Механізми збереження сталості генетичного матеріалу

1.

МЕХАНІЗМИ
ЗБЕРЕЖЕННЯ
СТАЛОСТІ
ГЕНЕТИЧНОГО
МАТЕРІАЛУ

2.

Процеси збереження сталості
генетичної інформації
Незмінність генетичної інформації протягом незчисленної
кількості поколінь організмів певного виду забезпечує
сталість видів упродовж тривалих історичних проміжків
часу.
Збереження сталості
генетичного матеріалу
реплікація
репарація

3.

Проблема недореплікації
лінійних молекул ДНК
Одна з важливих проблем, які виникають під час
реплікації молекул ДНК, – це реплікація кінцевих
ділянок еукаріотичних хромосом.
Після закінчення реплікації кінець
синтезованого заново ланцюга кожної
сестринської молекули ДНК є
недореплікованим.
Це може призвести до
того, що хромосоми з кожним
наступним процесом реплікації
вкорочуватимуться

4.

Цікаво знати!
Саме із вкороченням кінцевих ділянок
хромосом у соматичних клітинах, які діляться,
пов’язують так званий ліміт Гейфліка:
кількість поділів соматичних клітин ссавців
обмежена приблизно 50– 52 разами.
Після цього клітини гинуть. Незадовго перед
тим у них спостерігають ознаки старіння.
Але цього не відбувається у
стовбурових і ракових клітинах.
Тому кількість їхніх поділів не
обмежена.

5.

Теломер
и
В еукаріотичних клітинах проблема
вкорочення хромосом розв’язується за
допомогою теломер. Це ділянки на кінцях
хромосом, які складаються з низки коротких
послідовностей нуклеотидів, копії яких
розміщені одна за одною.
За підтримання
довжини цих
повторів після
реплікації
відповідає фермент
теломераза.

6.

Фермент «сідає» на однониткову
ділянку материнського ланцюга ДНК на 3′кінці і
подовжує його, використовуючи власну РНК як
матрицю. Такий процес подовження може
повторюватися сотні разів.

7.

Репараці
я
Другим механізмом підтримання сталості генетичного
матеріалу є репарація ДНК. Він спрямований на усунення
пошкоджень ДНК і відновлення її структури до вихідного стану
(який був до моменту дії пошкоджувального фактора).
Фактори, що
пошкоджують структуру
молекул ДНК.
Зовнішні
Хімічні
Фізичні
Внутрішні
Помилки під час
реплікації

8.

Уявіть: лише за добу в молекулах ДНК нашого
організму можуть утворюватись до мільйона різних
пошкоджень
Причини пошкоджень
хімічно модифіковані нуклеотиди;
втрати нітрогеновмісних основ;
розриви в одному або обох ланцюгах
ДНК;
зшивання нуклеотидів ковалентними
зв’язками в межах одного ланцюга ДНК
або між двома ланцюгами;
виникнення водневих зв’язків
між некомплементарними нуклеотидами

9.

Типи відновлення
молекули ДНК
Системи прямої
репарації
Системи
непрямої
репарації
Усунення пошкодження в
один крок за принципом:
одне пошкодження –
один фермент –
одна реакція.
Складніші, у них залучено
багато білків, а сам
процес усунення
пошкоджень відбувається
у декілька етапів.
Швидкі, але не усувають
значну частину
пошкоджень ДНК

10.

До непрямої репарації відносять:
- репарацію неправильно сполучених
нуклеотидів,
- репарацію нітрогеновмісних основ
нуклеотидів,
- двониткових розривів ДНК
- міжниткових ковалентних зшивок ДНК.

11.

Система репарації
неправильно сполучених
нуклеотидів.
Інколи ДНК-полімерази, які забезпечують основний
синтез, приєднують до ланцюга, що росте,
неправильні нуклеотиди . Ці нуклеотиди усуває
відповідна система репарації. Вона репарує також
вставки або видалення одного чи кількох
нуклеотидів, які також можуть виникати через
помилки ДНК-полімерази.

12.

Система репарації хімічно
модифікованих нуклеотидів.
Інша система непрямої репарації впізнає і
відновлює різноманітні хімічні модифікації
нуклеотидів, які блокують проходження реплікації
та транскрипції молекул ДНК. Ця система репарації
універсальніша за інші, оскільки розпізнаються не
самі пошкодження, а порушення структури
подвійної спіралі ДНК, які вони спричиняють.

13.

Система репарації
двониткових розривів ДНК.
Розпізнають і виправляють лише один тип
пошкоджень ДНК, конче потрібні для
підтримання стабільності генетичного апарату.
Двониткові розриви утворюються не часто, але
дуже небезпечні для клітини, оскільки є
причиною різноманітних хромосомних
перебудов.

14.

Механізми толерантності до
пошкоджень ДНК
Коли пошкоджень ДНК у клітині дуже багато
або системи репарації не встигли їх видалити
до початку реплікації ДНК, то цей процес
може бути повністю заблокований.
Для продовження синтезу ДНК
використовується спеціальна
ДНКполімераза, що вбудовує
навпроти пошкоджень випадкові
нуклеотиди. У результаті такої
«репарації» клітина виживає, але
пошкодження не усуваються. Вони
можуть бути усунені в наступному
клітинному циклі.

15.

Домашня робота
Опрацювати параграф 30