Kako dolazi do replikacije DNK? Procesi replikacije i transkripcije Matrica u procesu replikacije je

Nukleinske kiseline igraju važnu ulogu u osiguravanju vitalne aktivnosti stanica živih organizama. Važan predstavnik ove skupine organskih spojeva je DNK, koja nosi sve genetske informacije i odgovorna je za ispoljavanje potrebnih svojstava.

Što je replikacija?

Kako se stanice dijele, one moraju povećati količinu nukleinskih kiselina u jezgri kako bi spriječile gubitak genetskih informacija tijekom procesa. U biologiji, replikacija je dupliciranje DNK sintetiziranjem novih niti.

Glavna svrha ovog procesa je prijenos genetske informacije na stanice kćeri nepromijenjene bez ikakvih mutacija.

Replikacijski enzimi i proteini

Dupliciranje molekule DNA može se usporediti s bilo kojim metaboličkim procesom u stanici koji zahtijeva odgovarajuće proteine. Budući da je replikacija u biologiji važna komponenta stanične diobe, stoga su ovdje uključeni mnogi pomoćni peptidi.

DNA polimeraza je najvažniji reduplikacijski enzim koji je odgovoran za sintezu lanca kćeri.U citoplazmi stanice tijekom procesa replikacije potrebna je prisutnost nukleinskih trifosfata koji donose sve nukleinske baze.

Ove baze su monomeri nukleinske kiseline pa je od njih građen cijeli lanac molekule. DNA polimeraza je odgovorna za proces sastavljanja u ispravnom redoslijedu, inače je pojava svih vrsta mutacija neizbježna.

Primaza je protein koji je odgovoran za formiranje početnice na matičnom DNK lancu. Ova početnica se također naziva početnica; ima za enzim DNA polimerazu prisutnost početnih monomera, iz kojih je moguća daljnja sinteza cijelog polinukleotidnog lanca. Ovu funkciju obavljaju početnica i odgovarajući enzim.
Helikaza (helikaza) tvori replikacijsku vilicu, što je divergencija šablonskih niti kidanjem vodikovih veza. To olakšava polimerazama da pristupe molekuli i započnu sintezu.
Topoizomeraza. Ako molekulu DNK zamislite kao upleteno uže, dok se polimeraza kreće duž lanca, zbog jakog uvijanja stvarat će se pozitivna napetost. Taj problem rješava topoizomeraza, enzim koji nakratko prekida lanac i razmota cijelu molekulu. Nakon toga se oštećeno područje ponovno spoji, a DNK ne doživljava napetost.
Ssb proteini, poput klastera, pričvršćuju se na DNA niti na replikacijskoj vilici kako bi spriječili ponovno stvaranje vodikovih veza prije završetka procesa reduplikacije.
Ligaza. sastoji se od spajanja Okazakijevih fragmenata na zaostaloj niti molekule DNK. To se događa izrezivanjem početnica i umetanjem prirodnih monomera deoksiribonukleinske kiseline na njihovo mjesto.

U biologiji, replikacija je složen proces u više koraka koji je iznimno važan tijekom stanične diobe. Stoga je za učinkovitu i pravilnu sintezu nužna uporaba različitih proteina i enzima.

Mehanizam reduplikacije

Postoje 3 teorije koje objašnjavaju proces dupliciranja DNK:

Conservative navodi da je jedna molekula kćeri nukleinske kiseline šablonske prirode, a druga je potpuno sintetizirana od nule.
Polukonzervativni su predložili Watson i Crick i potvrdili 1957. u pokusima na E. Coli. Ova teorija kaže da obje molekule kćeri DNK imaju jedan stari lanac i jedan novosintetizirani.
Disperzivni mehanizam temelji se na teoriji da molekule kćeri imaju izmjenične regije duž cijele svoje duljine, koje se sastoje od starih i novih monomera.

Sada je polukonzervativni model znanstveno dokazan. Što je replikacija na molekularnoj razini? Prvo, helikaza razbija vodikove veze molekule DNA, otvarajući tako oba lanca za enzim polimerazu. Potonji, nakon formiranja sjemenki, započinju sintezu novih lanaca u smjeru 5’-3’.

Antiparalelno svojstvo DNA je glavni razlog za stvaranje vodećih i zaostalih niti. Na vodećem lancu DNA polimeraza se neprekidno kreće, a na lancu koji zaostaje formira Okazakijeve fragmente, koji će u budućnosti biti povezani pomoću ligaze.

Značajke replikacije

Koliko je molekula DNA u jezgri nakon replikacije? Sam proces uključuje udvostručenje genetskog sastava stanice, tako da tijekom sintetičkog razdoblja mitoze, diploidni skup ima dvostruko više molekula DNK. Ovaj unos je obično označen 2n 4c.

Osim biološkog značenja replikacije, znanstvenici su našli primjenu procesa u raznim područjima medicine i znanosti. Ako je u biologiji replikacija udvostručenje DNA, onda se u laboratorijskim uvjetima reprodukcija molekula nukleinske kiseline koristi za stvaranje nekoliko tisuća kopija.

Ova metoda se naziva lančana reakcija polimeraze (PCR). Mehanizam ovog procesa sličan je replikaciji in vivo, stoga se za njegovu pojavu koriste slični enzimi i puferski sustavi.

zaključke

Replikacija ima važan biološki značaj za žive organizme. Prijenos tijekom stanične diobe nije potpun bez udvostručenja molekula DNA, stoga je koordiniran rad enzima važan u svim fazama.

1. Inicijacija.

Replikacija počinje u strogo definiranim dijelovima DNK - točkama početka replikacije - ori (od engleskog origin - početak). Ovdje postoje specifične nukleotidne sekvence - DNA kutije, koje prepoznaje protein inicijator, na koje se naknadno vežu drugi replikacijski enzimi. Budući da se sinteza DNA odvija samo na jednolančanoj templati, mora joj prethoditi obvezno odvajanje dvaju lanaca DNA, tj. priprema matrice koja uključuje sljedeće procese:

· DNA helikaze odmotavaju dvostruku spiralu DNA koristeći energiju ATP-a. Mjesto gdje se niti počinju razilaziti naziva se replikacijska vilica zbog svog karakterističnog Y-oblika.

· DNA topoizomeraze oslobađaju topološku napetost (super namotavanje) prilikom odmotavanja DNA. Da bi to učinio, enzim najprije prekida lanac DNK, a zatim se kovalentno veže za slomljeni kraj. Ova veza ima značajnu energiju, pa je reakcija reverzibilna i ne zahtijeva dodatni utrošak energije. Otkrivene su dvije vrste topoizomeraza: topoizomeraza I (unosi jednolančane prekide) i topoizomeraza II (uvodi dvolančane prekide u DNA).

