Если днк полимераза ошибается при образовании пары оснований то такая ошибка

Билет
1
Занятие
6

  1. Какие
    белки образуют октамерный комплекс
    с ДНК, называемый нуклеосомой?

    1. Гистоны

    2. Белки
      спираль-поворот-спираль

    3. Белки «лейциновой
      молнии»

    4. Белки типа
      цинковых пальцев

  2. Все
    перечисленное является компонентами
    хроматина, кроме:

    1. Белок

    2. РНК

    3. Углевод

    4. ДНК

  3. Особо
    конденсированная форма ДНК, из клеток
    высших эукариот называется:

    1. Гетерохроматин

    2. Эухроматин

    3. Недоступная
      для транскрипции

    4. Способная
      связывать РНК-полимеразу

  4. Репрессия
    генов гетерохроматина не обеспечивается:

    1. Пространственной
      укладкой ДНК

    2. Метилированием
      дезоксицитидина

    3. Связыванием с
      гистонами и образованием нуклеосом

    4. Группой
      негистоновых HMG
      белков

Билет
2
Занятие
6

  1. Ферменты
    топоизомеразы важны в репликации
    ДНК, так как они:

    1. Раскалывают
      фрагменты Оказаки

    2. Ослабляют
      спирализацию ДНК

    3. Понижают
      количество белков-гистонов

    4. Синтезируют
      первый фрагмент РНК

  2. Функцию
    раскручивания двойной спирали ДНК в
    репликационной вилке у E.
    coli
    выполняет:

    1. Хеликаза

    2. Праймаза

    3. Рестриктаза

    4. SSB-белки

  3. Выберите ферменты
    репликации, участвующие в образовании
    3’, 5’-фосфодиэфирной связи:

    1. ДНК-хеликаза

    2. ДНК-лигаза

    3. ДНК-топоизомераза
      I

    4. ДНК-топоизомераза
      II

  4. Укажите фермент,
    который релаксирует как (+), так и (-)
    сверхвитки у эукариот:

    1. Топоизомераза
      I

    2. Топоизомераза
      II

    3. ДНК-праймаза

    4. Полимераза

Билет
3
Занятие
6

  1. Что не входит в
    состав репликативного комплекса E.
    coli?

    1. Лидирующая цепь

    2. Запаздывающая
      цепь

    3. РНК-полимеразы
      I,
      III

    4. Праймаза

    5. SSB-белок

    6. Теломераза

  2. Какая
    из ДНК-полимераз может инициировать
    образование дочерних цепей ДНК у
    эукариот:

    1. ДНК-полимераза

    2. ДНК-полимераза

    3. ДНК-полимераза

    4. ДНК-полимераза

  3. Та
    дочерняя цепь, которая синтезируется
    с перерывами, называется:

    1. Затравочная
      цепь (праймерная)

    2. Отстающая цепь
      (запаздывающая)

    3. Теломера

    4. Ведущая цепь
      (лидирующая)

  4. Короткие
    цепи ДНК, связанные с РНК-праймерами
    на запаздывающей цепи называются:

    1. Фрагментами
      Оказаки

    2. Репликонами

    3. Нулевой
      суперспиралью

    4. Промотором

Билет
4
Занятие
6

  1. Укажите
    фермент, который использует энергию
    гидролиза АТФ для расплетание двойной
    спирали ДНК:

    1. ДНК-хеликаза

    2. ДНК-праймаза

    3. ДНК-полимераза

    4. ДНК-топоизомераза
      I

  2. Какой
    фермент разрывает и сшивает заново
    цепи ДНК, не используя энергию АТФ?

    1. ДНК-топоизомераза
      I

    2. Хеликаза

    3. ДНК-лигаза

    4. Теломераза

  3. Белки,
    связывающиеся с одноцепочечной ДНК
    в репликативной вилке:

    1. SSB-белки

    2. Н1
      гистон

    3. Гистон октамер

    4. Кислые белки

  4. Ферменты,
    ответственные за синтез ДНК как при
    репликации, так и при репарации у
    эукариот называется:

    1. ДНК-полимераза

    2. ДНК-полимераза

    3. ДНК-полимераза

    4. ДНК-лигаза

Билет
5
Занятие
6

  1. Активный
    участок хромосомы, учавствующий в
    репликации, представляет собой
    Y-образную
    структуру называемую:

    1. Репликативная
      вилка

    2. Прайсосома

    3. Репликон

    4. Оридижин

  2. У
    E.coli
    новосинтезированная ДНК длиной
    1000-2000 нуклеотидов, называется:

    1. Фрагменты
      Оказаки

    2. Ведущая цепь

    3. Отстающая цепь

    4. Праймер

  3. Фермент,
    который сшивает разрывы в ДНК, во
    время синтеза ДНК или ее репарации
    называется:

    1. ДНК-N-гликозидаза

    2. ДНК-лигаза

    3. ДНК-эндонуклеаза

    4. Инсертаза

  4. Та
    дочерняя цепь ДНК, которая при
    репликации синтезируется непрерывно,
    называется:

    1. Ведущая цепь
      (лидирующая)

    2. Отстающая цепь
      (запаздывающая)

    3. Затравочная
      цепь (праймерная)

    4. Фрагменты
      Оказаки

Билет
6
Занятие
6

  1. Если
    ДНК-полимераза ошибается при образовании
    пары оснований, то ошибка исправляется
    специальной системой:

    1. Репликационный
      комплекс

    2. «Обратимые
      нуклеазы»

    3. Топоизомеразы
      I,
      II, III

    4. Репарация

  2. Какой
    из ферментов узнает в ДНК дезаминированные
    основания и катализирует их
    гидролитическое отщепление
    дезоксирибозы:

    1. АП-эндонуклеаза

    2. ДНК-гликозидаза

    3. ДНК-полимераза

    4. ДНК-лигаза

  3. Поставьте
    в правильной последовательности
    события, происходящие при репарации:

    1. Соединение
      неповрежденного и вновь синтезированного
      участка ДНК

    2. Удаление
      поврежденного участка

    3. Определение
      места повреждения

    4. Достройка
      поврежденной цепи

  4. Депуринизация
    ДНК обнаруживается и удаляется:

    1. ДНК-N-гликозидазами

    2. ДНК-инсертазой

    3. ДНК-полимеразой

    4. ДНК-лигазой

Билет
7
Занятие
6

  1. Выберите
    типы повреждений, которые устраняются
    ферментами репарации ДНК:

    1. Дезаминированные
      нуклеотиды

    2. Димеры тимина

    3. Комплементарная
      пара поврежденных нуклеотидов

    4. Продукты
      депуринизации нуклеотидов

  2. Укажите
    виды ферментативной активности У ДНК
    полимеразы :

    1. Эндонуклеазная

    2. Экзонуклеазная

    3. Полимеразная

    4. Праймазная

  3. Укажите
    какими видами ферментативной активности
    обладает ДНК-полимераза β:

    1. Эндонулеазная

    2. Экзонуклеазная

    3. Полимеразная

    4. Праймазная

  4. Дефекты
    в репарационной системе приводят к:

    1. Пигментная
      ксеродерма

    2. Сахарный диабет

    3. Подагра

    4. Синдром
      Леша-Нихена

Билет
8
Занятие
6

  1. Какие
    белки образуют октамерный комплекс
    с ДНК, называемый нуклеосомой?

    1. Гистоны

    2. Белки
      спираль-поворот-спираль

    3. Белки «лейциновой
      молнии»

    4. Белки типа
      цинковых пальцев

  2. Все
    перечисленное является компонентами
    хроматина, кроме:

    1. Белок

    2. РНК

    3. Углевод

    4. ДНК

  3. Особо
    конденсированная форма ДНК, из клеток
    высших эукариот называется:

    1. Гетерохроматин

    2. Эухроматин

    3. Недоступная
      для транскрипции

    4. Способная
      связывать РНК-полимеразу

  4. Репрессия
    генов гетерохроматина не обеспечивается:

    1. Пространственной
      укладкой ДНК

    2. Метилированием
      дезоксицитидина

    3. Связыванием с
      гистонами и образованием нуклеосом

    4. Группой
      негистоновых HMG
      белков

Билет
9
Занятие
6

  1. Ферменты
    топоизомеразы важны в репликации
    ДНК, так как они:

    1. Раскалывают
      фрагменты Оказаки

    2. Ослабляют
      спирализацию ДНК

    3. Понижают
      количество белков-гистонов

    4. Синтезируют
      первый фрагмент РНК

  2. Функцию
    раскручивания двойной спирали ДНК в
    репликационной вилке у E.
    coli
    выполняет:

    1. Хеликаза

    2. Праймаза

    3. Рестриктаза

    4. SSB-белки

  3. Выберите ферменты
    репликации, участвующие в образовании
    3’, 5’-фосфодиэфирной связи:

    1. ДНК-хеликаза

    2. ДНК-лигаза

    3. ДНК-топоизомераза
      I

    4. ДНК-топоизомераза
      II

  4. Укажите фермент,
    который релаксирует как (+), так и (-)
    сверхвитки у эукариот:

    1. Топоизомераза
      I

    2. Топоизомераза
      II

    3. ДНК-праймаза

    4. Полимераза

Билет
10
Занятие
6

  1. Что не входит в
    состав репликативного комплекса E.
    coli?

