Презентация на тему "Репликация ДНК"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Репликация ДНК

• 
  Слайд 2

  Основные принципы репликации ДНК

  Репликация ДНК полуконсервативна Репликация начинается в точке начала репликации и обычно идет в двух направлениях Синтез ДНК наполовину прерывистый и проходит в направлении 5’-3’

• 
  Слайд 3
  

  Полуконсервативность репликации означает то, что каждая цепь ДНК служит матрицей для синтеза новой цепи, при этом образуются две новые двухцепочечные молекулы ДНК, каждая из которых состоит из одной новой и одной старой цепей.

• 
  Слайд 4

  Опыт Мезельсона-Сталя

• 
  Слайд 5
  
• 
  Слайд 6
  
• 
  Слайд 7
  

  Репликация – высококоординированный процесс, в котором родительские цепи одновременно расплетаются и реплицируются. Репликационные петли всегда возникают в особых точках – точках Ori.

• 
  Слайд 8
  

  Новая цепь ДНК всегда синтезируется в направлении 5’-3’, т.е. приращение ДНК происходит со стороны свободной ОН-группы на 3’-конце. Поскольку две цепи ДНК антипараллельны, цепь, служащая в качестве матрицы, считывается с 3’-конца в направлении к 5’-концу. Направление синтеза лидирующей цепи совпадает с направлением движения репликативной вилки, а направление синтеза отстающей цепи противоположно. 5’ 3’

• 
  Слайд 9
  

  ДНК разрушается нуклеазами. Нуклеазы делятся на: Экзонуклеазы расщепляют НК с одного конца молекулы. Многие из них работают только в направлении 5’-3’ или только в направлении 3’-5’ Эндонуклеазы начинают расщепление НК со специфических внутренних сайтов, расщепляя цепь на более мелкие фрагменты

• 
  Слайд 10
  

  Для работы ДНК-полимеразе нужна матрица и праймер. Праймер – это участок цепи (комплементарный матрице) со свободной 3’-гидроксильной группой, к которой может присоединиться нуклеотид. Многие праймеры представляют собой олигонуклеотиды РНК, специальные ферменты синтезируют праймеры там и тогда, где и когда они требуются. После присоединения нуклеотида к растущей цепи ДНК ДНК-полимераза либо диссоциирует, либо продвигается вдоль матрицы и присоединяет следующий нуклеотид. Среднее число нуклеотидов, присоединенных до диссоциации полимеразы, определяет ее процессивность.

• 
  Слайд 11
  

  ДНК синтезируется ДНК-полимеразами. ДНК-полимераза I нуждается в одной неспаренной цепи в качестве матрицы и в праймере, несущем на 3’-конце свободную гидроксильную группу, к которой присоединяется новое нуклеотидное звено. Каждый нуклеотид выбирается по принципу комплементарности.

• 
  Слайд 12
  

  При ориентации фермента по ходу движения ДНК – центр его экзонуклеазной активности локализован впереди центра полимеразной активности. Ошибочное спаривание препятствует транслокации ДНК-полимеразы 1 в следующее положение. Фермент скользит назад, исправляет ошибку благодаря своей 3’-5’-экзонуклеазной активности, а затем возобновляет полимеразную активность в направлении 5’-3’

• 
  Слайд 13
  
• 
  Слайд 14
  
• 
  Слайд 15
  

  В репликации участвует не только ДНК-полимераза, но и не менее 20 различных ферментов и белков. Весь этот комплекс называют ДНК-репликативной системой или реплисомой. Хеликазы – ферменты движущиеся вдоль ДНК и разделяющие ее цепи. Топоизомеразы – ферменты снимающие топологическое напряжение в спиральной структуре ДНК. ДНК-связывающие белки стабилизируют разделенные цепи Праймазы- синтезируют праймеры (короткие сегменты РНК) ДНК-лигазы – зашивают разорванные фосфодиэфирные связи (ники)

• 
  Слайд 16

  Стадии репликации

  1. Инициация 2. Элонгация 3. Терминация

• 
  Слайд 17

  Инициация

  Восемь связанных с АТР молекул белка DnaA присоединяются к точке начала репликации oriC. ДНК закручивается вокруг этого комплекса с образованием правозакрученной спирали. Богатый остатками А=Т участок денатурирует из-за напряжения, возникающего в цепи в результате связывания DnaA. Образованию спирального комплекса с DnaA способствуют белки HU, IHF, FIS. Гексамеры белка DnaBсвязываются с каждой цепью ДНК с помощью белка DnaC. Благодаря своей хеликазной активности белок DnaB раскручивает ДНК, подготавливая ее для посадки праймера и синтеза ДНК. О завершении стадии инициации свидетельствует связывание ДНК и ДНК-полимеразы.