· SSB proteini (proteini koji vežu jednolančanu DNA) vežu se na jednolančane regije i stabiliziraju nepleteni dupleks, sprječavajući stvaranje ukosnica.

Predložak DNK je spreman. Sada je potrebno dodati komplementarni lanac svakom od lanaca roditeljske molekule DNA iz deoksiribonukleozid trifosfata (dNTP) prisutnih u stanici. Enzimi koji kataliziraju reakciju adicije deoksiribonukleotida koju određuje DNA matriks nazivaju se DNA polimeraze (DNCP).

Prvu DNA polimerazu otkrio je 1957. A. Kornberg, a 1959. dobio je Nobelovu nagradu za otkriće mehanizma biosinteze DNA.

Najbolje proučeni DNAP kod prokariota su:

· DNAP I. Funkcije:

5’-3’ – egzonukleaza (može ukloniti 5’-terminalni nukleotid)

· DNAP II. Uloga nije sasvim jasna. Ne sudjeluje u replikaciji.

· DNAP III. Glavni enzim replikacije. Funkcije:

polimeraza (spaja nukleotide fosfodiesterskim vezama),

3’-5’ – egzonukleaza (može ukloniti 3’-terminalni nukleotid)

DNAP-ovi imaju dvije značajke:

Prvo, DNA polimeraze ne mogu započeti sintezu DNA, već samo mogu dodati nove deoksiribonukleotidne jedinice na 3’ kraj postojećeg polinukleotidnog lanca. Stoga DNAP zahtijeva pripremu. Početnica potrebna za funkcioniranje DNAP sastoji se od RNA (otprilike 15-17 nukleotida) i sintetizira je enzim primaza. Primaza se veže na helikazu i DNK, tvoreći strukturu koja se naziva primosom. DNAP III se zatim veže za početnicu i produžuje lanac.

Drugo, sinteza novog lanca polimeraze provodi se samo u smjeru 5’-3’ duž lanca šablona, orijentirano antiparalelno, tj. 3'-5'. Nikada ne dolazi do sinteze lanaca u suprotnom smjeru, tako da sintetizirani lanci u replikacijskoj vilici moraju rasti u suprotnim smjerovima. Sinteza jednog lanca (vodeći, vodeći) odvija se kontinuirano, a drugi (zaostaje) - u fragmentima. Vodeći lanac raste od 5' do 3' kraja u smjeru replikacijske vilice i zahtijeva samo jedan čin inicijacije. Lanac koji zaostaje također raste od 5' do 3' kraja, ali u smjeru suprotnom od kretanja replikacijske vilice. Za sintezu zaostalog lanca mora se dogoditi nekoliko činova inicijacije, što rezultira stvaranjem mnogih kratkih lanaca (Okazakijevih fragmenata), čija je duljina kod prokariota 1000-2000 nukleotida.

Na početku svakog Okazakijevog fragmenta nalazi se RNA primer koji se mora ukloniti jer ribonukleotidi ne bi trebali biti prisutni u DNK. DNIP I, zbog svoje 5'-3' egzonukleazne aktivnosti, uklanja početnicu i zamjenjuje je deoksiribonukleotidima. Razmak između dva susjedna Okazaki fragmenta zatvara enzim DNA ligaza koristeći energiju ATP-a.

2. Elongacija (produljenje lanca).

Kompleks replikacijskih enzima, nazvan replisom, kreće se duž molekule predloška DNK, odmotavajući je i razvijajući komplementarne niti DNK.

3. Završetak (kraj replikacije).

DNA sadrži mjesta završetka replikacije koja sadrže specifične sekvence na koje se vežu proteini terminatori, sprječavajući daljnje napredovanje replikacijske vilice. Sinteza DNA završava.

Prethodno smo primijetili da osim aktivnosti polimeraze, DNAP također imaju aktivnost 3’-5’ egzonukleaze. Neophodan je za korekciju, tj. uklanjanje pogrešno umetnutog nukleotida. DNAP dvaput provjerava usklađenost svakog nukleotida s predloškom: jednom prije ugradnje u rastući lanac, a drugi put prije ugradnje sljedećeg nukleotida.

Brzina replikacije kod prokariota je 500 nukleotida/sek.

Metode replikacije

· θ-tip. Replikativno oko širi se u suprotnim smjerovima duž kružne molekule DNA. U ovom slučaju nastaje međustruktura koja podsjeća na grčko slovo θ. Karakterističan za prokariote i neke viruse.

· σ-tip (mehanizam s kotrljajućim prstenom). Replikacija počinje cijepanjem fosfodiesterske veze u jednom od lanaca matične prstenaste molekule. DNAP se pričvršćuje na slobodni 3' kraj i iz njega raste nova nit. Međustruktura ima oblik slova σ. Ovaj tip replikacije nalazimo u nekim virusima, posebice u bakteriofagu lambda.

· Replikacija linearnih molekula s formiranjem nekoliko replikacijskih vilica koje se kreću jedna prema drugoj. Karakteristično za sve eukariote i viruse s linearnim molekulama DNA.

Značajke replikacije u eukariota

1. Replikacija se događa tijekom S-periode mitotskog ciklusa stanice.

2. U jednoj molekuli DNA postoji mnogo replikona, t.j. Postoji nekoliko izvora replikacije.

3. DNP polimeraze:

· α – DNA polimeraza. Glavni enzim replikacije. Također ima primarnu aktivnost. Sintetizira Okazakijeve fragmente.

· β – DNA polimeraza – enzim za popravak (otklanja oštećenja DNA).

· γ – DNA polimeraza osigurava sintezu mitohondrijske DNA

· δ – DNA polimeraza sudjeluje u sintezi vodećeg lanca.

4. Duljina Okazakijevih fragmenata je 100-200 nukleotida.

5. Brzina replikacije 50 nukleotida/sek.

6. Postoji enzim koji se zove telomeraza, koji produžuje 3’ kraj DNK prije replikacije, jer Svaki put nakon replikacije, duljina 3' kraja linearne DNA molekule smanjuje se za veličinu početnice. Poremećaji produljenja telomera povezani su s karcinogenezom i starenjem.

Dakle, iz gore razmotrenog materijala možemo zaključiti da biološki smisao replikacije leži u točnoj reprodukciji genetske informacije, koja je neophodna da bi nasljedni materijal stanica kćeri bio identičan nasljednom materijalu stanice majke. To je vrlo važno kako za razvoj i normalno funkcioniranje višestaničnih organizama tako i za vegetativno razmnožavanje.

