Стр. 115 - А.Я.Николаев - Биологическая химия (2004)

Упрощенная HTML-версия

120
Часть
I.
Строение информационных молекул и матричные биосинтезы
тяжелый 15N. ДНК с 15N имеет большую плотность, чем ДНК с 14N, и это можно
обнаружить методом центрифугирования (рис. 4.3). Если культуру, содержащую
15№ДНК, пересеять на среду с немеченым азотом (14NH4Cl), то ДНК клеток пер­
вого поколения имеет плотность, промежуточную между плотностями 15№ДНК
и 14№ДНК; в клетках второго поколения обнаруживается два типа ДНК: с про­
межуточной плотностью и легкая (14№ДНК). Эти результаты легко объясня­
ются, если исходить из полуконсервативного механизма репликации ДНК (см.
рис. 4.3). Позднее было установлено, что в клетках эукариот репликация ДНК
происходит также полуконсервативным способом.
О 0 0
Рис. 4.3.
Эксперимент, доказывающий полуконсер-
вативный механизм репликации ДНК. Заштрихован­
ные зоны в пробирках указывают положение ДНК
после центрифугирования:
а и б — ДНК из клеток Е. coli, выращенных на среде с
14
NH4CI
(а) и
15
NH4CI (б); в и г — ДНК из клеток первого (в) и второго
_ _
(г) поколений после пересева со среды с
15
NH4CI на среду с
N
4
14
NH
4
CI. Внизу — схема, объясняющая результаты центри­
фугирования. Каждая пара горизонтальных линий изобра­
жает двухцепочечную ДНК: тонкая линия — легкая нуклео­
тидная цепь, толстая — тяжелая цепь (содержащая
15
N)
ДНК-полимераза
Синтез новых полинуклеотидных цепей при репликации катализирует фермент
ДНК-полимераза. Реакцию удается осуществить и изучать
in vitro,
используя фер­
менты, выделенные из организма. Ее можно представить такой схемой:
ДНК матрица
т
(дАТФ
+
дТТФ)
+
п
(дГТФ
+
дЦТФ)
-----------►
ДНК
+(т +п)
H4P2O7
затравка
Отметим важнейшие особенности реакции.
1. Субстратами служат трифосфаты дезоксирибонуклеозидов. В ходе реакции
от каждого из них отщепляется пирофосфатный остаток; таким образом,
включение каждого мономера в молекулу ДНК требует расхода энергии
высокоэнергетических связей.
2. Реакция идет только в присутствии уже готовой ДНК, выполняющей роль
матрицы. Все вновь синтезируемые молекулы ДНК имеют первичную струк­
туру, идентичную первичной структуре ДНК-матрицы.
3. Поскольку в молекуле ДНК нуклеотидные остатки образуют пары А—T и
G—С, в реакции расходуются одинаковые количества дАТФ и дТТФ (стехи­
ометрический коэффициент
т)
и одинаковые количества дГТФ и дЦТФ
(стехиометрический коэффициент
п).
ДНК-полимераза не способна начинать синтез новой цепи с ее первого нукле­
отида; она может лишь удлинять уже имеющуюся цепь, присоединяя к ее З'-концу
новые нуклеотиды. Поэтому для начала реакции требуется затравка (праймер;
рис. 4.4).