Перед делением клетка обязана удвоить весь геном. Разберём, кто расстёгивает спираль, почему одна новая цепь собирается легко, а вторая рывками, и как всё это идёт с бешеной скоростью и почти без ошибок. Пригодится урок про структуру ДНК — особенно про концы 5′ и 3′.
Спираль расходится на две цепи, и каждая служит матрицей для новой. В итоге получаются две двойные спирали, и в каждой одна цепь старая, а вторая новая. Такой способ называют полуконсервативным. Это доказали Мезельсон и Сталь в знаменитом опыте.
Могло бы быть по-другому. При консервативном копировании старая спираль осталась бы целой, а новая была бы полностью новой. При дисперсном старые и новые куски перемешались бы в каждой цепи. Природа выбрала средний путь: старая цепь плюс новая.
Спираль плотно закручена, и чем сильнее её расплетаешь в одном месте, тем туже она перекручивается рядом. Поэтому у точки расхождения (репликационной вилки) трудится целая бригада ферментов.
Всё упирается в одно правило: полимераза умеет добавлять нуклеотиды только на 3′-конец, то есть строит в направлении 5′→3′. А цепи антипараллельны, и это делает их неравноправными.
Её «правильное» направление совпадает с движением вилки. Полимераза просто едет следом и строит непрерывно.
Тут 5′→3′ смотрит против вилки. Синтез идёт короткими кусками вслед за открыванием — фрагментами Оказаки, каждому нужна своя затравка.
Потом РНК-затравки заменяются на ДНК, а фрагменты сшивает лигаза в сплошную цепь. Отстающей её назвали как раз потому, что она собирается медленнее и по кусочкам.
Самое поразительное тут — темп и аккуратность. У бактерий полимераза ставит до 700–1000 пар в секунду. При этом сырой синтез ошибается примерно раз на 10 миллионов нуклеотидов, а после проверки — куда реже.
Прочитай вопрос и подумай сам. Потом открывай по шагу, будто рядом преподаватель и спрашивает «а почему?».
Пациенту с инфекцией назначили фторхинолон. Бактерии активно делятся, но после начала лечения перестают размножаться и гибнут. Наши собственные клетки при этом не страдают.
Карточки подстраиваются под тебя: «легко» отодвигает повтор дальше, «снова» возвращает скоро. Прогресс хранится в браузере.