10.03.2015 13.10.2015

Očuvanje genetske informacije između generacija osigurava se sposobnošću umnožavanja DNK. Replikacija DNA složen je mehanizam za dobivanje kopija dezoksiribonukleinske kiseline iz roditeljskih organizama u kćeri, što se događa tijekom diobe stanica. U tom se slučaju genetski materijal kodiran u DNK kopira i zatim dijeli između novih stanica. Molekularni mehanizmi koji jamče točnu replikaciju sada su prilično dobro shvaćeni i predstavljaju složen proces koji se može definirati u obliku interaktivnog modela.
Proces samodupliciranja gena (njegov mehanizam replikacije) je u osnovi reprodukcije, očuvanja naslijeđa, prijenosa njegovih svojstava na potomstvo i razvoja čitavog višestaničnog organizma iz samo jednog oplođenog jajašca. Pojam replikacija ima još jedno ime - reduplikacija DNA.

Tko je otkrio proces replikacije?

Prema teoriji o konstrukciji DNK koju su predložili znanstvenici Watson i Crick u modelu dvostruke spiralne molekule 1953. godine, konačno je bilo moguće objasniti kako se vrši reduplikacija DNK - nasljedne informacije se bilježe i pohranjuju,

Znanstvenici Watson i Crick

a također proučavati kemijski princip njegovog samoudvostručavanja. Stroga specifičnost u sparivanju baza u DNA određena je komplementarnošću dušikovih baza u oba lanca, što objašnjava preciznost u njezinoj sintezi. Uostalom, znanstvenici su pokazali da se tijekom procesa replikacije par dušičnih baza, na primjer gvanin zajedno s citozinom, stabilizira pomoću tri vodikove veze, a par adenina s timinom pomoću dvije. Upravo to sprječava pogrešno sparivanje baza od kojih je građena molekula gena.
Hipotezu o mogućem procesu replikacije prvi su formulirali isti istraživači 1953. godine. Pretpostavili su da je iz svake komplementarne niti, nakon odvajanja od druge, moguće dobiti matricu za sintezu nove niti. Godine 1958. znanstvenik Meselson, zajedno sa Stahlom, eksperimentalno je potvrdio ovu hipotezu.
Prema teoriji Watsona i Cricka, koji su dokazali da se replikacija DNK odvija na sljedeći način:
1) kidanje vodikovih veza s naknadnim odmotavanjem spiralnih DNA lanaca;
2) sinteza novih komplementarnih regija na pojedinačnim nepovezanim dijelovima.
Rezultat je pojava dva slična gena iz jednog jedinog, au svakom novom genu jedna nit je roditeljska, a druga je novosintetizirana. Ovaj mehanizam replikacije nazvan je polukonzervativnim.

Osnovni principi

Osnovni princip samodupliciranja gena lako je zamisliti ako poznajete osnovnu strukturu gena dvostruke spirale. Prema poznatim podacima, DNA je predstavljena u obliku dvostrukog lanca nukleotida. Genetske informacije u svakom od njegovih lanaca gena su identične, od kojih svaki uključuje sekvencu nukleotida koja točno odgovara sekvenci druge. Ova identičnost je moguća zbog prisutnosti vodikovih veza koje su usmjerene između dvije komplementarne baze iz suprotnih lanaca. Međusobno komplementarni su G (gvanidin) i C (citozit), kao i A (adenin) i T (timin). Komplementarnost je jedinstveno svojstvo DNK. Zahvaljujući njemu, suprotno usmjereni lanci gena nazivaju se antiparalelnim.
Stoga je sasvim jednostavno zamisliti da se tijekom samodupliciranja molekula opaža divergencija niti iz dvostrukih spirala, nakon čega slijedi sinteza novosintetizirane niti na izvornoj niti po principu povezivanja komplementarnih nukleotidnih baza.
Replikacija DNK dovodi do nastanka dviju potpuno novih molekula kćeri, dvolančanih, ali potpuno nerazlučivih od originalne molekule. Vrijedno je napomenuti da svaka od novih molekula uključuje jednu matičnu nit i jednu novosintetiziranu.

DNA polimeraza je katalizator za samodupliciranje genoma

Godine 1957. znanstvenik A. Kornberg je prvi izolirao enzim iz bakterije (Escherichia coli), koji je imao jedinstvena svojstva i bio u stanju katalizirati procese replikacije, a koji je nazvan DNA polimeraza. Nakon toga, slične tvari pronađene su u drugim organizmima.
Utvrđeno je da ovaj određeni enzim može sintetizirati nove niti na matičnom lancu iz nukleotida. Zahvaljujući ovim jedinstvenim svojstvima, polimeraza može sekvencijalno proširiti jednolančani genski lanac dodavanjem komplementarnih nukleotidnih baza u određenom smjeru od njegovog 3' kraja.
Sada je jasno da svaka stanica sadrži varijante DNA polimeraza s različitim zadaćama i strukturama. Ali njihova glavna funkcija je sintetizirati točne kopije izvornih gena.

Mehanizam za udvostručenje

Tijekom samodupliciranja genetske informacije znanstvenici identificiraju nekoliko glavnih faza koje se odvijaju na sličan način u različitim oblicima živih organizama (od bakterija do sisavaca):
inicijacija genskih krugova;
rasplet dvostruke spirale;
izravno dovršavajući drugi lanac.
1. Inicijacija DNA lanaca. Zahtijeva prisutnost prethodno sintetiziranog malog lanca - sjemenke, samo ako postoji koja polimeraza može dodati nukleotidne baze. U njegovom nedostatku, sinteza gena je nemoguća. Međutim, u praksi je jasno da takvi primeri tvore enzime u bilo kojem organizmu - DNA primaze. Ovaj enzim nije precizan i ne zna ispraviti pogreške koje čini, pa služi samo kao inicijator procesa sinteze i tada se potpuno uklanja iz novosintetiziranog lanca, a njegov prostor dopunjuje polimeraza.
2. Odmotavanje dvostrukog spiralnog lanca DNA. Ova faza je neophodna, jer je sinteza novog lanca DNA moguća samo na jednolančanoj molekuli. Mjesto gdje se dvostruka spirala razdvaja izgleda poput vilice i zato se naziva replikacijska vilica. Ovdje dolazi do sinteze lanaca kćeri polimerazama. Važno je napomenuti da takva divergencija obično počinje u određenim regijama koje se nazivaju ishodištima samodupliciranja i uključuje oko 300 nukleotida.
Za otvaranje tako stabilne molekule kao što je DNA potrebno je djelovanje posebnih destabilizirajućih enzima - proteina zajedno s DNA helikazama, koji pri susretu s dvostrukim presjecima molekula prave rezove u vodikovim vezama između komplementarnih baza, što razdvaja lance i time pospješuje replikacijska vilica. Proteinski destabilizatori sprječavaju ponovno povezivanje pojedinačnih lanaca, ali omogućuju sintetiziranje novih.
Kako bi se replikacijska vilica mogla kretati duž upletenog lanca gena i kako bi se spriječila rotacija lanca koji se još nije samoduplicirao, pojavljuju se regije na DNK koje omogućuju odmotavanje. Taj se proces odvija uz sudjelovanje DNA topoizomeraza, koje režu genske niti, omogućujući molekulama da se odvoje, a zatim same mogu popraviti nastalu štetu. Oni pomažu genima da prihvate "nedovoljno smotani" oblik, koji ima manje zavoja, što omogućuje lakše odvajanje dviju niti na replikacijskoj vilici.
3. Stadij povremene sinteze. Procesi replikacije zapravo se ne odvijaju kontinuiranim dodavanjem nukleotida istovremeno na dva nova lanca dok se kreću u oba smjera. Znanstvenici su pokazali da se sinteza lanaca kćeri događa samo u 3' smjeru, što dovodi do izduženja 3' kraja, a čitanje predloška polimerazom događa se samo u 5' smjeru. Kao što se može činiti, kretanje replikacijske vilice u samo jednom smjeru je nemoguće. Ali to nije istina. Rješenje ove misterije je da se sinteza kontinuirano promatra samo uz jednu nit gena, a duž druge se sinteza odvija u segmentima - 100-1000 nukleotidnih baza, koji se nazivaju Okazaki fragmenti. Nit koja se sintetizira kontinuirano naziva se kontinuirana; nit sintetizirana u fragmentima naziva se zaostajuća. Istraživači su pokazali da se sinteza svakog od ovih fragmenata odvija pomoću RNA početnica, koje se uklanjaju iz novosintetiziranog lanca u određenim intervalima i dovršavaju nukleotidima pomoću enzima polimeraze.

