Поясните какая разница между репликацией днк и репликацией хромосом?

3 ответов на вопрос “Поясните какая разница между репликацией днк и репликацией хромосом?”

  1. mdv.thg Ответить

    Установлено, что для репликации ДНК Е. coli in vitro необходимы белки, детерминируемые генами dna A, dna В, dna С, dna G, ДНК-гираза, а также белок, связывающийся с одиночными цепями ДНК и АТФ. Комплекс репликативных ферментов и белков получил название ДНК-репликазной системы (реплисомы).

    Изучение ферментативного синтеза ДНК in vitro показало также, что копируются обе цепи, но т. к. цепи ДНК в спирали антипараллельны, то синтез (полимеризация) одной цепи происходит в направлении от 5′ к 3′-концу, тогда как другой — от 3′ к 5′-концу. Синтез цепи в направлении от 5′- к 3′-концу является непрерывным, тогда как синтез в направлении от 3′- к 5’— прерывен, поскольку синтезируются короткие сегменты в направлении от 5′ к 3′-концу, которые затем воссоединяются ДНК-лигазой. Короткие сегменты по 1000-2000 нуклеотидов получили название фрагментов Р. Оказаки (рис. 114). Следовательно, рост обеих цепей обеспечивается одной и той же полимеразой. Репликационная вилка асимметрична. Цепь, синтезируемую непрерывно, называют лидирующей, тогда как цепь, синтезируемую прерывно, называют «запаздывающей». «Запаздывание» второй цепи связано с тем, что синтез каждого фрагмента Оказаки осуществляется только тогда, когда в результате продвижения лидирующей цепи откроется необходимый участок цепи-шаблона.


