Хімія і хімічна технологія
Оскільки ДНК-полімерази каталізують реплікацію в напрямку 5 -> 3, а ланцюга батьківської ДНК антіпараллельни, тільки одна з нових ланцюгів синтезується безперервно - цей ланцюг називається лідируючої. Друга ланцюг, звана відстає, синтезується у вигляді фрагментів, які потім зшиваються спеціальним ферментом ДНК-лігази. Зшиваються частини називають фрагментами Окадзакі. по імені дослідника, вперше виявили такий вид синтезу ланцюга ДНК. Довжина фрагментів Окадзакі може бути від 100 до 1000 нуклеотидів. [C.55]
Як відомо, вищі рослини синтезують олеїнову, лінолеву і ліноленову кислоти і мають ферментами, здатними здійснювати послідовне дегидрирование в ланцюзі в напрямку від карбоксильної групи до кінцевої метильної групи. Вищі тварини здатні синтезувати лише олеїнову кислоту. Однак у тварин є ферменти систем подовження ланцюга і дегідрування, завдяки чому можливе перетворення лінолевої і ліноленової кислот. надійшли з їжею, в поліеновие кислоти з більш довгим ланцюгом. наприклад в арахідонову, а також в кислоти складу С22 4. С22 е - [c.197]
Щоб реплицировать мітохондріальну ДНК ссавців, короткий ланцюг в D-петлі спочатку подовжується. Витісняється область вихідної L-ланцюга стає довшим і розширює D-петлю. Розширення триває до тих пір, поки не досягає точки, що знаходиться на відстані, що становить приблизно 61% довжини кільця. Реплікація цій галузі розкриває точку початку в витісняється L-ланцюга. В цьому сайті ініціюється синтез Н-ланцюги, що протікає вздовж витісненої одноцепочечной L-матриці в протилежному напрямку від синтезу L-ланцюга. Через затримку на початку такого синтезу Н-ланцюг синтезується тільки на 30-40% довжини кільця до моменту завершення синтезу L-ланцюга. В результаті звільняються одна повна дволанцюжкова кільцева молекула і одна кільцева молекула. містить пролом (пропуск), яка до завершення синтезу Н-ланцюги залишається частково одноцепочечной. Нарешті, здійснюється зшивання нових ланцюгів. які стають ковалентно замкнутими. [C.405]
У процесі реплікації двуспіральная структура ДНК локально розплітається в декількох місцях одночасно. З цих місць реплікація йде в обох напрямках до зустрічі реплицирующихся ділянок. Нова ланцюг синтезується ДНК-полімеразою і на всіх ділянках дотримується полярність збірки полімеру зчитування йде від З-кінців одного ланцюга до її 5-кінців, а синтезується комплементарна ланцюг в напрямку 5 -> 3. В процесі реплікації ДНК взаємодіє комплекс чинників, що включає ДНК полимеразу, фактори початку реплікації і компонент, відповідальний за локальне розплітання подвійної ланцюга ДНК (див. схему). [C.311]
Молекула ДНК синтезується в напрямку 5 - 3 (нуклеотиди приєднуються до З -гідроксільной групі полинуклеотида), а все ДНК-полімерази прокаріотів розщеплюють ланцюг в напрямку 3 -5 (рис. 11.6). Є вагомі дані на користь наявності механізму виразно помилково приєднаних [c.339]
Мал. 24.39. При низькій роздільній здатності кажу-на пра в л е н і е ре п л і ка ц і і ДНК буде 5 -> 3 для однієї дочірньої ланцюга і 3 -> 5 для іншої. Насправді обидві ланцюга синтезуються в напрямку 5 -> 3. як показано на рис. 24.40.