    1. Лидирующая цепь

    2. Запаздывающая
      цепь

    3. РНК-полимеразы
      I,
      III

    4. Праймаза

    5. SSB-белок

    6. Теломераза

  2. Какая
    из ДНК-полимераз может инициировать
    образование дочерних цепей ДНК у
    эукариот:

    1. ДНК-полимераза

    2. ДНК-полимераза

    3. ДНК-полимераза

    4. ДНК-полимераза

  3. Та
    дочерняя цепь, которая синтезируется
    с перерывами, называется:

    1. Затравочная
      цепь (праймерная)

    2. Отстающая цепь
      (запаздывающая)

    3. Теломера

    4. Ведущая цепь
      (лидирующая)

  4. Короткие
    цепи ДНК, связанные с РНК-праймерами
    на запаздывающей цепи называются:

    1. Фрагментами
      Оказаки

    2. Репликонами

    3. Нулевой
      суперспиралью

    4. Промотором

Билет
11
Занятие
6

  1. Укажите
    фермент, который использует энергию
    гидролиза АТФ для расплетание двойной
    спирали ДНК:

    1. ДНК-хеликаза

    2. ДНК-праймаза

    3. ДНК-полимераза

    4. ДНК-топоизомераза
      I

  2. Какой
    фермент разрывает и сшивает заново
    цепи ДНК, не используя энергию АТФ?

    1. ДНК-топоизомераза
      I

    2. Хеликаза

    3. ДНК-лигаза

    4. Теломераза

  3. Белки,
    связывающиеся с одноцепочечной ДНК
    в репликативной вилке:

    1. SSB-белки

    2. Н1
      гистон

    3. Гистон октамер

    4. Кислые белки

  4. Ферменты,
    ответственные за синтез ДНК как при
    репликации, так и при репарации у
    эукариот называется:

    1. ДНК-полимераза

    2. ДНК-полимераза

    3. ДНК-полимераза

    4. ДНК-лигаза

Билет
12
Занятие
6

  1. Активный
    участок хромосомы, учавствующий в
    репликации, представляет собой
    Y-образную
    структуру называемую:

    1. Репликативная
      вилка

    2. Прайсосома

    3. Репликон

    4. Оридижин

  2. У
    E.coli
    новосинтезированная ДНК длиной
    1000-2000 нуклеотидов, называется:

    1. Фрагменты
      Оказаки

    2. Ведущая цепь

    3. Отстающая цепь

    4. Праймер

  3. Фермент,
    который сшивает разрывы в ДНК, во
    время синтеза ДНК или ее репарации
    называется:

    1. ДНК-N-гликозидаза

    2. ДНК-лигаза

    3. ДНК-эндонуклеаза

    4. Инсертаза

  4. Та
    дочерняя цепь ДНК, которая при
    репликации синтезируется непрерывно,
    называется:

    1. Ведущая цепь
      (лидирующая)

    2. Отстающая цепь
      (запаздывающая)

    3. Затравочная
      цепь (праймерная)

    4. Фрагменты
      Оказаки

Билет
13
Занятие
6

  1. Если
    ДНК-полимераза ошибается при образовании
    пары оснований, то ошибка исправляется
    специальной системой:

    1. Репликационный
      комплекс

    2. «Обратимые
      нуклеазы»

    3. Топоизомеразы
      I,
      II, III

    4. Репарация

  2. Какой
    из ферментов узнает в ДНК дезаминированные
    основания и катализирует их
    гидролитическое отщепление
    дезоксирибозы:

    1. АП-эндонуклеаза

    2. ДНК-гликозидаза

    3. ДНК-полимераза

    4. ДНК-лигаза

  3. Поставьте
    в правильной последовательности
    события, происходящие при репарации:

    1. Соединение
      неповрежденного и вновь синтезированного
      участка ДНК

    2. Удаление
      поврежденного участка

    3. Определение
      места повреждения

    4. Достройка
      поврежденной цепи

  4. Депуринизация
    ДНК обнаруживается и удаляется:

    1. ДНК-N-гликозидазами

    2. ДНК-инсертазой

    3. ДНК-полимеразой

    4. ДНК-лигазой

Билет
14
Занятие
6

  1. Выберите
    типы повреждений, которые устраняются
    ферментами репарации ДНК:

    1. Дезаминированные
      нуклеотиды

    2. Димеры тимина

    3. Комплементарная
      пара поврежденных нуклеотидов

    4. Продукты
      депуринизации нуклеотидов

  2. Укажите
    виды ферментативной активности У ДНК
    полимеразы :

    1. Эндонуклеазная

    2. Экзонуклеазная

    3. Полимеразная

    4. Праймазная

  3. Укажите
    какими видами ферментативной активности
    обладает ДНК-полимераза β:

    1. Эндонулеазная

    2. Экзонуклеазная

    3. Полимеразная

    4. Праймазная

  4. Дефекты
    в репарационной системе приводят к:

    1. Пигментная
      ксеродерма

    2. Сахарный диабет

    3. Подагра

    4. Синдром
      Леша-Нихена

Источник

Та дочерняя цепь ДНК, которая при репликации сннзезируегся непрерывно, называется , а та цепь, которая синтезируется с перерывами, Е. Для ДНК-полимеразы в отличие от РНК-полимеразы совершенно необходим свободный 3′-ОН-конец , спаренной с расплетенной ДНК, чтобы присоединять к нему новые нуклеотиды. Ж. Если ДНК-полимераза ошибочно присоединит неправильный нуклеотид к Зчконцу, ее отдельный каталитически активный домен, обладающий (3′- 5′)- активностью, удалит неподходящее основание. 3, Для инициации синтеза ДНК на отстающей цепи нужны короткие праймеры, возникающие благодаря работе фермента которая в качестве субстратов использует рибонуклеозндтрифосфаты.

И. Расплетание двойной спирали ДНК в зоне репликативной вилки катализнруется , использующей для направленного движения по ДНК энергию гидролиза АТР. К. Способствующие расплетанню ДНК связываются с одноцепочечной ДНК таким образом, что основания становятся доступными для реакции матричного синтеза. Л. Если ДНК-полимераза ошибается при образовании пары оснований, соединенных друг с другом водородными связями, то ошибка исправляется специальной системой (репарации повреждений), которая отличает новые цепи от старых по признаку метилирования.

М. Для бактерий и некоторых вирусов, инфицирующих эукариотические клетки, было показано, что реплнкационные глазки образуются в тех участках молекулы ДНК, где находятся специальные последовательности, называемые Н. можно рассматривать как «обратимые нуклеазы», которые создают либо кратковременный одноцепочечный разрыв (тип 1), либо кратковременный двухцепочечный разрыв (тнп 11). 5-21 Укажите, какие из следующих утверждений правильные, а какиенет. Если утверждение неверно, объясните почему. А. У Е. сей репликативная вилка продвигается вперед со скоростью Основные генетические механизмы 23 500 п.

н. в секунду, а цепи ДНК перед вилкой вращаются с круговой скоростью почти 3000 об(мин. Полуконсервативная репликация означает, что родительские цепи ДНК служат матрицами для синтеза новых, дочерних, цепей ДНК, так что новые двухцепочечные молекулы ДНК оказываются составленными из одной старой и одной новой цепи. При считывании в том же направлении (от 5′- к 3′-концу) последовательность нуклеотидов новосинтезированной цепи ДНК получается такой же, как в родительской матричной цепи, Синтез ДНК в направлении от 5′- к 3′-концу означает, что удлинение цепи происходит за счет присоединения дезоксинуклеозидтрифосфатов к свободной 3′-ОН-группе (с отщеплением пирофосфата). Сигггез ДНК происходит в направлении от 5′- к 3′-концу на ведущей цепи и в направлении от 3′- к 5′-концу иа отстающей цепи.

Если бы полимеризация ДНК происходила в направлении от 3′- 5′, то растущий конец цепи заканчивался бы 5′-трифосфатом или в качестве предшественников должны были бы использоваться 3′-дезоксннуклеозидтрифосфаты. При утрате ДНК-полимеразой Гь сой (3′- 5′)-экзонуклеазной активности должна уменьшиться скорость синтеза ДНК, но не его точность. Белки, связывающиеся с одноцепочечной ДНК в репликативной вилке, держат две цепи ДНК разделенными, закрывая собой основания и предотвращая тем самым их спаривание друг с другом.

У Ь’. сой репаративная система, исправляющая неправильное спаривание оснований и зависящая от их метилирования, может различать родительскую и дочернюю цепи ДНК, когда одна или обе цепи метнлированы, но не может этого делать, если обе цепи не метилированы. У Е со!~’ и у вирусов, инфицирующих эукариотические клетки, новые циклы репликацин ДНК начинаются со специфического участка, часто содержащего несколько копий короткой последовательности, с которой связывается комплекс белков, участвующих в инициации процесса.

Для разрыва и сшивки заново цепей ДНК ферментом топоизомеразой 1 не нужен АТР, потому что энергия фосфодиэфирной связи временно накапливается в ковалентной связи фосфотирозина в активном центре фермента. В клетках дрожжей, мутантных по топоизомеразе 11, ДНК может реплицироваться, но хромосомы не могут разделяться в процессе митоза. à — Д И К Рве. 5-15. Фрагмент ДНК с одно- цепочечиым участком, образовав- шимся вследствие разрыва в ниж- ней цепи (задача 5-22).

