ЛЕКЦИЯ 2. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ и КЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ и его ХАРАКТЕРИСТИКИ. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК. СОХРАННОСТЬ БИОИНФОРМАЦИИ. - презентация

1 ЛЕКЦИЯ 2. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ и КЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ и его ХАРАКТЕРИСТИКИ. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК. СОХРАННОСТЬ БИОИНФОРМАЦИИ. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОШИБОК и РЕПАРАЦИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ в МОЛЕКУЛАХ ДНК. ПЛАН ЛЕКЦИИ: 1. МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ и КЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ; 2. ДНК как ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ: СООТВЕТСТВИЕ СТРУКТУРНО- ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БИОЛОГИЧЕСКИМ ФУНКЦИЯМ; 3. ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ДНК, НУКЛЕОТИДЫ и АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ, ПЕРВИЧНАЯ (МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ) и ВТОРИЧНАЯ (НАДМОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ) СТРУКТУРА БИОПОЛИМЕРА; 4. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК как МАТРИЧНЫЙ ПРОЦЕСС: ИНИЦИАЦИЯ, ЭЛОНГАЦИЯ, ТЕРМИНАЦИЯ. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК ПРОКАРИОТ и МИТОХОНДРИЙ. РЕПЛИКАЦИЯ КОНЦЕВЫХ УЧАСТКОВ МОЛЕКУЛ ДНК (теломеры); 5. РЕДАКТИРОВАНИЕ ДНК-ТЕКСТОВ, КОРРЕКЦИЯ ОШИБОК и РЕПАРАЦИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ в МОЛЕКУЛАХ ДНК.

2 МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ: ЭЛЕМЕНТАРНАЯ СТРУКТУРА – ГЕН, ЭЛЕМЕНТАРНОЕ ЯВЛЕНИЕ – КОНВАРИАНТНАЯ РЕПЛИКАЦИЯ ДНК. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ИЗМЕНЧИВОСТЬ 1. ПУТЕМ РЕПЛИКАЦИИ ДНК ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ 1. ПРОИСХОДЯТ ГЕННЫЕ МУ- КОПИРОВАНИЕ (ТИРАЖИРОВАНИЕ) ТАЦИИ; т.к. ЭТИ МУТАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, что ПРИВОДЯТ к ИЗМЕНЕНИЮ ЯВЛЯЕТСЯ НЕОБХОДИМЫМ УСЛОВИЕМ (ПОЯВЛЕНИЮ НОВОЙ) ПЕРЕДАЧИ КАЧЕСТВЕННО и БИОИНФОРМАЦИИ ИХ КОЛИЧЕСТВЕННО ПОЛНОЦЕННОЙ НАЗЫВАЮТ ВИДОСПЕЦИФИЧНОЙ БИОИНФОРМАЦИИ в ИСТИННЫМИ. РЯДУ ПОКОЛЕНИЙ КЛЕТОК и ОРГАНИЗМОВ; 2. ПОЯВИВШАЯСЯ вследствие ГЕННЫХ МУТАЦИЙ НОВАЯ БИОИНФОРМАЦИЯ СОХРАНЯЕТСЯ в ГЕНО(АЛЛЕЛО)ФОНДАХ ПОПУЛЯЦИЙ ПОТОМКОВ (преадаптация / генетический груз). Таким образом, НА РАССМАТРИВАЕМОМ УРОВНЕ ОБЕСПЕЧИВАЮТСЯ такие СВОЙСТВА ЖИЗНИ, НЕОБХОДИМЫЕ для ЭВОЛЮЦИИ, как НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ и МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ; СОЗДАЕТСЯ РЕЗЕРВ НАСЛЕДСТВЕННОЙ (НЕОПРЕДЕЛЕНННОЙ) ИЗМЕНЧИВОСТИ. Вклад в здоровье / нездоровье людей – ПОЛУЧЕНИЕ с ГАМЕТАМИ РОДИТЕЛЕЙ ПОЛНОЦЕННОЙ БИОИНФОРМАЦИИ – ЗДОРОВЬЕ, многие ГЕННЫЕ МУТАЦИИ ВРЕДНЫ для ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ и ОНТОГЕНЕЗА, ОТЛИЧАЮТСЯ ЛЕТАЛЬНЫМ или ПОЛУЛЕТАЛЬНЫМ ЭФФЕКТОМ. Но см. ДИПЛОИДНОСТЬ ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК и ОРГАНИЗМОВ.

3 ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ ПОТОК БИОИНФОРМАЦИИ: ОСНОВНЫЕ ЗВЕНЬЯ - 1. КЛЕТОЧНОЕ ЯДРО (ДНК ХРОМОСОМ; ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ - РЕПЛИКАЦИЯ и ТРАНСКРИПЦИЯ, МУТАГЕНЕЗ и РЕКОМБИНАЦИЯ, МАКРОМОЛЕКУЛЯРНОЕ РЕДАКТИРОВАНИЕ и РЕПАРАЦИЯ); 2. ЯДРО и ЦИТОПЛАЗМА КЛЕТКИ (ИНФОРМАЦИОННАЯ или МАТРИЧНАЯ и другие ВИДЫ РНК, НЕПОСРЕДСТВЕННО УЧАСТВУЮЩИЕ в БИОСИНТЕЗЕ БЕЛКОВ; ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ – ПОСТТРАНСКРИПЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПЕРВИЧНЫХ РНК-ТРАНСКРИПТОВ: ПРОЦЕССИНГ и СПЛАЙСИНГ; ТРАНСПОРТ и(м) РНК из ЯДРА в ЦИТОПЛАЗМУ; СИНТЕЗ ПРОСТЫХ БЕЛКОВ - ПОЛИПЕПТИДОВ на РИБОСОМАХ в ЦИТОПЛАЗМЕ – ПРОЦЕСС ТРАНСЛЯЦИИ; ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ БЕЛКОВ – ДОСТАВКА к МЕСТУ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ, ПРИОБРЕТЕНИЕ БЕЛКАМИ ТРЕТИЧНОЙ - ФОЛДИНГ и ЧЕТВЕРТИЧНОЙ - МУЛЬТИБЕЛКОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ – СТРУКТУРЫ; ВЫБРАКОВКА ДЕФЕКТНЫХ и РНК и БЕЛКОВ); 3. ФУНКЦИОНАЛЬНО ЗРЕЛЫЕ БЕЛКИ, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ КАТАЛИТИЧЕСКУЮ, СТРОИТЕЛЬНУЮ, ТРАНСПОРТНУЮ, РЕГУЛЯТОРНУЮ и др. ФУНКЦИИ; 4. СОСТОЯНИЕ и ФУНКЦИИ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ СТРУКТУР и КЛЕТОК.

