WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаБіологія, Зоологія, Аграрна наука → Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) (науковий реферат) - Реферат

Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) (науковий реферат) - Реферат

субстрат - нуклеозидтрифосфат - злучається з комлементарною основою у складі одноланцюжкового полінуклеотидного ланцюжка - матриці.
У процесі реплікації ДНК, ДНК-залежна ДНК-полімераза синтезує копію початкової послідовності ДНК. Точність дуже важлива в цьому процесі, оскільки помилки полімеризації приведуть до мутацій, тому багато полімераз мають здатність до "редагування" - виправлення помилок. Полімераза дізнається про помилки в синтезі за відсутністю спаровування між неправильними нуклеотидами. Після визначення відсутності спаровування активується 3' -> 5' екзонуклеазна активність полімерази й неправильна основа вилучається[88]. У більшості організмів ДНК-полімерази працюють у вигляді великого комплексу, у що називається в бактерій реплісомою. Вона містить численні додаткові субодиниці, наприклад, гелікази[89].
РНК-залежні ДНК-полімерази (зворотні транскриптази) - спеціалізований тип полімераз, які копіюють послідовність РНК на ДНК. До цього класу ферментів належить вірусна зворотня транскриптаза, яка використовується ретровірусами при інфекції клітин, а також теломераза, необхідна для реплікації теломер[90]. Теломераза - РНК-білковий комплекс, що містить власну матричну РНК, яка й використовується для зворотньої транскрипції[38].
Транскрипція здійснюється ДНК-залежною РНК-полімеразою, яка копіює послідовність ДНК одного ланцюжка на мРНК. На початку транскрипції гену РНК-полімераза приєднується до послідовності на початку гена, промотором, і розплітає спіраль ДНК. Потім вона копіює послідовність гену на матричну РНК доти, доки не дійде до ділянки ДНК в кінці гена - термінатора, де вона зупиняється і від'єднується від ДНК. Окрім того, ДНК-залежна ДНК-полімераза людини, РНК-полімераза II, яка транскрибує більшу частину генів людини, працює у складі великого білкового комплексу, що містить регуляторні й додаткові субодиниці[91].
Генетична рекомбінація
Рекомбінація відбувається в результаті фізичного розриву в хромосомах (М) і (F) і подальшого з'єднання в іншому порядку з утворенням двох нових хромосом (C1 and C2)
Подвійна спіраль ДНК зазвичай не взаємодіє з іншими сегментами ДНК, а в клітинах еукаріотів різні хромосоми просторово розділені в ядрі[92]. Ця відстань між різними хромосомами важлива для здатності ДНК діяти в якості стабільного носія інформації. В процесі рекомбінації дві спіралі ДНК розриваються, після чого безперервність спіралей відновлюється, але не обов'язково в правильному порядку, тому обмін ділянками хромосом може привести до пошкодження цілісності генетичного матеріалу. З іншого боку, рекомбінація дозволяє хромосомам обмінюватися генетичною інформацією, в результаті цього утворюються нові комбінації генів, що збільшує ефективність природного відбору й важливо для швидкої еволюції нових білків[93].
В процесі негомологічної рекомбінації (негомологічного з'єднання кінців), що виникає в результаті зовнішніх пошкоджень, дві спіралі ДНК розриваються, після чого неперервність спіралей відновлюється в процесі репарації клітиною дволанцюжкових розривів ДНК[94], але не обов'язково в правильному порядку. Тому обмін ділянками негомологічних хромосом може привести до пошкодження цілісності генетичного матеріалу в результаті розриву генів або розриву регуляторних зв'язків - транслокацій.
Найпоширеніша форма рекомбінації - гомологічна рекомбінація - коли рекомбінація виникає між гомологічними хромосомами, тобто хромосомами, що мають дуже схожі послідовності (що зазвичай утворюються в організмах із статевим розмноженням під час мейозу). Іноді в якості гомологічних ділянок виступають транспозони. Реакція гомологічної рекомбінації каталізується ферментами, які називаються рекомбіназами, наприклад, Cre. На першому етапі реакції рекомбіназа робить розрив в одному з ланцюжків ДНК, дозволяючи цьому ланцюжку відокремитися від комплементарного ланцюжка й приєднається до одного з ланцюжків другої хроматиди. Інший розрив в ланцюжку другої хроматиди дозволяє їй також відокремитися і приєднається до ланцюжка, що залишився без пари, з першої хроматиди, формуючи структуру Холідея. Структура Холідея може пересуватися вздовж сполученої пари хромосом, міняючи ланцюжки місцями. Реакція рекомбінації завершується, коли фермент розрізає з'єднання, а два ланцюжки лігуються[95].
Еволюція метаболізму ДНК
ДНК містить генетичну інформацію, яка робить можливою життєдіяльність, зростання, розвиток і розмноження всіх сучасних організмів. Проте невідомо протягом якого часу з чотирьох мільярдів років історії життя на Землі ДНК була головним носієм генетичної інформації. Існують гіпотези, що РНК грала центральну роль в обміні речовин, оскільки вона може як переносити генетичну інформацію, так і здійснювати каталіз за допомогою рибозимів[87][96][97]. Крім того, РНК - один із основних компонентів "фабрик білка" - рибосом. Стародавній РНК-світ, де нуклеїнова кислота використовувалася і для каталізу і для перенесення інформації, міг послужити зародком сучасного генетичного коду, що складається з чотирьох основ. Це могло відбутися в результаті того, що число основ в організмі було компромісом між невеликим, що збільшувало точність реплікації, й великим, що збільшувало каталітичну активність рибозимів [98].
На жаль, стародавні генетичні системи не дожили до наших днів. ДНК в найкраших умовах навколишнього середовища зберігається протягом 1 мільйона років, а потім деградує до коротких фрагментів. Отримання ДНК й визначення послідовності генів 16S рРНК з комах, загрузлих в бурштині, який утворився 250 млн років тому, та бактеріальних спор[99] служить темою жвавої дискусії в наукових колах[100][101].
Використання ДНК в технології
Виділення ДНК методом спиртової преципітації. ДНК виглядає як клубок білих ниток
Методи роботи з ДНК
З розвитком молекулярної біології було розроблено багато методів роботи з ДНК. Ці методи перш за все включають виділення ДНК, зазвичай за допомогою розрушення клітин, що містять необхідну ДНК, та спиртової преципітації ДНК з розчину. При необхідності ДНК очищують за допомогою адсорбційної хроматографії. Більші кількості ДНК можна одержати за допомогою полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР), що вимагає лише кількох молекул ДНК, але дозволяє ампліфікувати лише відносно невеликі ділянки ДНК, зазвичай до 1500 bp, або молекулярного клонування для ділянок більшої довжини.
Отримана ДНК може бути проаналізована за допомогою рестрикційного аналізу, тобто розрізання ДНК на певних ділянках за допомогою рестриктаз, та розділення отриманих фрагментів за допомогою гелевого електрофорезу, а потім, якщо необхідно, їх візуалізації за допомогою саузерн-блоту. В деяких випадках можливий одночасний аналіз цілих геномів, для чого використовуються ДНК-мікрочіпи, тобто матриці, на які нанесені флюоресцентно мічені комплементарні
Loading...

 
 

Цікаве