2) протеиназа
3) рестриктаза
4) лигаза
Полуконсервативная репликация ДНК означает, что каждая дочерняя молекула содержит одну исходную и одну вновь синтезированную цепь. Ферментативное удвоение новой цепи осуществляет ДНК-полимераза: она использует матричную цепь, подбирает комплементарные дезоксирибонуклеотиды и соединяет их фосфодиэфирными связями в направлении 5′→3′. Для начала работы полимеразе необходим уже имеющийся праймер с доступной 3′-гидроксильной группой; в клетке такой РНК-праймер синтезирует праймаза.
На ведущей цепи синтез происходит непрерывно, а на отстающей — прерывисто, с образованием фрагментов Оказаки. После удаления РНК-праймеров промежутки заполняются ДНК-полимеразой, а отдельные фрагменты соединяются ДНК-лигазой. Таким образом, лигаза обеспечивает сшивание уже синтезированных участков, но не осуществляет копирование матричной цепи; протеиназа расщепляет белки, а рестриктаза разрезает ДНК в определённых нуклеотидных последовательностях.
| Фермент | Основная функция | Роль в репликации ДНК |
|---|---|---|
| ДНК-полимераза | Синтез комплементарной цепи ДНК в направлении 5′→3′ | Ключевой фермент удвоения генетического материала; удлиняет праймер |
| Праймаза | Синтез короткого РНК-праймера | Создаёт начальную 3′-ОН-группу, необходимую для действия ДНК-полимеразы |
| Хеликаза | Разрыв водородных связей между комплементарными цепями | Раскручивает двойную спираль и формирует репликационную вилку |
| ДНК-лигаза | Образование фосфодиэфирной связи между соседними фрагментами ДНК | Соединяет фрагменты Оказаки после их синтеза |
| Рестриктаза | Специфическое расщепление ДНК по определённым сайтам | Не синтезирует ДНК; используется преимущественно в генетической инженерии и молекулярной диагностике |
| Протеиназа | Гидролиз пептидных связей белков | Не участвует непосредственно в репликации нуклеиновых кислот |
Следовательно, правильным является выбор ДНК-полимеразы, поскольку именно она катализирует образование новой полинуклеотидной цепи на матрице. Полуконсервативный принцип реализуется благодаря комплементарности оснований: аденину соответствует тимин, а гуанину — цитозин. Точность копирования повышается за счёт корректорной 3′→5′-экзонуклеазной активности ряда ДНК-полимераз. Нарушение работы этих ферментов приводит к ошибкам репликации, мутациям и нестабильности генома.