Репликация ДНК. Ферменты репликации. Биологическая роль репликации.

Синтез ДНК – репликация, или удвоение ДНК. Синтез – матричный: Каждая из цепей родительской ДНК служит матрицей для синтеза комплиментарной дочерней цепи. Положение каждого последующго нуклеотида в синтезируемой цепи ДНК по правилам комплиментарности определяется положением соответствующего нуклеотида матрицы.

Ферменты полимеризации – ДНК-полимеразы. Субстраты полимеризации дезоксирибонуклеозидтрифосфаты: дАТФ, дГТФ, дТТФ, дЦТФ. Направление роста синтезируемой цепи 5’→3’ (антипараллельно по отношению к ДНК-матрице). Репликация ДНК осуществляется по полуконсервативному механизму.

Для репликации ДНК необходим набор ферментов и белоков – репликативного комплекса. Ферменты репликации: Хеликазы – раскручивают цепи материнской ДНК. Топоизомеразы – снимают суперспирализацию материнской ДНК. Белок SSB -препятствует обратной ренатурации расплетенных цепей мДНК в двойную спираль. ДНК-полимеразы – катализируют полимеризацию дезоксирибонуклеотидов. Проймаза – катализирует синтез РНК-праймеров. ДНК-лигазы – соединяют однонитевые фрагменты ДНК. РНКазы – нуклеаза, удаляет РНК-затравки. Функционирование белков и ферментов раскручивает спираль ДНК и стабилизирует разделение нити ДНК, приводит к формированию репликативной вилки. У прокариот репликация начинается со специфической точки - ori-сайт - в кольцевой ДНК (область начала репликации) и продолжается в обоих направлениях: образуются две репликативные вилки, которые продвигаются в противоположных направлениях, т. е. обе цепи реплицируются одновременно. Каждая нить в репликативной вилке считывается в направлении 3’→5’, а комплементарные дочерние цепи синтезируются в направлении 5’→3’. Только одна из цепей может считываться непрерывно. На отстающей цепи первоначально синтезируются короткие фрагменты новой цепи ДНК – фрагменты Оказаки. Каждый фрагмент Оказаки начинается с короткой РНК-затравки (праймера), ДНК-полимераза достраивает этот праймер до фрагмента ДНК длиной 1000 (у прокариот) и 300 (у эукариот) дезоксирибонуклеотидных звеньев. Далее синтезируется новый фрагмент Оказаки, который начинается рнк-праймером. Днк-полимераза замещает рнк-праймер последовательностью ДНК. Разрывы сшиваются лигазой. Сигналами окончания репликации являются определенные последовательности нуклеотидов. Концевые нереплицированные участки- теломеры (ТТАГГГ). Теломераза достраивает теломерные участки при помощи собственной рнк-матрицы. Биологическая роль: этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение.

24.. Биосинтез белка. Этапы трансляции. Посттрансляционная модификация белка.

Биосинтез Б – это перевод последовательности нуклеотидов в последовательность АК. Правила трансляции определяются генетическимкодом. Биос.Б. из 20α-аминокислот происходит в ЭПС при помощи сложной белок-синтезирующей системы (рибосомы,мРНК,тРНК,белковых факторов трансляции, АТФ, ГДФ, различных катионов).

Биосинтез белка – ферментативная полимеризация аминокислот, протекающая в следующей последовательности: 1)Активация АК: Фермент: аминоацил-тРНК-синтетаза: АК + тРНК + АТФ → АК-тРНК + АМФ + ФФн. АК присоединяется к 3’конц.ОН группе тРНК. Для каждой из 20 АК существует специфическая аминоацил-тРНК-синтетаза. 2)Собственно трансляция: *Инициация трансляции - сборка всего комплекса белкового синтеза. Происходит на рибосомах,, которые: -удерживают всю белок-синтезирующую систему, - обеспечивают точность считывания (трансляции), - катализируют образование пептидной связи.. До начала трансляции субъединицы рибосом находятся в диссоциированном состоянии. Ассоциация малой и большой рибосомы происходит в присутствии мРНК. Малая субъединица взаим. с мРнк вблизи 5' конца. Для инициации необходимо присутствие белковых факторов инициации IF: С инициирующим кодоном взаимод. антикодон иниц. тРНК. На стадии инициации затрачивается 1 ГТФ.

Элонгация трансляции – удлинение цепи полипептида. В элонгации принимают участие 3 белковых фактора элонгации EF(eEF). Направление считывания информации с мРНК- 5’→3’. Направление роста полипептидной цепи от N-конца к С-концу. После образования пептидной связи в А-сайте находится пептидил-тРНК, Р-сайт свободен. Рибосома сдвигается на 3 нуклеотида-(кодон) в сторону 3'конца- и это шаг рибосомы, при этом пептидил-тРНК из А-сайта переносится в Р-сайт- это транслокация. Перенос растущего
на следующую аминокислоту (в А-сайт)катализирует фермент пептидилтрансфераза. Для удлинения цепи на 1 АК остаток требуется 2 ГТФ.

Терминация трансляции: Белковые факторы терминации RF (3) и eRF (1). Терминирующие кодоны: УАГ, УАА, УГА. После последнего шага рибосомы в А-центр не поступает (не становится) АК-тРНК. В результате транспептидазной реакции полипептид переносится на воду и освобождается из Р-сайта. Рибосома диссоциирует на субъединицы. Энергетические затраты – 1 ГТФ.

После синтеза полипептидная цепь подвергается фолдингу (белок приобретает нативную конформацию) и посттрансляционной модификации (фосфорилированию, аденилированию, гликозилированию) и транспортируется к месту функционирования.

Синтез белка сложный и многостадийный процесс, регуляция которого осуществляется на разных уровнях многими механизмами. Наиболее распространенным механизмом регуляции количества белка в клетке является регуляция (индукция или репрессия белкового синтеза) на уровне транскрипции – синтеза матричной РНК.