПРИЩЕПКУ”или“ЗАЖИМ”, КРЕПЯЩИЙ δ(дельта)ДНК-ПОЛИМЕРАЗУ к РЕПЛИЦИРУЕМОЙ ПОЛИНУКЛЕОТИДНОЙ ЦЕПИ; 3.δ(дельта)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА КАТАЛИЗИРУЕТ РЕПЛИКАЦИЮ ДНКкакв БОЛЕЕ ПРОТЯЖЕННЫХ РЕПЛИКОНАХ(ЛИДИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ),так и в КОРОТКИХ ФАГМЕНТАХ ОКАЗАКИ (ОТСТАЮЩАЯилиЗАПАЗДЫВАЮЩАЯ ЦЕПЬ).
-
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ФАЗА ТЕРМИНАЦИИ - 1.В ЭУКАРИОТИТЧЕСКИХ КЛЕТКАХ ПРОЦЕСС РЕПЛИКАЦИИ ОСТАНОВЛИВАЕТСЯ, когда ВСТРЕЧАЮТСЯ “РЕПЛИКАТИВНЫЕ ВИЛКИ” ДВУХ СОСЕДНИХ РЕПЛИКОНОВ; 2.Т.к. РЕПЛИКАЦИЯ ИДЕТ ПОРЕПЛИКОННО (ЛИДИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ) или ФРАГМЕНТАМИ ОКАЗАКИ (ОТСТАЮЩАЯ ЦЕПЬ), то РЕПЛИЦИРУЕМЫЙ ПОЛИНУКЛЕОТИД поначалу ПРЕДСТАВЛЕН РАЗОБЩЕННЫМИ ФРАГМЕНТАМИ, соответственно, БОЛЕЕ ДЛИННЫМИ и КОРОТКИМИ, которые“СШИВАЮТСЯ” КОНЕЦ в КОНЕЦ в ЦЕЛОСТНУЮ МАКРОМОЛЕКУЛУ ФЕРМЕНТОМ ДНК-ЛИГАЗОЙ;этот ФЕРМЕНТ КАТАЛИЗИРУЕТ ОБРАЗОВАНИЕ МЕЖНУКЛЕОТИДНОЙ ФОСФОДИЭФИРНОЙ СВЯЗИ, но только если ОДНОЦЕПОЧЕЧНЫЕ ФРАГМЕНТЫ ДНК НАХОДЯТСЯ в СОСТАВЕ ДВУХЦЕПОЧЕЧНОЙ ДНК; 3.В ФАЗЕ ТЕРМИНАЦИИ УДАЛЯЮТСЯ ПРАЙМЕРЫ (ФЕРМЕНТ РНКаза НилиНУКЛЕАЗА Н, РАЗРУШАЮЩИЙ ФРАГМЕНТЫ РНКв ГИБРИДНЫХ КОМПЛЕКСАХ РНК/ДНК); ВОЗНИКАЮЩИЕ БРЕШИ ЗАПОЛНЯЮТСЯ СООТВЕТСТВУЮЩИМИ ФРАГМЕНТАМИ ДНК – ФЕРМЕНТ ß(бета)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА; ФРАГМЕНТЫ ДНК, ЗАМЕНИВШИЕ ПРАЙМЕРЫ, “ПРИШИВАЮТСЯ” ФЕРМЕНТОМ ДНК-ЛИГАЗОЙк РЕПЛИЦИРУЕМОЙ ЦЕПИ ДНК.
