Joomla Software solutions Template

Payday loan

Един от най-сложните анаболитни процеси в клетката е биосинтезата на ДНК (репликацията). Този процес е от изключителна важност, защото чрез него се осигурява запазването на наследствената информация и предаването и в потомството при клетъчното делене. Затова освен типичен биохимичен процес на синтеза, той се разглежда и като генетичен процес.

>При биосинтезата на ДНК двете полинуклеотидни вериги се разделят и всяка една от тях служи като матрица, върху която се синтезира по една нова, съответна (допълнителна) полинуклеотидна верига.

Като се спазва правилото за съответност (допълнителност), срещу азотната база А от едната полинуклеотидна верига застава Т, а срещу Г застава Ц или обратното. Ако всеки „новодошъл” нуклеотид се свърже с предходния ще се получи нова полинуклеотидна верига – допълнително копие на изходната. Този механизъм стои в основата на процесите на съхраняване и предаване на генетичната информация във всяка клетка.

>Процесът, при който се удвоява ДНК на клетката, се нарича репликация или биосинтеза на ДНК.

Като всеки анаболитен процес, репликацията на ДНК изисква енергия. Тя се доставя от самите изходни нуклеотиди. Тези нуклеотиди съдържат дезоксирибоза, свързана не с един, а с 3 фосфатни остатъка. Те притежават, подобно на АТФ, богати на енергия химични връзки. При свързването им се отделят два фосфатни остатъка и енергия, която се използва за синтезата на полинуклеотидната верига на ДНК.

ОСОБЕНОСТИ НА РЕПЛИКАЦИЯТА

Сумарното уравнение за синтезата на ДНК не може да създаде представа за сложността на този процес. То обаче ни дава възможност да видим, че наред с общите за всички анаболитни процеси изисквания(наличие на изходни в-ва, ензими и енергия), за синтезата на ДНК задължително е необходима матрица. Биосинтезата на ДНК се отличава и с редица други особености, които трябва да осигурят бързина и точност на процеса. За разлика от други анаболитни процеси, които имат значение за клетката само дакато тя съществува и крайните им продукти не се предават в потомството, ДНК се синтезира само когато на клетката предстои делене, за да може клетъчната програма да се предаде непроменена на дъщерните клетки. Грешките при този синтетичен процес могат да бъдат фатални за клетъчното поколение.

>Преди всяко клетъчно делене ДНК се удвоява, като това става с голяма скорост и с голяма точност.

Скоростта и точността на репликацията се постигат с участието на комплекс от ензими и много други белтъци със специфични функции.

>Синтезата на ДНК е типичен пример за синтеза на биополимер на матричен принцип.

При удвояването се получават две нови ДНК молекули, всяка една от които съдържа една полинуклеотидна верига от майчината ДНК и една новосинтезирана полинуклеотидна верига. Нарастването на полинуклеотидната верига започва от края, в който има свободна фосфатна група (Ф) и краят се удължава със свободна -ОН- група.

Тъй като ДНК има две полинуклеотидни вериги с противоположна посока, на пръв поглед изглежда, че само едната може да служи за матрица за синтезата на нова молекула в правилна посока. Тази верига се нарича „водеща” и се синтезира чрез последователно добавяне на съответни нуклеотиди. За да се спази правилната посока, при синтезата на другата полинуклеотидна верига клетката използва „малка хитрост” – синтезират се първоначално къси участъци, като всеки един е също в посока към –ОН край. След това тези къси участъци се свързват.

ДНК-ПОЛИМЕРАЗАТА – ОСНОВЕН ЕНЗИМ НА РЕПЛИКАЦИЯТА

Този ензим има свойството да добавя нуклеотиди към свободния край на нарастващата полин. Верига. ДНК-полимеразата е много чувствителна към грешки. Ако при синтезата на ДНК попадне погрешен нуклеотид, тя може да го отстрани.

Освен полимеризираща активност и способност да отстранява нуклеотиди, ДНК-полимеразата може да попълва „дупки” с липсващи нуклеотиди. ДНК-полимеразата не може сама да започне процеса на синтеза на ДНК, а може само да го продължи. Началото на синтезата на ДНК се поставя със синтезата на малки участъци РНК, които могат да се сравнят със зародишите при образуването на кристалите. Те се синтезират с участието на ензима РНК-полимераза. Към тези къси фрагменти РНК, ДНК-полимеразата последователно добавя нуклеотиди, а после отстранява късите фрагменти РНК и попълва създалите се „дупки” с нуклеотиди за ДНК.

КАК ПРОТИЧА ЦЯЛОСТНИЯТ ПРОЦЕС НА РЕПЛИКАЦИЯ

Репликацията на ДНК започва от определено място, което се нарича начало на репликацията. „Началото” е конкретна нуклеотидна последователност. На това място майчината полинуклеотидна верига трябва да се разсуче. Това се постига с участието на специален ензим, който разделя двете полинукл. вериги.

За да не се свържат двете вериги наново, след като започне разсукването, към всяка една не прикрепват белтъци, които ги поддържат отделени една от друга. Тези белтъци разпознават едноверижни участъци от ДНК и се свързват с тях. Ако процесът на разсукването на двойната спирала би бил непрекъснат, то това би предизвикало свръхспирализиране на част от молекулата, която още не се е реплицирала. Поддържането на двете вериги, отделени една от друга, би изисквало твърде голям разход на енергия. Клетката решава този проблем с участието на още един ензим, който се движи преди ДНК-полимеразата и преди разсукващия ензим. Този ензим скъсва полинукл. вериги, скъсаната верига се развива, освобождава се напрежението и веригата наново се възстановява.

Целият комплекс от ензими и белтъци, които участват в биосинтезата на ДНК, се нарича белтъчен комплекс на репликацията.

Точността на репликацията се подсигурява по няколко начина. Тези процеси, които осигуряват допълнително точността на репликацията, се наричат поправна на ДНК. В тях участват набор от др ензими. Невинаги обаченесъответен нуклеотид се отстранява от клетката. Ако такъв нуклеотид остане има 3 вузможности:

-замяната да води до фатални последици и клетката да загине

-замяната може да е вредна за клетката, без да предизвиква гибелта и, но да се предаде по наследство

-замяната да бъде полезна.

Възможността за промяна на нуклеотиди в ДНК при репликация е възможност за създаване на разнообразие и е една от причините за изменчивистта на организмите. Замяната на едни нуклеотиди  с други при репликацията води понякога до появата на метаболитни заболявания, които се предават в клетъчното поколение.

ЕНЗИМИТЕ, УЧАСТВАЩИ В РЕПЛИКАЦИЯТА НАМИРАТ МНООООГО ПРИЛОЖЕНИЯ

Два типа:

Едните са ензимите на репликацията, а другите – ензими от прокариотни организми (напр. бактерии), които имат способността да „скъсват” ДНК в точно определени места. С помощта на двата типа ензими може да се „отреже” участък от ДНК (даден ген), да се „вмъкне” в бактерийна или вирусна ДНК и така да се получи рекомбинантна ДНК. Тя съдържа информация, която не присъства в бактерийната или вирусната ДНК. Ако рекомбинантната ДНК се внесе в клетката-гостоприемник, тя ще даде указание за синтезата на нов за нея белтък.