ЖОСПАРЫ: Репликация дегеніміз не? Эукариоттардағы ДНҚ репликациясы Прокариоттардағы ДНҚ репликациясы Қорытынды. - презентация

1

2 ЖОСПАРЫ: Репликация дегеніміз не? Эукариоттардағы ДНҚ репликациясы Прокариоттардағы ДНҚ репликациясы Қорытынды

3 Репликация Организмдер клеткалардык бөлінуі нәтижесінде өсіп- жетіледі. Микроспектромия әдңсімен зерттегенде клетка бөлінгенде ДНҚ молекуласында екі есе көбейетіндігі дәлелденді. ДНҚ молекуласының екі еселеніп өсуі репликация деп аталады (лат. Replication- қайталау). ДНҚ молекуласының осылай репликациялану механизмі арасында бір организмнің барлық клеткасының генетикалық мазмұны өзгеріссіз сақталады және гендер біршама тұрақты болады. Бір клеткадан екінші клеткаға, бір ұрпақтан екінші ұрпаққа генетикалық қасиеттердің автоматты түрде дәл берілуіне репликация процесі дәл негіз болады.

4 ДНҚ репликациясы Репликация деп ДНҚ -нің екі еселенуін айтады. Репликацияның нәтижесінде бір ДНҚ ден сондай екі ДНҚ пайда болады. Уотсон мен Крик тің гипотезасы бойынша ДНҚ нің қос спиралінің әрбір тізбегі репликация кезінде пайда болатын комплементарлық жаңа тізбектер үшін матрица болып табылады. Жаңадан пайда болатын екі ДНҚ молекуласының әрқайсысы ескі ДНҚ молекуласы секілді қос спиральді. Оның себебі ескі ДНҚ қос спиралінің екі тізбегі ажырағаннан кейін, әрбір тізбектердің бойына соларға арқылы ескі тізбекпен сутегілік байланыспен комплементарлық спираль түзейді. Сонымен жаңа қос спиральді ДНҚ нің бір тізбегі жаңадан болса, екінші тізбегі ескі болады.

5 Ашылған жаңалық Ғалымдар репликация процесі ферменттердің күшімен катализденуі тиіс деген болжам жасады. Сол себепті организмдерден ферменттерді іздеу басталды. Бұл жұмыс 1955 АҚШ- та Корнберг басшығылымен табысты аяқталды. Ферментті ішек таяқшасының клеткаларынан бөліп оны ДНҚ полимераза деп атады. 500 мг ферментті алу үшін 100 кг клеткалар керек болды, бір клеткада ферменттің 400 молекуласы табылды. Роджер Дэвид Корнберг (24 апреля 1947)

6 Репликация процесіне қатысатын белоктар 1) Аналық ДНҚ-ны репликация процесіне дайындайтын белоктар 2) Полимеризация процесін іске асыратын ферменттер 3) ДНҚ-ң репликациясын аяқтайтын ферменттер

7 Аналық ДНҚ-ны репликация процесіне дайындайтын белоктар Репликация процесі ДНҚ полинуклеотидтігінің бірнеше нүктелерінде басталады. Осы нүктелерге оларды танитын ерекше белоктар байланысады. Репликация іске асатын ДНҚ-ның аяғында қосарланған спираль ажырап бір тізбекті бөліктері түзілу керек. Спиральдің ажырауы хеликаза ферментінің қатысуымен іске асады. Спираль бөліну үшін АТФ-тың энергиясы жұмсалады. ДНҚ молекуласының кейбір бөлігінің алдында спиральдің ажырауының нәтижесінде супер орамдар пайда болады. Суперспирализация ДНҚ молекуласыңның құрылымдық ширауына себеп болады және қос қабаттың ажырауын қиындатады. Суперспирализация топоизомераза ферментінің қатысуымен жойылады. Топоизомераза I ДНҚ-ның бір тізбегін үзеді,үзілген ұшы топоизомеразамен байланысады. Қалған тізбегі айналады ды суперорамдар жойылады. Одан кейін үзілген тізбектің ұштары қайтадан байланысады. Топоизомераза II(бактериялардың топоизомеразасы гираза деп аталады )ДНҚ-ның екі тізбегін үзеді,үзілген ұштарын өзіне байланыстырады,суперорамдар түзілмейді. Үзілген тізбектің ұштары қайтадан байланысады,полинуклеотидтік тізбектер қалпына келеді. Түзілген жеке тізбектермен SSB-белоктар байланысады да оларды тұрақтандырады.

