ДНҚ репликациясы. Мезелсон мен Сталь эксперименттері. Чаргафф ережесі. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

ДНҚ (редупликация) репликациясы

ДНҚ репликациясы— ДНҚ молекуласына тән екі еселену үрдісі. Репликация ферменттердің қатысымен жүретін матрицалық синтез қатарына жатады. Ферменттердің әсерінен ДНҚ шиыршықталады және әрбір тізбектің қасында комплементарлық және антипараллельділік принципі бойынша жаңа тізбек пайда болады. Осылайша ұрпақ клеткалары аналық клеткадағыдай ДНҚ молекуласына ие болады, жаңа синтезделген түрі пайда болады. Аталған әдіс жартылай консервативті деп аталады.

Репликация үшін энергии көзі ретінде үш фосфор қышқылының қалдығынан тұратын дезоксирибонуклеозидтрифосфат (АТФ, ТТФ, ГТФ, ЦТФ) жұмсалады. Дезоксирибонуклеозидтрифосфаттардың полинуклеотидті тізбекке қосылған кезінде фосфор қышқыл қалдығының екі ұшы ажыратылып, пайда болған энергия нуклеотидтер арасындағы фосфоэфирлік байланыстың түзілуі үшін жұмсалады.

“Репликациялық айыр” аймағындағы ДНҚ репликациясының схемасы.

Репликацияда қолданылатын ферменттер:

• Геликазалар (ДНҚ-ны тарқатады);
• Тұрақтылықты бұзушы (дестабилизирлеуші) нәруыздар;
• ДНҚ-топоизомеразалар ( ДНҚ-ны кесетін);
• ДНҚ-полимеразалар (дезоксирибонуклеозидтрифосфаттарды іріктейді және ДНҚ-ның матрицалық тізбегіне комплементарлы жалғайды);
• РНҚ-праймазалар (РНҚ-қоздырғышы (затравки), праймерлерін түзеді);
• ДНҚ-лигазалар ( ДНҚ фрагменттерін тігеді ).

Геликазалар көмегімен ДНҚ-ның белгілі бір бөлігі тарқатылады, бір тізбекті ДНҚ бөліктері тұрақты емес нәруыздармен байланысып, репликациялық айыр (вилка) түзіледі. 10 жұп нуклеотидтер ажыраған кезде (спиральдің бір орамы) ДНҚ молекуласы өз осінен толық бір айналым жасау керек. Осы айналымның алдын алу үшін ДНҚ-топоизомераза ДНҚ-ның бір тізбегін кесіп алады, бұл екінші тізбектің бойымен айналуына мүмкіндік береді.

ДНҚ-полимераза нуклеотидті дезоксирибозаның тек 3'-көміртегі ұшына ғана тіркей алады, сол себепті жаңа тізбекті тек бір бағытта, яғни 5’— 3′ бағытында ғана жасайды. Аналық (материнской) тізбек ДНҚ молекуласында тізбектер антипараллельді болса, оның әртүрлі тізбектерінде туындаушы (дочерних) полинуклеотидті тізбегінің құрылуы әр ттұрлі жүреді және қарама-қарсы бағытта. 3'–5' тізбегіндегі туындаушы полинуклеотидті тізбектің синтезі үзіліссіз өтеді, осы туындаушы тізбек - алғашқы (лидирующей) деп атауға болады. 5'–3' тізбегі — үзікті, репликация аяқталғаннан кейін ДНҚ-лигазалармен бір тізбекке тігілетін фрагменттерден (Оказаки фрагменттері) тұрады, ол кешеуілдеуші (отстающей) деп аталады.

Особенностью ДНҚ-полимеразасының ерекшелігі болып, оның тек праймерлерден ғана жұмысының басталуы болып табылады. Праймер қызметін РНҚ-праймаза ферментінің қатысында түзілетін матрицалық-ДНҚ мен қосарланған РНҚ-ныз қысқа тізбектері атқарады. РНҚ-праймерлер полинуклеотидті тізбектің құрылу үрдісінен кейін жойылады.

Прокариоттар мен эукариоттарда репликация ұқсас өтеді. Прокариоттардағы ДНҚ синтезі эукариоттармен салыстырғанда жоғары, (сек 1000 нуклеотид)прокариоттарда, ал эукариоттарда (сек 100 нуклеотид). Репликация бір мезгілде ДНҚ молекуласыны бірнеше бөліктерінде басталады. Репликацияның басталу нүктесінен оның біткенге дейінгі ДНҚ бөлігі – — репликон.

Репликация жасушаның бөлінуі алдында болады. ДНҚ-ның осы қасиетіне байланысты аналық жасушадан туындаушы жасушаға хабар беріліп отырады.