Kooperativno djelovanje enzima na replikacijskoj vilici

Reduplikacija DNA događa se uz sudjelovanje kompleksa enzima i proteina, sposobnih za brzo kretanje duž gena i sposobnih za koordinirano provođenje procesa genetskog samodupliciranja s značajnom točnošću. Ovaj proteinski kompleks po svojoj učinkovitosti može se usporediti sa “šivaćim strojem”; ovdje su “dijelovi” za stvaranje DNK proteini, a glavni izvori energetskih procesa su reakcije hidrolize nukleotidnih baza.
Odmotavanje genske molekule događa se pod utjecajem DNA helikaze, koja je nadopunjena DNA topoizomerazom, koja je sposobna odmotati genske lance, kao i proteinima sa svojstvima destabiliziranja gena koji se mogu vezati za pojedinačne niti i spriječiti njihovo ponovno spajanje zajedno.
Neposredno na mjestu replikacijske vilice djeluju polimeraze dvaju lanaca. Rad polimeraze vodećeg lanca je kontinuiran, a lanca koji zaostaje je isprekidan kada se koriste RNA početnice koje sintetiziraju proteine primaze DNA. Takve primaze, kao i helikaze, tvore složenu strukturu nazvanu primosom, koja ima sposobnost kretanja prema otvoru replikacijske vilice i sintetizira RNA početnice koje stimuliraju stvaranje Okazakijevih fragmenata.
Polimeraza se kreće u istom smjeru. Njegovo kretanje duž zaostalog lanca teško je zamisliti, ali znanstvenici ga objašnjavaju - polimeraza na sebi postavlja lanac gena, koji služi kao predložak za sintezu, zbog čega se polimeraza zaostalog lanca okreće u suprotnom smjeru. . Ova koordinacija u kretanju polimeraza pomaže osigurati koordinirano dupliciranje oba lanca na kojima dolazi do dupliciranja.
Ukupan broj proteina uključenih u procese samodupliciranja gena veći je od dvadeset, što omogućuje provođenje ovog složenog, visoko uređenog, energetski intenzivnog procesa.

Koordinacija mehanizama duplikacije genoma sa staničnom diobom

Bez obzira sadrži li stanica jedan (prokariotski organizmi) ili više kromosoma (eukariotski organizmi)
organizmi) kada se stanice dijele, genom se mora potpuno replicirati. Signal za početak duplikacije genskog materijala je proces vezanja regulatornog proteina inicijatora zajedno sa sekvencom DNA na početku replikacije.
Kod bakterija, procesi reduplikacije kromosoma započinju u određenoj točki u kojoj počinju procesi replikacije i nastavljaju se sve dok se ne završi udvostručenje cjelokupnog genetskog materijala. Budući da bakterije sadrže kromosom kao jedinu jedinicu replikacije, nazvane su replikon. Početak procesa replikacije svakako dovodi do diobe stanice koja se događa nakon potpunog završetka replikacije. U ovom slučaju, svaki od genoma prelazi u zasebnu stanicu kćer.
Eukariotske stanice izrađuju potpunu kopiju svojih kromosoma prije diobe. Svaki se kromosom dijeli u nekoliko zasebnih replikona, koji se postupno aktiviraju kako se svaki replicira jednom. To omogućuje istovremeno formiranje nekoliko neovisnih vilica za replikaciju. Zaustavljanje replikacije na određenom račvanju može se dogoditi kada dođe do sudara s drugim kromosomom ili kada se dosegne kraj kromosoma. Zahvaljujući tome, genetski materijal kromosoma se vrlo brzo replicira. Svaki par kromosoma zatim prelazi u stanice potomstva tijekom mitotske diobe.

Regulacija duplikacije DNA

Replikacija DNA smatra se ključnim događajem koji se događa tijekom stanične diobe. Temeljna točka ovdje je da je u trenutku diobe stanice njezina DNK već replicirana. To se postiže određenim mehanizmima regulacije replikacije. Postoje 3 glavne faze tijekom replikacije DNK:
faza inicijacije replikacije
proces istezanja
raskid.
Glavna regulacija procesa replikacije događa se u fazi inicijacije.
Kako se provodi regulacija? Proces replikacije nije moguć iz svakog dijela gena, već samo iz određenih, nazvanih mjesta inicijacije procesa replikacije. Ovisno o organizmu, genom može sadržavati jedno ili više inicijacijskih mjesta. Inicijacijska mjesta se u pravilu nalaze na replikonima – posebnim regijama koje započinju replikaciju odmah nakon sinteze gena.

Točnost u umnožavanju DNK

Kako bi se sačuvao genetski materijal postojećih organizama, reduplikacija DNK mora biti vrlo točna. Poznato je da je genom svakog organizma jednostavno ogroman. Znanstvenici su pokazali da se tijekom samodupliciranja genoma sisavaca, koji ima ukupnu duljinu od oko 3 milijarde nukleotidnih baza, uočavaju ukupno 1 do 3 pogreške. Kako se postiže takva preciznost? Uostalom, sinteza genoma ima značajnu brzinu - oko 500 nukleotida u sekundi kod bakterija i oko 50 nukleotida u sekundi kod sisavaca. Danas su istraživači identificirali posebne mehanizme ispravljanja pogrešaka koji pomažu, uz značajnu brzinu sinteze genoma, da se dobije njegova točna kopija.
Jedinstvenost procesa korekcije leži u dvije glavne točke. Prvo, tijekom procesa sinteze gena, polimeraza dvostruko provjerava svaki umetnuti nukleotid – prvi put prije nego što ga doda u sintetizirani lanac. I provjerava drugi put neposredno prije umetanja sljedećeg nukleotida. Kada se pronađe pogreška, sinteza genskog lanca se zaustavlja dok se ne ispravi. Ispravljanje se događa pomicanjem enzima u suprotnom smjeru i izrezivanjem zadnje dodane karike, kako bi se na to mjesto mogao umetnuti točan - komplementaran - nukleotid. U znanstvenom smislu, to znači da neke od polimeraza također imaju sposobnost obavljanja aktivnosti hidrolize na 3′-terminalu, što pomaže u uklanjanju nukleotida koji su pogrešno umetnuti u nove gene.

