РЕПЛИКАЦИЯ
(позднелат. replicatio
- повторение, от лат. replico - обращаюсь назад, повторяю), редупликация,
ауторепродукция, а утосинтез, протекающий во всех живых клетках процесс
самовоспроизведения (самокопирования) нуклеиновых кислот, генов, хромосом.
В
основе механизма Р. лежит ферментативный синтез дезоксирибонуклеиновой
кислоты (ДНК) или рибонуклеиновых кислот (РНК), осуществляемый
по матричному принципу. Предложенная в 1953 Дж. Уотсоном и Ф. Криком
модель
строения ДНК - т. н. двойная спираль - с одной стороны, объяснила, каким
образом записана генетическая информация в молекуле ДНК (см. Генетический
код), с другой - позволила понять и экспериментально изучать химич.
механизмы удвоения гене-тич, материала. Строгая специфичность спаривания
азотистых оснований в молекуле ДНК обусловливает комплементарность последовательностей
оснований в двух цепях и обеспечивает высокую точность Р. Пара гуанин
- цитозин стабилизируется тремя водородными связями, пара аденин
- тимин - двумя, что резко снижает вероятность неправильного спаривания
оснований. Согласно Уотсону и Крику, процесс Р. ДНК предусматривает: 1)
разрыв водородных связей и расплетение нитей двойной спирали; 2) синтез
на одиночных нитях комплементарных цепей. В результате из одной двухцепочечной
ДНК возникают две подобные молекулы, причём в каждой из дочерних молекул
одна полинуклео-тидная цепь родительская, а другая - синтезированная заново
(полуконсервативный механизм Р.).
Р. ДНК - многоэтапный генетически контролируемый
процесс, в к-ром участвуют ферменты ДНК-полимераза, ДНК-лигаза, ДНК-метилаза
и др. Р. двухцепочечной ДНК имеет фиксированные начало и конец, ориентированное
направление. Прерывистый синтез новых цепей начинается в том месте, где
расплетаются комплементарные цепи родительской ДНК (см. рис.). В начале
каждого из синтезированных отрезков цепей ДНК находится "затравочная" цепочка
РНК из 50-100 нуклеотидов. С участием ДНК-полимера-зы на РНК наращиваются
фрагменты цепей ДНК (в каждом ок. 1000 нуклеотидов). Затем затравочная
РНК уничтожается рибонуклеазой, а синтезированные фрагменты ДНК соединяются
в длинные цепи при помощи фермента полинуклеотидлигазы.
Структура Y-вилки, предполагаемая гипотезой
прерывистой репликации ДНК.
У вирусов и фагов, имеющих однони-тевую
ДНК, Р. идёт особым образом. После внедрения в клетку хозяина одно-цепочечной
ДНК, к-рую называют (+)-цепью, на ней, как на матрице, синтезируется комплементарная
ей (-)-цепь. На образовавшейся двухспиральной молекуле (репликативная форма)
синтезируются новые одноцепочечные (+)-цепи, включающиеся в новые вирусные
частицы. По такому же принципу происходит Р. РНК содержащих вирусов и фагов.
Т. о., во всех известных случаях Р. ДНК и РНК проходит через стадию двухцепочечных
молекул.
У высших организмов - эукариотов, клетки
к-рых содержат сформированное ядро, осн. генетич. функцию несут сложно
организованные структуры - хромосомы, состоящие из ДНК, РНК, белков и др.
веществ. В интерфазе, предшествующей делению клеток (см. Митоз,
Мейоз), осуществляется Р. ДНК и др. компонентов хромосом; затем удвоенные
хромосомы разъединяются и распределяются равномерно между дочерними клетками.
Т. о., вся наследственная информация в относительно неизменённом виде передаётся
от клетки к клетке, от поколения к поколению.
Лит.: Уотсон Д ж., Молекулярная
биология гена, пер. с англ., М., 1967; Р а т н е р В. А., Принципы организации
и механизмы молекулярно-генетических процессов, Новосиб., 1972; Бреслер
С. Е., Молекулярная биология, Л., 1973; С т е н т Г., Молекулярная генетика,
пер. с англ., М., 1974. М. М. Асланян.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я