-
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК ПРОКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК: ОСОБЕННОСТИ - 1.РЕПЛИКАЦИЯ ПРОИСХОДИТ с ОДНОЙ ТОЧКИ ИНИЦИАЦИИ ОДНИМ БЛОКОМ или РЕПЛИКОНОМ, не ПРЕРЫВАЯСЬ, с ОБРАЗОВАНИЕМ ДВУХ “РЕПЛИКАЦИОННЫХ ВИЛОК”; 2.КЛЮЧЕВОЙ ФЕРМЕНТ РЕПЛИКАЦИИ ДНК у ПРОКАРИОТ – ДНК-ПОЛИМЕРАЗА III, ФУНКЦИОНИРУЮЩАЯ в КОМПЛЕКСЕ с примерно20 БЕЛКАМИ; 3.ДНК-ПОЛИМЕРАЗА III КАТАЛИЗИРУЕТ СИНТЕЗ как ЛИДИРУЮЩЕЙ, таки ОТСТАЮЩЕЙ ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫХ ЦЕПЕЙ ДНК; 4.НА ЗАВЕРШАЮЩЕЙ СТАДИИ ЗАПОЛНЕНИЕ БРЕШЕЙ на МЕСТЕ РАЗРУШЕННЫХ ПРАЙМЕРОВ (ЗАПАЗДЫВАЮЩАЯ ЦЕПЬ) ПРОИСХОДИТ с участием ФЕРМЕНТА ДНК-ПОЛИМЕРАЗЫ I; 5.ТЕРМИНАЦИЯ РЕПЛИКАЦИИ у ПРОКАРИОТ ПРОИСХОДИТ, когда “РЕПЛИКАЦИОННАЯ ВИЛКА” ДОСТИГАЕТ УЧАСТКА ДНК с ОСОБЫМИ САЙТАМИ terи, если сДНК этих САЙТОВ СОЕДИНИТСЯ ПРОДУКТ ГЕНА tus. 6.ДНК-ПОЛИМЕРАЗА II УЧАСТВУЕТ в ПРОЦЕССАХ МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРОКАРИОТИЧЕСКОЙ ДНК;
-
РЕПЛИКАЦИЯМИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК: ОСОБЕННОСТИ - 1.РЕПЛИКАЦИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНКХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ ОТЛИЧИЯМИв сравнении с РЕПЛИКАЦИЕЙ ЯДЕРНОЙ ДНКЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК иДНК ПРОКАРИОТ; 2. РЕПЛИКАЦИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНКне СВЯЗАНА с ПЕРИОДОМ S ИНТЕРФАЗЫ КЛЕТОЧНОГО ЦИКЛА и ПРОИСХОДИТ в ЛЮБОЙ его ВРЕМЕННОЙ ТОЧКЕ, за исключением непосредственноМИТОЗА; 3. мДНК ОТДЕЛЬНЫХ ОРГАНЕЛЛ РЕПЛИЦИРУЕТСЯ НЕЗАВИСИМО от РЕПЛИКАЦИИ ДНКдругих МИТОХОНДРИЙ КЛЕТКИ;за КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ ДНКодних ОРГАНЕЛЛ РЕПЛИЦИРУЕТСЯ БОЛЕЕ ОДНОГО РАЗА, а ДРУГИХ – не РЕПЛИЦИРУЕТСЯ вовсе; 4. РЕПЛИКАЦИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК КАТАЛИЗИРУЕТСЯ ФЕРМЕНТОМ γ(гамма)ДНК-ПОЛИМЕРАЗОЙ; 5. Для каждой из МАКРОМОЛЕКУЛ (ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫХ ЦЕПЕЙ) БИСПИРАЛИ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНКесть своя ТОЧКА ИНИЦИАЦИИ; 6. ОБРАЗОВАНИЕ РНК-ПРАЙМЕРОВ при РЕПЛИКАЦИИ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК КАТАЛИЗИРУЕТСЯ ФЕРМЕНТОМ ДНК-зависимойРНК-ПОЛИМЕРАЗОЙ.
-
РЕПЛИКАЦИЯТЕЛОМЕРНЫХ (КОНЦЕВЫХ) УЧАСТКОВ МОЛЕКУЛ ДНК ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК: ОСОБЕННОСТИ - 1.Когда“РЕПЛИКАТИВНАЯ ВИЛКА” ДОСТИГАЕТ КОНЦА ЛИНЕЙНОЙ МОЛЕКУЛЫ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ ДНК,на которой как на МАТРИЦЕ ПРОИСХОДИТ РЕПЛИКАЦИЯ ОТСТАЮЩЕЙ ДОЧЕРНЕЙ ЦЕПИ ДНК,не ОСТАЕТСЯ МЕСТА для ОБРАЗОВАНИЯ РНК-ПРАЙМЕРА, с которогомог бы НАЧАТЬСЯ СИНТЕЗ ДНК ТЕРМИНАЛЬНОГО ФРАГМЕНТА ОКАЗАКИ, вследствие чего с каждым ЦИКЛОМ РЕПЛИКАЦИИ МОЛЕКУЛЫ ДНК УКОРАЧИВАЮТСЯ (МАРГИНОТОМИЯ ДНК) – у ЧЕЛОВЕКА на50-100 НУКЛЕОТИДОВ; 2.УКОРОЧЕНИЯ УДАЕТСЯ ИЗБЕЖАТЬ благодаря ДВУМ МОМЕНТАМ: - ТЕЛОМЕРНАЯ ДНК (у PROTOZOA, РАСТЕНИЙ, МЛЕКОПИТАЮЩИХ, включая H.s.) ОБРАЗОВАНА НУКЛЕОТИДНЫМИ ПОВТОРАМИ, БОГАТЫМИ ГУАНИЛОВЫМ НУКЛЕОТИДОМ (ЧЕЛОВЕК - GGGTTA); - СПЕЦИАЛЬНЫЕ НУКЛЕОТИДНЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ “УЗНАЮТСЯ”ФЕРМЕНТНЫМ ТЕЛОМЕРАЗНЫМ КОМПЛЕКСОМсо СВОЙСТВАМИ ОБРАТНОЙ ТРАНСКРИПТАЗЫ, который “ДОСТРАИВАЕТ” СООТВЕТСТВУЮЩИЕ КОНЦЕВЫЕ ФРАГМЕНТЫ ДНКнасвоейРНК - МАТРИЦЕ; 3.ТЕЛОМЕРАЗНЫЙ КОМПЛЕКС АКТИВЕН вИНТЕНСИВНО РАЗМНОЖАЮЩИХСЯ КЛЕТКАХ – ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД ОНТОГЕНЕЗА, ОБНОВЛЯЮЩИЕСЯ КЛЕТОЧНЫЕ ПОПУЛЯЦИИ, СК, КЛЕТКИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ.