5-22 Фрагмент ДНК, изображенный на рис. 5-15, является двухцепочечным на концах и одноцепочечным в середине. Для верхней цепи указана полярность. А. На каком конце фрагмента, 5′ или 3′, находится указанный на нижней цепи остаток фосфата (Р)? Б. Каким способом, по вашему мнению, будет заполняться с помощью репаративных внутриклеточных процессов разрыв в цепи ДНК? В.

Сколько фрагментов будет содержаться в нижней цепи (рис. 5-15), если разрыв в ней заполняется (в условиях реакции в пробирке) при наличии в среде только дезоксирибонуклеозидтрифосфатов и ДНК-полимеразы? 24 Глава б 5-23 Важный подход к изучению репликации ДНК вЂ” это применение электронной микроскопии, благодаря которой можно непосредственно наблюдать репликативную вилку, а на мелких молекулах ДНК можно видеть всю реплицирующуюся структуру.

Кроме того, при использовании специальных методов приготовления образцов можно отличать двухцепочечную ДНК от одноцепочечной. На рис. 5-16 изображен ряд пшотетических реплицируюгцихся молекул с участками одноцепочечной ДНК, показанными тонкими линиями. В одном раннем и очень важном электронно-микроскопическом исследовании реплнкации у бактериофага лямбда некоторые из этих структур были действительно обнаружены н встречались часто, а другие никогда не наблюдались. А.

Нарисуйте схематически репликационную структуру с двумя вилкамн, смещающимися в противоположных направлениях. Пометьте концы всех цепей (5′ или 3′) и укажите лидирующую и отстающую цепи в каждой репликативной вилке. Б. На основе своих знаний по рспликации ДНК укажите четыре структуры на рис. 5-16, которые наблюдались наиболее часто. Рис. 5-16. Гипотетические структу- ры реплицирующихся молекул (задача 5-23). Рис.

5-17. Искусственный субстрат для изучения процесса коррекции„ осуществляемого ДНК-полимера- зой 1 у Е. сой (залвча 5-24). Выделеннымн буквами обозначены нуклеотиды с радиоактивной мет- кой. Остатки, содержащие з’ радиоактивную метку ~ос — — и’ 5 ‘…. ТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТТ~ з …. А В отсутсгеие дезокситимидинтрнфосямте 1дттр! Б В яристтстеии Еттр ее 100 ВО .б н в о40 Ряс. 5-18. Коррекция ДНК-полимеразой 1 в отсутствие (А) н в при- 0 сутствии (Б) ЙТТР (залача 5-24).

Рвс тел ств ДН (спр тра был пере 1 2 3 4 Время, мни Время, мин 5-24 ДНК-полимераза 1 обладает кроме своей полимеразной активности еще и (3′- 5′)-экзонуклеазной активностью. Эта активность проявляется во время коррекции для удаления неправильно спаренных оснований с конца новосинтезированной цепи ДНК. Чтобы определить эту активность, необходимо приготовить искусственный субстрат с одной ро1у(с1А)-цепью и одной ро1у(дТ)-цепью, который содержит на 3′-конце несколько остатков дТ, меченных «Р, за которыми следует несколько остатков г(С, меченных зН, как показано на рис.

5-17. Вы измеряете потерю меченых остатков с)Т и дС в отсутствие г(ТТР, когда синтез ДНК невозможен, и в присутствии г(ТТР, когда синтез ДНК может происходить. Соответствующие результаты представлены на рис. 5-!8. А. Для чего остатки Т и С пометили разными изотопами? Основные генетические механизмы 25 дит, а С-остатки отщепляются независимо от того, есть ли в реак- ционной смеси г)ТТР? Г. Можно ли ожидать изменения результатов, представленных на рис. 5-18, Б, если добавить дСТР и дТТР? Где образуется РНК-затравка, на специфических или на случайных участках матрицы? Идеальной матрицей при изучении этого вопроса может служить ДНК вируса М13, потому что она не содержит 3′-ОН-группы.

Для ответа на данный вопрос кольцевую ДНК этого вируса полностью копировали в присутствии ДНК-полимеразы бактериофага Т4, праймосомы Т4 (хомплекс геликазы и РНК-праймазы), различных ТАТР (рибонуклеозидтрифосфатов) и гПь)ТР (дезоксирибонуклеозидтрифосфатов). Затем двухцепочечные кольцевые продукты обрабатывали рестриктазой, которая расщепляет двойную цепь в специфическом участке. Продукты этого расщепления подвергали денатурации, после чего анализировали последовательность нуклеотидов ДНК методом гель-электрофореза с высоким разрешением. Было обнаружено много отдельных полос. Если продукты расщепления до электрофореза обрабатывали РНКазой, то все они становились на пять нуклеотидов короче, о чем свидетельствовала более быстрая миграция их в секвенирующем геле. Зная, что каждый продукт рестрикции заканчивается специфическим участком рестрикции, можно было по длине продукта установить матричную последовательность вблизи 5′-конца.

(Полная последовательность М13 известна.) Некоторые из этих матричных последовательностей показаны на рис. 5-19 слева. Последовательность ДНК на каждом нз соответствующих 5′-концов цепей продуктов была определена после удаления РНК-затравки. Эти последовательности показаны на рис. 5-19, справа, в той же строчке, что и комплементарная последовательность матричной ДНК.

Определите на основе этих данных стартовый участок для РНК-затравки на каждой матричной последовательности. Какой сигнал нужен для начала реакции, катализируемой РНК-праймазой? Ген ЫпаВ у Е. сей кодирует геликазу, которая участвует в расплетании ДНК на участке репликативной вилки. Свойства этого фермента были изучены с использованием искусственных суб- 5-26 Последовательности ДНК, связанные е РНК-затравкой 5′ 3′ Ааахт савах Асхат свтат тсххт Ававт тхттт тстха Сейт Мвтрнчные поепеловвгеяьноетн М!3 5′ Атс тот 3′ сттасаттахххт татттастссхах стсттатттастс тастхаттттхса авсхтастхаттт ттсстатттттаа тАтттасттАтАс аААсааттАссст Рис.

5-19. Матричные последовательности М13 (слева) и соответствующие последовательности ДНК, образуемые в каждом сайте (епрввв) во время синтеза РНК-затравки (задача 5-25). РНК-затравки были отделены от этих цепей ДНК перед секвепироваиием. Атт АСА Атт Атс ААА стх Б. Почему отщепление Т-остатков в отсутствие г(ТТР требует больше времени, чем отщеплеиие С-остатков? В. Почему в присутствии дТТР отщепления Т-остатков не происхо- 26 Глава б Область отаранных оснований 3 стратов, подобных тем, которые изображены на рис.

Источник

Механизмы исправления ошибок во время репликации ДНК и ее репарация вследствие повреждений на протяжении всего жизненного цикла клетки.

Основные моменты:

  • Клетки имеют различные механизмы предотвращения возникновения мутаций – необратимых изменений в ДНК

  • В процессе синтеза ДНК, большинство ДНК-полимераз «проверяют свою работу» и проводят замену бо́льшей части ошибочно вставленных нуклеотидов. Этот процесс можно назвать исправлением ошибок.

  • Сразу после синтеза ДНК любые оставшиеся ошибочные нуклеотиды обнаруживаются и заменяются в так называемом процессе репарации ошибочно спаренных нуклеотидов.

  • Если ДНК повреждена, она может быть восстановлена с помощью различных механизмов, например, путём прямой репарации, эксцизионной репарации или путём восстановления двухцепочечных разрывов

    • пострепликативной репарации.

Введение

Как ДНК связана с раком? Рак возникает при неконтролируемом делении клеток, когда игнорируются клеточные «стоп»-сигналы, что приводит к образованию опухоли. Это неправильное поведение клеток вызвано накопившимися мутациями — необратимыми изменениями последовательности ДНК клетки.

На самом деле, ошибки в процессе репликации и повреждения ДНК возникают в клетках нашего тела постоянно. Однако в большинстве случаев они не приводят к раку и даже не вызывают мутаций, такие ошибки обычно обнаруживаются и исправляются в процессе репарации ДНК. Если же повреждение исправить не удаётся, то в клетке включается механизм самоуничтожения — (апоптоз), который предотвращает передачу поврежденной ДНК дочерним клеткам.

Мутации возникают и передаются дочерним клеткам только тогда, когда эти механизмы не справляются. В частности, рак возникает в случае накопившихся в одной клетке мутаций генов, связанных с делением.

В этой статье мы подробно рассмотрим механизмы, используемые клетками для исправления ошибок, которые возникают в процессе репликации. К ним относятся:

  • Исправление ошибок – процесс, который возникает во время репликации ДНК.

  • Репарация ошибочно спаренных нуклеотидов, которая происходит сразу же после репликации ДНК.

  • Механизмы репарации, которые выявляют и исправляют повреждения ДНК на протяжении всего клеточного цикла

Исправление ошибок

ДНК-полимеразы — это ферменты, участвующие в репликации ДНК. Во время копирования ДНК большинство ДНК-полимераз «проверяют», корректный ли нуклеотид они добавляют. Этот процесс называется исправлением ошибок. Если полимераза обнаружит, что был добавлен неправильный нуклеотид, она сразу же удалит и заменит его и только после этого продолжит синтез ДНКstart superscript, 1, end superscript.

Репарация ошибочно спаренных нуклеотидов

Процесс исправления избавляет от основной массы ошибок, но не от всех. После создания новой ДНК запускается механизм репарации ошибочно спаренных нуклеотидов — удаления и замены ошибочно спаренных нуклеотидов, оставшихся в результате репликации. Исправление несоответствий между парами оснований также может включать в себя исправление небольших вставок и делеций, возникающих вследствие «соскальзывания» полимеразы с исходной цепи squared.

Как происходит восстановление неправильно спаренных нуклеотидов? Во-первых, белковый комплекс распознаёт неправильно спаренный нуклеотид и связывается с ним. Другой комплекс разрезает ДНК в области несовпадения, а ещё одна группа ферментов отщепляет некорректный нуклеотид вместе с небольшим участком вокруг него. Затем ДНК-полимераза заполняет этот пробел правильными нуклеотидами, а фермент ДНК-лигаза сшивает разрывы в цепиsquared.

Удивительно: как белки, участвующие в восстановлении ДНК, определяют, «кто прав» во время репарации ошибочно спаренных нуклеотидов? То есть, когда два основания неправильно соединены (как G (гуанин) и T (тимин) на рисунке выше), какое из этих двух оснований должно быть удалено и заменено?

У бактерий можно отличить исходную и дочернюю цепи ДНК по метилированным основаниям. На исходной цепи ДНК есть метильные (minus, start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript) группы, присоединенные к некоторым из ее оснований, а у дочерней цепи таких групп еще нетcubed.

У эукариот процессы, позволяющие идентифицировать исходную цепь при устранении несоответствий, включают распознавание одноцепочечных разрывов, которые обнаруживаются только у дочерней цепи cubed.

Механизмы репарации ДНК

С ДНК может что-нибудь случиться практически в любой момент жизни клетки, а не только во время репликации. Фактически, ДНК постоянно повреждается из-за воздействия внешних факторов: ультрафиолетового излучения и радиации, химических веществ, не говоря уже о спонтанных процессах, которые протекают даже без вмешательства окружающей среды!start superscript, 4, end superscript

К счастью, наши клетки имеют механизмы восстановления, с помощью которых они находят и исправляют большинство повреждений ДНК. Можно выделить несколько типов репарации:

  • Прямая репарация. Некоторые повреждения ДНК, вызванные химическими реакциями, могут быть «исправлены» находящимися в клетке ферментами.

  • Эксцизионная репарация. Повреждение одного или нескольких нуклеотидов ДНК часто исправляется удалением и заменой поврежденного участка. При эксцизионной репарации оснований удаляется только поврежденное основание. В случае эксцизионной репарации нуклеотидов, как и в случае репарации ошибочно спаренных нуклеотидов, которое мы рассмотрели выше, удаляются целиком нуклеотиды.

  • Репарация двухцепочечных разрывов: Существуют два основных способа: негомологичное соединение концов и гомологичная рекомбинация. Они используются для восстановления двухцепочечных разрывов ДНК (когда вся хромосома разделяется на две части).

Прямая репарация

В некоторых случаях клетка может исправить повреждение ДНК, обратив вызвавшую его реакцию. Дело в том, что «повреждение ДНК» — это, как правило, присоединение к ней лишней группы в результате химической реакции.

Например, гуанин (G) может подвергаться реакции с присоединением метильной (minus, start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript) группы к атому кислорода в азотистом основании. Если это не исправить, метил-содержащий гуанин будет связываться с тимином (Т), а не с цитозином (С) во время репликации ДНК. К счастью, у людей и многих других организмов есть фермент, который может удалить метильную группу, обратив реакцию, и тем самым вернуть азотистое основание в нормальное состояниеstart superscript, 5, end superscript.

Эксцизионная репарация оснований

Эксцизионная репарация оснований — это механизм, используемый для обнаружения и удаления определенных типов поврежденных азотистых оснований. Ключевую роль в нем играет группа ферментов, называемых гликозилазами. Каждая гликозилаза обнаруживает и удаляет определенный вид поврежденных оснований.

Например, в процессе реакции дезаминирования цитозин может превратиться в урацил — основание, обычно встречающееся только в РНК. Во время репликации ДНК урацил будет соединяться с аденином, а не с гуанином (в отличие от цитозина), поэтому такое превращение может привести к возникновению мутацииstart superscript, 5, end superscript.

Для предотвращения подобных изменений гликозилаза, являющаяся частью сигнального пути эксцизионной репарации, обнаруживает и удаляет дезаминированные цитозины. После того, как основание было удалено, удаляется и оставшаяся часть нуклеотида, а другие ферменты заполняют пробелstart superscript, 6, end superscript.

Эксцизионная репарация нуклеотидов

Эксцизионная репарация нуклеотидов — это еще один способ удаления и замены поврежденных оснований. В результате нее обнаруживаются и корректируются повреждения, которые искажают форму двойной спирали ДНК. Например, азотистые основания могут измениться, присоединив к себе громоздкие группы атомов, в частности, в результате воздействия химических веществ, содержащихся в сигаретном дымеstart superscript, 7, end superscript.

Эксцизионная репарация нуклеотидов также используется для устранения повреждений, вызванных ультрафиолетовым излучением, например, при получении солнечного ожога. Под воздействием УФ-излучения цитозин и тимин могут вступать в реакцию с соседними основаниями, которые также являются цитозином или тимином, образуя при этом связи, изменяющие форму двойной спирали и вызывающие ошибки в процессе репликации ДНК. Наиболее распространенный тип таких связей — тиминовый димер — он состоит из двух тиминовых оснований, вступающих в реакцию друг с другом и образующих химическую связьstart superscript, 8, end superscript.

При эксцизионной репарации нуклеотидов поврежденные нуклеотиды удаляются вместе с соседними нуклеотидами. В этом процессе хеликаза (фермент, раскручивающий ДНК) раскрывает ДНК, образуя пузырь, а ферменты, разрезающие ДНК, отсекают поврежденную часть пузыря. Полимераза заполняет пробел, а лигаза сшивает разрыв в цепиstart superscript, 9, end superscript.

Репарация двухцепочечных разрывов

Некоторые факторы окружающей среды, например, радиация, могут вызывать разрывы обеих цепочек ДНК (разделение хромосомы на две части). Такие повреждения ДНК, если верить комиксам, ведут к появлению супергероев, но могут встречаться и после реальных катастроф, например, Чернобыльской.

Двухцепочечные разрывы опасны, потому что большие сегменты хромосом и сотни содержащихся в них генов могут быть потеряны, если разрыв не будет восстановлен. Существует два способа восстановления двухцепочечных разрывов ДНК: негомологичное соединение концов и гомологичная рекомбинация.

При негомологичном соединении концов два разорванных конца хромосомы просто склеиваются обратно. Этот механизм восстановления является «грубым» и неточным, в результате в месте разрыва, как правило, либо теряются нуклеотиды, либо добавляются лишние, что может привести к мутациям. Но это в любом случае лучше потери целого фрагмента хромосомыstart superscript, 10, end superscript.

При гомологичной рекомбинации для восстановления разрыва используется фрагмент из гомологичной хромосомы, который соответствует поврежденной хромосоме (или из сестринской хроматиды, если ДНК была реплицирована). В этом процессе две хромосомы объединяются, и неповрежденная область гомологичной хромосомы или хроматиды используется в качестве матрицы для замены поврежденной области. Гомологичная рекомбинация работает «чище», точнее, чем негомологичное соединение концов, и обычно не приводит к образованию мутацийstart superscript, 11, end superscript.

Репарация ДНК и заболевания человека

Доказательства важности механизмов репарации получены на основе генетических заболеваний человека. Во многих случаях мутации в генах, которые кодируют белки, участвующие в репарации, связаны с наследственным раком. Например:

  • Наследственный неполипозный колоректальный рак (также называемый синдромом Линча) вызван мутациями в генах, кодирующих белки, которые участвуют в репарации ошибочно спаренных нуклеотидовstart superscript, 12, comma, 13, end superscript. Поскольку такие нуклеотиды не восстанавливаются, у людей, страдающих этим синдромом, мутации накапливаются гораздо быстрее, чем у здоровых. Это может привести к развитию опухолей толстой кишки.

  • Люди с пигментной ксеродермой очень чувствительны к ультрафиолетовому излучению. Это вызвано мутациями в белках, участвующих в эксцизионной репарации нуклеотидов. Когда они не функционируют, димеры тимина и другие виды повреждений, вызванные ультрафиолетовым излучением, перестают восстанавливаться. У людей с пигментной ксеродермой после нескольких минут пребывания на солнце могут возникнуть сильные солнечные ожоги, и около половины из них заболевают раком кожи в возрасте до 10 лет, если только они не избегают солнечных лучейstart superscript, 14, end superscript.

Источник

  • Если две или более ошибки совершены последовательно только первая ошибка принимается во внимание
  • Если горит ошибка двигателя
  • Если выделенный предлог используется правильно поставьте знак если нет исправьте ошибку we first
  • Если выделенные слова используются правильно поставьте знак если нет исправьте ошибку are we going
  • Если выдает ошибку двигателя