4 ДНК как ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ( материал наследственности и изменчивости ) ЗЕМНОЙ ЖИЗНИ: СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАТЬ в качестве БИОИНФОРМАЦИОННОГО МАТЕРИАЛА – ФУНКЦИОНАЛЬНО- СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИЕ ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА ХАРАКТЕРИСТИКИ 1. НАДЕЖНОЕ СОХРАНЕНИЕ 1. ХИМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ; БИОИНФОРМАЦИИ; БИСПИРАЛЬ - ДУБЛИРОВАНИЕ БИОИНФОРМАЦИИ во ВЗАИМО- КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ ЦЕПЯХ; ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК и РЕПАРАЦИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ; 2. ВОЗМОЖНОСТЬ ЗАПИСАТЬ 2. БИОПОЛИМЕР, в СТРУКТУРЕ БОЛЬШОЙ ОБЪЕМ БИО- которого ДОПУСКАЕТСЯ ЛЮБАЯ ИНФОРМАЦИИ; ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ МОНОМЕРОВ ( 4 нуклеотида ); 3. ПЕРЕДАЧА БИОИНФОРМАЦИИ 3. НАДМОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА в РЯДУ КЛЕТОЧНЫХ ПОКОЛЕ- в виде БИСПИРАЛИ из ВЗАИМО- ЛЕНИЙ без СУЩЕСТВЕННЫХ КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ ЦЕПЕЙ ПОТЕРЬ; ( МАТРИЧНЫЙ СИНТЕЗ, РЕПЛИКАЦИЯ );

5 ДНК как ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ (материал наследственности и изменчивости) ЗЕМНОЙ ЖИЗНИ: СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАТЬ в качестве БИОИНФОРМАЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (ПРОДОЛЖЕНИЕ 1) – ФУНКЦИОНАЛЬНО- СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКИЕ ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА: ХАРАКТЕРИСТИКИ: 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 4. ТО ЖЕ ( МАТРИЧНЫЙ СИНТЕЗ, БИОИНФОРМАЦИИ для ТРАНСКРИПЦИЯ ); ОРГАНИЗАЦИИ КЛЕТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ; 5. РЕГУЛЯЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ 5. У ЭУКАРИОТ – функций ДНК; нуклеогистоновый КОМПЛЕКС с ВОЗМОЖНОСТЬЮ ХИМИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ГИСТОНОВ с КИСЛЫМИ НЕГИСТОНО- ВЫМИ БЕЛКАМИ ( транскрипционные факторы ), СПИРАЛИЗАЦИЯ-ДЕСПИ- ДЕСПИРАЛИЗАЦИЯ БИСПИРАЛИ, ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ МОЛЕКУЛ ДНК ( метилирование ); 6. ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ОБЪЕМ 6. ОШИБКИ РЕПЛИКАЦИИ, РЕКОМБИ- ИНФОРМАЦИОННОГО ШУМА НАЦИИ, РЕПАРАЦИИ; ДЕЙСТВИЕ в виде ГЕННЫХ ( ИСТИННЫХ ) МУТАГЕНОВ. МУТАЦИЙ, ДАЮЩИХ НОВУЮ БИОИНФОРМАЦИЮ.

6 МАКРОМОЛЕКУЛЯРНАЯ и НАДМОЛЕКУЛЯРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ДНК. НУКЛЕОТИДЫ и АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ: 1. ДНК – БИОПОЛИМЕР (МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ); 2. МОНОМЕРЫ, СТРОЯЩИЕ МАКРОМОЛЕКУЛУ ДНК - НУКЛЕОТИДЫ (4); 3. НУКЛЕОТИД СОСТОИТ из АЗОТИСТОГО ОСНОВАНИЯ (4), ПЯТИУГЛЕРОДНОГО САХАРА ДЕЗОКСИРИБОЗЫ и ОСТАТКА ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ; РАЗНЫЕ НУКЛЕОТИДЫ РАЗЛИЧАЮТСЯ АЗОТИСТЫМИ ОСНОВАНИЯМИ ; 4. АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ: ДВА – это ПУРИНЫ ( А ДЕНИН и Г УАНИН), а ДВА – это ПИРИМИДИНЫ ( Ц ИТОЗИН и Т ИМИН); 5. В МАКРОМОЛЕКУЛЕ ДНК НУКЛЕОТИДЫ СОЕДИНЕНЫ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ между САХАРОМ и ФОСФАТОМ; 6. БИСПИРАЛЬ ДНК (НАДМОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ) ВЗАИМОКОМПЛЕМЕНТАРНЫЕ МАКРОМОЛЕКУЛЫ ДНК УДЕРЖИВАЮТСЯ ВОДОРОДНЫМИ СВЯЗЯМИ между ПУРИНАМИ и ПИРИМИДИНАМИ ( А-Т и Г-Ц ); РАССТОЯНИЯ между ОСНОВАНИЯМИ в ПАРАХ А-Т и Г-Ц РАВНЫ, что ДЕЛАЕТ МАКРОМОЛЕКУЛЫ ДНК в БИСПИРАЛИ АНТИПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ; в ПАРЕ А-Т 2 ВОДОРОДНЫХ СВЯЗИ, в ПАРЕ Г-Ц их ДИАМЕТР БИСПИРАЛИ 2 нм, РАССТОЯНИЕ в ПАРАХ ОСНОВАНИЙ 0,34 нм, ВИТОК БИСПИРАЛИ ВКЛЮЧАЕТ 10 ПАР НУКЛЕОТИДОВ ( В -СПИРАЛЬ) ; 8. НАИБОЛЬШУЮ ДЛИНУ ИМЕЕТ БИСПИРАЛЬ ДНК ХРОМОСОМЫ 1 ЧЕЛОВЕКА ( 263 млн. п.н.), НАИМЕНЬШУЮ – ХРОМОСОМЫ 21 ( 50 млн. п.н.).

7 РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ - 1. РЕПЛИКАЦИЯ НЕОБХОДИМА для КОПИРОВАНИЯ (ТИРАЖИРОВАНИЯ) БИСПИРАЛЕЙ ДНК ; ОБРАЗУЕМЫЕ КОПИИ (РЕПЛИКИ) ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ для КЛЕТОК ОРГАНИЗМОВ в РЯДУ ПОКОЛЕНИЙ и СОДЕРЖАТ ВИДОСПЕЦИФИЧНУЮ БИОИНФОРМАЦИЮ, используя которую КЛЕТКИ ОРГАНИЗМОВ каждого ОЧЕРЕДНОГО ПОКОЛЕНИЯ ПРОХОДЯТ ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ( видоспецифичный ) ПУТЬ РАЗВИТИЯ и ВОСПРОИЗВОДЯТ ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ( видоспецифичный ) ТИП ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ; 2. ПОД ГЕНЕТИЧЕСКИМ КОНТРОЛЕМ НАХОДЯТСЯ ВСЕ СОБЫТИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ РЕПЛИКАЦИЮ ДНК, в т.ч. ГАРАНТИРУЮЩИЕ ЕЕ ВЫСОКУЮ ТОЧНОСТЬ: ОБРАЗОВАНИЕ НУКЛЕОТИДОВ-ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ ДНК, СБОРКА МОНОМЕРОВ в ПОЛИМЕР, КООРДИНАЦИЯ с ДРУГИМИ КЛЕТОЧНЫМИ СОБЫТИЯМИ, ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК РЕПЛИКАЦИИ и РЕПАРАЦИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК, МЕЖХРОМОСОМНЫЙ ОБМЕН ФРАГМЕНТАМИ ДНК (РЕКОМБИНАЦИЯ), ТРАНСЛОКАЦИЯ УЧАСТКОВ в ПРЕДЕЛАХ МОЛЕКУЛ ДНК ОДНОЙ или РАЗНЫХ ХРОМОСОМ, УКЛАДКА БИСПИРАЛИ в ХРОМАТИН; 3. Благодаря ВЗАИМОКОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ МОЛЕКУЛ БИСПИРАЛИ ДНК СЛУЖИТ МАТРИЦЕЙ для СОБСТВЕННОЙ РЕПЛИКАЦИИ, которая ПРОИСХОДИТ ПОЛУКОНСЕРВАТИВНЫМ СПОСОБОМ; 4. ОБРАЗОВАНИЕ ДОЧЕРНИХ ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫХ ЦЕПЕЙ на МАТЕРИНСКИХ как на МАТРИЦАХ ПРОИСХОДИТ без НАРУШЕНИЯ НУКЛЕОСОМНОЙ СТРУКТУРЫ МАТЕРИНСКИХ ЦЕПЕЙ; 5. ДОЧЕРНЯЯ ПОЛИНУКЛЕОТИДНАЯ ЦЕПЬ СРАЗУ ВСЛЕД ЗА ОБРАЗОВАНИЕМ ПРИОБРЕТАЕТ НУКЛЕОСОМНУЮ СТРУКТУРУ.

8 РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ (продолжение 1) – 6. НОВЫЕ МОЛЕКУЛЫ ДНК ОБРАЗУЮТСЯ ПУТЕМ ПРИСОЕДИНЕНИЯ ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОЗИДТРИФОСФАТОВ к СВОБОДНОМУ 3΄ -гидроксильному КОНЦУ уже СТРОЯЩЕЙСЯ МОЛЕКУЛЫ; т.о. ИХ СИНТЕЗ ИДЕТ в НАПРАВЛЕНИИ 5΄3΄ вдоль МАТРИЧНОЙ МОЛЕКУЛЫ, ОРИЕНТИРОВАННОЙ в ПРОТИВОПОЛОЖНОМ, 3΄5΄ НАПРАВЛЕНИИ; СИНТЕЗ ОДНОЙ МОЛЕКУЛЫ или ЦЕПИ БИСПИРАЛИ (ЛИДИРУЮЩАЯ) ИДЕТ НЕПРЕРЫВНО, а ВТОРОЙ (ОТСТАЮЩАЯ) – ИМПУЛЬСАМИ ( полунепрерывный механизм ); для ОБРАЗОВАНИЯ ЛИДИРУЮЩЕЙ ЦЕПИ ДОСТАТОЧНО ОДНОГО АКТА ИНИЦИАЦИИ, для ОБРАЗОВАНИЯ ОТСТАЮЩЕЙ ЦЕПИ – НЕСКОЛЬКИХ; 7. ИНИЦИАЦИЯ СИНТЕЗА НОВЫХ МОЛЕКУЛ ДНК (РЕПЛИКОНАМИ ЛИДИРУЮЩЕЙ или ФРАГМЕНТАМИ ОКАЗАКИ ОТСТАЮЩЕЙ) ТРЕБУЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РНК -ЗАТРАВКИ (ПРАЙМЕР), ПРЕДОСТАВЛЯЮЩЕЙ СВОБОДНЫЙ 3΄ -гидроксильный КОНЕЦ, что видимо ОТРАЖАЕТ ХОД ЭВОЛЮЦИИ ЗЕМНОЙ ЖИЗНИ; 8. В ТОЧКАХ ИНИЦИАЦИИ РЕПЛИКАЦИИ ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ между МОЛЕКУЛАМИ ДНК БИСПИРАЛИ РАЗРЫВАЮТСЯ, а сами МОЛЕКУЛЫ РАСПЛЕТАЮТСЯ и УДЕРЖИВАЮТСЯ в таком положении БЕЛКАМИ; 9. СКОРОСТЬ РЕПЛИКАЦИИ у ЭУКАРИОТ п.н. в секунду ; СЖАТЫЕ СРОКИ РЕПЛИКАЦИИ ДОСТИГАЮТСЯ БОЛЬШИМ ЧИСЛОМ ТОЧЕК ИНИЦИАЦИИ; 10. ДОЧЕРНИЕ БИСПИРАЛИ ОБРАЗОВАНЫ ОДНОЙ МАТЕРИНСКОЙ и ОДНОЙ НОВОЙ МАКРОМОЛЕКУЛАМИ (ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫМИ ЦЕПЯМИ) ДНК.

9 РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ (продолжение 2) – 11. РЕПЛИКАЦИЯ ЛИДИРУЮЩЕЙ МОЛЕКУЛЫ РЕПЛИКОНАМИ, а ЗАПАЗДЫВАЮЩЕЙ МОЛЕКУЛЫ ФРАГМЕНТАМИ ОКАЗАКИ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ТЕМ, что 2 МОЛЕКУЛЫ БИСПИРАЛИ АНТИПАРАЛЛЕЛЬНЫ, а ДНК -ПОЛИМЕРАЗА СПОСОБНА ПРИСОЕДИНЯТЬ к РАСТУЩЕЙ ЦЕПИ ДНК ОЧЕРЕДНОЙ НУКЛЕОТИД только на 3΄ КОНЦЕ, т.е. СТРОИТЬ ДОЧЕРНЮЮ ЦЕПЬ в НАПРАВЛЕНИИ 5΄3΄ ; 12. РАЗМЕР РЕПЛИКОНА ЭУКАРИОТ порядка п.н., а ФРАГМЕНТА ОКАЗАКИ у ЭУКАРИОТ – п.н. ; в ДНК ХРОМОСОМ СОМАТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ ЧЕЛОВЕКА порядка РЕПЛИКОНОВ; ОДНОВРЕМЕННО РЕПЛИЦИРУЕТСЯ ДНК РЕПЛИКОНОВ; РАЗНЫЕ УЧАСТКИ ДНК РЕПЛИЦИРУЮТСЯ в РАЗНОЕ ВРЕМЯ: РЕПЛИКАЦИЯ ГЕТЕРОХРОМАТИНОВЫХ УЧАСТКОВ ОБЫЧНО ОТНЕСЕНА на КОНЕЦ СИНТЕТИЧЕСКОГО ПЕРИОДА, тогда как УДВОЕНИЕ ДНК ЦЕНТРОМЕРНЫХ УЧАСТКОВ ( тоже гетерохроматиновых ) ХРОМОСОМ ПРОИСХОДИТ даже не в ПЕРИОДЕ S ИНТЕРФАЗЫ, а в НАЧАЛЕ АНАФАЗЫ МИТОЗА; 13. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК – ПРОЦЕСС СИММЕТРИЧНЫЙ, т.к. ОБЕ МАКРОМОЛЕКУЛЫ (ЦЕПИ) БИСПИРАЛИ ЯВЛЯЮТСЯ МАТРИЦАМИ; 14. У ЭУКАРИОТ ВРЕМЯ РЕПЛИКАЦИИ СОСТАВЛЯЕТ, в среднем, 7-12 часов в УСЛОВИЯХ In Vivо и 6-8 часов в УСЛОВИЯХ In Vitro ; СКОРОСТЬ РЕПЛИКАЦИИ РЕГУЛИРУЕТСЯ ИЗМЕНЕНИЕМ ЧИСЛА ТОЧЕК ЕЕ ИНИЦИАЦИИ (ЧИСЛОМ АКТИВИРУЕМЫХ РЕПЛИКОНОВ); ЭТО ЧИСЛО ВАРЬИРУЕТ в зависимости от СТАДИИ ОНТОГЕНЕЗА, ТИПА КЛЕТОК и СТАДИИ ГИСТОГЕНЕЗА, УСЛОВИЙ СУЩЕСТВОВАНИЯ КЛЕТОК; к примеру, в СПЕРМАТОГОНИЯХ ЧЕЛОВЕКА ПРИХОДИТСЯ на ХРОМОСОМУ в среднем 40 ТОЧЕК ИНИЦИАЦИИ, а в СПЕРМАТОЦИТАХ – 5-6 ТАКИХ ТОЧЕК (ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ПЕРИОДА S, соответственно, 15 и 100 ЧАСОВ).

10 КАК МАТРИЧНЫЙ ПРОЦЕСС РЕПЛИКАЦИЯ ВКЛЮЧАЕТ ФАЗЫ: 1. ИНИЦИАЦИИ или НАЧАЛА, 2. ЭЛОНГАЦИИ или НАРАЩИВАНИЯ (ПРИРАЩЕНИЯ, УДЛИННЕНИЯ) СТРОЯЩЕЙСЯ ДОЧЕРНЕЙ МАКРОМОЛЕКУЛЫ (ЦЕПИ) ДНК, 3. ТЕРМИНАЦИИ или ЗАВЕРШЕНИЯ.

11 РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ФАЗА ИНИЦИАЦИИ - 1. В ПЕРИОДЕ G1 КЛЕТОЧНОГО ЦИКЛА ОБРАЗУЕТСЯ ПРЕРЕПЛИКАТИВНЫЙ КОМПЛЕКС из РАЗНЫХ БЕЛКОВ. Среди них – ИНИЦИИРУЮЩИЕ или УЗНАЮЩИЕ БЕЛКИ, НАХОДЯЩИЕ ТОЧКИ ИНИЦИАЦИИ (НАЧАЛА), и ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИЕ БЕЛКИ, которыеРАСТЯГИВАЮТ ЦЕПИ-МАТРИЦЫ БИСПИРАЛИ, ДЕЛАЯ их ДОСТУПНЫМИ для ПРИСОЕДИНЕНИЯ КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ НУКЛЕОТИДОВ. УЧАСТОК БИСПИРАЛИ ДНК с ОТКРЫВШИМИСЯ для РЕПЛИКАЦИИ ЦЕПЯМИ-МАТРИЦАМИ – РЕПЛИКАТИВНЫЙ ГЛАЗ ; 2. Для того, чтобы РЕПЛИКАЦИЯ НАЧАЛАСЬ (ПЕРЕХОД в ПЕРИОД S КЛЕТОЧНОГО ЦИКЛА) ПРЕРЕПЛИКАТИВНЫЙ КОМПЛЕКС ПРЕОБРАЗУЕТСЯ в РЕПЛИКАТИВНЫЙ КОМПЛЕКС (ЗАМЕНА НЕКОТОРЫХ БЕЛКОВ) и в ТОЧКАХ ORI ОБРАЗУЮТСЯ РЕПЛИКАТИВНЫЕ ВИЛКИ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩИЕ РЕПЛИКАЦИЮ в двух ВЗАИМОПРОТИВОПОЛОЖНЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ. РК ОБЕСПЕЧИВАЕТ СВЯЗЬ НЕОБХОДИМЫХ для РЕПЛИКАЦИИ БЕЛКОВ (в т.ч. ФЕРМЕНТОВ ) с ТОЧКАМИ ORI, РАСКРУЧИВАНИЕ или МЕСТНУЮ ДЕНАТУРАЦИЮ БИСПИРАЛИ ДНК (ФЕРМЕНТ ГЕЛИКАЗА+ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ БЕЛОК ), СОБСТВЕННО РЕПЛИКАЦИЮ (ФЕРМЕНТ ДНК -ПОЛИМЕРАЗА ); 3. Чтобы ИЗБЕЖАТЬ при МЕСТНОМ РАСКРУЧИВАНИИ БИСПИРАЛИ ОБРАЗОВАНИЯ перед РЕПЛИКАТИВНОЙ ВИЛКОЙ СУПЕРВИТКОВ, что ПРЕПЯТСТВОВАЛО бы ПОСТУПАТЕЛЬНОМУ ДВИЖЕНИЮ ВИЛКИ, ФЕРМЕНТЫ ТОПОИЗОМЕРАЗЫ I и II РАЗРЫВАЮТ одну или обе ЦЕПИ, чем СОЗДАЮТСЯ УСЛОВИЯ для ЛОКАЛЬНЫХ ВРАЩЕНИЙ ФРАГМЕНТОВ МОЛЕКУЛ ДНК - СУПЕРВИТКИ не ОБРАЗУЮТСЯ;

12 РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ФАЗА ИНИЦИАЦИИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ 1) - 4. ГЛАВНЫЕ ФЕРМЕНТЫ РЕПЛИКАЦИИ ДНК -ПОЛИМЕРАЗЫ не МОГУТ САМОСТОЯТЕЛЬНО НАЧАТЬ СИНТЕЗ ПОЛИНУКЛЕОТИДА путем СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОЗИДТРИФОСФАТОВ; ОНИ КАТАЛИЗИРУЮТ только ПРИСОЕДИНЕНИЕ с ОБРАЗОВАНИЕМ ФОСФОДИЭФИРНОЙ СВЯЗИ ТРИФОСФОНУКЛЕОТИДОВ-ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ к уже ИМЕЮЩЕМУСЯ ФРАГМЕНТУ ПОЛИ(ОЛИГО)НУКЛЕОТИДА, причем исключительно при НАЛИЧИИ СВОБОДНОГО 3΄ -ОН КОНЦА (НАПРАВЛЕНИЕ РОСТА ПОЛИНУКЛЕОТИДА 5΄3΄ ); 5. В связи с отмеченным (см. п.4) РЕПЛИКАЦИЯ ДНК НЕ МОЖЕТ НАЧАТЬСЯ, если НЕ БУДЕТ ОБРАЗОВАН КОРОТКИЙ ( нуклеотидов ) ФРАГМЕНТ РНК -ЗАТРАВКИ (ПРАЙМЕР) со СВОБОДНЫМ 3΄ -ОН КОНЦОМ; 6. Таким образом (см. п.5) НАЧИНАЕТ ПРОЦЕСС РЕПЛИКАЦИИ ДНК ФЕРМЕНТНЫЙ КОМПЛЕКС α(альфа)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА – ПРАЙМАЗА; в этом комплексе ПРАЙМАЗА ФУНКЦИОНИРУЕТ как РНК-ПОЛИМЕРАЗА, т.е. ОБЕСПЕЧИВАЕТ ОБРАЗОВАНИЕ РНК -ПРАЙМЕРА, СПАРЕННОГО с ДНК; 7. В ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТКАХ, кроме α(альфа) ДНК -ПОЛИМЕРАЗЫ, ФУНКЦИОНИРУЮТ также δ(дельта)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА – ОБЕСПЕЧИВАЕТ НЕПОСРЕДСТВЕННО РЕПЛИКАЦИЮ ДНК, ß(бета) и ε(эпсилон)ДНК- ПОЛИМЕРАЗЫ – УЧАСТВУЮТ в РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ МОЛЕКУЛ ДНК, γ(гамма)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА – ОБЕСПЕЧИВАЕТ РЕПЛИКАЦИЮ ДНК МИТОХОНДРИЙ.

13 РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ФАЗА ЭЛОНГАЦИИ - 1. С 3΄-ОН КОНЦА НАЧАВШЕЙ РОСТ ПОЛИНУКЛЕОТИДНОЙ ЦЕПИ ВЫТЕСНЯЕТСЯ ФЕРМЕНТНЫЙ КОМПЛЕКС α(альфа)ДНК- ПОЛИМЕРАЗА – ПРАЙМАЗА; 2. МЕСТО УКАЗАННОГО КОМПЛЕКСА ( см. п.1 ) ЗАНИМАЕТ КОМПЛЕКС БЕЛКОВ, ВКЛЮЧАЮЩИЙ ГЛАВНЫЙ ФЕРМЕНТ ЭЛОНГАЦИИ δ(дельта)ДНК-ПОЛИМЕРАЗУ, а также БЕЛОК, БЛОКИРУЮЩИЙ РОСТ РНК-ПРАЙМЕРА на 3΄ КОНЦЕ СВЕРХ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ДЛИНЫ, и БЕЛОК -ПРИЩЕПКУ или ЗАЖИМ, КРЕПЯЩИЙ δ ( дельта ) ДНК -ПОЛИМЕРАЗУ к РЕПЛИЦИРУЕМОЙ ПОЛИНУКЛЕОТИДНОЙ ЦЕПИ; 3. δ ( дельта ) ДНК -ПОЛИМЕРАЗА КАТАЛИЗИРУЕТ РЕПЛИКАЦИЮ ДНК как в БОЛЕЕ ПРОТЯЖЕННЫХ РЕПЛИКОНАХ (ЛИДИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ), так и в КОРОТКИХ ФАГМЕНТАХ ОКАЗАКИ (ОТСТАЮЩАЯ или ЗАПАЗДЫВАЮЩАЯ ЦЕПЬ).

14 РЕПЛИКАЦИЯ ДНК: ФАЗА ТЕРМИНАЦИИ - 1. В ЭУКАРИОТИТЧЕСКИХ КЛЕТКАХ ПРОЦЕСС РЕПЛИКАЦИИ ОСТАНОВЛИВАЕТСЯ, когда ВСТРЕЧАЮТСЯ РЕПЛИКАТИВНЫЕ ВИЛКИ ДВУХ СОСЕДНИХ РЕПЛИКОНОВ; 2. Т. к. РЕПЛИКАЦИЯ ИДЕТ ПОРЕПЛИКОННО (ЛИДИРУЮЩАЯ ЦЕПЬ) или ФРАГМЕНТАМИ ОКАЗАКИ (ОТСТАЮЩАЯ ЦЕПЬ), то РЕПЛИЦИРУЕМЫЙ ПОЛИНУКЛЕОТИД поначалу ПРЕДСТАВЛЕН РАЗОБЩЕННЫМИ ФРАГМЕНТАМИ, соответственно, БОЛЕЕ ДЛИННЫМИ и КОРОТКИМИ, которые СШИВАЮТСЯ КОНЕЦ в КОНЕЦ в ЦЕЛОСТНУЮ МАКРОМОЛЕКУЛУ ФЕРМЕНТОМ ДНК-ЛИГАЗОЙ; этот ФЕРМЕНТ КАТАЛИЗИРУЕТ ОБРАЗОВАНИЕ МЕЖНУКЛЕОТИДНОЙ ФОСФОДИЭФИРНОЙ СВЯЗИ, но только если ОДНОЦЕПОЧЕЧНЫЕ ФРАГМЕНТЫ ДНК НАХОДЯТСЯ в СОСТАВЕ ДВУХЦЕПОЧЕЧНОЙ ДНК; 3. В ФАЗЕ ТЕРМИНАЦИИ УДАЛЯЮТСЯ ПРАЙМЕРЫ (ФЕРМЕНТ РНКаза Н или НУКЛЕАЗА Н, РАЗРУШАЮЩИЙ ФРАГМЕНТЫ РНК в ГИБРИДНЫХ КОМПЛЕКСАХ РНК/ДНК ); ВОЗНИКАЮЩИЕ БРЕШИ ЗАПОЛНЯЮТСЯ СООТВЕТСТВУЮЩИМИ ФРАГМЕНТАМИ ДНК – ФЕРМЕНТ ß(бета)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА; ФРАГМЕНТЫ ДНК, ЗАМЕНИВШИЕ ПРАЙМЕРЫ, ПРИШИВАЮТСЯ ФЕРМЕНТОМ ДНК- ЛИГАЗОЙ к РЕПЛИЦИРУЕМОЙ ЦЕПИ ДНК.

15 РЕПЛИКАЦИЯ ДНК ПРОКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК: ОСОБЕННОСТИ - 1. РЕПЛИКАЦИЯ ПРОИСХОДИТ с ОДНОЙ ТОЧКИ ИНИЦИАЦИИ ОДНИМ БЛОКОМ или РЕПЛИКОНОМ, не ПРЕРЫВАЯСЬ, с ОБРАЗОВАНИЕМ ДВУХРЕПЛИКАЦИОННЫХ ВИЛОК; 2. КЛЮЧЕВОЙ ФЕРМЕНТ РЕПЛИКАЦИИ ДНК у ПРОКАРИОТ – ДНК- ПОЛИМЕРАЗА III, ФУНКЦИОНИРУЮЩАЯ в КОМПЛЕКСЕ с примерно 20 БЕЛКАМИ; 3. ДНК -ПОЛИМЕРАЗА III КАТАЛИЗИРУЕТ СИНТЕЗ как ЛИДИРУЮЩЕЙ, так и ОТСТАЮЩЕЙ ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫХ ЦЕПЕЙ ДНК; 4. НА ЗАВЕРШАЮЩЕЙ СТАДИИ ЗАПОЛНЕНИЕ БРЕШЕЙ на МЕСТЕ РАЗРУШЕННЫХ ПРАЙМЕРОВ (ЗАПАЗДЫВАЮЩАЯ ЦЕПЬ) ПРОИСХОДИТ с участием ФЕРМЕНТА ДНК -ПОЛИМЕРАЗЫ I; 5. ТЕРМИНАЦИЯ РЕПЛИКАЦИИ у ПРОКАРИОТ ПРОИСХОДИТ, когдаРЕПЛИКАЦИОННАЯ ВИЛКА ДОСТИГАЕТ УЧАСТКА ДНК с ОСОБЫМИ САЙТАМИ ter и, если с ДНК этих САЙТОВ СОЕДИНИТСЯ ПРОДУКТ ГЕНА tus. 6. ДНК -ПОЛИМЕРАЗА II УЧАСТВУЕТ в ПРОЦЕССАХ МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПРОКАРИОТИЧЕСКОЙ ДНК;

16 РЕПЛИКАЦИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК: ОСОБЕННОСТИ - 1. РЕПЛИКАЦИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ ОТЛИЧИЯМИ в сравнении с РЕПЛИКАЦИЕЙ ЯДЕРНОЙ ДНК ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК и ДНК ПРОКАРИОТ; 2. РЕПЛИКАЦИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК не СВЯЗАНА с ПЕРИОДОМ S ИНТЕРФАЗЫ КЛЕТОЧНОГО ЦИКЛА и ПРОИСХОДИТ в ЛЮБОЙ его ВРЕМЕННОЙ ТОЧКЕ, за исключением непосредственно МИТОЗА; 3. мДНК ОТДЕЛЬНЫХ ОРГАНЕЛЛ РЕПЛИЦИРУЕТСЯ НЕЗАВИСИМО от РЕПЛИКАЦИИ ДНК других МИТОХОНДРИЙ КЛЕТКИ; за КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ ДНК одних ОРГАНЕЛЛ РЕПЛИЦИРУЕТСЯ БОЛЕЕ ОДНОГО РАЗА, а ДРУГИХ – не РЕПЛИЦИРУЕТСЯ вовсе ; 4. РЕПЛИКАЦИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК КАТАЛИЗИРУЕТСЯ ФЕРМЕНТОМ γ ( гамма ) ДНК -ПОЛИМЕРАЗОЙ; 5. Д ля каждой из МАКРОМОЛЕКУЛ (ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫХ ЦЕПЕЙ) БИСПИРАЛИ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК есть своя ТОЧКА ИНИЦИАЦИИ; 6. ОБРАЗОВАНИЕ РНК- ПРАЙМЕРОВ при РЕПЛИКАЦИИ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК КАТАЛИЗИРУЕТСЯ ФЕРМЕНТОМ ДНК- зависимой РНК -ПОЛИМЕРАЗОЙ.

17 РЕПЛИКАЦИЯ ТЕЛОМЕРНЫХ (КОНЦЕВЫХ) УЧАСТКОВ МОЛЕКУЛ ДНК ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК: ОСОБЕННОСТИ - 1. К огда РЕПЛИКАТИВНАЯ ВИЛКА ДОСТИГАЕТ КОНЦА ЛИНЕЙНОЙ МОЛЕКУЛЫ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ ДНК, на которой как на МАТРИЦЕ ПРОИСХОДИТ РЕПЛИКАЦИЯ ОТСТАЮЩЕЙ ДОЧЕРНЕЙ ЦЕПИ ДНК, не ОСТАЕТСЯ МЕСТА для ОБРАЗОВАНИЯ РНК -ПРАЙМЕРА, с которого мог бы НАЧАТЬСЯ СИНТЕЗ ДНК ТЕРМИНАЛЬНОГО ФРАГМЕНТА ОКАЗАКИ, вследствие чего с каждым ЦИКЛОМ РЕПЛИКАЦИИ МОЛЕКУЛЫ ДНК УКОРАЧИВАЮТСЯ ( МАРГИНОТОМИЯ ДНК ) – у ЧЕЛОВЕКА на НУКЛЕОТИДОВ; 2. УКОРОЧЕНИЯ УДАЕТСЯ ИЗБЕЖАТЬ благодаря ДВУМ МОМЕНТАМ: - ТЕЛОМЕРНАЯ ДНК (у PROTOZOA, РАСТЕНИЙ, МЛЕКОПИТАЮЩИХ, включая H.s. ) ОБРАЗОВАНА НУКЛЕОТИДНЫМИ ПОВТОРАМИ, БОГАТЫМИ ГУАНИЛОВЫМ НУКЛЕОТИДОМ (ЧЕЛОВЕК - GGGTTA ); - СПЕЦИАЛЬНЫЕ НУКЛЕОТИДНЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ УЗНАЮТСЯ ФЕРМЕНТНЫМ ТЕЛОМЕРАЗНЫМ КОМПЛЕКСОМ со СВОЙСТВАМИ ОБРАТНОЙ ТРАНСКРИПТАЗЫ, которыйДОСТРАИВАЕТ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ КОНЦЕВЫЕ ФРАГМЕНТЫ ДНК на своей РНК - МАТРИЦЕ; 3. ТЕЛОМЕРАЗНЫЙ КОМПЛЕКС АКТИВЕН в ИНТЕНСИВНО РАЗМНОЖАЮЩИХСЯ КЛЕТКАХ – ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ПЕРИОД ОНТОГЕНЕЗА, ОБНОВЛЯЮЩИЕСЯ КЛЕТОЧНЫЕ ПОПУЛЯЦИИ, СК, КЛЕТКИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ.

18 УРОВЕНЬ НАДЕЖНОСТИ РЕПЛИКАЦИИ ДНК в ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТКАХ – 1 ОШИБКА на СПАРИВАНИЙ – СУЩЕСТВЕННО ВЫШЕ, чем ОЖИДАЕМЫЙ, если ИСХОДИТЬ из РАСЧЕТОВ ВЕРОЯТНОСТИ ОШИБОК при КОМПЛЕМЕНТАРНОМ СПАРИВАНИИ НУКЛЕОТИДОВ. ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ НАДЕЖНОСТИ ДОСТИГАЕТСЯ благодаря тому, что в ЭВОЛЮЦИИ были НАРАБОТАНЫ МЕХАНИЗМЫ, МИНИМИЗИРУЮЩИЕ ИСКАЖЕНИЕ БИОИНФОРМАЦИИ, НЕИЗБЕЖНОЕ в связи с ОСУЩЕСТВЛЕНИЕМ СООТВЕТСТВУЮЩИХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ и действием ФИЗИЧЕСКИХ, ХИМИЧЕСКИХ и БИОЛОГИЧЕСКИХ МУТАГАНОВ.

19 МЕХАНИЗМЫ МИНИМИЗАЦИИ ИСКАЖЕНИЯ БИОИНФОРМАЦИИ в связи с ПРОЦЕССОМ РЕПЛИКАЦИИ - I. ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО НУКЛЕОТИДА и САМОКОРРЕКЦИЯ ОШИБОК при ВКЛЮЧЕНИИ НУКЛЕОТИДОВ в РАСТУЩУЮ ПОЛИНУКЛЕОТИДНУЮЦЕПЬ РЕДАКТИРОВАНИЕМ ( англ., PROOFREADING) ДНК-ТЕКСТА: 1. ФУНКЦИИ МОЛЕКУЛЯРНОГО НАБОРЩИКА и РЕДАКТОРА ВЫПОЛНЯЕТ δ(дельта)ДНК-ПОЛИМЕРАЗА. 2. ШАГ за ШАГОМ ПРОЦЕССА РЕПЛИКАЦИИ ФЕРМЕНТ ВЫБИРАЕТ из ПУЛА ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОЗИДТРИФОСФАТОВ-ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ ДНК КОМПЛЕМЕНТАРНЫЙ (ПРАВИЛЬНЫЙ) НУКЛЕОТИД; 3. ДВИЖУЩИЙСЯ вдоль МАТРИЦЫ ФЕРМЕНТ ИМЕЕТ БОЛЬШЕЕ СРОДСТВО кПРАВИЛЬНОМУ НУКЛЕОТИДУ, чем к ИЗМЕНЕННОМУ ( к примеру, СОДЕРЖАЩЕМУ ТАУТОМЕРНУЮ – ИЗОМЕРНУЮ - ФОРМУ ОСНОВАНИЯ: образуются с частотой 1 на правильных ); ИЗМЕНИВ КОНФОРМАЦИЮ, ДНК-ПОЛИМЕРАЗА не ДОПУСКАЕТ СПАРИВАНИЯ ТАУТОМЕРНОЙ ФОРМЫ; 4. Если СПАРИВАНИЕ ПРОИЗОШЛО, то в отличие от ПРАВИЛЬНОГО НУКЛЕОТИДА ТАУТОМЕР может СПАРИТЬСЯ с другим НУКЛЕОТИДОМ. ТАУТОМЕРЫ НЕДОЛГОВЕЧНЫ, в связи с чем в РАСТУЩЕЙ ЦЕПИ ПОЯВЛЯЕТСЯ НЕСПАРЕННЫЙ НЕПРАВИЛЬНЫЙ (ЛИШНИЙ) НУКЛЕОТИД. ПРОЯВЛЯЯ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НУКЛЕАЗЫ, δ ( дельта ) ДНК -ПОЛИМЕРАЗА ВЫЩЕПЛЯЕТ этот НУКЛЕОТИД.

20 МЕХАНИЗМЫ МИНИМИЗАЦИИ ИСКАЖЕНИЯ БИОИНФОРМАЦИИ в связи с ПРОЦЕССОМ РЕПЛИКАЦИИ и ДЕЙСТВИЕМ МУТАГЕНОВ ( ПРОДОЛЖЕНИЕ 1) - II. ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК (МАКРОМОЛЕКУЛЯРНАЯ РЕПАРАЦИЯ) в СТРУКТУРЕ ДНК – МЕНЕЕ ОДНОГО из 1000 МУТАГЕННЫХ СОБЫТИЙ ДАЕТ ГЕННУЮ МУТАЦИЮ: НЕСМОТРЯ на ХИМИЧЕСКУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ, МОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА ДНК ИЗМЕНЕНЯЕТСЯ под ДЕЙСТВИЕМ ЭНДОГЕННЫХ (ТЕПЛОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ, АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА) и ЭКЗОГЕННЫХ ( УФ и другие ВИДЫ ИЗЛУЧЕНИЙ, ХИМИЧЕСКИЕ АГЕНТЫ) ФАКТОРОВ: ДНК ТЕРЯЕТ ПУРИНОВЫЕ ( А и Г ) ОСНОВАНИЯ ( /геном/сутки ), ДЕЗАМИНИРОВАНИЕ ПЕРЕВОДИТ Ц в У ( 100 /геном/сутки ), под действием УФ в ПОЛИНУКЛЕОТИДНЫХ ЦЕПЯХ ОБРАЗУЮТСЯ ДИМЕРЫ ПИРИМИДИНОВ (-Ц-Ц-, –Т-Т- ). ВСЕ ЭТО ПРИВЕЛО к ПОЯВЛЕНИЮ в ЭВОЛЮЦИИ СИСТЕМ РЕПАРАЦИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ДНК. Т.к. эти ИЗМЕНЕНИЯ РАЗНООБРАЗНЫ, таких СИСТЕМ НЕСКОЛЬКО. В НИХ обычно РАБОТАЕТ ПРИНЦИП ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТРЕБУЕМОЙ НУКЛЕОТИДНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ в ОДНОЙ ЦЕПИ БИСПИРАЛИ благодаря СОХРАННОСТИ СТРУКТУРЫ ВТОРОЙ ЦЕПИ (ФАКТИЧЕСКИ БИСПИРАЛЬ СОДЕРЖИТ 2 КОМПЛЕКТА ИДЕНТИЧНОЙ БИОИНФОРМАЦИИ). ЗАДАЧЕЙ МИНИМИЗАЦИИ ИСКАЖЕНИЯ БИОИНФОРМАЦИИ ОБЪЯСНЯЮТ ПЕРЕХОД ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ от РНК к ДНК: если бы в ГЕНЕТИЧЕСКОМ МАТЕРИАЛЕ СОХРАНИЛИСЬ Ц и У ( в ДНК - Т ), то НЕЛЬЗЯ БЫЛО бы ОТЛИЧИТЬсвой (БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ) У и У, ОБРАЗОВАВШИЙСЯ вследствие ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ Ц, ИЗ БИОПОЛИМЕРОВ только ДНК СПОСОБНА к РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ.

21 МЕХАНИЗМЫ МИНИМИЗАЦИИ ИСКАЖЕНИЯ БИОИНФОРМАЦИИ в связи с ПРОЦЕССОМ РЕПЛИКАЦИИ и ДЕЙСТВИЕМ МУТАГЕНОВ ( ПРОДОЛЖЕНИЕ 2) – II. ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК (МАКРОМОЛЕКУЛЯРНАЯ РЕПАРАЦИЯ) в СТРУКТУРЕ ДНК – ЭКСЦИЗИОННЫЙ ( с ВЫРЕЗАНИЕМ) МЕХАНИЗМ: 1. РАЗЛИЧАЮТ ДОРЕПЛИКАТИВНУЮ и ПОСТРЕПЛИКАТИВНУЮ РЕПАРАЦИЮ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ СТРУКТУРЫ ДНК; 2. ПРОЦЕСС МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕПАРАЦИИ ПРЕДУСМАТРИВАЕТ ИДЕНТИФИКАЦИЮ ЦЕПИ БИСПИРАЛИ, которая СОДЕРЖИТ ПОВРЕЖДЕНИЕ. 3. В случае ДОРЕПЛИКАТИВНОЙ РЕПАРАЦИИ ПОВРЕЖДЕННАЯ ЦЕПЬ, ЯВЛЯЯСЬ ДОЧЕРНЕЙ, ИДЕНТИФИЦИРУЕТСЯ по МЕНЬШЕМУ УРОВНЮ МЕТИЛИРОВАНИЯ и/или по НАЛИЧИЮ РАЗРЫВОВ по ходу ЦЕПИ ; ОБОЗНАЧАЯ эту ТОЧКУ, ФЕРМЕНТ ЭНДОНУКЛЕАЗА РАЗРЫВАЕТ в ней ФОСФОДИЭФИРНУЮ СВЯЗЬ; ФЕРМЕНТ ЭКЗОНУКЛЕАЗА ВЫРЕЗАЕТ ПОВРЕЖДЕННЫЙ УЧАСТОК ЦЕПИ с НЕКОТОРЫМ ЧИСЛОМ ПРИЛЕГАЮЩИХ НУКЛЕОТИДОВ; ФЕРМЕНТЫ ß(бета) или ε(эпсилон)ДНК -ПОЛИМЕРАЗА ДОСТРАИВАЮТ УДАЛЕННЫЙ ФРАГМЕНТ ДНК с СОБЛЮДЕНИЕМ ПРИНЦИПА КОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ на МАТЕРИНСКОЙ ЦЕПИ как на МАТРИЦЕ; ФЕРМЕНТ ДНК- ЛИГАЗА ВОССТАНАВЛИВАЕТ ЦЕЛОСТНОСТЬ ПОЛИНУКЛЕОТИДНОЙ ЦЕПИ. 4. В случае, если ПОВРЕЖДЕНИЕ СОСТОИТ в ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ ОСНОВАНИЙ, то ФУНКЦИЮ ДЕТЕКЦИИ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ ФЕРМЕНТЫ ДНК- ГЛИКОЗИЛАЗЫ; далее, а также в случае ПОВРЕЖДЕНИЙ в виде ПИРИМИДИНОВЫХ ДИМЕРОВ – см. п.3 ; 5. В основе ПОСТРЕПЛИКАТИВНОЙ РЕПАРАЦИИ ЛЕЖИТ ПРОЦЕСС РЕКОМБИНАЦИИ.

22 МЕХАНИЗМЫ МИНИМИЗАЦИИ ВРЕДНЫХ для ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОСЛЕДСТВИЙ МАССИВНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ СТРУКТУРЫ ДНК ( ПРОДОЛЖЕНИЕ 3) – III. КЛЕТКА в КРАЙНЕ НЕБЛАГОПРИЯТНОЙ СИТУАЦИИ: ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК НАСТОЛЬКО МНОГО, что МЕХАНИЗМЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕПАРАЦИИ не СПРАВЛЯЮТСЯ – АВАРИЙНАЯ СИСТЕМА SOS: 1. АКТИВИРУЕТСЯ ГРУППА ИНДУЦИБИЛЬНЫХ (ПОБУЖДАЕМЫХ к АКТИВНОСТИ ОСОБЫМИ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАМИ) ДНК -РЕПАРИРУЮЩИХ ФЕРМЕНТОВ; 2. ОСОБЕННОСТЬ – ЗАПОЛНЕНИЕ ЭКСЦИЗИОННЫХ БРЕШЕЙ и ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЦЕЛОСТНОСТИ МАКРОМОЛЕКУЛ ПРОИСХОДИТ в СРОЧНОМ ПОРЯДКЕ без СОБЛЮДЕНИЯ ПРИНЦИПА КОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ, вследствие чего ВОЗНИКАЕТ ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ ЧИСЛО МУТАЦИЙ; 3. ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ ПОВРЕЖДЕНИЯ ДНК ВЫЗЫВАЕТ БЛОК РЕПЛИКАЦИИ (КЛЕТКИ не ВСТУПАЮТ в ПЕРИОД S ) и МИТОЗОВ; т.к. КЛЕТКИ не ДЕЛЯТСЯ, ПЕРЕДАЧИ ИСКАЖЕННОЙ БИОИНФОРМАЦИИ в РЯДУ КЛЕТОЧНЫХ ПОКОЛЕНИЙ (ТИРАЖИРОВАНИЯ ДЕФЕКТНОЙ БИОИНФОРМАЦИИ) не ПРОИСХОДИТ; 4. БЛОК КЛЕТОЧНОГО (МИТОТИЧЕСКОГО) ЦИКЛА – СИГНАЛ к ЗАПУСКУ АПОПТОЗА и, следовательно, к САМОЛИКВИДАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКИ (БИОИНФОРМАЦИОННО) ДЕФЕКТНЫХ КЛЕТОК.