-
УРОВЕНЬ НАДЕЖНОСТИ РЕПЛИКАЦИИ ДНК в ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТКАХ– 1 ОШИБКА на 109-1010 СПАРИВАНИЙ –СУЩЕСТВЕННО ВЫШЕ, чем ОЖИДАЕМЫЙ, если ИСХОДИТЬ из РАСЧЕТОВ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБОК при КОМПЛЕМЕНТАРНОМ СПАРИВАНИИ НУКЛЕОТИДОВ. ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ НАДЕЖНОСТИ ДОСТИГАЕТСЯ благодаря тому, что в ЭВОЛЮЦИИ были НАРАБОТАНЫ МЕХАНИЗМЫ, МИНИМИЗИРУЮЩИЕ ИСКАЖЕНИЕ БИОИНФОРМАЦИИ, НЕИЗБЕЖНОЕ в связи с ОСУЩЕСТВЛЕНИЕМ СООТВЕТСТВУЮЩИХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ и действием ФИЗИЧЕСКИХ, ХИМИЧЕСКИХ и БИОЛОГИЧЕСКИХ МУТАГАНОВ.
-
МЕХАНИЗМЫ МИНИМИЗАЦИИ ИСКАЖЕНИЯ БИОИНФОРМАЦИИ в связи с ПРОЦЕССОМ РЕПЛИКАЦИИ - I. ВЫБОР “ПРАВИЛЬНОГО” НУКЛЕОТИДА иСАМОКОРРЕКЦИЯ ОШИБОК при ВКЛЮЧЕНИИ НУКЛЕОТИДОВ в РАСТУЩУЮ ПОЛИНУКЛЕОТИДНУЮЦЕПЬ РЕДАКТИРОВАНИЕМ (англ.,PROOFREADING) ДНК-ТЕКСТА: 1.ФУНКЦИИ МОЛЕКУЛЯРНОГО“НАБОРЩИКА”и“РЕДАКТОРА” ВЫПОЛНЯЕТ δ(дельта)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА. 2. ШАГ за ШАГОМ ПРОЦЕССА РЕПЛИКАЦИИ ФЕРМЕНТ “ВЫБИРАЕТ”из ПУЛА ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОЗИДТРИФОСФАТОВ-ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ ДНК КОМПЛЕМЕНТАРНЫЙ(“ПРАВИЛЬНЫЙ”)НУКЛЕОТИД; 3. ДВИЖУЩИЙСЯ вдоль МАТРИЦЫ ФЕРМЕНТ ИМЕЕТ БОЛЬШЕЕ СРОДСТВО к“ПРАВИЛЬНОМУ” НУКЛЕОТИДУ, чем к ИЗМЕНЕННОМУ (к примеру, СОДЕРЖАЩЕМУ ТАУТОМЕРНУЮ – ИЗОМЕРНУЮ - ФОРМУ ОСНОВАНИЯ:образуются с частотой 1 на 104-105“правильных”); ИЗМЕНИВ КОНФОРМАЦИЮ, ДНК-ПОЛИМЕРАЗА не ДОПУСКАЕТ СПАРИВАНИЯ ТАУТОМЕРНОЙ ФОРМЫ; 4.Если СПАРИВАНИЕ ПРОИЗОШЛО, то в отличие от“ПРАВИЛЬНОГО” НУКЛЕОТИДА ТАУТОМЕР может СПАРИТЬСЯ с другим НУКЛЕОТИДОМ. ТАУТОМЕРЫ НЕДОЛГОВЕЧНЫ, в связи с чем в РАСТУЩЕЙ ЦЕПИ ПОЯВЛЯЕТСЯ НЕСПАРЕННЫЙ“НЕПРАВИЛЬНЫЙ” (“ЛИШНИЙ”) НУКЛЕОТИД. ПРОЯВЛЯЯ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НУКЛЕАЗЫ, δ(дельта)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА ВЫЩЕПЛЯЕТ этот НУКЛЕОТИД.
