Свойства ДНК

I. Репликация, или редупликация (самоудвоение). Происходит в синтетический период интерфазы.

Механизмы репликации:

1) Полуконсервативная репликация. Во вновь синтезированной дочерней молекулы ДНК одна цепь старая материнская, другая дочерняя – новая.

2) Консервативная репликация (характерна для ряда вирусов). Одна молекула ДНК полностью состоит из старых цепей, а другая полностью из новых.

3) Дисперсионная репликация (характерна для ряда вирусов). В молекуле ДНК в каждой из цепей чередуются старые и новые кусочки.

Этапы полуконсервативной репликации:

1)Раскручивание спирали ДНК с разрушением водородных связей и образованием репликативной вилки (участвуют ДНК-геликаза и специальные дестабилизирующие белки, которые связываются с цепочкой ДНК и препятствуют образованию водородных связей)

2)Синтез дочерней цепи ДНК (элонгация). Фермент ДНК-полимераза - соединяет нуклеотиды друг с другом, то есть отвечает за формирование фосфодиэфирных связей. Фермент может работать в направлении от 5’ к 3’ концу. На базе кодогенной цепи дочерняя цепь синтезируется в виде отдельных фрагментов.

3) Сшивание фрагментов-оказаки в единую цепь с помощью ферментов-лигаз. У большинства организмов (в том числе и человека) репликация идет полирепликонно, то есть с образованием множества репликационных вилок. Полирепликонный механизм резко ускоряет процесс репликации (от 7 до 12 часов).

II.Репарация – способность к самовосстановлению после повреждения, или исправление нарушений, возникших в ходе репликации.

Системы репарации возникли в ходе эволюции для поддержания стабильности генома. Часть репаративных систем обладают специфичностью в отношении к повреждению, другие – неспецефичны. Все репаративные системы представляют ферментативный комплекс.

Классификация репарации:

1) По времени:

А) коститутивная (постоянно идущая)

Б) сос-репарация (экстренный механизм включается только при больших повреждениях ДНК)

2) По отношению к клеточному циклу:

А) дорепликативная (G1-период)

Б) репликативная (S-период)

В) пострепликативная (G2-период)

3)По мезанизму репарации:

А) эксцезионная репарация - основной механизм репарации. Вырезание поврежденного участка ферментами эндонуклеазами (ДНК-репарирующие нуклеазы),достраивание поврежденной цепи по принципу комплементарности и антипараллельности по матрице сохранившейся цепочки, вновь синтезированный фрагмент встраивается в цепь ДНК ферментами-лигазами.

Б) неэксцезионная репарация. Существует несколько вариантов, но наиболее изученным является фоторепарация (требует участия видимого света и протекает только в клетках кожи, суть: устранение тиминовых димеров и восстановление нормальной структуры ДНК (6 часов)). Под дейстием УФ в молекуле ДНК формируются димеры, наиболее часто тиминовые. Под действием УФ водородные связи в ДНК разрушаются, и если рядом оказывается два тимина, то водородная связь заново формируется между ними. Специальный фермент фотолиаза– активируется светом, разрушает тиминовый димер и восстанавливает нормальную структуру ДНК, активность фотолиазы – строго запрограммированная генетическая величина, при недостаточной активность – человек в группе риска по раку кожи. Мутация в гене фермента фотолиаза лежит в основе наследственного заболевания «пигментная псеродерма», приводящая к смерти от рака кожи в подростковом возрасте.