ГДЗ: Параграф § 26 / Биология 10 класс

Процесс репликации ДНК (самоудвоения) состоит из трёх стадий: инициации, элонгации и терминации.

• На стадии инициации ДНК-расплетающий белок (хеликаза) разрывает водородные связи между комплементарными основаниями, формируя репликационную вилку.
• На стадии элонгации фермент ДНК-полимераза строит новые цепи по принципу комплементарности в направлении \( 5' \to 3' \).
• Синтез новой ДНК является асимметричным из-за принципа антипараллельности цепей ДНК:
  • Одна цепь (ведущая) синтезируется непрерывно, поскольку направление её синтеза совпадает с направлением движения репликационной вилки.
  • Вторая цепь (отстающая) синтезируется прерывисто, отдельными фрагментами Оказаки. Это связано с тем, что ДНК-полимераза может работать только в направлении \( 5' \to 3' \), которое для этой цепи противоположно направлению движения вилки. Затем эти фрагменты сшиваются ферментом ДНК-лигазой.
• На стадии терминации дочерние молекулы ДНК отделяются.

• ДНК-полимераза: Основной фермент, осуществляющий синтез новой цепи ДНК в направлении \( 5' \to 3' \) по принципу комплементарности.
• ДНК-расплетающий белок (Хеликаза): Расплетает двойную спираль ДНК.
• ДНК-лигаза: Сшивает фрагменты Оказаки на отстающей цепи.
• Также участвуют различные ДНК-связывающие белки, предотвращающие повторное смыкание разделенных цепей.

Построение комплементарной цепи ДНК

Используя принцип комплементарности (А\(\leftrightarrow\)Т, Г\(\leftrightarrow\)Ц), вторая (комплементарная) цепь ДНК будет иметь следующую последовательность:

• Исходная цепь: АТТААЦГТТЦГТЦЦГТТАТТ
• Комлементарная цепь: ТААТТГЦААГЦАГГЦААТАА

Доказательство полуконсервативного принципа

Полуконсервативный принцип репликации ДНК был экспериментально доказан в 1958 году американскими учёными М. Мезельсоном и Ф. Шталем (эксперимент Мезельсона-Сталя).

• Метод: Они использовали бактерии Escherichia coli, выращивая их сначала на питательной среде с тяжёлым изотопом азота \(^{15}\)N. Это привело к тому, что ДНК бактерий стала «тяжёлой» (содержала \(^{15}\)N).
• Перенос: Затем бактерии были перенесены на среду с обычным, лёгким изотопом азота \(^{14}\)N, где они делились.
• Анализ: ДНК, выделенную после каждого цикла деления, центрифугировали в градиенте плотности.
• Результаты:
  • После первого поколения: Вся ДНК имела промежуточную плотность (одна цепь \(^{15}\)N, другая \(^{14}\)N). Это опровергло консервативную модель.
  • После второго поколения: Были обнаружены две фракции ДНК — промежуточная (\(^{15}\)N/\(^{14}\)N) и лёгкая (\(^{14}\)N/\(^{14}\)N) в соотношении 1:1.
• Вывод: Такие результаты однозначно подтвердили, что каждая дочерняя молекула ДНК состоит из одной материнской и одной новой цепи, что соответствует полуконсервативному принципу репликации.