Учебно-методический комплекс дисциплины «Нуклеиновые кислоты»


Реакция матричного синтеза ДНК



жүктеу 7,52 Mb.
бет31/117
Дата28.09.2023
өлшемі7,52 Mb.
#43588
түріУчебно-методический комплекс
1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   117
КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

5.2. Реакция матричного синтеза ДНК
Биосинтез ДНК осуществляется ДНК-полимеразами. Впервые фермент, катализирующий процесс полимеризации ДНК из нуклеотидов, обнаружил в 1957 г. А. Корнберг в клетках Е. coli, затем ДНК-полимеразы выявили и в других организмах. Было показано, что субстратами всех этих ферментов служат дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (dNTP), полимеризующиеся на одноцепочечной ДНК-матрице. ДНК-полимеразы последовательно наращивают одноцепочечную цепь ДНК, шаг за шагом присоединяя к ней следующие звенья в направлении от 5'- к 3'-концу, антипараллельно матричной цепи, оканчивающейся 5'-фосфатом, причем выбор очередного dNTP определяется матрицей. Присоединение каждого нового нуклеотидного остатка к 3'-концу растущей цепи сопровождается гидролизом богатой энергией связи между первым и вторым фосфатными остатками в dNTP и отщеплением пирофосфата, что делает реакцию в целом энергетически выгодной.
Реакция полимеризации требует присутствия одноцепочечной ДНК. ДНК служит не только затравкой, но и матрицей, на которой ДНК-полимераза комплементарно и антипараллельно синтезирует дочернюю цепь ДНК. Элонгация цепи ДНК проходит в результате ее поэтапного удлинения за счет присоединения нуклеотидных остатков к 3'-концу дочерней ДНК. Химически эта реакция заключается в переносе дезоксирибонуклеотида от дезоксирибонуклеозид-5-трифосфата на 3-гидроксил растущей цепи ДНК (рис. 5.3). ДНК-полимеразы, катализирующие реакцию синтеза ДНК, относятся к классу нуклеотидилтрансфераз.

Рис. 5.3. Химическая реакция, катализируемая ДНК-полимеразами

Субстратами полимеразной реакции являются dNTP (dATP, dCTP, dTTP и dGTP), представляющие собой и строительный материал и источник энергии. Они связываются активным комплексом [ДНК-полимераза + ДНК-матрица + затравка] и в результате на каждом этапе элонгации отбирается dNTP, соответствующий правильному спариванию с матричным нуклеотидом по Уотсону-Крику. После этого происходит образование фосфодиэфирной связи между 3'-гидроксилом дочерней ДНК и α-фосфатной группой dNTP, комплементарного матрице. ДНК-полимеразы катализируют нуклеофильную атаку 3'-гидроксила затравочного нуклеотида на α-фосфат dNTP, причем стереохимически эта реакция проходит по механизму нуклеофильного замещения in-line с образованием пентаковалентного переходного состояния. Затем фермент перемещается на один шаг вдоль по одноцепочечному участку матрицы. Реакция полимеризации обратима. Все ДНК-полимеразы в отсутствие dNTP и в присутствии PPi катализируют и обратную реакцию образования dNTP, а именно реакцию переноса нуклеотидного остатка из фосфодиэфирной группы 3'-конца ДНК на PPi c одновременным образованием соответствующего dNTP и укорочением цепи ДНК на одно звено:


(dNMP)n + dNTP ↔ (dNMP)n+1 +PPi
Эта обратная реакция обычно проходит при 100–1000 раз более высокой концентрации PPi по сравнению с реакцией элонгации цепи ДНК, тем не менее она может иметь определенное биологическое значение.
Сдвиг равновесия реакции в сторону полимеризации происходит за счет разложения образующегося неорганического пирофосфата под действием неорганической пирофосфатазы (пирофосфат-фосфогидролазы):
PPi + H2O  2 Pi
При разрыве богатой энергией пирофосфатной связи выделяется 5–8 ккал. Необходимая энергия запасается в предыдущих нематричных стадиях синтеза дезоксирибонуклеозид-5'-трифосфатов.
ДНК-полимераза способна наращивать ДНК только на 3'-конце. Направление элонгации цепи ДНК от 5' к 3'.

жүктеу 7,52 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   117




©g.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін қызмет
халықаралық қаржы
Астана халықаралық
қызмет регламенті
бекіту туралы
туралы ережені
орталығы туралы
субсидиялау мемлекеттік
кеңес туралы
ніндегі кеңес
орталығын басқару
қаржы орталығын
қаржы орталығы
құрамын бекіту
неркәсіптік кешен
міндетті құпия
болуына ерікті
тексерілу мемлекеттік
медициналық тексерілу
құпия медициналық
ерікті анонимді
Бастауыш тәлім
қатысуға жолдамалар
қызметшілері арасындағы
академиялық демалыс
алушыларға академиялық
білім алушыларға
ұйымдарында білім
туралы хабарландыру
конкурс туралы
мемлекеттік қызметшілері
мемлекеттік әкімшілік
органдардың мемлекеттік
мемлекеттік органдардың
барлық мемлекеттік
арналған барлық
орналасуға арналған
лауазымына орналасуға
әкімшілік лауазымына
инфекцияның болуына
жәрдемдесудің белсенді
шараларына қатысуға
саласындағы дайындаушы
ленген қосылған
шегінде бюджетке
салығы шегінде
есептелген қосылған
ұйымдарға есептелген
дайындаушы ұйымдарға
кешен саласындағы
сомасын субсидиялау