Самовоспроизведение наследственного материала. Принципы репликации ДНК

Одним из основных свойств материала наследственности является его способность к самокопированию — репликация.

Репликация ДНК имеет ряд принципиальных особенностей.
а) Во-первых, субстратами, из которых синтезируются новые цепи ДНК, являются дезоксинуклеозидтрифосфаты
(дНТФ), а не дезоксинуклеозидмонофосфаты (дНМФ), входящие в состав ДНК.
Поэтому в ходе включения в цепь ДНК от каждого нуклеотида отщепляются 2 фосфатных остатка (в виде пирофосфата, который вскоре гидролизуется до фосфатов):

Использование именно дНТФ, а ие дНМФ, объясняется энергетическими причинами: образование межнуклеотидной связи требует энергии; источником ее и служит разрыв межфосфатной связи.
б) Во-вторых, репликация ДНК — матричный процесс:
каждая синтезируемая (дочерняя) цепь ДНК строится, используя в качестве матрицы одну из цепей исходной (родительской) ДНК.
Основой при этом является принцип комплементарности: из четырех возможных нуклеотидов (дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ) в состав растущей цепи включается в данный момент тот, который комплементарен нуклеотиду в соответствующем положении родительской цепи.
в) В третьих, процесс (в отличие, например, от синтеза РНК) является симметричным: матрицами служат обе цепи родительской ДНК.
Также его можно назвать полукоисерватнвным по завершении процесса исходные молекулы ДНК оказываются наполовину обновленными. В каждой из дочерних молекул одна цепь — родительская, а вторая — новосинтезированная.
г) Наконец, очень важный момент касается направления роста и полярности цепей ДНК.
Удлинение цепи ДНК (или отдельного ее фрагмента) всегда происходит в направлении от 5'-конца к З'-концу. Это означает, что очередной новый нуклеотид присоединяется к З'-концу растущей цепи.
Кроме того, поскольку в любой молекуле ДНК комплементарные цепи антипараллельны, то и растущая цепь антипараллельна матричной цепи.