2) синтеза белка
3) копирования ДНК с образованием двух идентичных дочерних молекул (+)
4) переписывания информации с ДНК на РНК
Репликация — это матричный процесс удвоения молекулы ДНК, в результате которого образуются две дочерние молекулы с последовательностями, идентичными исходной ДНК. Она происходит в S-фазе клеточного цикла у эукариот и перед делением клетки обеспечивает передачу полного генетического материала дочерним клеткам. Репликация является полуконсервативной: каждая дочерняя молекула содержит одну исходную и одну вновь синтезированную цепь.
В основе процесса лежит комплементарное спаривание азотистых оснований: аденин соединяется с тимином, а гуанин — с цитозином. Двойная спираль раскручивается хеликазой, праймаза формирует РНК-затравку, после чего ДНК-полимераза синтезирует новую цепь в направлении 5′→3′. На одной матрице формируется непрерывная ведущая цепь, на другой — прерывистая отстающая цепь из фрагментов Оказаки, которые соединяются ДНК-лигазой; корректорная активность полимеразы и системы репарации поддерживают высокую точность копирования.
| Процесс | Матричная молекула | Основной продукт | Ключевые особенности |
|---|---|---|---|
| Репликация | ДНК | Две дочерние молекулы ДНК | Полуконсервативное удвоение генома; участвуют хеликаза, праймаза, ДНК-полимераза и лигаза |
| Транскрипция | ДНК | РНК | Синтез информационной, транспортной или рибосомной РНК с участием РНК-полимеразы |
| Трансляция | Информационная РНК | Полипептидная цепь | Считывание кодонов рибосомой и сборка белка из аминокислот |
| Обратная транскрипция | РНК | ДНК | Синтез ДНК обратной транскриптазой; характерен, например, для ретровирусов |
| Репарация ДНК | Повреждённая ДНК | Восстановленная последовательность ДНК | Устраняет ошибки и повреждения, возникшие при репликации или под действием мутагенов |
| Амплификация in vitro | Заданная последовательность ДНК | Многочисленные копии фрагмента | ПЦР имитирует отдельные принципы репликации, но проводится вне клетки с использованием праймеров и термостабильной ДНК-полимеразы |
Нарушения репликации или контроля её точности могут приводить к мутациям, геномной нестабильности и наследственным заболеваниям. В лабораторной генетике понимание этого механизма необходимо для интерпретации вариантов последовательности, результатов секвенирования и методов амплификации нуклеиновых кислот. Репликация отличается от транскрипции тем, что приводит к удвоению всего генома, тогда как транскрипция обеспечивает экспрессию отдельных генов через образование РНК. Поэтому процесс копирования ДНК с формированием двух дочерних молекул соответствует именно репликации.