Interaktivni replikacijski model

Takav model replikacije DNA može se predstaviti kao složeni "stroj za replikaciju" koji se sastoji od mnogih složenih procesa i mehanizama reguliranih proteinima i enzimima. Interaktivni model pomaže vizualizirati mehanizam koji se događa tijekom replikacije genetskog materijala.
Ovaj model pokazuje komplementarno dodavanje dušikovih baza tijekom sinteze gena, što je označeno konvencionalnim simbolima različitih boja. Štoviše, nukleotidi se mogu spajati samo određenim redoslijedom (nukleotid adenin samo s timinom, a gvanin samo s citozinom). Mehanizam lančane sinteze odvija se s lijeva na desno. Okosnica pentozofosfata molekule DNA simbolično je označena strelicama koje pokazuju smjer 3' i 5' krajeva. Pozitivan rezultat reakcije osigurava enzim - polimeraza, koji se kreće duž DNK lanca.
U pravilu se na interaktivnom modelu replikacija DNK jasno prikazuje prilikom pokretanja modela tipkom Start, tipkom Stop možete pauzirati animaciju, a tipkom Reset interaktivni mehanizam vratiti u izvorni oblik.

Brzina replikacije

Brzina procesa replikacije je vrlo velika, što omogućuje sintezu oko 45.000 nukleotida u jednoj minuti, dok se roditeljska vilica okreće brzinom od 4500 okretaja u minuti. Zbog mogućnosti simultanog umnožavanja genetskih informacija, ponekad i na tisuće mjesta odjednom, u eukariotskim organizmima vrlo brzo dolazi do mehanizma potpunog udvostručavanja genetskog materijala. Da to nije moguće, kopiranje genoma trajalo bi nekoliko mjeseci.

Važnost procesa replikacije u genetici

Proučavanje procesa umnožavanja i očuvanja genetskog materijala oduvijek je privlačilo pozornost istraživača. Zahvaljujući tome nastala je znanost molekularna biologija koja danas među ostalim znanostima zauzima posebno mjesto.
U našem stoljeću upravo u ovom području znanosti došlo se do otkrića koja su omogućila analizu i dešifriranje najvažnijih procesa i mehanizama jednog od glavnih aspekata života - teorije nasljeđa.
Otkrića na ovom području smatraju se najvećim znanstvenim dostignućima 20. stoljeća, čije je značenje ravnopravno otkriću radioaktivnosti.
Istraživanja u ovom području omogućila su stvaranje i razvoj niza novih bioloških disciplina - molekularne biologije, bionike, biokibernetike, koje danas omogućuju rješavanje niza problema vezanih uz zdravlje ljudi, stvaranje novih biljnih sorti i životinjske vrste.

replikacija DNK je proces udvostručavanja roditeljskih molekula DNA tijekom reprodukcije stanica živih organizama. To jest, proces replikacije prethodi staničnoj diobi. Replikacija je, poput transkripcije i translacije matrični proces. Tijekom replikacije lanca molekule DNA se razilaze i svaka od njih postaje predložak na kojem se sintetizira novi komplementarni lanac. U ovom slučaju, nukleotidi novih lanaca su upareni komplementarni s nukleotidima starih lanaca (A s T, G s C). Kao rezultat toga nastaju dvije dvolančane molekule kćeri DNA koje se ne razlikuju od matične molekule. Svaka molekula DNA sastoji se od jednog lanca izvorne roditeljske molekule i jednog novosintetiziranog lanca. Ovaj mehanizam kopiranja se zove polukonzervativan. Svaki novosintetizirani lanac antiparalelan roditeljski. Sinteza jednog lanca (vodeći) događa se kontinuirano, a drugi (zaostaje) - pulsirajuće. Ovaj mehanizam se zove polu-kontinuirano.

Struktura replikacijske vilice. Vodeća nit, zaostala nit, Okazaki fragmenti. vidi sliku.

Ključni enzimi uključeni u sintezu DNA.

Opće strukturne značajke DNA polimeraza.

Rade na istom principu: produžuju lanac DNK dodavanjem 1 nukleotida na 3’ kraj. Izbor je diktiran zahtjevima komplementarnosti uzorka DNA. Osobine:

Nekoliko neovisnih domena, kat. zajedno nalikuju desnoj ruci osobe. DNK se veže u malom udubljenju koje čine tri domene. Osnovu katalitičkog centra čine očuvani motivi aminokiselina unutar domene dlana. "Prsti" ispravno postavljaju matricu u aktivno središte. "Palac" veže DNK na izlazu iz enzima i uzrokuje visoku procesivnost. U aktivnom centru, najvažnije očuvane regije sve tri domene spojene su i tvore kontinuiranu površinu. Aktivnost egzonukleaze nalazi se u neovisnoj domeni s vlastitim katalitičkim mjestom. N-terminalna domena je ugrađena u domenu egzonukleaze.

Značajke DNA polimeraze I.

Sudjeluje u popravku oštećene DNA, također igra pomoćnu ulogu u replikaciji DNA - produžuje 3' kraj lanca uparen s predložnim lancem i omogućuje popunjavanje praznina s m/d fragmentima zaostalih lanaca, produžuje Okazakijeve fragmente s 3' krajeva, dok istovremeno uklanja RNA ribonukleozidne klice, s kat. svaki Okazakijev fragment počinje. DNA polimeraza I sposobna je produžiti 3' kraj jednog lanca na prekidu u dvolančanoj DNA i ukloniti nukleotide s 5' kraja istog loma (nick translacija) - što je važna uloga u sustavu popravka.

DNK polimer" I dominira nad svim ostalima. Ovo je polipeptid od 103 kDa koji se može cijepati na 2 dijela: C-terminalni fragment, 68 kDa, Klenow fragment, ima polimerazne i 3'->5" egzonukleazne aktivnosti; N-coin fragment, 35 kDa, ima 5' - >3" aktivnost egzonukleaze.

Holoenzim, DNA polimeraza III, replizom.

