DNA

1. Презентацию подготовила
Габидуллина Р., гр. 01-205
сентябрь 2014
1
Сверхспирализация ДНК и ее
биологическое значение

2. Что же такое сверхспирализация ДНК?
2
Сверхспирализация ДНК - свойство кольцевых
замкнутых ДНК, при котором ось двойной спирали ДНК
сама закручивается в спираль более высокого порядка.
Количественной характеристикой сверхспирализации
является число или плотность сверхвитков. Если
плотность сверхвитков отличается от нуля, говорят, что
ДНК сверхспирализована. Образующаяся в результате
сверхспирализации ДНК иногда называется
«суперскрученной».
1. Кольцевая замкнутая ДНК.
2. Сверхспирализованная ДНК.

3. 3
Сверхспирализация ДНК может
быть положительной и
отрицательной.
За положительную
сверхспирализацию принято
принимать такую, при которой
ось двойной спирали закручена
в том же направлении, что и
цепи внутри двойной спирали
(по часовой стрелке).
Соответственно,
сверхспирализация считается
отрицательной, если ось
двойной спирали закручена
против часовой стрелки.
Рис. Структуры
сверхспирализованных молекул
ДНК

4. Топологические изомеры (топоизомеры)
4
Как уже было сказано выше, в сверхспирализации участвуют
кольцевые молекулы ДНК либо линейные молекулы, концы
которых зафиксированы белковыми структурами. Такие
молекулы называются «топологически замкнутыми» ДНК.
Кольцевая ДНК, не содержащая разрывов ни в одной из
цепей, может существовать в различных топологических
формах.
Для количественного описания связи двух цепей
используется особая величина — порядок зацепления Lk.
Порядок зацепления показывает, сколько раз одна из цепей
пересекает воображаемую плоскость, ограниченную второй
цепью.
Порядок зацепления зависит только от топологического
состояния цепей ДНК и потому остаётся постоянным при
любых конформационных изменениях в молекуле. Одна и та
же молекула ДНК может существовать в состояниях с разным
порядком зацепления. Такие формы ДНК называют
топологическими изомерами (топоизомерами).

5. Топологические изомеры (топоизомеры)
5
Топоизомер – это каждая топологическая форма
ДНК, которая может существовать в бесконечном
числе форм. Они отличаются друг от друга кручением
Tw и райзингом Wr (от англ. writhe – скручиваться).
Кручение характеризует вращение цепей ДНК вокруг
оси спирали и соответствует общему количеству
витков, для правозакрученных спиралей кручение
принято считать положительным.
Райзинг характеризует форму оси двойной спирали.
Lk = Tw + Wr - Формула Уайта (1969г.), где
Lk – порядок зацепления.

6. ДНК - топоизомеразы
6
ДНК–топоизомеразы - ферменты, изменяющие
топологию ДНК.
Топоизомеразы снимают внутреннее напряжение
сверхспирализованных молекул ДНК путем внесения
одно и двуцепочечных разрывов с последующим их
восстановлением (лигированием).
По механизму действия различают ДНК-топоизомеразы
двух типов – I и II.
ДНК-топоизомеразы I – мономерные белки; вносят в
ДНК одноцепочечные разрывы без затраты энергии.
ДНК-топоизомеразы II – димеры (у эукариот) и
тетрамеры (у прокариот); осуществляют
энергозовисимое расщепление обеих цепей ДНК с
последующим переносом цепей через разрыв и его
лигированием.

7. Биологическое значение
7
Свехспирализация является важным свойством ДНК, от которого
зависит протекание репликации ДНК.
При сверхспирализации ДНК приобретает дополнительную
свободную энергию, называемую энергией сверхспирализации. Эта
энергия квадратично зависит от плотности сверхвитков.
То есть, расплетание двойной спирали ДНК будет приводить к сбросу
напряжения сверхспирализации и поэтому энергетически выгодно.

8. Делаем выводы:
Сверхспирализация ДНК — явление пере- или
недоскручивания топологически замкнутых цепей ДНК,
при котором ось двойной спирали ДНК сама
закручивается в спираль более высокого порядка.
Сверхспирализованная форма ДНК может существовать в
бесконечном числе форм, и каждая топологическая форма
– это топоизомер.
Существуют специальные ферменты класса изомераз,
которые могут изменять топологическое состояние ДНК -
ДНК-топоизомеразы.
По механизму действия топоизомеразы делят на два
класса: топоизомеразы I типа и топоизомеразы II типа.
Свехспирализация является важным свойством ДНК, от
которого зависит протекание практически всех ДНК-
зависимых процессов в клетке, таких как репликация
ДНК, транскрипция и рекомбинация.
8

9. Список использованной литературы
1. Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная
биология.
2. Спирин А.С. Молекулярная биология: Структура и
биосинтез нуклеиновых кислот.
3. http://www.factruz.ru/
3. https://ru.wikipedia.org
4. https://www.genebiology.ru/
9

10. Спасибо за внимание!
10