2) передачи информации с РНК на полипептидную цепь
3) удвоения молекулы ДНК (+)
4) передачи информации с ДНК на РНК
Репликацией ДНК называют процесс её удвоения перед делением клетки, поэтому правильным является вариант 3. В результате из одной исходной двуцепочечной молекулы образуются две дочерние молекулы ДНК, каждая из которых содержит одну материнскую и одну вновь синтезированную цепь. Такой принцип называют полуконсервативным.
Репликация начинается в специальных участках — точках начала репликации. Фермент хеликаза разделяет комплементарные цепи, праймаза синтезирует короткие РНК-праймеры, а ДНК-полимераза достраивает новые цепи в направлении 5′→3′. На ведущей цепи синтез идёт непрерывно, на отстающей — фрагментами Оказаки, которые затем соединяются ДНК-лигазой; топоизомеразы уменьшают напряжение спирали, возникающее при её раскручивании.
Репликацию следует отличать от транскрипции и трансляции. Транскрипция передаёт информацию с ДНК на РНК, а трансляция обеспечивает синтез полипептидной цепи на рибосоме по матрице мРНК. Замена нуклеотида относится к мутации или репарационному процессу, но не является нормальным содержанием репликации, хотя ошибки копирования могут приводить к мутациям.
| Процесс или элемент | Матрица | Основной результат | Ключевые особенности |
|---|---|---|---|
| Репликация ДНК | Обе цепи исходной ДНК | Две дочерние молекулы ДНК | Полуконсервативный механизм; синтез новых цепей идёт в направлении 5′→3′ |
| Транскрипция | Одна цепь участка ДНК | Молекула РНК | Осуществляется РНК-полимеразой; используется принцип комплементарности |
| Трансляция | Информация мРНК | Полипептидная цепь | Происходит на рибосомах; кодоны мРНК распознаются антикодонами тРНК |
| Замена нуклеотида | ДНК | Изменённая последовательность | Может быть точечной мутацией, ошибкой репликации или следствием повреждения ДНК |
| Ведущая цепь | Одна из матричных цепей ДНК | Непрерывно синтезируемая дочерняя цепь | Движется в направлении репликационной вилки |
| Отстающая цепь | Вторая матричная цепь ДНК | Дочерняя цепь из фрагментов Оказаки | Требует многократной инициации, удаления праймеров и сшивания фрагментов |
| Контроль точности | Новая цепь ДНК | Минимизация числа ошибок копирования | Обеспечивается корректурной активностью ДНК-полимераз и системами репарации |
Репликация происходит преимущественно в синтетической фазе клеточного цикла и обеспечивает сохранение генетической информации в дочерних клетках. Её точность имеет значение для нормального развития, регенерации тканей и предупреждения геномной нестабильности. В судебно-медицинской практике принципы комплементарности и копирования нуклеиновых кислот используются при ПЦР-амплификации и исследовании генетических маркеров, однако лабораторная амплификация не является естественной клеточной репликацией.