    У бактерий открыты ДНК-поли-меразы I, II, III. Главной является ДНК-полимераза III, которая отвечает за элонгацию цепей ДНК. Что касается данных ферментов, то ДНК-полимераза I заполняет бреши в запаздывающей цепи, тогда как функция ДНК-полимеразы II не совсем понятна.
    В случае синтеза лидирующей цепи у ДНК-полимеразы имеется спаренный 3′-конец, что позволяет начать полимеризацию следующей (новой) цепи. Однако для ДНК полимеразы, синтезирующей «запаздывающую» цепь, необходима «затравка», обладающая спаренным 3′-концом (3′-гид-роксильной группой). Эту затравку в виде коротких сегментов РНК синтезирует из рибонуклеотидтрифосфа-тов ДНК-примаза на ДНК-шаблоне запаздывающей цепи. Данный процесс характерен тем, что предшествующий синтез коротких сегментов
    РНК «затравливает» каждую новую инициацию синтеза ДНК. Затем включается ДНК-полимераза, полимеризуя 5′-фосфатдезокси-рибонуклеотидного остатка с 3′-гидроксильным концом цепи РНК, что приводит к нормальному синтезу цепи ДНК. В последующем «затравочная» последовательность РНК удаляется, и брешь заполняется ДНК. Таким образом, роль «затравки» в синтезе фрагментов Оказаки выполняет РНК.
    Репликация ДНК эукариотов характеризуется теми же механизмами, что и у прокариотов, хотя скорость полимеризации цепей является меньшей (около 50 нуклеотидов в секунду у млекопитающих). В репликации ДНК эукариотов принимают участие те же ферменты, что и в случае прокариотов. Размеры фрагментов Оказаки здесь составляют 100-200 нуклеотидов.
    Раскручивание двойной цепи ДНК происходит с участием трех разных белков, а именно: а) белки, дестабилизирующие спираль (SS В-белки). Они связываются с одноцепочечными ДНК, помогают
    ДНК-геликазам раскручивать спираль и обеспечивают протяженный одноцепочечный шаблон для полимеризации; б) ДНК-гелика-зы, раскручивающие ДНК. Они прямо вовлечены в катализирова-ние раскручивания; в) ДНК-гиразы, которые катализируют формирование негативных супервитков в ДНК.
    У эукариотов известно пять ДНК-полимераз (a, b, g, d и e), из которых главную роль в репликации играют полимеразы a и d.
    a—Полимераза начинает синтез на ведущей (лидирующей) и запаздывающей цепях, поскольку только она обладает «затравочной» активностью. Дальнейшую элонгацию лидирующей цепи осуществляет b-фермент, а «запаздывающей» цепи —e – или d-ферменты. g-фермент, который является митохондриальным, завершает репликацию «запаздывающей» цепи, играя при этом роль, присущую в бактериях ферменту роl I.
    Установлен также белок (циклин), который синтезируется в S-фазе клеточного цикла и который также необходим для репликации ДНК.
    Спирализацию ДНК после репликации обеслечивают ферменты ДНК-топоизомеразы. Процесс репликации ДНК характеризуется исключительной точностью. Как отмечено выше, фрагменты Оказа-ки, продуцируемые в ДНК у эукариот, имеют длину от 100 до 20 пар нуклеотидов. Это, возможно, связано с тем, что у эукариотов синтез ДНК является более медленным (1 молекула ДНК в минуту) по сравнению с прокариотами (30 молекул ДНК в минуту).
    Удвоение хромосом эукариотов является сложным процессом, поскольку включает не только репликацию гигантских молекул ДНК, но также и синтез связанных с ДНК гистонов и негистоно-вых хромосомных белков. Конечным этапом является упаковка ДНК и гистонов в нуклеосомы. Считают, что удвоение хромосом также имеет полуконсервативный характер.
    Репликационное поведение хромосом основывается на трех фундаментальных свойствах, а именно: непосредственно репликация, сегрегация хромосом при репликации ДНК и делении клеток, а также репликация и предохранение концов хромосом. 0-пункты репликации существуют в хромосомах (сайты инициации репликации) также организмов-эукариотов, состоящих из определенных последовательностей азотистых оснований, причем являются множественными. Эти пункты получили название автономно реплици-рующихся последовательностей (ars-элементов). Определяя количество репликационных вилок, они удалены один от другого на расстоянии 30 000-300 000 пар азотистых оснований. В результате этого по каждой хромосоме двигается много репликационных «вилок», причем одновременно и независимо одна от другой. Инициацию репликации ДНК обеспечивают белки, связанные с 0-пун-ктом репликации, а также белки — киназы. Последние ответственны за выход ДНК из репликации. Но как действуют эти механизмы — это вопрос, который еще не получил разрешения.
    За сегрегацию хромосом в дочерние клетки ответственны центромеры.
    В репликации и предохранении концов хромосом имеют значение так называемые теломеры, представляющие собой повторяющиеся последовательности ДНК длиной 5—10 азотистых оснований. Их роль заключается в обеспечении доступа ДНК-полимеразы к концам цепей ДНК. Вновь образованные хромосомы содержат как старые гистоны, так и вновь синтезированные, контроль которых у млекопитающих осуществляется 20 генными блоками, каждый из которых содержит по 5 гистоновых генов.
    Однако репликация эукариотической ДНК имеет и существенное отличие от репликации прокариотической ДНК. Когда ДНК эукариотов метят ^-тимидином, а затем экстрагируют из хромосом и изучают методом радиографии, то при этом наблюдают тан-демный порядок радиоактивности. Это свидетельствует о том, что одиночные молекулы ДНК содержат множественные 0-пункты репликации. Например, в ДНК клеток млекопитающих 0-пункты встречаются через каждые 40 000 – 200 000 пар оснований. Экспериментальные данные указывают на то, что репликация хромосом эукариотов происходит в двух направлениях, поскольку реплика-ционные вилки двигаются в двух направлениях из центральных 0-пунктов к репликационным терминусам (пунктам остановки репликации). Сегмент хромосомы, чья репликация находится под контролем одного 0-пункта и двух терминусов, является единицей репликации и ее называют репликоном. Размеры эукариотичес-ких репликонов зависят от вида организмов, но в общем они составляют около 10-100 нм.