8 Полимеризация процесін іске асыратын ферменттер Полинуклеотидтік тізбектің түзілуіне қатысатын негізгі фермент ДНҚ-полимераза. Эукариоттарда 3 ДНҚ-полимераза белгілі: o α –полимеразалар хромосома репликациясының түзілуінде негізгі фермент болып табылады; o β – полимераза ДНҚ молекуласының бұзылған учаскелерін жөндеуге қатысады; o γ- полимераза негізінде митохондрияда болады ДНҚ-полимеразаларды ДНҚ-ның молекуласымен PCNA-белок байланыстырады.

9 ДНҚ-ң репликациясын аяқтайтын ферменттер o ДНҚ-ның полинуклеотидтік тізбектері өзара тығыз орналасқан фрагменттер түрінде түзіледі. Осы нуклеотидтік фрагменттерді ДНҚ-лигаза өзара тігеді. o Репликация барысында түзілген жаңа полинуклеотидтік тізбектердің барысында праймер орналасады. Полинуклеотидтік тізбегінің синнтезі аяқталғаннан кейін праймер бөлініп кетеді, сондықтан жаңа тізбектер праймердің ұзындығына қысқарған болады. Бұл аналық ДНҚ молекуласының бөліктерін теломерлы аймақтар деп аталады. ДНҚ молекуласының репликациясы толық аяқталу үшін осы теломерлы бөліктерінің репликациясы іске асуы қажет. Праймерлер бөлініп кеткеннен кейін теломераза ферментінің қатысуымен ДНҚ-ның полинуклеотидтік тізбектерінің ұзындығы аналық ДНҚ-ның полинуклеотидтік тізбегінің ұзындығына дейін ұзарады.

10 ДНҚ-ның энзимологиясына қатысатын ферменттер: ДНҚ –полимераза ДНҚ –праймаза ДНҚ –лигаза ДНҚ- хеликаза ДНҚ- топоизомераза ДНҚ –полимераза ДНҚ –праймаза ДНҚ –лигаза ДНҚ- хеликаза ДНҚ- топоизомераза Ол ферменттер: Репликация процесі күрделі және эффиктивті қызмет атқаратын репликациялық кешенді түзетін ферменттер арқылы жүзеге асады.

11 ДНҚ полимераза ДНҚ полимераза ДНҚ- ның полимерлену процесін катализдейтін фермент ДНҚ- полимераза. Бактерияларда ДНҚ репликациясы бойынша негізгі жұмысты ДНҚ полимераза III атқарады, оның тағы 3'=>5 экзонуклеазалы белсенділігі де болады. Эукариоттарда бес түрлі ДНҚ- полимераза болады. Соның ішінде α және β полимеразар ядролық ДНҚ- ның репликациясында,γ- полимераза митохондриялық ДНҚ репликациясында,β және ε полимеразалар ДНҚ репарациясына қатысады. Басты және қалып қоятын тізбектердің синтезін әртүрлі полимеразалар жүзеге асырады. Оказаки фрагменті синтезінің басталуына қажетті бос күйіндегі 3- ұшын РНҚ- праймер немесе РНҚ- ашытқы деп аталатын РНҚ- праймаза ферментінің көмегімен синтезделетін РНҚ- ның қысқа жіпшесімен (10 шақты нуклеотилтен тұратын) қамтамасыз етіледі. ДНҚ- полимераза III ферментінің қатысуында бірден бірнеше Оказаки фрагменттерінің синтезделуіне мүмкіндік туғызады, ол кейінен матрицалық тізбекке комплементарлы жаңа ДНҚ тізбегін синтездейді.

12 ДНҚ - полимераза Ғалымдар репликация процесі ферменттердің күшімен катализденуі тиіс деген болжам жасады. Сол себепті организмдерден ферменттерді іздеу басталды. Бұл жұмыс 1955 жылы АҚШ та Корнберг басшығылымен табысты аяқталды. Ферментті ішек таяқшасыгың клеткаларынан бөліп оны ДНҚ полимераза деп атады. 500 мг ферментті алу үшін 100 кг клеткалар керек болды.бір клеткада ферменттің 400 молекуласы табылды. Оның молекулалық салмағы , бір полипептидті тізбектен тұрады. Фермент сфералық түрде болады. Днқ полимераза бір тізбекті ДНҚ нің қатысуымен репликацияны өте жақсы жүргізеді. Егер қос спиральді ДНҚ ні алса, онда репликация жүрметіні байқалды. Ол үшін оны денатурациялау керек.

