Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
РЕПЛИКАЦИЯ ОДНОЦЕПОЧЬЧНОЙ ДНК ТАКЖЕ ПРОИСХОДИТ ПУТЕМ СПАРИВАНИЯ ОСНОВАНИЙ
Первоначально считали, что все молекулы ДНК содержат две цепи и что только при репликации небольшие участки цепей временно существуют в свободной форме (т е не образуют водородных связей с соответствующим участком комплементарной цепи) Поэтому дли многих явилось неожиданностью обнаружение у некоторых мелких бактериофагов кольцевой о диоцепочечнон ДНК, для которой А ^ Т и Г Ф Ц К фагам, имеющим одноцепочечную ДНК, относятся следующие-' фХ 174, я13, F1 и М13.
Это открытие немедленно поставило перед исследователями вопрос о существовании еще одного копирующего механизма, в котором роль матрицы для получепин тождественных копий должна пграть одноцепочечная молекула ДНК Такого типа репликация не может осуществляться путем образования двойной спирали, ибо при этом водородными связями соединялись бы одинаковые основания, а это по стехиометрическим соображениям невозможно. Чтобы все же объяспить самовоспроизведение одноцепочечных молекул, можпо бьтло допустить, что оно происходит благодаря участию молекул-сшосрсдннков» вроде тех, о которых говорилось выше (при обсуждении возможпых механизмов копирования полипептид ных цепей). Б данном случае потребовалось бы четыре разных вида «посредников», каждый с двумя идентичными поверхностями, способных образовывать несколько водородных связей с определенным основанием. Благодаря «посредникам», связывающим основания, вдоль матрицы могла бы возникнуть новая последовательность нуклеотидов, тождественная исходной
Выделенную из клеток ДНК смешивают с раствором CsCl (6М, плотность~1,7 г/см’) и подвергают утырацентрифугированию
Молекулы ДНК движутся чуда, где плотность раствора равна плотности самих молекул
Раствор центрифугируют при очень высоких скоростях вращения ротора (—48 ч)
¦+¦ о-165 о-1,80
!------IXjBi ~
Большая концентрация CsCI в удаленной от оси вращения части пробирки создается благодаря седиментации его молекул в центробежном поле
?
1
U
-зртяжелая ( N)
ДНК
Гибридная (,5N'ttN) ДНК Легкая (»N) “
дик ' Ш
Расположение молекул ДНК в пределах центрифужной пробирки можно определить с помощью ультрафиолетовой оптики (растворы ДНК интенсивно поглощают при 260 нм)
ЗОС
Цс Ьес]
j&l в
До переноса в среду с «N Рис. 9-9. Центрифугирование
Одна генерация в среде с ,4N
Две генерации в среде с MN
градиенте
плотности хлористого цезия для демонстрации разделения комплементарных ценен в процессе раплпкацнп ДИК.
I Сии ic I повои (Ч-)-цепи на 1 < I цепи двухцспочеч мои X матрицы
Рпс 910 Решпткация одноцепочечной молекулы ДНК.
Каждая двойная спираль служит матрицей для образований множества новых (-Ь)-ценей.
Однако у нас ист никаких экспериментальных данных в пользу существования подобных «посредников». В действительности вырисовывается совершенно иная картина Тотчас же вслед за поступлением в клетку одноцепочечной: ДНК (которую мы назовем ( -f- )-цепыо) на ней, как на матрице, синтезируется комплементарная ( — )-цепь (рис 9-10} Образовавшаяся дцухцепочечная молекула в свою очередь сложит матрицей для синтеза новых ( -f- )-цепей, которые в дяльййннвяг пялюч&Ш&я в новые вирусные частицы Таким образом, главный мехапизм, прн помощи которого происходит отбор нуклеотидов в процессе синтеза одноцепо-чечиых полипуклеотидных целей ДНК, в основных чертах совпадает с механизмом, действующим при репликации двухцеиочечнои ДНК. Отбор соответствующих нуклеотидов в в этом случае осуществляется по принципу спаривания комплементарных оснований. Однако имеется в некоторое рагпвчие, так как при этом только одна из двух ценен двойной спирали (а именно ( — )-цепь^ фупкцгюттруег как ыатрдца при оЬрв зованнн ДНК для дочерних частиц.
Итак, мы теперь знаем, что некоторые вирусы содержат одноцепочечную ДНК Однако большая часть клеточной ДНК, песомненно, должна существовать в двухцепочечнои форме Это вытекает из следующих соображений: 1) комплементарные цепи содержат не одинаковые, а разные последовательности нуклеотидов и, следовательно как мы увидим ниже, определяют разные последовательности аминокислот, 2) у бактерии (а, вероятно, также и у мпогнх более высокоорганизованных форм) обычно имеется всего лкшт. одна копия даппого гена Поэтому если бы действительно большую часть времени существовала только одкоцепочечпая ДИК, а двухцепочечвая образовывалась бы лишь на очень короткий срок в процессе репликации, то после митоза дочернио клетки несли бы совершенно различную генетическую информацию.
ХРОМОСОМЫ ВИРУСОВ И Е. coli СОДЕРЖАТ ТОЛЬКО ОДНУ МОЛЕКУЛУ ДНК
Б ранних опытах по определению молекулярного веса ДНК получали обычно величины ¦ 10е, что, как мы увидим ниже соответствует величине среднего гепа. Полому в то время было вполне естественно сопоставлять одиночные молекулы ДНК с одиночными генами Позднее, однако, выяснилось, что эти первые определения были ошибочными из-за того, что в процессе выделения целостность молекул ДНК нарушалась В настоящее время установлено, что почтн все иитактные молекулы