-
МЕХАНИЗМЫ МИНИМИЗАЦИИ ИСКАЖЕНИЯ БИОИНФОРМАЦИИ в связи с ПРОЦЕССОМ РЕПЛИКАЦИИ и ДЕЙСТВИЕМ МУТАГЕНОВ(ПРОДОЛЖЕНИЕ 1)- II. ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК (МАКРОМОЛЕКУЛЯРНАЯ РЕПАРАЦИЯ) в СТРУКТУРЕ ДНК – МЕНЕЕ ОДНОГО из1000 МУТАГЕННЫХ СОБЫТИЙ ДАЕТ ГЕННУЮ МУТАЦИЮ: НЕСМОТРЯ на ХИМИЧЕСКУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ, МОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА ДНК ИЗМЕНЕНЯЕТСЯ под ДЕЙСТВИЕМ ЭНДОГЕННЫХ (ТЕПЛОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ, АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА) иЭКЗОГЕННЫХ (УФи другие ВИДЫ ИЗЛУЧЕНИЙ, ХИМИЧЕСКИЕ АГЕНТЫ) ФАКТОРОВ: ДНК ТЕРЯЕТ ПУРИНОВЫЕ (АиГ) ОСНОВАНИЯ (5000-10000/геном/сутки), ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ ПЕРЕВОДИТ Цв У (100/геном/сутки), под действиемУФв ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫХ ЦЕПЯХ ОБРАЗУЮТСЯ ДИМЕРЫ ПИРИМИДИНОВ (-Ц-Ц-, –Т-Т-). ВСЕ ЭТО ПРИВЕЛО к ПОЯВЛЕНИЮ в ЭВОЛЮЦИИ СИСТЕМ РЕПАРАЦИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ДНК. Т.к. эти ИЗМЕНЕНИЯ РАЗНООБРАЗНЫ, такихСИСТЕМ НЕСКОЛЬКО. В НИХ обычно РАБОТАЕТ ПРИНЦИП ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРЕБУЕМОЙ НУКЛЕОТИДНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ в ОДНОЙ ЦЕПИ БИСПИРАЛИ благодаря СОХРАННОСТИ СТРУКТУРЫ ВТОРОЙ ЦЕПИ (ФАКТИЧЕСКИ БИСПИРАЛЬ СОДЕРЖИТ 2 КОМПЛЕКТА ИДЕНТИЧНОЙ БИОИНФОРМАЦИИ). ЗАДАЧЕЙ МИНИМИЗАЦИИ ИСКАЖЕНИЯ БИОИНФОРМАЦИИ ОБЪЯСНЯЮТ ПЕРЕХОД ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ отРНКкДНК:если бы в ГЕНЕТИЧЕСКОМ МАТЕРИАЛЕ СОХРАНИЛИСЬ ЦиУ (вДНК- Т), то НЕЛЬЗЯ БЫЛО бы ОТЛИЧИТЬ “свой” (БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ) УиУ, ОБРАЗОВАВШИЙСЯ вследствие ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ Ц, ИЗ БИОПОЛИМЕРОВ только ДНК СПОСОБНА к РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ.