13 Прокариоттық ДНҚ-полимеразасы Бактерияларда 5түрлі ДНҚ полимераза бар ДНҚ-полимераза I ДНҚ-ны қалпына келтіреді, 5'-3', и 3'- 5'-экзонуклеазалық белсенділікке ие ДНҚ-полимераза II зақымдалған ДНҚ репликациясына қатысады. 5'-3'-тізбекті ұзартуға қабілетті және 3'-5'- экзонуклеазалы белсенділікке ие. ДНҚ-полимераза III бактериялардың негізгі полимеразасы. Ол да 3'-5'-экзонуклеазалы белсенділікке ие. ДНҚ-полимераза IV, ДНҚ-полимераза Yтуысына жатады ; ДНК-полимераза V, ДНК-полимераза туысына жатадыY, ДНҚның зақымдалған бөлімдерін өткізуге(пропуск)қатыссады.

14 Эукариоттық ДНК-полимеразасы Эукариоттарда ДНК-полимеразаның кем дегенде 15түрі бар ДНК-полимераза α алдымен праймаза рөлін атқарады, ДНҚ праймерін синтезжейді, одан кейін қалыпты полимераза ретінде праймерге нуклеотидтерді жалғайды. Тізбектің ұзындыығы 20нуклеотидке жеткеннен кейін δ және ε полимеразалары транскрипцияға кіріседі; ДНК-полимераза β ДНҚ-ны қалпына келтіруге қатысады; Pol γ, митохондриялық ДНҚ-ның репликациясын жүзеге асырады ДНК-полимераза δ эукариоттардың негізгі полимеразасы. Жоғары өнімділікке ие және 3'-5'- экзонуклеазалық белсенді. ДНК-полимераза ε, кей кезде,3-5-моноспиральді синтездеу кезінде ДНК-полимераза δ –і алмастырады. Y туысының η, ι, κ, Rev1 ДНК-полимеразалары ДНҚ-ның зақымданған бөлімдерін өткізуге (пропуск)қатысады

15 ДНҚ- хеликаза Репликацияның пайда болған қос айыры ата- аналық молекуласының қос спиралі бойымен ДНК- хеликаза ферментінің белсенділігі арқасында және ДНК- ның бір тізбекті бөлімшелерімен байланысатын белоктардың қатысуымен жылдам жылжып отырады. Хеликаза қос спиральдің өзі тұрған жерінде тарқатылуын тудырады. ДНК хеликазаның көмегімен жіпшелердің бір- біріне тиісті қосымша айналымынсыз- ақ тез тарқатылуы репликацияның жылжып келе жатқан айырымының алдындағы ата- аналық молекулалардың бөлімшелерінде жаңа түйнектердің пайда болуына әкеліп соғады, ал ол өз кезегінде бұл бөлімшелерде топологиялық қиыншылықтардың және ДНК молекуласының аса жоғары спиральді жағдайда болуына мүмкіндік туғызады

16 ДНҚ-лигаза ДНҚ- лигаза ферментінің әсерімен байланысты, ол Оказаки фрагменттері бірінің 3- ұшын көршілес фрагменттің 5- ұшымен жалғастырады, нәтижесінде фосфодиэфирлі байланыс түзіледі, сойтіп ол қызмет атқарып тұрған репликонда қалып қойғансинтезделетін тізбектің алғашқы құрылымын қайта қалпына келтіреді. ДНҚ- ның пайда болған жартылай консеративті бөлімінің ары қарай спиральдануы ДНҚ- гиразаның және белоктардың қатысында жүреді ДНҚ-лигаза, ДНҚ репарациясын жүзеге асырады.

17 ДНК-праймаза ДНҚ праймаза – ДНҚ репликациясына қатысатын РНҚ- полимераза ферменті. геликаза комплексінің жаңа РНК- праймерлерді синтездей отырып репликацияның айырымымен бірге жылжитындығы анықталған. Праймер Оказаки фракментінің синтезі барысында РНК- полимераза III әсерінен ұзарады. ДНҚ репликациясында маңызды рөл атқарады себебі бірде бір ДНҚ полимераза праймерсіз ДНҚ синтезін бастай алмайды

18

19 Е. Ө. Қуандықов, С. А. Әбілаев > Е. Ө. Қуандықов, С. А. Әбілаев > С. Ж. Стамбеков, В. Л. Петухов > С. Ж. Стамбеков, В. Л. Петухов > Сәтбай Әбилов > Сәтбай Әбилов > Е. Ө. Қуандықов, Л. Е. Аманжолова > Е. Ө. Қуандықов, Л. Е. Аманжолова > Сейітов > Сейітов >