Так як ланцюга ДНК в дуплексі антіпараллельни, то очевидно, що напрямок розплітання подвійної спіралі при реплікації збігається з напрямком синтезу ДНК лише для однієї матричної ланцюга. але протилежно напрямку синтезу ДНК на комплементарної матриці (рис. 31). Его означає, що лише на одній з матричних ланцюгів синтез ДНК може відбуватися безперервно. Як синтезується ДНК на другий матриці Показано, що ДНК синтезується порівняно короткими фрагментами, званими фрагментами [c.53]
Після утворення праймера в напрямку 5 3 утворюється фрагмент ДНК. На відстає ланцюга таких фрагментів синтезується велика кількість. і вони називаються фрагментами Окадзакі. Їх величина у прокаріотів становить близько 1000 нуклеотидів, у еукаріот - в три рази менше. [C.452]
Тепер. можна намалювати репликативную вилку з усіма дей-ствующі.мі та.м білками (рис. 33). Дуплекс батьківської молекули розплітає дві ХЕЛІКАЗИ - Rep і DnaB - в складі праймосомой. Утворені одноцепочечниє ділянки кооперативно покриває 58В-білок. Голофермент ДНК полімераза III їде по одній з матричних ланцюгів в напрямку розкриття вилки і синтезує провідну ланцюг ДНК. За іншою матричної ланцюга в тому ж напрямку їде праймосома. Час від часу входить до складу праймо- [c.56]
ДНК-полімераза подовжує цей ланцюг РНК, використовуючи для синтезу ре-ллікаціонних фрагментів дезоксирибонуклеозидтрифосфатов. Синтез відбувається уздовж обох ланцюгів в напрямках, зазначених в рівнянні (15-3). Надалі затравочние РНК-кінці отщепляются. Проломи в синтезованої ланцюга заповнюються за рахунок подальшої роботи полімерази, а надрізи зшиваються під дією лігази. Відповідно до цього механізму. одна ланцюг може синтезуватися безперервно по всій довжині, а інша повинна утворюватися дискретно, приєднатися ням Реплікаційний фрагментів. Однак у деяких організмів обидві ланцюга можуть синтезуватися дискретно. [C.199]
З другом в один ланцюг. Завдяки цьому відкриттю вдалося показати, що одна з ланцюгів ДНК реплікується безперервно в напрямку 5 3, т. Е. В напрямку руху реплікативної вилки цей ланцюг називають провідною. Інша ж ланцюг синтезується переривчасто з утворенням коротких фрагментів, також за рахунок приєднання нових мономерів до З-кінців, тобто в напрямку, протилежному руху реплікативної вилки. Потім фрагменти Окадзакі за допомогою ферментів спшваются один з одним, утворюючи другу дочірню ланцюг. звану відстає (рис. 28-10). Як пізніше було показано, фрагменти Окадзакі утворюються не тільки в бактеріальних, але і в тваринних клітинах. правда в останніх вони набагато коротше-их довжина не перевищує двохсот нуклеотидних залишків. [C.904]
Усунення суперспіралізації молекул ДНК здійснюють Свівел-зи, ілірелаксірующіе білки. Потім за участю ДНК-полімерази синтезуються нові полінуклеотидні ланцюга. Фермент каталізує зв'язування мононуклеозідтріфосфата з вільною кінцевий групою З ОН ланцюга ДНК, і таким чином. синтез відбувається в напрямку від 5-кінця до З-кінців полінуклеотидних ланцюга. Тому на одному з ланцюжків репликативной вилки нова ланцюг синтезується безперервно у міру розкручування ДНК-матриці. В активному центрі всіх ДНК і РНК-полімерази [c.350]
Мал. 13.1. А. В реплікатавной вилці особливості синтезу кожної з двох ланцюгів ДНК залежать від полярності ланцюга. Синтез провідною ланцюга в напрямку 5 3 відбувається безперервно. Для синтезу відстає ланцюга з протилежного полярністю необхідно постійне утворення нових затравочних ділянок. Б. відстає ланцюг синтезується відносно невеликими фрагментами (фрагменти Окадзакі), для ініціації яких необхідно попереднє освіту коротких РНК-запалів (праймерів).