-
МЕХАНИЗМЫ МИНИМИЗАЦИИ ИСКАЖЕНИЯ БИОИНФОРМАЦИИ в связи с ПРОЦЕССОМ РЕПЛИКАЦИИ и ДЕЙСТВИЕМ МУТАГЕНОВ (ПРОДОЛЖЕНИЕ 2) – II. ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК (МАКРОМОЛЕКУЛЯРНАЯ РЕПАРАЦИЯ) в СТРУКТУРЕ ДНК – ЭКСЦИЗИОННЫЙ (с ВЫРЕЗАНИЕМ) МЕХАНИЗМ: 1.РАЗЛИЧАЮТ ДОРЕПЛИКАТИВНУЮиПОСТРЕПЛИКАТИВНУЮ РЕПАРАЦИЮ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ СТРУКТУРЫ ДНК; 2.ПРОЦЕСС МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕПАРАЦИИ ПРЕДУСМАТРИВАЕТ ИДЕНТИФИКАЦИЮ ЦЕПИ БИСПИРАЛИ, которая СОДЕРЖИТ ПОВРЕЖДЕНИЕ. 3.В случае ДОРЕПЛИКАТИВНОЙ РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕННАЯ ЦЕПЬ, ЯВЛЯЯСЬ ДОЧЕРНЕЙ, ИДЕНТИФИЦИРУЕТСЯпо МЕНЬШЕМУ УРОВНЮ МЕТИЛИРОВАНИЯ и/или по НАЛИЧИЮ РАЗРЫВОВ по ходу ЦЕПИ; ОБОЗНАЧАЯ эту ТОЧКУ, ФЕРМЕНТ ЭНДОНУКЛЕАЗАРАЗРЫВАЕТ в ней ФОСФОДИЭФИРНУЮ СВЯЗЬ; ФЕРМЕНТ ЭКЗОНУКЛЕАЗА“ВЫРЕЗАЕТ” ПОВРЕЖДЕННЫЙ УЧАСТОК ЦЕПИ с НЕКОТОРЫМ ЧИСЛОМ ПРИЛЕГАЮЩИХ НУКЛЕОТИДОВ; ФЕРМЕНТЫ ß(бета) или ε(эпсилон)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА ДОСТРАИВАЮТ УДАЛЕННЫЙ ФРАГМЕНТ ДНКс СОБЛЮДЕНИЕМ ПРИНЦИПА КОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ на МАТЕРИНСКОЙ ЦЕПИ как на МАТРИЦЕ; ФЕРМЕНТ ДНК-ЛИГАЗАВОССТАНАВЛИВАЕТ ЦЕЛОСТНОСТЬ ПОЛИНУКЛЕОТИДНОЙ ЦЕПИ. 4.В случае, если ПОВРЕЖДЕНИЕ СОСТОИТ в ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ ОСНОВАНИЙ, то ФУНКЦИЮ ДЕТЕКЦИИ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ ФЕРМЕНТЫ ДНК-ГЛИКОЗИЛАЗЫ;далее, а также в случае ПОВРЕЖДЕНИЙ в виде ПИРИМИДИНОВЫХ ДИМЕРОВ – см. п.3; 5.В основе ПОСТРЕПЛИКАТИВНОЙ РЕПАРАЦИИ ЛЕЖИТ ПРОЦЕСС РЕКОМБИНАЦИИ.
-
МЕХАНИЗМЫ МИНИМИЗАЦИИ ВРЕДНЫХ для ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОСЛЕДСТВИЙ МАССИВНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ СТРУКТУРЫ ДНК (ПРОДОЛЖЕНИЕ 3) – III. КЛЕТКА в КРАЙНЕ НЕБЛАГОПРИЯТНОЙ СИТУАЦИИ: ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК НАСТОЛЬКО МНОГО, что МЕХАНИЗМЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕПАРАЦИИ не СПРАВЛЯЮТСЯ – “АВАРИЙНАЯ” СИСТЕМА SOS: 1.АКТИВИРУЕТСЯ ГРУППА ИНДУЦИБИЛЬНЫХ (ПОБУЖДАЕМЫХ к АКТИВНОСТИ ОСОБЫМИ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАМИ) ДНК-РЕПАРИРУЮЩИХ ФЕРМЕНТОВ; 2. ОСОБЕННОСТЬ – ЗАПОЛНЕНИЕ ЭКСЦИЗИОННЫХ “БРЕШЕЙ”и ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЦЕЛОСТНОСТИ МАКРОМОЛЕКУЛ ПРОИСХОДИТ в СРОЧНОМ ПОРЯДКЕ без СОБЛЮДЕНИЯ ПРИНЦИПА КОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ, вследствие чего ВОЗНИКАЕТ ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ ЧИСЛО МУТАЦИЙ; 3.ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ ПОВРЕЖДЕНИЯ ДНК ВЫЗЫВАЕТ БЛОК РЕПЛИКАЦИИ (КЛЕТКИ не ВСТУПАЮТ в ПЕРИОД S) иМИТОЗОВ;т.к. КЛЕТКИ не ДЕЛЯТСЯ, ПЕРЕДАЧИ ИСКАЖЕННОЙ БИОИНФОРМАЦИИ в РЯДУ КЛЕТОЧНЫХ ПОКОЛЕНИЙ (ТИРАЖИРОВАНИЯ ДЕФЕКТНОЙ БИОИНФОРМАЦИИ) не ПРОИСХОДИТ; 4. БЛОК КЛЕТОЧНОГО (МИТОТИЧЕСКОГО) ЦИКЛА – СИГНАЛ к ЗАПУСКУ АПОПТОЗАи, следовательно, к САМОЛИКВИДАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКИ (БИОИНФОРМАЦИОННО) ДЕФЕКТНЫХ КЛЕТОК.
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.