• 
  Слайд 18
  
• 
  Слайд 19

  Элонгация

  Включает в себя две связанные между собой операции: синтез лидирующей цепи и синтез отстающей цепи.

• 
  Слайд 20

  Синтез лидирующей цепи

  Начинается с синтеза праймазой (DnaG) короткого РНК-праймера в точке начала репликации. Первый праймер служит для запуска синтеза лидирующей цепи ДНК. Дезоксирибонуклеотиды добавляются к этому праймеру ДНК полимеразой III, связанной с DnaB-хеликазой, расположенной на противоположной цепи ДНК. Синтез лидирующей цепи происходит непрерывно со скоростью, соответствующей скорости раскручивания ДНК в репликативной вилке.

• 
  Слайд 21

  Синтез отстающей цепи

  Отстающая цепь синтезируется в виде коротких фрагментов Оказаки. Сначала праймаза синтезирует РНК-праймер, затем ДНК-полимераза III связывается с праймером и присоединяет дезоксирибонуклеотиды. Обе цепи синтезируются одним асимметричным димером ДНК-полимеразы III, что достигается при образовании петли ДНК из отстающей цепи, сближающей две точки полимеризации. DnaB-хеликаза и DnaG-праймаза образуют праймосому. ДНК-полимераза III использует один набор кор-ферментов для непрерывного синтеза лидирующей цепи, в то время как другой набор кор-ферментов осуществляет циклы синтеза фрагментов Оказаки. Когда синтез фрагмента заканчивается репликация приостанавливается, кор-фермент отсоединяется от одного зажима и законченного фрагмента и связывается с новым зажимом. Это инициирует синтез нового фрагмента Оказаки.

• 
  Слайд 22

  Белки реплисомыE. coli

• 
  Слайд 23

  Терминация

  Две репликативные вилки кольцевой хромосомы встречаются в точке терминации, содержащей множество копий последовательности из 20 п.н., называемой Ter.Ter создает ловушку в которую репликативная вилка может войти, но не может выйти. Затем реплицируются последние несколько сотен пар оснований ДНК, достраивая две топологически сцепленные кольцевые хромосомы ( катенаны). Катенаны разделяет топоизомераза.

• 
  Слайд 24
  
• 
  Слайд 25
  
• 
  Слайд 26
  
• 
  Слайд 27
  
• 
  Слайд 28
  
• 
  Слайд 29
  
• 
  Слайд 30
  
• 
  Слайд 31
  
• 
  Слайд 32
  
• 
  Слайд 33
  
• 
  Слайд 34
  
• 
  Слайд 35
  
• 
  Слайд 36
  
• 
  Слайд 37
  
• 
  Слайд 38
  
• 
  Слайд 39
  
• 
  Слайд 40
  
• 
  Слайд 41
  
• 
  Слайд 42

  Репликация: выводы

  Репликация ДНК происходит с очень высокой точностью и в определенной фазе клеточного цикла. Репликация полуконсервативна Репликация состоит из 3 фаз: инициация, элонгация, терминация ДНК синтезируется ДНК-полимеразами в направлении 5’-3’ Лидирующая цепь синтезируется непрерывно, а отстающая прерывисто в виде фрагментов Оказаки Точность репликации достигается путем выбора оснований полимеразой, с помощью корректирующей 3’-5’-экзонкулеазной активности и с помощью специфических систем репарации Большинство клеток имеет несколько ДНК-полимераз Белки, участвующие в репликации, организованы в крупные комплексы, внутри которых матрица ДНК протягивается через две реплисомы, связанные с плазматической мембраной.