Репликация ДНК презентация

Список необходимых веществ для осуществления синтеза второй копии ДНК
Образец ДНК для копирования;
Нуклеотиды (АТФ,ГТФ,ЦТФ,УТФ, дАТФ, дГТФ, дТТФ, дЦТФ);
Ферменты: топоизомераза, хеликаза, гираза, ДНК-зависимая РНК-полимераза (праймаза), ДНК-полимераза, РНК-аза, ДНК-лигаза и др.

1 этап: образование репликативной вилки

Сайты, с которыми взаимодействуют топоизомеразы
ДНК

Топоизомераза

Топоизомераза

Топоизомераза

Разрезание одной из цепей ДНК топоизомеразой

Разрезание одной из цепей ДНК топоизомеразой

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ
4,5 тыс об/мин

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ
хеликаза разрывает пары оснований

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ
хеликаза разрывает пары оснований

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

Раскручивание одной из цепей ГИРАЗОЙ

ДНК-полимераза

ДНК-полимераза

ДНК-полимераза ?

2 этап: синтез РНК-затравок (праймеров) для новых цепей ДНК

ДНК-полимераза не может синте-зировать вторую цепь ДНК сразу. Ей необходим фрагмент уже гото-вой цепи ДНК. Однако такой способностью обладает только РНК- полимераза
В этой связи, процесс синтеза второй цепи ДНК начинается с синтеза фрагмента РНК, который называется “ПРАЙМЕР”

РНК-полимеразы

На одной из цепей ДНК синтез второй цепочки происходит быстро. На противоположной цепи ДНК синтез второй цепи происходит медленно «отстающая цепь». Чтобы уравнять скорости образования цепей, на «отстающей» цепи ДНК участвуют сразу несколько полимераз.

отстающая цепь

праймеры (фрагменты РНК)
отстающая цепь

3-й этап.
Теперь ДНК-полимераза получает возможность продолжить синтез второй цепи ДНК. При этом синтезируются цепочки ДНК.

ДНК-полимеразы
РНК-полимеразы

ДНК-полимеразы приступают к синтезу второй цепи ДНК
отстающая цепь

О СН2-О – Р-=О
ОН
О СН2-О – Р-=О
Н О
О
ОН
О СН2-О – Р- О – Р – О - Р - ОН
H ОН
О О О
ОН ОН ОН
H ОН
Химизм присоединения нуклеотида к растущей цепи ДНК
гидролиз
цепь ДНК

синтез второй цепи ДНК
отстающая цепь

отстающая цепь

отстающая цепь

Подготовка к удалению праймеров

На 4-м этапе происходит удаление праймеров с помощью ферментов – РНК-аз (рибонуклеаз Н)

РНК-азы разрушают праймеры

После удаления праймеров остаются промежутки незавершенного синтеза вторых цепей ДНК

Далее, ДНК-полимеразы достраивают пустые участки и формируют длинные цепи на каждой из цепей «материнской» ДНК

В заключении ДНК-лигазы «сшивают» отрезки построенных цепей ДНК в целую цепь.

ДНК-лигаза

5 этап: расхождение синтезированных копий ДНК в делящейся клетке
недостроенная часть ДНК

Укладка длинной цепи ДНК в хроматиновые нити

Транскрипция генов

Для синтеза РНК необходимы:
1. ДНК (одна цепь)
2. нуклеотиды : АТФ, ГТФ, УТФ. ЦТФ
3. ферменты

Стадии репликации:
инициация;
элонгация;
терминация

Этап инициации. Удаление репрессора и присоединение ферментов к стартовой точке гена на ДНК
оператор промотор структурный ген
репрессор (блокирует синтез РНК)
содержит информацию о строении белка
комплекс ферментов

Этап инициации. Удаление репрессора.
комплекс ферментов
гормон

Этап инициации. Начало разведения двух цепей ДНК
комплекс ферментов

смесь нуклеотидов
ДНК
хеликаза
разведение цепей ДНК
РНК-полимераза

растущая цепь и-РНК
РНК-полимераза
Стадия элонгации

«стоп сигнал» завершает синтез
Стадия терминации

и-РНК «первичный транскрипт»
ДНК

Процессинг и-РНК
интроны
экзоны (информативная часть и-РНК )

Удаление интронов с помощью «малых ядерных РНК»

Удаление интронов с помощью «малых ядерных РНК»

Удаление интронов с помощью «малых ядерных РНК»

Удаление интронов с помощью «малых ядерных РНК»

Соединение экзонов между собой

А-А-А-А- - -А-А-А-А
сар
полиадениловый «хвост»
Присоединение к информативной части и-РНК контактного участка «сар» и «полиаденилового хвоста».

А-А-А-А- - -А-А-А-А
Завершение синтеза и-РНК
сар

ЯДРО
РЕТИКУЛУМ
Доставка и-РНК к месту синтеза белка
рибосомы

Процессинг т-РНК

т-РНК «первичный транскрипт»
ДНК

Процессинг т-РНК
интроны
экзоны

Удаление интронов и соединение экзонов между собой

Образование «клеверного листа» из первичного транскрипта т-РНК.

Присоединение акцепторного участка к первичному транскрипту т-РНК.
Ц-Ц-А

Ц ЦА
т-РНК готова
А-У-Г
антикодон

Синтез р-РНК
18 S РНК 5,8 S РНК 28 S РНК
малая большая субьединицы рибосомы

Цепная полимеразная реакция (ПЦР)
1983 Карри Муллис

Необходимые компоненты и условия.
Исследуемая ДНК;
дАТФ, дГТФ, дТТФ, дЦТФ
праймеры для двух цепей ДНК
Taq-полимераза (термофильная ДНК-полимераза, выделенная из бактерий, живущих в горячих источниках.
Аппарат для проведения амплификации - термоциклер

исследуемая ДНК
плавление ДНК
90-97о плавление
50-60о гибридизация с прайме- рами
праймеры

элонгация удлинение цепей ферментом Taq-полимеразой
дАТФ; дГТФ; дТТФ; дЦТФ

90-97о плавление
50-60о гибридизация с прайме- рами

элонгация удлинение цепей ферментом Taq-полимеразой

90-97о плавление