Самокорегуюча ДНК-полімераза каталізує полімеризацію нуклеотидів на обох ланцюгах спіралі ДНК в напрямку 5 3, копіюючи матрицю з високим ступенем точності. Оскільки два ланцюги подвійної спіралі ДНК аптіпараллел'ни, в напрямку 5 3 Може безперервно синтезуватися лише одна з двох ланцюгів (її називають провідною). Інша, яка відстає ланцюг синтезується у вигляді коротких фрагментів за принципом шиття назад голкою. Самокорегуюча ДНК-полімераза не спроможна починати синтез нового ланцюга. Тому для закладки фрагментів відстає ланцюга ДНК використовуються короткі молекули РНК-затравки. які пізніше видаляються - їх замінює ДНК. [C.300]
Знаючи всіх учасників процесу, ми можемо наразі приступити до розгляду хімічних реакцій, що протікають при синтезі поліпептидів. тобто реакцій, що беруть участь в власне трансляції. Незважаючи на те що цей процес протікає безперервно від старту до фініщу, зазвичай вьщеляют три його етапи ініціацію, елонгацію і терминацию. Розглядаючи кожен з етапів направляється мРНК синтезу поліпептидного ланцюга. ми повинні враховувати дві основні властивості цього процесу. По-перше, поліпептидні ланцюги синтезуються одне направлено з аміно-кінця до карбокси-кінця (рис. 3.37). При цьому карбоксильная група вже утворився ділянки поліпептидного ланцюга з'єднується з аміно-фупп наступної приєднується амінокислоти за допомогою пептидного зв'язку. Це може статися. [C.145]
Мал. 24.40. Схематичне зображення вилки реплікації. Обидва ланцюги ДПК синтезуються в напрямку 5 -> 3. Ведушая а ланцюг синтезується безперервно, а отстаюш друга - у вигляді коротких фрагментів (фрагменти Окадзакі).
Нри реплікапіі ДНК дві Пепі подвійної спіралі розплітаються і розходяться по мірі того, як синтезуються нові Пепі. Кожна батьківська пепь служить матрицею для утворення нової комплементарної ланцюга. Таким чином. реплікація ДНК напівконсервативним - кожна дочірня молекула отримує одну ланцюг батьківської молекули ДНК. Реплікація ДНК-складний процес. в здійсненні якого бере участь багато білків. в тому числі ДНК-полімерази трьох типів і ДНК-лігаза. Активовані попередники синтезу ДНК-чотири дезокси-рибонуклеозид-5 -тріфосфати. Нова ланцюг синтезується в напрямку 5 -> 3. Цей синтез здійснюється шляхом нуклеофільного атаки внутрішнього атома фосфору чергового дезоксинуклеозидтрифосфатов 3 -гідроксільним кінцем ланцюга затравки. Найважливіше полягає в тому, що ДНК-по-лімераза каталізує утворення фосфодіефірних зв'язку тільки в тому випадку, якщо підстава чергового нуклеотиду комплементарно основи матричної ланцюга. Іншими словами, ДНК-полімерази - ферменти, що направляються матрицями. ДНК-полімерази I, II і III мають також 3 -> 5 -екзонуклеазной активністю. яка збільшує надійність реплікації шляхом видалення не комплементарних залишків. ДНК-полімеразам I і Ш властива, крім того, 5 -> 3 -нуклеазная активність, яка відіграє важливу роль в механізмах реплікації і репарації ДНК. [C.43]
Біологічна активність білків нерідко тісно пов'язана з високою організацією структури. і живі організми синтезують білки необхідної конформації, яка часто виявляється метастабільною (т. е. з усіх можливих структур не найстійкішою). Під впливом нагрівання. крайніх значень pH або багатьох хімічних реагентів білки часто втрачають свою біологічно необхідну конформацію, перетворюючись в випадкові неорганізовані структурні одиниці і втрачаючи біологічну активність. Такий процес називається денатурацією. Найбільш відомий приклад - зміна структури яєчного білка при нагріванні і структури м'яса в процесі приготування. В останньому випадку кулінарна обробка призводить до значного полегшення процесу перетравлення м'яса, оскільки при денатурації звільняються білкові зв'язку. які в сирому м'ясі важкодоступні для протеолити-чеських ферментів травного тракту. При такій денатурації в результаті розгортання білкових ланцюгів оголюються гідрофобні групи. в звичайному стані спрямовані всередину центральної частини білкової молекули. Взаємодія звільнених гідрофобних ділянок поруч розташованих молекул викликає коагуляцію денатурованого білка. [C.303]