Holoenzim je kompleks od 900 kDa koji sadrži 10 proteina, podijeljenih u 4 tipa podkompleksa:

α, ξ, θ. Sadrži 2 kopije katalitičke jezgre. α – aktivnost DNA polimeraze, ξ – aktivnost 3’-egzonukleaze, θ – stimulira egzonukleazu.

Sadrži 2 podjedinice τ (tau) - služe za držanje zajedno minimalnog enzima s katalitičkom aktivnošću (α).

2 kopije stezaljke – odgovorne za držanje minimalnog enzima na DNK šablonama. Svaki se sastoji od homodimera β podjedinica. Glavna uloga je minimizirati vjerojatnost da se enzim odvoji od matrice prije dovršetka procesa kopiranja.

γ – skupina od 5 proteina, kat. formirati stezaljku-utovarivač – uređaj za pričvršćivanje stezaljke na matricu DNA. Sastoji se od 2 δ, 1 γ, 1 ψ i 1 χ podjedinice.

Replisom je multienzimski kompleks u bakterijskoj replikacijskoj vilici koji provodi proces polukonzervativne replikacije; sadrži DNA polimerazu i niz drugih proteina.

Eukariotske DNA polimeraze.

DNA polimeraza α – inicira sintezu novog lanca i zaostalog. Povezan s β-podjedinicom i dva mala proteina s primaznom aktivnošću, tako da može ponovno sintetizirati lance. 2 funkcije: početna i ekstenzija = α-primaza.

DNA polimeraza δ – izdužuje vodeći lanac

DNA polimeraza ξ – sudjeluje u sintezi zaostalog lanca

DNA ligaze.

Neophodan za povezivanje lanaca DNA tijekom replikacije, popravka i rekombinacije. DNA ligaze iz E. coli i faga T4 pojedinačni su peptidi sposobni spojiti krajeve dva različita dupleksna fragmenta ili prekinute krajeve linearnih ili kružnih lanaca DNA. Dakle, uz pomoć DNA ligaza, mogu se formirati i linearne i kružne dupleks molekule DNA.

DNA helikaze.

Odmotava lance koristeći energiju hidrolize ATP-a. Djeluje kao dio kompleksa koji provodi kretanje replikacijske vilice i replikaciju neupletenih niti. Nekoliko Zelicasa može djelovati zajedno kako bi povećali brzinu.

SSB-proteini.

Jednolančani vezni proteini destabiliziraju spiralu, vežu se za jednolančanu regiju, čime je stabiliziraju, tj. dio jednolančane DNA je fiksiran.

DNA topoizomerazejaIII, žiraza.

Kada se DNK odmota, molekula se okreće – promjena sekundarne i tercijarne strukture. Ove procese katalizira skupina enzima koji se nazivaju topoizomeraze. Oni uvode jednolančane i dvolančane prekide u DNA, što omogućuje rotaciju molekule nukleinske kiseline i postaje obrazac. Prema mehanizmu djelovanja razlikuju se topoizomeraze prvog (I) i drugog (II) tipa.

Topoizomeraze tipa I (kod E. coli - swivelase) - uvode jednolančani prekid u molekulu DNA, topoizomeraze tipa II (kod E. coli - giraza) - izvode dvolančani prekid u DNA i prenose DNA lance kroz prekid, nakon čega slijedi unakrsno povezivanje. Istodobno, dok obavljaju svoje funkcije, topizomeraze ostaju povezane s molekulom DNA. U tim procesima, topoizomeraze koriste ostatak tirozina, koji provodi nukleofilni napad na fosfatnu skupinu DNA kako bi se formirao fosfotirozin. Kao rezultat toga, enzimi postaju kovalentno vezani za 5' ili 3' krajeve DNA na mjestu prekida. Formiranje takve kovalentne veze eliminira potrebu za trošenjem energije prilikom obnavljanja fosfodiesterske veze pri jednolančanom prekidu u završnim fazama reakcije. DNA topoizomeraze tipa I imaju jedan katalitički ostatak tirozina po monomernoj proteinskoj molekuli, dok dimeri DNA topoizomeraze II sadrže jedan katalitički ostatak po podjedinici, što stvara postupni dvolančani prekid u molekuli DNA.

Topoizomeraze funkcioniraju kao zglobovi, ali su njihova djelovanja suprotna. Topoizomeraze I, prekidajući jednu od niti kružne superzavojnice DNK, odmotavaju lance i smanjuju broj superzavojnica. Topoizomeraze II pretvaraju opuštenu, nesupersmotanu, zatvorenu kružnu DNK u supersmotar.

Faze replikacije: inicijacija, elongacija, terminacija. Pokretanje stvaranja novih lanaca DNA. Primaza. Primosom. Završetak replikacije DNA i divergencija spirala kćeri u prokariota.

Prestanak replikacije u linearnim genomima. Problem replikacije linearnog otvorenog fragmenta DNA. Telomere i telomerna ponavljanja, telomerna petlja. Telomeraza. Mehanizam telomeraze. Značajke replikacije eukariotske DNA. Replikoni eukariota.

Kao i u slučaju biosinteze drugih staničnih makromolekula, proces replikacije se konvencionalno dijeli na tri glavne faze: inicijacija, elongacija i završetak.

Prokariotska replikacija

Inicijacija

Najčešće je zastupljen kromosom prokariota jedna superzamotana kružna molekula s jednim ili dva ishodišta replikacije. Da bi svaki od dva lanca DNK postao predložak za sintezu novog lanca, potrebno je da se lanci DNK izravnaju i udalje jedan od drugog. Utvrđeno je da se lanci DNK ne odmotavaju cijelom dužinom, već kratkim dijelom. Ovdje se formira replikacijska vilica, mjesto umnožavanja DNK.

Kada se DNK odmota, molekula se okreće – promjena sekundarne i tercijarne strukture. Ove procese katalizira skupina enzima tzv topoizomeraze . Oni uvode jednolančane i dvolančane prekide u DNA, što omogućuje rotaciju molekule nukleinske kiseline i postaje obrazac. Prema mehanizmu djelovanja razlikuju se topoizomeraze prvog (I) i drugog (II) tipa.

Inicijatorski proteini "sjede" na nezapletenom dijelu roditeljske molekule DNA, od kojeg počinje replikacija i koji se naziva ishodište replikacije (ili origin, oriC). Inicijacija replikacije u oriC počinje stvaranjem kompleksa koji uključuje šest proteina DnaA, DnaB, DnaC, HU, girazu i SSB.

Prvo, proteini se vežu na sekvencu od devet nukleotida DNAA , koji čine veliki agregat. Izvorna DNK ga okružuje, a DNK lanci su odvojeni u regiju od tri 13-merne sekvence. U sljedećoj fazi spajaju se proteini DnaB (helikaza) i DnaC, tvoreći agregat veličine 480 kDa, polumjera 6 nm. Helicase/ DnaB osigurava kidanje vodikovih veza između dušičnih baza u dvostrukom lancu DNA, što dovodi do njegove denaturacije, tj. razilaženje niti.

