РЕПЛИКАЦИЯ - удвоение молекул ДНК (у некоторых вирусов РНК) при участии специальных ферментов. Репликацией называется удвоение хромосом, в основе которого лежит репликация ДНК. Репликация обеспечивает точное копирование генетической информации, заключенной в молекулах ДНК, и передачу ее от поколения к поколению. Принципы репликации: Инициация цепей ДНК. ДНК-полимеразы способны добавлять новые дезоксирибонуклеотидные звенья к 3'-концу уже имеющейся полинуклеотидной цепи. Заранее образованную цепь, к которой добавляются нуклеотиды - затравка. РНК-затравку синтезирует фермент ДНК-праймаза. Затравка отличается от остальной новосинтезированной цепи ДНК, т. к. состоит из рибонуклеотидов, и далее может быть удалена. Образовавшиеся бреши застраиваются ДНК-полимеразой. Расплетание двойной спирали ДНК. Область репликации, которая перемещается вдоль родительской спирали ДНК и характеризующуюся местным расхождением двух ее цепей была названа репликационной вилкой. В ней ДНК-полимеразы синтезируют дочерние молекулы ДНК. Область, которая уже реплицирована, имеет вид глазка внутри нереплицировавшейся ДНК. Глазок образуется в местах молекулы, где находятся специфические нуклеотидные последовательности - точки начала репликации. В зависимости от направления репликации глазок содержит 1или 2 репликационные вилки. Ферменты ДНК-хеликазы быстро движутся по одиночной цепи и, встречая на пути участок двойной спирали, они разрывают водородные связи между основаниями, разделяют цепи и продвигают репликационную вилку. Белки ДНК-топоизомеразы вносят в цепь ДНК цепочечные разрывы, позволяющие цепям ДНК разделиться, а затем заделывают эти разрывы. Топоизомеразы участвуют в расцеплении зацепленных двухцепочечных колец, образующихся при репликации кольцевых ДНК. Прерывистый синтез ДНК. Дочерние цепи растут в направлении 5'-3' (удлиняется 3'-конец затравки), а матрица считывается ДНК-полимеразой в направлении 3'-5'. Синтез ДНК происходит на одной из матричной цепей. На второй ДНК синтезируется короткими фрагментами (фрагменты Оказаки). Вновь образованная цепь, которая синтезируется непрерывно, называется ведущей, а другая, собираемая из фрагментов Оказаки, отстающей. Синтез каждого из этих фрагментов начинается с РНК-затравки. Через некоторое время РНК-затравки удаляются, бреши застраиваются ДНК-полимеразой и фрагменты сшиваются в одну непрерывную цепь ДНК специальным ферментом.
Молекула ДНК-праймазы с ДНК-хеликазой образуют структуру - праймосому. Она движется в направлении раскрывания репликационной вилки и по ходу движения синтезирует РНК-затравку для фрагментов Оказаки. В репликационной вилке одновременно работают около двадцати разных белков. Процесс репликации хромосомы бактерий начинается в области ДНК (точке Ori) и продолжается до тех пор, пока не удвоится вся ДНК хромосомы. Бактериальная хромосома представляет собой единицу репликации - репликон. Итоги: В процессе репликации участвуют: 1. ДНК-хеликаза, которая расплетает двойную спираль и формирует репликационную вилку. 2. ДНК-полимеразы катализируют синтез полинуклеотидной цепи ДНК в направлении 3'-5. В направлении 5'-3' непрерывно синтезируется одна цепь - ведущая; другая цепь, отстающая, синтезируется в виде коротких фрагментов Оказаки. 3. ДНК-праймаза катализирует короткие молекулы РНК-затравки. Впоследствии фрагменты РНК удаляются - их заменяет ДНК. 4. ДНК-топоизомеразы помогают решить проблемы кручения и спутывания спирали ДНК. 5. Инициаторные белки связываются в точке начала репликации и способствуют образованию нового репликационного глазка с одной или двумя вилками.