Лейхс зауважив, що ангідриди при дії слідів води втрачають двоокис вуглецю і утворюють полімери. Але це спостереження не привертала увагу до тих пір, поки Качальський і інші хіміки не почали вести широкі дослідження в цьому напрямку. Високомолекулярні полі-а-амінокислоти були синтезовані з М-карбоксіан-гідридів майже всіх природних амінокислот. Отримано також ряд сополімерів, в яких домішкові амінокислоти безладно розподілені по довжині поліпептидного ланцюга. [C.712]
Етап І - елонгація синтезу ДНК-включає два здаються однаковими, але різко відрізняються за механізмом синтезу лідируючій і відстає ланцюгів на обох материнських ланцюгах ДНК. Синтез лідируючої ланцюга починається з синтезу праймера (за участю ПРАЙМАЗИ) у точки початку реплікації. потім до праймеру приєднуються дезоксирибонуклеотидів під дією ДНК-полімерази III далі синтез протікає безперервно, дотримуючись кроку вилки реплікації. Синтез відстає ланцюга, навпаки, протікає в напрямку, протилежному руху вилки реплікації і починається фрагментарно. Фрагменти щоразу синтезуються окремо, починаючи з синтезу праймера, який може переноситися з готового фрагмента за допомогою одного з білкових факторів реплікації в точку старту біосинтезу подальшого фрагмента протилежно напрямку синтезу фрагментів. Елонгація завершується відділенням олігорібонуклеотідних праймерів, об'єднанням окремих фрагментів ДНК за допомогою ДНК-лігази і формуванням дочірньої ланцюга ДНК. Не можна виключити, однак, можливості сполученого і узгодженого механізму синтезу лідируючій і відстає ланцюгів ДНК за участю полимераз і всього комплексу праймасом. [C.486]
Рибосоми рухаються в напрямку 5 -> 3 уздовж ланцюга мРНК, причому кожна рибосома працює самостійно, синтезуючи окремий білок. Полісома, таким чином. дозволяє забезпечити високу швидкість трансляції єдиною мРНК (див. рис. 14.11). [C.530]
Нова ДНК синтезується in vitro завжди в напрямку 5 - -З. Разом з тим є дані, що вказують, що in vivo редупліціруются обидві ланцюга - одна в напрямку 5 - 3, інша в напрямку 3 - 5. Окадзакі і співробітники [190] запропонували вихід з цього протиріччя, допустивши існування [c.547]
Мал. 3.10. Схематичне зображення прокариотического структурного гена. Вказані промотор (р), сайт ініціціі транскрипції і її напрямок (горизонтальна стрілка), область термінації транскрипції. впізнавана РНК-полімерази (I). Спочатку на ДНК як на матриці синтезується мРНК (транскрипція), а потім здійснюється синтез білкової ланцюга (трансляція).
Властивості будь-якого білка залежать від його конформації, яка в свою чергу визначається амінокислотною послідовністю. Деякі амінокислоти в поліпептидному ланцюгу відіграють ключову роль у визначенні специфічності. термостабильности і інших властивостей білка, так що заміна єдиного нуклеотиду в гені, що кодує білок, може привести до включення в нього амінокислоти, що приводить до зниження його активності, або, навпаки, до поліпшення якихось його специфічних властивостей. З розвитком технології рекомбінантних ДНК з'явилася можливість виробляти специфічні заміни в клонованих генах і отримувати білки, що містять потрібні амінокислоти в заданих сайтах. Такий підхід отримав назву спрямованого мутагенезу. Як правило, цікавить дослідника ген клонують в ДНК фага M13. Одноцепочечную форму ДНК цього фага копіюють з використанням олігонуклеотидних праймера. синтезованого таким чином. щоб в ген-мішень був вбудований певний нуклеотид. Потім трансформують двухцепочечную ДНК M13 клітини Е. сої. Частина утворюються в клітинах фаговьгх частинок несе ген, що містить потрібну мутацію. Такі частинки ідентифікують, вбудовують ген в експресуючий вектор. синтезують білок і визначають його активність. Вносити зміни в клоновані гени можна також за допомогою плазмід або ПЛР. Зазвичай заздалегідь не відомо, яку [c.175]