Kao rezultat ispravljanja i denaturacije dvostruke spirale DNA nastaje replikacijska vilica u obliku slova Y (slika). Na toj replikacijskoj vilici DNA polimeraze sintetiziraju molekule kćeri DNA. Ovaj dio DNK izgleda kao mjehurić ili "oko" u nerepliciranoj DNK. “Oči” replikacije se formiraju na onim mjestima gdje se nalaze izvori replikacije. Kada se DNK niti razdvoje, molekula postaje prilično pokretljiva. Svi mogući poremećaji u strukturi pojedinačnih lanaca uklanjaju se djelovanjem SSB proteini (single-strand DNA-binding proteins ili helix-destabilizing proteins), koji, vežući se za pojedinačne lance DNA, sprječavaju njihovo međusobno lijepljenje.

1. Kada dolazi do replikacije?- U sintetskoj fazi interfaze, mnogo prije stanične diobe. Razdoblje između replikacije i profaze mitoze naziva se postsintetička faza interfaze, tijekom koje stanica nastavlja rasti i provjerava je li pravilno izvršeno dupliciranje.

2. Ako je prije udvostručenja bilo 46 kromosoma, koliko će ih biti nakon udvostručenja?- Broj kromosoma se ne mijenja kada se DNK udvostruči. Prije duplikacije osoba ima 46 jednostrukih kromosoma (koji se sastoje od jednog dvostrukog lanca DNA), a nakon duplikacije 46 dvostrukih kromosoma (koji se sastoje od dva identična dvostruka lanca DNA međusobno spojena na centromeri).

3. Zašto je potrebna replikacija?- Tako da tijekom mitoze svaka stanica kćer može dobiti svoju kopiju DNK. Tijekom mitoze, svaki od 46 dvostrukih kromosoma se dijeli na dva jednostruka kromosoma; dobiju se dva seta od 46 pojedinačnih kromosoma; ta se dva skupa razdvajaju u dvije stanice kćeri.

Tri principa strukture DNK

Polukonzervativan- svaka kći DNA sadrži jedan lanac iz majčine DNA i jedan novosintetizirani.

Komplementarnost- AT/CG. Nasuprot adeninu jednog lanca DNA uvijek se nalazi timin drugog lanca DNA, a nasuprot citozinu uvijek je gvanin.

Antiparalelizam- Lanci DNK leže nasuprot jedni drugima. Ovi krajevi se ne uče u školi, pa malo detaljnije (pa onda u divljinu).

Monomer DNA je nukleotid, središnji dio nukleotida je deoksiriboza. Ima 5 atoma ugljika (na najbližoj slici donja lijeva deoksiriboza ima atome označene brojevima). Pogledajmo: dušična baza je vezana za prvi atom ugljika, fosforna kiselina danog nukleotida je vezana za peti, treći atom je spreman vezati fosfornu kiselinu sljedećeg nukleotida. Dakle, svaki lanac DNK ima dva kraja:

5" kraj, na njemu se nalazi fosforna kiselina;
3" kraj sadrži ribozu.

Antiparalelno pravilo je da na jednom kraju dvostrukog lanca DNK (na primjer, na gornjem kraju najbliže slike), jedan lanac ima kraj od 5", a drugi ima kraj od 3". Za proces replikacije važno je da DNA polimeraza može produžiti samo 3" kraj. Lanac DNA može rasti samo na svom 3" kraju.

Na ovoj slici, proces udvostručenja DNK odvija se odozdo prema gore. Vidi se da lijevi lanac raste u istom smjeru, a desni raste u suprotnom smjeru.

Na sljedećoj slici vrh novi lanac("vodeći pramen") izdužuje se u istom smjeru u kojem dolazi do duplikacije. Donji novi lanac("lagging strand") ne može se produžiti u istom smjeru, jer tamo ima 5" kraj, koji, kao što se sjećamo, ne raste. Dakle, donji niz raste uz pomoć kratkih (100-200 nukleotida) Okazakija fragmenti, od kojih svaki raste u smjeru 3". Svaki Okazakijev fragment raste s 3" kraja početnice ("RNA početnice", početnice su crvene na slici).

Replikacijski enzimi

Sveukupni smjer replikacije- smjer u kojem se događa duplikacija DNK.
DNK roditelja- stara (majčina) DNK.
Zeleni oblak pored "DNK roditelja"- enzim helikaza koji razbija vodikove veze između dušičnih baza starog (majčinskog) lanca DNK.
Sivi ovali na DNK nitima koje su upravo odvojene jedna od druge- destabilizirajuće bjelančevine koje sprječavaju povezivanje DNA lanaca.
DNA pol III- DNA polimeraza, koja dodaje nove nukleotide na 3" kraj gornjeg (vodećeg, kontinuirano sintetiziranog) lanca DNA (Vodeći niz).
Primase- primaza enzim, koji čini primer (crveni Lego komad). Sada brojimo početnice s lijeva na desno:

prvi primer još nedovršen, primaza ga upravo radi;
od drugog primera DNA polimeraza gradi DNA - u smjeru suprotnom od smjera udvostručenja DNA, ali u smjeru 3" kraja;
od treće početnice već je izgrađen lanac DNA (Zaostali pramen), približila se četvrtoj početnici;
četvrti primer je najkraći jer DNA polimeraza (DNK pol I) uklanja ga (aka RNA, nema veze s DNK, trebao nam je samo desni kraj od njega) i zamjenjuje ga DNK;
Petog primera više nema na slici, potpuno je izrezan i na njegovom mjestu je ostala praznina. DNA ligaza (DNA ligaza) zašije ovaj prekid tako da je donji (zaostali) lanac DNK netaknut.

Enzim topoizomeraza nije naznačen na super slici, ali će se pojaviti kasnije u testovima, pa da kažemo nekoliko riječi o njemu. Ovdje je konop koji se sastoji od tri velike niti. Ako trojica drugova uhvate ova tri konca i počnu ih vući u tri različita smjera, vrlo brzo će se uže prestati odmotavati i savijat će se u čvrste petlje. Ista stvar bi se mogla dogoditi s DNK, koja je dvolančano uže, da nije topoizomeraze.

Topoizomeroza reže jedan od dva lanca DNK, nakon čega (druga slika, crvena strelica) DNK rotira oko jednog od svojih lanaca, tako da se ne stvaraju čvrste petlje (topološki stres se smanjuje).

