06 DNA bmp

Streszczenie

♦    Życie zależy od trwałego i zwartego przechowywania informacji genetycznej.

♦    Nośnikiem informacji genetycznej są bardzo długie cząsteczki DNA, w których jest ona zakodowana w liniowej sekwencji nukleotydów A, T. G i C.

♦    Cząsteczka DNA tworzy dwu nic iową helisę złożoną z dwóch komplementarnych łańcuchów nuklcotydo-wych utrzymywanych razem za pomocą wiązań wodorowych łączących w pary A z T oraz G z C.

♦    Każdy łańcuch DNA wykazuje polarność chemiczną wynikającą ze sposobu wiązania się na przemian cukrów i fosforanów w łańcuchy cukrowo-fosforanowe. Łańcuchy w cząsteczce DNA są ułożone antyrówno-Icglc, to znaczy przebiegają przeciwnie.

♦    Każdy z dwóch łańcuchów DNA może lunkcjonować jako matryca do syntezy swego komplementarnego partnera. Dwuniciowa helisa DNA nosi zatem jednakowe informacje w każdym z łańcuchów.

♦    Cząsteczka DNA jest podwajana (replikowana) poprzez polimeryzację ncwych łańcuchów na matrycy, którąjest każdy ze starych łańcuchów helisy. Proces replikacji DNA, w którym z wyjściowej cząsteczki tworzą się dwie identyczne cząsteczki potomne, umożliwia powielanie infonnacji genetycznej oraz jej przekazywanie z komórki wyjściowej komórkom potomnym oraz z rodziców na potomstwo.

♦    Podczas replikacji DNA dwie jego nici zostają oddzielone od siebie i tworzą widełki replikacyjne o kształcie litery Y. Polimcruzu DNA, działająca w widełkach, tworzy nowe łańcuchy komplementarne do każdej z nici starych, a więc powstają dwie nowe dwuniciowe helisy.

♦    Polimeraza DNA odtwarza matrycę DNA z dużą wiernością, popełniając błąd rzadziej niż jeden raz na 10^? nukleotydów wprowadzonych poprawnie. Jest to możliwe dlatego, że enzym koryguje własne pomyłki popełnione podczas polimeryzacji.

♦    Ponieważ polimeraza może syntetyzować nowe łańcuchy DNA tylko w jednym kierunku, w widełkach replikacyjnych tylko jeden łańcuch (nić wiodąca) może być replikowany w sposób ciągły'. Na nici opóźnionej polimeraza DNA działa w sposób nieciągły, tworząc krótkie fragmenty' DNA, które później są łączone przez ligazę DNA w jeden ciągły' łańcuch.

•    Zdolność polimcrazy DNA do korygowania swoich błę-dów decyduje, że nie może ona rozpoczynać nowych łańcuchów DNA. Syntezę DNA rozpoczyna dlatego polimeraza RNA, nazywana prymazą, która syntetyzuje krótkie odcinki RNA, zwane starterami. Startery' są następnie usuwane i zastępowane odcinkami DNA.

•    Replikacja DNA wymaga współdziałania wielu białek, tworzących wicloenzymalyczny aparat replika-cyjny umiejscowiony w widełkach replikacyjnych, który' katalizuje syntezę DNA.

•    Błędy powstające podczas replikacji DNA i w wyniku reakcji chemicznych prowadzą do zmian w sekwencji nukleotydowej DNA. Gdyby błędy te nie były sprawnie korygowane, powodowały'by powstanie mutacji, z których wiele byłoby dla organizmów szkodliwe. In-fonnacja genetyczna może być trwale przechowywana w sekwencji DNA tylko dzięki temu, że różnorodne enzymy naprawcze sprawdzają DNA, korygują błędy replikacyjne i wymieniają uszkodzone nukleo-tydy. DNA może być łatwo naprawiany' dzięki temu, że podczas naprawy jednego łańcucha drugi stanowi wzorzec poprawnej sekwencji.

•    Rzadkie pomyłki popełniane przez aparat replika-cyjny są korygowane przez białka, które naprawiają źle dobrane pary' nukleotydów DNA: sprawdzają nowo zreplikowany DNA i usuwają pomyłki. Z uwzględnieniem tego systemu naprawczego ogólna wierność replikacji DNA wynosi jeden błąd na 10^gpoprawnych nukleotydów.

•    Uszkodzenia DNA, powodowane przez reakcje chemiczne lub promieniowanie UV, są naprawiane przez rozmaite enzymy, które rozpoznają uszkodzony fragment DNA i wycinają krótki odcinek łańcucha zawierający uszkodzenie. Powstałą lukę uzupełnia następnie naprawcza polimeraza DNA, która wykorzystuje jako matrycę nieuszkodzony' łańcuch DNA. Proces kończy' ligaza, łącząca końce naprawionej nici DNA.