В статье подробно обсуждается, когда именно происходит синтез ДНК в клеточном цикле, его основные этапы, регуляция, а также важность процесса для поддержания здоровья и выживаемости клеток.
Cодержание
Синтез ДНК происходит в S-фазе клеточного цикла, которая является стадией интерфазы и располагается между G1- и G2-фазами. Длительность S-фазы в большинстве клеток составляет от 8 до 12 часов. Однако в ходе дробления бластомеров у многих организмов этот процесс ускоряется, и клетки могут делиться с интервалом всего в 20-30 минут. В таких случаях G1 и G2-периоды значительно сокращаются, и S-фаза по времени становится практически равной интерфазе.
Регуляция S-фазы
Ключевым моментом в регуляции клеточного цикла является переход от G1-фазы к S-фазе. В зависимости от количества питательных веществ и клеточной энергии, находящихся под влиянием внешних факторов, клетка принимает решение о том, переходить ли в цикл деления или входить в G0-фазу, состояние покоя. Этот переход управляется циклинами и циклин-зависимыми киназами.
- Активация G1/S-циклинов запускает CLN3-циклин-зависимую киназу.
- Cln1/2 и Clb5/6 активируются инициацией S-фазы.
- Этот процесс включает две положительные обратносвязанных циклы, что позволяет контролировать выходные сигналы системы.
Репликация ДНК
Основным событием S-фазы является репликация ДНК, целью которой является создание двух идентичных хроматид. На стадии G1 клетка предотвращает множественную репликацию хромосом, формируя специальные пререпликационные комплексы, которые считываются в S-фазе перед началом репликации. Например, в почкующихся дрожжах наблюдается разрушение белка Cdc6, фосфорилирование Orc2/6 и изгнание mcm-белков из ядра, что препятствует повторному прикреплению репликационного аппарата, к ДНК после старта репликации.
Синтез ДНК осуществляется со скорость до 2000 нуклеотидов в секунду и достигает точности примерно 2 ошибки на 1010 нуклеотидов.
См. также
Повреждения ДНК
В S-фазе происходит распознавание повреждений ДНК. Когда репликационная вилка сталкивается с поврежденной областью, существуют механизмы, позволяющие клетке устранить или исправить повреждения, прежде чем перейти к делению.
История изучения репликации ДНК
Репликация ДНК рассматривается как полуконсервативный процесс, что означает, что каждая созданная молекула ДНК состоит из одной цепи исходной материнской молекулы и одной вновь синтезированной. Этот механизм был подтвержден в экспериментах Мэтью Мезельсона и Франклина Сталя в 1958 году. Ранее существовали и другие модели репликации: "консервативная" и "дисперсионная".
При полуконсервативной модели, молекула ДНК делится на две цепи, которые служат для синтеза своих комплементарных цепей, образуя две идентичные молекулы ДНК.
| Модель репликации | Описание |
|---|---|
| Полуконсервативная | Одна цепь родительская, другая - новая |
| Консервативная | Одна молекула только из родительских цепей, другая только из дочерних |
| Дисперсионная | Молекулы содержат как новые, так и родительские цепи в различных участках |
Общие представления о синтезе ДНК
Репликация ДНК — это критически важный процесс, обеспечивающий точность и целостность генетической информации перед делением клетки. От правильности выполнения этого процесса зависит выживаемость и здоровье клетки, что делает его предметом интенсивного изучения в области молекулярной биологии и генетики.
См. также