Podreplikacija terminala

Iz super slike s replikacijskim enzimima jasno je da na mjestu koje je ostalo nakon uklanjanja primera DNA polimeraza dovršava sljedeći Okazakijev fragment. (Je li doista jasno? Ako išta, Okazakijevi fragmenti na superslici označeni su brojevima u krugovima.) Kada replikacija na superslici dosegne svoj logički (lijevi) kraj, tada posljednji (krajnji lijevi) Okazakijev fragment neće imati “sljedeći”, tako da neće biti nikoga da dovrši DNK na praznom prostoru koji ostane nakon uklanjanja primera.

Evo ti još jedan crtež. Crni DNA lanac je star, majčinski. Umnožavanje DNK, za razliku od superuzorka, događa se s lijeva na desno. Budući da nova (zelena) DNK s desne strane ima 5" kraj, ona zaostaje i produžuje se pojedinačnim fragmentima (Okazaki). Svaki Okazaki fragment raste iz 3" kraja svog početnog (plavi pravokutnik). Primere, kao što se sjećamo, uklanja DNA polimeraza, koja u ovom trenutku dovršava sljedeći Okazakijev fragment (ovaj proces je označen crvenom elipsom). Na kraju kromosoma nema nikoga tko bi popunio ovaj dio, budući da nema sljedećeg Okazakijevog fragmenta, tamo već postoji prazno mjesto (praznina). Stoga se nakon svake replikacije skraćuju oba 5" kraja kromosoma kćeri (terminalna podreplikacija).

Matične stanice (u koži, crvenoj koštanoj srži, testisima) moraju se podijeliti mnogo više od 60 puta. Stoga u njima djeluje enzim telomeraza koji produljuje telomere nakon svake replikacije. Telomeraza produžuje gornji 3" kraj DNK tako da naraste do veličine Okazakijevog fragmenta. Nakon toga, primaza sintetizira početnicu na njemu, a DNK polimeraza produžuje nedovoljno replicirani 5" kraj DNK.

Testovi

1. Replikacija je proces u kojem:
A) dolazi do sinteze prijenosne RNA;
B) Dolazi do sinteze (kopiranja) DNA;
C) ribosomi prepoznaju antikodone;
D) stvaraju se peptidne veze.

2. Povežite funkcije enzima koji sudjeluju u replikaciji prokariota s njihovim nazivima.

3. Tijekom replikacije u eukariotskim stanicama, uklanjanje početnica
A) provodi enzim s aktivnošću samo DNK-aze
B) formira Okazakijeve fragmente
B) javlja se samo u nitima koje zaostaju
D) javlja se samo u jezgri

4. Ako izdvojite DNA bakteriofaga fX174, otkrit ćete da sadrži 25% A, 33% T, 24% G i 18% C. Kako možete objasniti ove rezultate?
A) Rezultati pokusa nisu točni; negdje je bila greška.
B) Moglo bi se pretpostaviti da je postotak A približno jednak postotku T, što također vrijedi za C i G. Dakle, Chargaffovo pravilo nije prekršeno, DNK je dvolančana i replicira se polukonzervativno.
B) Budući da su postoci A i T i, prema tome, C i G različiti, DNA je jednostruka lanac; replicira se pomoću posebnog enzima koji slijedi poseban mehanizam replikacije s jednim lancem kao predloškom.
D) Budući da niti A nije jednak T niti G nije jednak C, tada DNA mora biti jednolančana; ona se replicira sintetiziranjem komplementarnog lanca i korištenjem ovog dvolančanog oblika kao predloška.

5. Dijagram se odnosi na dvolančanu replikaciju DNA. Za svaki od kvadrata I, II, III odaberite po jedan enzim koji djeluje u ovom području.

A) Telomeraza
B) DNA topoizomeraza
B) DNA polimeraza
D) DNA helikaza
D) DNA ligaza

6. Kultura bakterija iz medija s lakim izotopom dušika (N-14) prebačena je u medij s teškim izotopom (N-15) na vrijeme koje odgovara jednoj podjeli, a zatim vraćena u medij s lakim dušikom. izotop. Analiza sastava DNA bakterija nakon razdoblja koje odgovara dvama ponavljanjima pokazala je:

Mogućnosti odgovor	DNK
Mogućnosti odgovor	svjetlo	prosjek	težak
A	3/4	1/4	-
B	1/4	3/4	-
U	-	1/2	1/2
G	1/2	1/2	-

7. Jednu rijetku genetsku bolest karakterizira imunodeficijencija, mentalna i tjelesna retardacija i mikrocefalija. Pretpostavimo da ste u DNK ekstraktu pacijenta s ovim sindromom pronašli gotovo jednake količine dugih i vrlo kratkih dionica DNK. Koji enzim najvjerojatnije nedostaje/neispravan kod ovog pacijenta?
A) DNA ligaza
B) Topoizomeraza
B) DNA polimeraza
D) Helikaza

8. Molekula DNA je dvostruka spirala koja sadrži četiri različite vrste dušičnih baza. Koja je od sljedećih izjava u vezi s replikacijom i kemijskom strukturom DNK točna?
A) Bazne sekvence dviju niti su iste.
B) U dvostrukom lancu DNA sadržaj purina jednak je sadržaju pirimidina.
C) Oba se lanca sintetiziraju u smjeru 5’→3’ kontinuirano.
D) Dodavanje prve baze novosintetizirane nukleinske kiseline katalizira DNA polimeraza.
E) Aktivnost ispravljanja pogrešaka DNA polimeraze odvija se u smjeru 5’→3’.

9. Većina DNA polimeraza također ima aktivnost:
A) ligaza;
B) endonukleaza;
B) 5"-egzonukleaza;
D) 3"-egzonukleaza.

10. DNA helikaza je ključni enzim za replikaciju DNA koji odmotava dvolančanu DNA u jednolančanu DNA. Dolje je opisan eksperiment za određivanje svojstava ovog enzima.

Koja je od sljedećih tvrdnji u vezi s ovim eksperimentom točna?
A) Traka koja se pojavljuje na vrhu gela je samo ssDNA, veličine 6,3 kb.
B) Traka koja se pojavljuje na dnu gela je 300bp označena DNK.
B) Ako se hibridizirana DNA tretira samo s DNA helikazom i reakcija se izvede do kraja, raspored vrpci izgleda kao onaj prikazan u stazi 3 u b.
D) Ako se hibridizirana DNA tretira samo kuhanjem bez obrade helikazom, raspored vrpci se pojavljuje kao što je prikazano u stazi 2 u b.
E) Ako se hibridizirana DNA tretira samo kuhanom helikazom, raspored vrpci izgleda kao onaj prikazan u traci 1 u b.

Okružna olimpijada 2001
- Sveruska olimpijada 2001
- Međunarodna olimpijada 2001
- Međunarodna olimpijada 1991
- Međunarodna olimpijada 2008
- Okružna olimpijada 2008
- Međunarodna olimpijada 2010
Cjelovite tekstove ovih olimpijada možete pronaći.

Pečat