Синтез нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) осуществляется двумя принципиально разными путями: биологическим (внутри живых клеток) и химическим (в лабораторных условиях). 1. Биологический синтез (In vivo) В живых организмах синтез происходит на основе принципа комплементарности, где существующая цепь служит матрицей для создания новой. Репликация ДНК Процесс удвоения ДНК перед делением клетки.
- Фермент: ДНК-полимераза.
- Механизм: Фермент хеликаза разрывает водородные связи между цепями. ДНК-полимераза присоединяет свободные дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (дНТФ) к растущей цепи в направлении . Особенности: Процесс полуконсервативный (одна цепь старая, вторая — новая) и требует наличия «праймера» (короткого фрагмента РНК).
Транскрипция (Синтез РНК) Процесс переписывания генетической информации с ДНК на РНК.
- Фермент: РНК-полимераза.
- Механизм: РНК-полимераза связывается с промотором гена, расплетает ДНК и строит цепь РНК (мРНК, тРНК или рРНК), используя одну из цепей ДНК в качестве матрицы.
- Особенности: Вместо тимина (Т) в РНК включается урацил (У).
Обратная транскрипция Синтез ДНК на матрице РНК, характерный для ретровирусов.
- Фермент: Ревертаза (обратная транскриптаза).
2. Химический синтез (In vitro) Современный лабораторный синтез позволяет создавать произвольные последовательности нуклеотидов без использования живых матриц. Фосфорамидитный метод Это основной промышленный стандарт твердофазного синтеза олигонуклеотидов.
- Деблокирование: Удаление защитной группы с первого нуклеотида, закрепленного на твердом носителе.
- Активация и присоединение: Добавление следующего нуклеотида (фосфорамидита), который формирует связь с предыдущим.
- Кэпирование: Блокировка цепей, в которых не произошла реакция, чтобы избежать ошибок в последовательности.
- Окисление: Стабилизация фосфитной связи между нуклеотидами, превращение её в устойчивую фосфатную связь.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) Метод многократного копирования определенного участка ДНК.
- Компоненты: Матрица ДНК, термостабильная Taq-полимераза, праймеры и дНТФ.
- Цикл: Нагревание (денатурация), охлаждение (отжиг праймеров) и синтез (элонгация).
Сравнительная таблица характеристик
| Характеристика | Репликация ДНК | Транскрипция (РНК) | Фосфорамидитный синтез |
|---|---|---|---|
| Матрица | ДНК | ДНК | Не требуется |
| Субстраты | дНТФ (A, T, G, C) | НТФ (A, U, G, C) | Защищенные фосфорамидиты |
| Направление | (обычно) | ||
| Точность | Очень высокая | Высокая | Снижается с ростом длины |
Если вам необходимо составить протокол для проведения ПЦР или подобрать параметры для химического синтеза олигонуклеотидов, я могу подготовить подробную инструкцию.
Форма ответа
Ответы и вопросы пользователей