  2. admiral36 Ответить

    • Для стабилизации концов хромосомы необходимы теломеры
    • Теломера состоит из простых повторов, Ц+А-обогащенная цепь которых характеризуется последовательностью
    Еще одной характерной чертой строения всех хромосом является теломера, которая «замыкает» их концы. Мы знаем, что теломера должна обладать особой структурой, поскольку концы хромосомы, образовавшиеся в результате разрыва, являются «липкими» и могут воссоединяться с другими хромосомами, в то время как естественные концы хромосом отличаются устойчивостью
    При идентификации теломерной последовательности необходимо принимать во внимание два критерия:
    • Последовательность должна быть расположена на конце хромосомы.
    • Она должна придавать линейной молекуле ДНК устойчивость.
    Методический подход, который позволил отбирать последовательности ДНК по функциональному критерию, был разработан опять-таки с использованием дрожжей. Все плазмиды, которые способны существовать в клетках дрожжей (и обладающие ARS- и CEN-элементами), представляют молекулы циркулярной ДНК. Линейные плазмиды нестабильны и деградируют.
    Теломеры можно отбирать как последовательности, способные обеспечивать стабильность плазмид. Так можно идентифицировать фрагменты дрожжевой ДНК, локализованные на концах хромосом. Аналогичным образом, стабильность линейных форм дрожжевых плазмид обеспечивается концевыми участками природных линейных молекул ДНК — экстрахромосомной рДНК Tetrahymena.

    Типичная теломера характеризуется простой повторяющейся структурой,
    ГТ-богатая цепь которой выходит за пределы ЦА-богатой цепи.
    Г-богатый концевой участок образуется при ограниченной деградации ЦА-богатой цепи.
    Теломерные последовательности были обнаружены в хромосомах самых разных представителей высших и низших эукариот. Для хромосом клеток растений и человека обнаружен одинаковый тип последовательности. Это свидетельствует о том, что в основе структурной организации теломеры лежит общий принцип. Каждая теломера состоит из протяженного участка коротких последовательностей, расположенных тандемно. В зависимости от организма он может содержать 100-1000 повторов.
    Все теломерные последовательности могут быть представлены в виде общей формулы Сn(А/Т)m, где n > 1 и m = 1 – 4. На рисунке ниже представлен типичный пример.
    Необычным свойством теломерной последовательности является продолжение ГТ-цепи в виде одиночной, длиной 14—16 оснований. По-видимому, Г-конец образуется за счет специфической ограниченной деградации ЦА-богатой цепи.
    Теломерный участок реплицируется по специфическому механизму. Фермент теломераза представляет собой рибонуклеопротеид, который содержит матричную РНК, с той же последовательностью, что и в ЦА-богатой цепи. РНК присоединяется к теломере, образуя праймер, с которого начинается рост цепи с участием обратной транскриптазы, входящей в теломеразный комплекс. Процессивность фермента и число добавляемых повторов контролируются другими белками комплекса.
    Поскольку репликация ДНК не может начаться с самого конца линейной молекулы, при репликации хромосомы количество повторов в теломере снижается. Это можно продемонстрировать, заблокировав активность теломеразы. Как следует из рисунка ниже, мутация по гену теломеразы приводит к укорачиванию теломерных участков с каждым делением клетки. Рисунок ниже показывает, что длина теломеры на протяжении 120 клеточных поколений снижается с 400 пн до нуля.
    Способность теломеразы добавлять повторы к теломере при синтезе de novo, компенсирует их потерю за счет невозможности протекания репликации до конца хромосомы. Удлинение и укорачивание теломер находятся в динамическом равновесии. Если эти участки постоянно удлиняются (и укорачиваются), то их первичная последовательность не играет роли. Необходимо всего лишь, чтобы конец последовательности признавался подходящим субстратом для удлинения теломеры.
    Теломеразная активность присутствует во всех делящихся клетках, и фермент обычно не обнаруживается в терминально дифференцированных, т. е. неделящихся клетках.

    Мутации в теломеразе вызывают укорочение теломер после каждого цикла деления.
    Полная потеря теломеры вызывает разрывы и перегруппировки хромосом.

    В диком штамме дрожжей длина теломеры составляет около 350 пн,
    однако у мутанта по гену trt1, кодирующего компонент РНК теломеразы, длина ее быстро сокращается до нуля.

    – Также рекомендуем “Замыкание концов хромосом теломерами”
    Оглавление темы “Хромосомы”:
    Белки связанныые с центромерами
    Повторы ДНК в области центромеров
    Функция и репликация теломер хромосом
    Замыкание концов хромосом теломерами
    Хромосомы типа ламповых щеток
    Строение политенных хромосом
    Значение пуфов (вздутий) политенных хромосом
    Нуклеосома как структурная единица хромосомы
    Содержание ДНК в нуклеосоме
    Коровая и линкерная ДНК нуклеосом

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *