Чем отличается репликация от редупликации

Транскрипция и трансляция

И транскрипция, и трансляция относятся к матричным биосинтезам. Матричным биосинтезом называется синтез биополимеров (нуклеиновых кислот, белков) на матрице – нуклеиновой кислоте ДНК или РНК. Процессы матричного биосинтеза относятся к пластическому обмену: клетка расходует энергию АТФ.

Матричный синтез можно представить как создание копии исходной информации на несколько другом или новом “генетическом языке”. Скоро вы все поймете – мы научимся достраивать по одной цепи ДНК другую, переводить РНК в ДНК и наоборот, синтезировать белок с иРНК на рибосоме. В данной статье вас ждут подробные примеры решения задач, генетический словарик пригодится – перерисуйте его себе

Возьмем 3 абстрактных нуклеотида ДНК (триплет) – АТЦ. На иРНК этим нуклеотидам будут соответствовать – УАГ (кодон иРНК). тРНК, комплементарная иРНК, будет иметь запись – АУЦ (антикодон тРНК). Три нуклеотида в зависимости от своего расположения будут называться по-разному: триплет, кодон и антикодон. Обратите на это особое внимание.

Репликация ДНК – удвоение, дупликация (лат. replicatio — возобновление, лат. duplicatio – удвоение)

Процесс синтеза дочерней молекулы ДНК по матрице родительской ДНК. Нуклеотиды достраивает фермент ДНК-полимераза по принципу комплементарности. Переводя действия данного фермента на наш язык, он следует следующему правилу: А (аденин) переводит в Т (тимин), Г (гуанин) – в Ц (цитозин).

Удвоение ДНК происходит в синтетическом периоде интерфазы. При этом общее число хромосом не меняется, однако каждая из них содержит к началу деления две молекулы ДНК: это необходимо для равномерного распределения генетического материала между дочерними клетками.

Транскрпиция (лат. transcriptio — переписывание)

Транскрипция представляет собой синтез информационной РНК (иРНК) по матрице ДНК. Несомненно, транскрипция происходит в соответствии с принципом комплементарности азотистых оснований: А – У, Т – А, Г – Ц, Ц – Г (загляните в “генетический словарик” выше).

До начала непосредственно транскрипции происходит подготовительный этап: фермент РНК-полимераза узнает особый участок молекулы ДНК – промотор и связывается с ним. После связывания с промотором происходит раскручивание молекулы ДНК, состоящей из двух цепей: транскрибируемой и смысловой. В процессе транскрипции принимает участие только транскрибируемая цепь ДНК.

Транскрипция осуществляется в несколько этапов:

• Инициация (лат. injicere — вызывать)

Образуется несколько начальных кодонов иРНК.

• Элонгация (лат. elongare — удлинять)

Нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая место для передвигающейся РНК-полимеразы. Молекула иРНК быстро растет.

• Терминация (лат. terminalis — заключительный)

Достигая особого участка цепи ДНК – терминатора, РНК-полимераза получает сигнал к прекращению синтеза иРНК. Транскрипция завершается. Синтезированная иРНК направляется из ядра в цитоплазму.

Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)

Куда же отправляется новосинтезированная иРНК в процессе транскрипции? На следующую ступень – в процесс трансляции. Он заключается в синтезе белка на рибосоме по матрице иРНК. Последовательность кодонов иРНК переводится в последовательность аминокислот.

Перед процессом трансляции происходит подготовительный этап, на котором аминокислоты присоединяются к соответствующим молекулам тРНК.

Трансляцию можно разделить на несколько стадий:

• Инициация

Информационная РНК (иРНК, синоним – мРНК (матричная РНК)) присоединяется к рибосоме, состоящей из двух субъединиц. Замечу, что вне процесса трансляции субъединицы рибосом находятся в разобранном состоянии.Первый кодон иРНК, старт-кодон, АУГ оказывается в центре рибосомы, после чего тРНК приносит аминокислоту, соответствующую кодону АУГ – метионин.

• Элонгация

Рибосома делает шаг, и иРНК продвигается на один кодон: такое в фазу элонгации происходит десятки тысяч раз. Молекулы тРНК приносят новые аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК. Аминокислоты соединяются друг с другом: между ними образуются пептидные связи, молекула белка растет.Доставка нужных аминокислот осуществляется благодаря точному соответствию 3 нуклеотидов (кодона) иРНК 3 нуклеотидам (антикодону) тРНК. Язык перевода между иРНК и тРНК выглядит как: А (аденин) – У (урацил), Г (гуанин) – Ц (цитозин). В основе этого также лежит принцип комплементарности.Движение рибосомы вдоль молекулы иРНК называется транслокация. Нередко в клетке множество рибосом садятся на одну молекулу иРНК одновременно – образующаяся при этом структура называется полирибосома (полисома). В результате происходит одновременный синтез множества одинаковых белков.

• Терминация

Синтез белка – полипептидной цепи из аминокислот – в определенный момент завершатся. Сигналом к этому служит попадание в центр рибосомы одного из так называемых стоп-кодонов: УАГ, УГА, УАА. Они относятся к нонсенс-кодонам (бессмысленным), которые не кодируют ни одну аминокислоту. Их функция – завершить синтез белка.

Существует специальная таблица для перевода кодонов иРНК в аминокислоты. Пользоваться ей очень просто, если вы запомните, что кодон состоит из 3 нуклеотидов. Первый нуклеотид берется из левого вертикального столбика, второй – из верхнего горизонтального, третий – из правого вертикального столбика. На пересечении всех линий, идущих от них, и находится нужная вам аминокислота

Давайте потренируемся: кодону ЦАЦ соответствует аминокислота Гис, кодону ЦАА – Глн. Попробуйте самостоятельно найти аминокислоты, которые кодируют кодоны ГЦУ, ААА, УАА.

Кодону ГЦУ соответствует аминокислота – Ала, ААА – Лиз. Напротив кодона УАА в таблице вы должны были обнаружить прочерк: это один из трех нонсенс-кодонов, завершающих синтез белка.

Примеры решения задачи №1

Без практики теория мертва, так что скорее решим задачи! В первых двух задачах будем пользоваться таблицей генетического кода (по иРНК), приведенной вверху.

“Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГА-ТГГ-ТЦЦ-ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов во второй цепочке ДНК, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода”

Объяснение:

По принципу комплементарности мы нашли вторую цепочку ДНК: ГЦТ-АЦЦ-АГГ-ЦТГ. Мы использовали следующие правила при нахождении второй нити ДНК: А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Вернемся к первой цепочке, и именно от нее пойдем к иРНК: ГЦУ-АЦЦ-АГГ-ЦУГ. Мы использовали следующие правила при переводе ДНК в иРНК: А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.

Зная последовательность нуклеотидов иРНК, легко найдем тРНК: ЦГА, УГГ, УЦЦ, ГАЦ. Мы использовали следующие правила перевода иРНК в тРНК: А-У, У-А, Г-Ц, Ц-Г. Обратите внимание, что антикодоны тРНК мы разделяем запятыми, в отличие кодонов иРНК. Это связано с тем, что тРНК представляют собой отдельные молекулы (в виде клеверного листа), а не линейную структуру (как ДНК, иРНК).

Пример решения задачи №2

“Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ.

Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК”

Обратите свое пристальное внимание на слова “Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК “. Эта фраза кардинально меняет ход решения задачи: мы получаем право напрямую и сразу синтезировать с ДНК фрагмент тРНК – другой подход здесь будет считаться ошибкой.

Итак, синтезируем напрямую с ДНК фрагмент молекулы тРНК: АУЦ-ГУУ-УГЦ-ЦГА-УГГ. Это не отдельные молекулы тРНК (как было в предыдущей задаче), поэтому не следует разделять их запятой – мы записываем их линейно через тире.

Третий триплет ДНК – АЦГ соответствует антикодону тРНК – УГЦ. Однако мы пользуемся таблицей генетического кода по иРНК, так что переведем антикодон тРНК – УГЦ в кодон иРНК – АЦГ. Теперь очевидно, что аминокислота кодируемая АЦГ – Тре.

Пример решения задачи №3

Длина фрагмента молекулы ДНК составляет 150 нуклеотидов. Найдите число триплетов ДНК, кодонов иРНК, антикодонов тРНК и аминокислот, соответствующих данному фрагменту. Известно, что аденин составляет 20% в данном фрагменте (двухцепочечной молекуле ДНК), найдите содержание в процентах остальных нуклеотидов.

Один триплет ДНК состоит из 3 нуклеотидов, следовательно, 150 нуклеотидов составляют 50 триплетов ДНК (150 / 3). Каждый триплет ДНК соответствует одному кодону иРНК, который в свою очередь соответствует одному антикодону тРНК – так что их тоже по 50.

По правилу Чаргаффа: количество аденина = количеству тимина, цитозина = гуанина. Аденина 20%, значит и тимина также 20%. 100% – (20%+20%) = 60% – столько приходится на оставшиеся цитозин и гуанин. Поскольку их процент содержания равен, то на каждый приходится по 30%.

Теперь мы украсили теорию практикой. Что может быть лучше при изучении новой темы?

Источник: https://studarium.ru/article/121

Репликация ДНК

Репликация (позднелат. Replicatio — повторение), редупликация, ауторепродукция, аутосинтез — процесс самовоспроизведения нуклеиновых кислот, генов и хромосом.

Срок применяют преимущественно для описания процесса удвоения нуклеиновых кислот, воспроизведение хромосом чаще описывают другими терминами (митоз, мейоз).

Особенности строения ДНК

Процесс происходит за счет ферментативного матричного синтеза ДНК или РНК.

Согласно модели строения двухцепочечной молекулы ДНК Уотсона и Крика эта молекула является полимером мономерами которого являются сахар дезоксирибоза, остаток фосфорной кислоты, который соединяет мономеры между собой и азотистые основания, которые кодируют генетическую информацию.

Причем гуанин одной цепи всегда находится напротив цитозина прочего, они соединены тройными водородными связями, аденин — напротив тимина соединены двойными водородными связями. Этот порядок связей никогда не нарушается и называется комплиментарность азотистых оснований.

За счет водородных связей две нити ДНК связаны между собой и закручены в спираль. В процессе репликации цепи расплетаются, и каждый из них становится матрицей для синтеза новой цепи, который строится учитывая комплиментарность азотистых оснований.

Такое строение ДНК характерна для всех клеточных организмов (прокариот и эукариот). ДНК вирусов может быть одноцепочечной. Кроме того, некоторые вирусы имеют молекулу РНК (которая тоже может быть одно- или двухцепочечной) в качестве носителя генетической информации.

Гипотезы репликации ДНК

После того, как было установлено, что ДНК образуется путем построения на существующей молекуле новых цепей, возник вопрос каким образом происходит удвоение исходной молекулы. Были выдвинуты трех гипотетических механизмы репликации.

• Консервативный механизм — при таком способе раскрутки спирали не происходит, существующая двойная спираль является матрицей для синтеза двух новых цепей. Новая спираль строится полностью из нового материала, существующая спираль остается неизменной.
• Полуконсервативный механизм — существующая спираль раскручивается, на каждом полинуклеотидных цепи комплементарно строится новый. Таким образом новая двойная спираль является «гибридом» старого и нового цепей
• Дисперсивний механизм — существующая спираль разрывается на каждом полуобороте путем многократной фрагментации. Синтез новых цепей проходит на фрагментах, которые затем крест-накрест сливаются с отрезками нового материала. Каждый полинуклеотид ный цепь состоит из отрезков старого и нового материала, которые чередуются.

С целью выяснить, какой механизм является действительным Меселсон и Сталь провели эксперименты с меченой ДНК, содержащую в своем составе тяжелый изотоп азота. В результате исследования удалось обнаружить, что ДНК синтезируется за полуконсервативным механизмом.

Молекулярный механизм репликации двухцепочечной ДНК

Репликация — сложный многоэтапный процесс, в котором принимают участие многие ферменты, он требует много времени и больших энергетических затрат клетки. Процесс начинается с того, что фермент топоизомеразы выпрямляет закрученную в спираль молекулу ДНК и к ней присоединяются белки, которые не дают молекуле снова свернуться.

Фермент хеликазы разрывает водородные связи между азотистыми основаниями, в результате чего участок двойной молекулы ДНК распадается на две цепи, образуется так называемая «репликативной вилка». К цепи присоединяется ДНК-праймаза — фермент который начинает синтез ДНК — собственно репликацию.

Она синтезирует праймер — последовательность нуклеотидов от которой следующий фермент — ДНК-полимераза строит новую цепь, используя имеющийся как матрицу. Праймером служит фрагмент РНК, он нужен, потому что никакая ДНК-полимераза не может начать синтез новой цепочки «с нуля», а может только добавить нуклеотиды к существующему цепочки.

Когда праймер выполнил свою функцию, он удаляется экзонуклеаза, а другая полимераза «застраивает» пустое место, которое возникло. Также ДНК-полимераза способна исправлять возможные ошибки репликации и проверять комплиментарность.

Синтез новых цепей происходит асимметрично, то есть один из них синтезируется непрерывно, по ходу разъединения молекулы ДНК хеликазы, другая цепь строится в противоположном направлении — против направления действия хеликазы, поэтому происходит короткими фрагментами, длиной 1000 — 2000 нуклеотидов, которые называются фрагменты Оказаки, в честь японского ученого которые открыл. Фрагменты Оказаки соединяет между собой фермент ДНК-лигаза. Таким образом из одной молекулы ДНК образуются две идентичные, которые после окончания процесса репликации спирализуються.

В эукариот репликация происходит перед делением клетки, у прокариот — в течение всего жизненного цикла.

Механизмы репликации вирусов

Репликация вирусов, содержащих двухцепочечную ДНК проходит по классическому полуконсервативный механизма. Геном вирусов, которые имеют одноцепочечной ДНК воспроизводится проходя двухцепочечную стадию.

В клетке хозяина на молекуле вирусной ДНК синтезируется комплементарный ему цепь, таким образом образуется двухцепочечная молекула ДНК. Далее репликация также идет по классическому механизму.

В процессе участвуют ферменты вирусов и ферменты клетки-хозяина.

Репликация РНК-содержащих вирусов может проходить двумя путями. Первый проходит при участии РНК-зависимой РНК-полимеразы (РНК-синтазы).

Различают (+) — РНК цепи, кодирующих белки вируса и его геном и (-) — РНК цепи, которые кодируют только геном.

Определенный вид вируса может содержать в себе или только (+) — цепь или только (-) — цепь. Есть также виды вирусов, содержащих двухцепочечную РНК.

(+) — РНК цепь вирусов может непосредственно транслироваться в белки в качестве мРНК.

Поэтому когда в клетку попадает (+) — РНК вирус (гепатит А, полиомиелит), его РНК взаимодействует с рибосомами клетки-хозяина и транслируется в белки, один из которых является РНК-синтазой. После этого начинается репликация вирусной нуклеиновой кислоты.

На первом этапе на (+) — цепи образуется комплементарный (-) — цепь. На втором этапе (-) — цепь служит матрицей для синтеза (+) — цепей, включаемых в вирусных частиц.

Рабдовирусы и парамиксовирусы имеют в своем составе (-) — цепь, не может напрямую транслироваться в вирусный белок.

Эта (-) — РНК используется для синтеза (+) — цепи, в процессе участвует РНК-синтаза, которая содержится в вирусной частице.

Синтезирована (+) — РНК используется как матрица для рибосомального синтеза вирусных белков и как матрица для синтеза (-) — цепей для включения их в вирусные частицы.

Реовирусы имеют (±) -РНК (двухцепочечную). Репликация нуклеиновых кислот проходит аналогично с репликацией двухцепочечной ДНК, но основным ферментом вместо ДНК-полимеразы выступает РНК-синтаза.

Второй путь репликации РНК характерен для реовирусов и некоторых онкогенных вирусов. Он происходит с помощью специфического фермента РНК-зависимой ДНК-полимеразы (ревертазы). Фермент катализирует последовательно 3 процесса:

• синтез (-) — цепи ДНК на матрице вирусной (+) — РНК;
• разрушения вирусной РНК в составе комплекса ДНК-РНК;
• синтез (+) — цепи ДНК с образованием двухцепочечной ДНК.

Такие ДНК попадают в ядро ​​клетки-хозяина и интегрируются в его геном. Они становятся матрицей для синтеза вирусных РНК с участием РНК-полимеразной системы клетки-хозяина. Вирусные РНК, образовавшиеся выходят в цитоплазму, где инициируют трансляцию вирусных белков. Из этих белков и РНК образуются новые вирусные частицы.

Источник: https://info-farm.ru/alphabet_index/r/replikaciya-dnk.html

В чем разница между репликацией и дублированием днк

главное отличие между репликацией и дублированием ДНК является то, что Репликация – это синтез точной копии ДНК, тогда как дублирование – это удвоение количества ДНК в результате репликации. Кроме то

главное отличие между репликацией и дублированием ДНК является то, что Репликация – это синтез точной копии ДНК, тогда как дублирование – это удвоение количества ДНК в результате репликации. Кроме того, реплицированная цепь ДНК является комплементарной цепи матрицы, в то время как дупликация гена является повторением части гена.

Репликация и дублирование являются двумя механизмами, которые увеличивают количество ДНК внутри ядра. Они происходят во время S-фазы клеточного цикла до деления ядра.

Ключевые области покрыты

1. Что такое репликация
– Определение, Процесс, Важность
2. Что такое дублирование
– Определение, значение, дублирование генов
3.

Каковы сходства между репликацией и дублированием ДНК
– Краткое описание общих черт
4.

В чем разница между репликацией и дублированием днк
– Сравнение основных различий

Основные условия

Количество ДНК, ДНК-полимераза, репликация ДНК, дублирование, дублирование генов, сестринские хроматиды

Что такое репликация

Репликация – это процесс, который синтезирует идентичную копию двухцепочечных молекул ДНК в клетке. Это происходит как в эукариотических, так и в прокариотических клетках.

Основная функция репликации ДНК заключается в увеличении количества ДНК в клетке в два раза, поскольку клетка подвергается делению с образованием дочерних клеток.

Это позволяет каждой дочерней клетке содержать точное количество ДНК в качестве родительской клетки.

Рисунок 1: Репликация ДНК

Как правило, ДНК представляет собой двухцепочечную молекулу, состоящую из двух цепей ДНК. Каждая цепь ДНК служит шаблоном для синтеза новой ДНК. Основным ферментом, ответственным за репликацию ДНК, является ДНК-полимераза.

Кроме того, в этом процессе участвуют несколько ферментов, в том числе ДНК-геликаза, РНК-примаза и т. Д. ДНК-геликаза раскручивает двухцепочечную ДНК, образуя репликационную вилку. Затем РНК-примаза добавляет праймер к шаблонам ДНК, чтобы инициировать репликацию ДНК.

Затем ДНК-полимераза добавляет комплементарные нуклеотиды к матричной цепи. Поступающие нуклеотиды ковалентно связаны с вновь синтезированной цепью ДНК через фосфодиэфирные связи.

Репликация ДНК происходит полуконсервативным образом, поскольку одна цепь каждой вновь синтезированной двухцепочечной ДНК является старой цепью.

Что такое дублирование

Дублирование – это удвоение количества ДНК в результате репликации ДНК. Во время репликации ДНК, точная копия каждой хромосомы синтезируется. Это удваивает количество ДНК внутри клетки.

Таким образом, каждая хроматида удваивается и теперь называется сестринскими хроматидами. Они держатся вместе с центромеры. Следовательно, количество хромосом в клетке не увеличивается.

Более того, хотя количество ДНК увеличилось вдвое, плоидность клетки остается неизменной.

Рисунок 2: Дублирование ДНК

Помимо дупликации ДНК, существует еще одно явление, называемое дупликацией генов, при котором часть нуклеотидной последовательности гена повторяется один или несколько раз. Это тип мутации, которая увеличивает частоту ошибок в ДНК.

Сходства между репликацией и дублированием ДНК

• Репликация и дупликация – это два типа механизмов, которые увеличивают количество ДНК внутри клетки.
• Оба играют роль в синтезе точной реплики шаблонной цепи в форме комплементарной ДНК.
• Более того, количество хроматина внутри клетки удваивается в обоих процессах.
• Однако оба процесса не увеличивают количество хромосом или плоидность клетки.

Определение

Репликация относится к процессу, с помощью которого копируется двухцепочечная молекула ДНК с образованием двух идентичных молекул ДНК, в то время как дублирование относится к процессу, благодаря которому количество ДНК внутри ядра удваивается. Следовательно, в этом главное отличие репликации от ДНК.

Значимость

Кроме того, репликация происходит до ядерного деления, в то время как дублирование – это удвоение количества ДНК внутри ядра в результате репликации.

значение

Другое различие между репликацией и дупликацией ДНК состоит в том, что репликация удваивает генетическое содержание клетки, подготавливая клетку к делению, в то время как дублирование не увеличивает плоидность клетки, хотя количество ДНК удваивается.

Заключение

Короче говоря, репликация – это процесс синтеза точной копии молекулы ДНК, увеличивающей количество ДНК в клетке в два раза. Это готовит ячейку к делению. С другой стороны, дублирование относится к увеличению количества ДНК в два раза в результате репликации ДНК. Поэтому основным отличием репликации и дублирования ДНК является их процесс.

Ссылка:

1. «Репликация».Новости природы, Nature Publishing Group,

Источник: https://ru.strephonsays.com/what-is-the-difference-between-replication-and-duplication-of-dna

Репликация против транскрипции

Деление клетки необходимо для роста организма, но когда клетка делится, она должна реплицировать ДНК в своем геноме, чтобы две дочерние клетки имели ту же генетическую информацию, что и их родитель. ДНК обеспечивает простой механизм репликации. При транскрипции или синтезе РНК кодоны гена копируются в РНК-мессенджер с помощью РНК-полимеразы.

В отличие от репликации ДНК, транскрипция приводит к комплементу РНК, который включает урацил (U) во всех случаях, когда тимин (T) мог бы появиться в комплементе ДНК.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица репликации и транскрипциикопированиетранскрипцияЦельОпределениеПродуктыОбработка продуктаБазовое сопряжениекодоныРезультатПродуктФерментыТребуются ферменты

Целью репликации является сохранение всего генома для следующего поколения.	Целью транскрипции является создание РНК-копий отдельных генов, которые клетка может использовать в биохимии.
Репликация ДНК – это репликация цепи ДНК на две дочерние цепи, каждая дочерняя цепь содержит половину исходной двойной спирали ДНК.	Использует гены в качестве шаблонов для производства нескольких функциональных форм РНК
Одна нить ДНК становится 2 дочерними.	мРНК, тРНК, рРНК и некодирующая РНК (например, микроРНК)
У эукариот комплементарные нуклеотиды пары оснований связываются со смысловой или антисмысловой цепью. Затем они соединяются с фосфодиэфирными связями спиралью ДНК для создания полной цепи.	Добавлен 5 'колпачок, добавлен 3' поли А хвост и интроны сращены.
Поскольку в трехбуквенных комбинациях 4 основания, существует 64 возможных кодона (43 комбинации).	РНК транскрипция следует правилам спаривания оснований. Фермент образует комплементарную цепь, находя правильное основание путем сопряжения комплементарных оснований, и связывая его с исходной цепью.
Они кодируют двадцать стандартных аминокислот, давая большинству аминокислот более одного возможного кодона. Есть также три «стоп» или «нонсенс» кодона, обозначающие конец кодирующей области; это кодоны UAA, UAG и UGA.	ДНК-полимеразы могут удлинять цепь ДНК только в направлении от 5 'до 3', для копирования антипараллельных цепей двойной спирали используются разные механизмы. Таким образом, база на старой нити определяет, какая база появляется на новой нити.
В репликации конечный результат – две дочерние клетки.	Находясь в транскрипции, конечным результатом является молекула РНК.
Репликация – это дублирование двухцепочечной ДНК.	Транскрипция – это образование одной идентичной РНК из двухцепочечной ДНК.
Две нити разделяются, а затем комплементарная последовательность ДНК каждой нити воссоздается с помощью фермента, называемого ДНК-полимеразой.	При транскрипции кодоны гена копируются в РНК-мессенджер с помощью РНК-полимеразы. Затем эта РНК-копия декодируется рибосомой, которая считывает последовательность РНК путем спаривания оснований РНК-мессенджера для переноса РНК, которая несет аминокислоты.
ДНК-геликаза, ДНК-полимераза.	Транскриптаза (тип ДНК геликазы), РНК-полимераза.

Репликация против Транскрипции

• 1 видео, объясняющее различия
• 2 Как работает репликация ДНК
  • 2.1 Координация между лидирующими и отстающими нитями, которые копируются
• 3 Ссылки

, объясняющее различия

Репликация ДНК и процесс транскрипции мРНК объясняются в следующем видео. Обратите внимание, что, объясняя репликацию ДНК, он также затрагивает процесс мутации.

Как работает репликация ДНК

Это видео на показывает, как ДНК свернута и свернута для сжатия, а также как она воспроизводится на конвейере миниатюрными биохимическими машинами. Хотя это отличное видео для понимания всей системы и непрерывного процесса репликации ДНК, следующее видео показывает каждый шаг процесса более подробно:

Первый шаг в репликации ДНК заключается в том, что двойная спираль ДНК разматывается на две отдельные нити ферментом, называемым геликазой.

Как объяснено в этом видео, одна из этих цепей (называемая «ведущей цепью») непрерывно реплицируется в «прямом» направлении, в то время как другая цепочка («отстающая цепочка») должна реплицироваться в кусках в противоположном направлении.

В любом случае, процесс репликации каждой цепи ДНК включает в себя фермент, называемый примазой, который прикрепляет «праймер» к цепи, отмечающей место, где должна начинаться репликация, и другой фермент, называемый ДНК-полимеразой, который прикрепляется к праймеру и движется вдоль цепи ДНК. добавление новых «букв» (базы C, G, A, T) для завершения новой двойной спирали.

Поскольку две нити в двойной спирали проходят в противоположных направлениях, полимеразы работают по-разному на двух нитях. На одной нити – «ведущей нити» – полимераза может непрерывно двигаться, оставляя за собой след новой двухцепочечной ДНК.

Координация между лидирующими и отстающими нитями копируется

Считалось, что репликация ведущих и отстающих цепей каким-то образом координируется, потому что в отсутствие такой координации будут иметь место участки одноцепочечной ДНК, которые уязвимы для повреждения и нежелательных мутаций.

Но исследования UC Davis недавно обнаружили, что на самом деле такой координации нет. Вместо этого они сравнивают процесс с движением по шоссе в пробках.

Движение на двух полосах может показаться медленным или более быстрым в определенные моменты времени во время поездки, но машины в любой полосе движения будут достигать пункта назначения примерно в одно и то же время в конце.

Точно так же процесс репликации ДНК полон временных остановок, перезапусков и общей переменной скорости.

Источник: https://ru.weblogographic.com/replication-vs-transcription

Что такое редупликация ДНК? Процесс редупликации ДНК

Молекула ДНК — это находящаяся в хромосоме структура. Одна хромосома содержит одну такую молекулу, состоящую из двух нитей. Редупликация ДНК — это передача информации после самовоспроизведения нитей от одной молекулы на другую. Она присуще как ДНК, так и РНК. В данной статье рассматривается процесс редупликации ДНК.

Общие сведения и виды синтеза ДНК

Известно, что нити в молекуле закручены. Однако, когда начинается процесс редупликации ДНК, они деспирализуются, затем отходят в стороны, и на каждой синтезируется новая копия.

По завершении появляются две абсолютно идентичные молекулы, в каждой из которых присутствует материнская и дочерняя нити. Такой синтез получил название полуконсервативный.

Молекулы ДНК отодвигаются, оставаясь при этом в единой центромере, и окончательно расходятся лишь тогда, когда у этой центромеры начинается процесс деления.

Другой вид синтеза получил название репаративный. Он, в отличие от предыдущего, не связан с какой-либо клеточной стадией, но начинается при возникновении повреждений ДНК. Если они носят слишком обширный характер, то клетка в конце концов погибает. Однако, если повреждения локальны, то их можно восстановить.

В зависимости от проблемы восстановлению подлежит отдельная или две сразу цепочки ДНК. Этот, как его еще называют, внеплановый синтез не занимает продолжительного времени и не требует больших энергозатрат.Но когда происходит редупликация ДНК, то расходуется много энергии, материала, продолжительность его растягивается на часы.

Редупликация делится на три периода:

• инициацию;
• элонгацию;
• терминацию.

Рассмотрим подробнее эту последовательность редупликации ДНК.

Инициация

В ДНК человека — несколько десятков миллионов пар нуклеотидов (у животных их насчитывается всего сто девять). Редупликация ДНК начинается во многих местах цепочки по следующим причинам.

Примерно в это же время в РНК происходит транскрипция, но на время синтеза ДНК она приостанавливается в некоторых отдельных местах.

Поэтому перед таким процессом в цитоплазме клетки накапливается достаточное количество вещества для того, чтобы поддержать экспрессию генов и чтобы жизнедеятельность клетки не была нарушена. Ввиду этого процесс должен проходить как можно быстрее.

Трансляция в этот период осуществляется, а транскрипция не ведется. Как показали исследования, редупликация ДНК происходит сразу в нескольких тысячах точек — небольших участках с определенной последовательностью нуклеотидов. К ним присоединяются специальные инициаторные белки, к которым в свою очередь присоединяются другие ферменты редупликации ДНК.

Фрагмент ДНК, где происходит синтез, называется репликоном. Он начинается от точки начала и заканчивается тогда, когда фермент завершает репликацию.

Репликон автономен, а также снабжает весь процесс собственным обеспечением.

Процесс может начаться не со всех точек сразу, где-то он начинается раньше, где-то — позже; может протекать в одном или в двух противоположных направлениях. События происходят в следующем порядке, когда образуются:

• репликационная вилка;
• РНК-затравка.

Репликативная вилка

Эта часть представляет собой процесс, при котором на отсоединенных нитях ДНК происходит синтез дезоксирибонуклеиновых нитей. Вилки при этом образуют так называемый глазок редупликации. Процессу предшествует целый ряд действий:

• освобождение от связи с гистонами в нуклеосоме — такие ферменты редупликации ДНК как метилирование, ацетилирование и фосфорилирование производят химические реакции, в результате которых белки теряют свой положительный заряд, что способствует их высвобождению;
• деспирализация — это раскручивание, которое необходимо для дальнейшего освобождения нитей;
• разрыв связей водорода между нитями ДНК;
• их расхождение в разные стороны молекулы;
• фиксация, происходящая при помощи белков SSB.

РНК-затравка

Синтез осуществляет фермент, под названием ДНК-полимераза. Однако начать его самостоятельно он не может, поэтому это делают другие ферменты — РНК-полимеразы, которые называют еще РНК-затравками.

Они синтезируются параллельно дезоксирибонуклеиновым нитям по комплементарному принципу.

Таким образом, инициация заканчивается синтезом двух РНК-затравок на двух разорванных и отошедших в разные стороны нитях ДНК.

Элонгация

Данный период начинается с присоединения нуклеотида и 3' концу РНК-затравки, что осуществляет уже упомянутая ДНК-полимераза. К первому она присоединяет второй, третий нуклеотид, и так далее.

Основания новой нити соединяются с материнской цепочкой водородными связями. Считается, что синтез нити идет в направлении 5 '- 3'.
Там, где он происходит в сторону репликационной вилки, синтез протекает непрерывно и удлиняется при этом.

Поэтому такую нить называют ведущей или лидирующей. На ней РНК-затравки больше не формируются.

Однако на противоположной материнской нити ДНК-нуклеотиды продолжают присоединяться к РНК-затравке, и дезоксирибонуклеиновая цепь синтезируется в противоположном от вилки редупликации направлении. Ее в этом случае называют запаздывающей или отстающей.

На отстающей нити синтез происходит фрагментарно, где по окончании одного участка начинается синтез на другом участке поблизости при помощи все той же РНК-затравки. Таким образом, на запаздывающей цепи имеются два фрагмента, которые соединены ДНК и РНК. Они получили название фрагменты Оказаки.

Далее все повторяется. Тогда расплетается другой виток спирали, разрываются связи водорода, нити расходятся в стороны, ведущая цепь удлиняется, на отстающей синтезируется следующий фрагмент РНК-затравки, после чего — фрагмент Оказаки. После этого на запаздывающей нити РНК-затравки разрушаются, а фрагменты ДНК соединяются в одну. Так на этой цепи происходит одновременно:

• образование новых РНК-затравок;
• синтез фрагментов Оказаки;
• разрушение РНК-затравок;
• воссоединение в одну единую цепь.

Терминация

Процесс продолжается до тех пор, пока две репликативные вилки не встретятся, или одна из них не подойдет к концу молекулы. После встречи вилок дочерние нити ДНК соединяются ферментом. В случае же, если вилка отошла к концу молекулы, редупликация ДНК заканчивается с помощью специальных ферментов.

Коррекция

В данном процессе важная роль отводится контролю (или коррекции) редупликации. К месту синтеза поступают все четыре вида нуклеотидов, а путем пробного спаривания ДНК-полимераза отбирает те, которые необходимы.

Нужный нуклеотид должен быть способен сформировать столько же связей водорода, сколько аналогичный нуклеотид на матричной нити ДНК.

Кроме того, между сахарофосфатными остовами должно быть определенное постоянное расстояние, соответствующее трем кольцам в двух основаниях. Если нуклеотид не соответствует этим требованиям, соединение происходить не будет.

Контроль проводится перед включением его в состав цепи и перед включением последующего нуклеотида. После этого формируется связь в остове сахарофосфата.

Мутационная изменчивость

Механизм редупликации ДНК, несмотря на высокий процент точности, всегда имеет нарушения в нитях, называющихся в основном «генными мутациями». Примерно на тысячу нуклеотидных пар приходится одна ошибка, которая называется конвариантная редупликация.

Она случается по разным причинам. К примеру, при высокой или слишком низкой концентрации нуклеотидов, дезаминирования цитозина, присутствия мутагенов в области синтеза, и другое. В некоторых случаях ошибки могут исправиться репарационными процессами, в других исправление становится невозможным.

Если повреждение коснулось неактивного места, ошибка не будет иметь тяжелых последствий, когда происходит процесс редупликации ДНК. Последовательность нуклеотида того или иного гена может проявиться с ошибкой спаривания.

Тогда дело обстоит иначе, и негативным результатом может стать как гибель этой клетки, так и гибель всего организма.

Следует также учитывать, что генные мутации основаны на мутационной изменчивости, которая делает генофонд пластичнее.

Метилирование

В момент синтеза или сразу после него происходит метилирование цепей. Считается, что у человека этот процесс нужен для того, чтобы сформировать хромосомы и регулировать транскрипцию генов. В бактериях данный процесс служит защитой ДНК от разрезания его ферментами.

Источник: https://FB.ru/article/200102/chto-takoe-reduplikatsiya-dnk-protsess-reduplikatsii-dnk