Существует три типа синтеза ДНК
а) репликация
б) репарация
в) обратная транскрипция
Репликация ДНК
Назначением процесса репликации является удвоение ДНК перед клеточным делением. При этом удваивается, и ДНК и белки хромосом Репликация осуществляется в S-фазу (синтетическую) клеточного цикла. Репликация ДНК представляет собой одну из разновидностей матричного синтеза. Репликация осуществляется по полуконсервативному принципу, в соответствии с которым каждая цепь родительской ДНК служит матрицей для построения новой комплементарной цепи ДНК. Вновь синтезированные молекулы ДНК содержат по одной родительской и по одной дочерней цепи. В ходе синтеза ДНК в качестве субстратов используются следующие дезоксирибонуклеозидтрифосфаты – dАТФ, dГТФ, dЦТФ, dТТФ.
Репликация заключается в последовательном удлинении растущей дочерней цепи в направлении от 5¢ к 3¢-концу т.е. происходит удлинение со стороны 3¢-конца. Растущая цепь комплементарна и антипараллельна матричной цепи ДНК.
Вначале под действием фермента ДНК-расплетазы происходит денатурация отдельных участков ДНК с образованием репликативных вилок. Сборка дочерних цепей ДНК возможна только при наличии праймера, состоящего из рибонуклеозидфосфатов. Праймер синтезируется под действием ДНК-зависимой-РНКполимеразы. Необходимость праймера связана с тем, что ДНК полимераза обладает лишь полимеразной активностью и не может начать полимеризацию ДНКовой цепи без затравочного фрагмента. Этап денатурации и синтеза праймера является инициирующим этапом синтеза ДНК. После его завершения начинается этап элонгации, т.е. удлинения цепи. Одна из цепей вновь синтезируемой ДНК удлиняется в том же направлении, в котором движется репликативная вилка, причем сборка цепи происходит непрерывно, без разрывов. Эту цепь называют лидирующей. Другая цепь является запаздывающей. Она синтезируется короткими фрагментами, которые получили название по фамилии открывшего их ученого Оказаки. Синтез каждого фрагмента инициируется вблизи начала репликативной вилки и продолжается в противоположную от нее сторону до тех пор, пока 3¢ вновь синтезируемой цепи не достигнет 5¢-конца предыдущего фрагмента Оказаки. Синтез каждого фрагмента Оказаки начинается со сборки праймера. В дальнейшем фрагменты Оказаки сшиваются в единое целое с помощью фермента ДНК-лигаза.
На этапе терминации происходит расхождение вновь синтезированных молекул ДНК, модификация отдельных оснований с образованием минорных оснований, формирование вторичной и третичной структур ДНК.
Рис Биосинтез ДНК