Генератор схем репликации ДНК
Опишите нужную схему и получите подписанную репликационную вилку: хеликаза, праймаза, ДНК-полимераза, фрагменты Оказаки и лигаза на своих местах, каждый конец цепи отмечен 5′ или 3′. Или бесплатно посмотрите ниже подписанный и пустой варианты.
Или начните с примера
Схема репликации ДНК с подписями (ответы)
Репликационная вилка с ферментами и обеими новыми цепями, всё подписано. Распечатайте как лист ответов или раздайте для повторения.
Пустая схема репликации ДНК для подписи
Тот же рисунок, где вместо каждой подписи пустая строка для ответа: для рабочего листа, проверочной работы или задания к экзамену.
Что показывает схема репликации ДНК?
Схема репликации ДНК показывает, как клетка копирует свою ДНК в репликационной вилке: хеликаза разделяет две цепи, праймаза ставит короткие РНК-праймеры, ДНК-полимераза строит каждую новую цепь в направлении 5′→3′ (лидирующую непрерывно, отстающую фрагментами Оказаки), а ДНК-лигаза сшивает разрывы. В каждой готовой молекуле одна цепь старая, другая новая.
Коротко
- Репликация полуконсервативна. Каждая дочерняя молекула сохраняет одну родительскую цепь и достраивает к ней новую — это показали Мезельсон и Сталь, выращивая E. coli сначала на тяжёлом, затем на лёгком азоте.
- Новая ДНК растёт только в направлении 5′→3′. ДНК-полимераза присоединяет нуклеотиды только к свободному 3′-OH-концу, поэтому каждая новая цепь начинается с праймера и антипараллельна своей матрице.
- Одна новая цепь непрерывна, другая собирается из кусков. Лидирующая цепь растёт к вилке от одного праймера; отстающая — от вилки, короткими фрагментами Оказаки, у каждого свой РНК-праймер.
- Праймеры состоят из РНК и заменяются. Праймаза синтезирует РНК-праймеры длиной около 5–10 нуклеотидов; у бактерий ДНК-полимераза I заменяет их на ДНК, а ДНК-лигаза сшивает оставшиеся разрывы.
- У бактерий одна точка начала, у эукариот — много. E. coli копирует хромосому длиной 4,6 млн пар оснований от единственной точки начала репликации примерно за 42 минуты; в геноме человека таких точек до 100 000.
Как работает генератор схем репликации?
Опишите схему
Скажите, для чего она и насколько подробной должна быть: вилка со всеми подписями, простая общая схема или крупный план лидирующей и отстающей цепей. Достаточно одного предложения.
Выберите стиль
По умолчанию — чистая плоская схема в стиле учебника: белый фон, подписи на прямых выносных линиях. Или примените акварель, тушь, 3D и другие стили.
Доработайте и экспортируйте
Результат откроется в рабочей области: перерисовывайте фрагменты, редактируйте подписи прямо на холсте, увеличивайте разрешение и экспортируйте в высоком качестве.
Ферменты репликации ДНК и их функции
Белки, которые обычно показывают на подписанной схеме репликации, их функции и место на вилке. Это набор подписей по умолчанию, если вы не попросите сократить его.
| Фермент или белок | Функция | Где изображать |
|---|---|---|
| Хеликаза | Раскручивает двойную спираль, разрывая водородные связи между парами оснований за счёт АТФ | На острие вилки, где расходится родительская спираль |
| SSB-белки (связывающие одноцепочечную ДНК) | Покрывают разделённые цепи, не давая им снова спариться | Вдоль обеих открытых одиночных цепей |
| Топоизомераза | Снимает сверхспирализацию перед вилкой, временно разрезая и вновь сшивая ДНК | На ещё не раскрытой двойной спирали перед вилкой |
| Праймаза | Синтезирует короткие РНК-праймеры — стартовые точки для ДНК-полимеразы | На матрицах; на отстающей цепи — по праймеру на каждый фрагмент Оказаки |
| ДНК-полимераза III | Основной фермент репликации у бактерий: присоединяет нуклеотиды в направлении 5′→3′ | На обеих новых цепях, начиная от праймеров |
| Скользящий зажим | Кольцо, удерживающее ДНК-полимеразу на ДНК по мере её движения | Вокруг ДНК у каждой полимеразы |
| ДНК-полимераза I | Удаляет РНК-праймеры и заполняет бреши ДНК | На отстающей цепи, у праймеров готовых фрагментов |
| ДНК-лигаза | Сшивает разрывы, образуя фосфодиэфирные связи | Между соседними фрагментами Оказаки |
Сколько подписей нужно, зависит от курса. В базовом школьном курсе часто достаточно хеликазы, ДНК-полимеразы и лигазы; в профильном курсе и при подготовке к ЕГЭ добавляют праймазу, скользящий зажим и различие ДНК-полимераз I и III. Укажите нужные подписи — будут нарисованы только они.
Лидирующая и отстающая цепь: в чём разница?
Лидирующая цепь синтезируется непрерывно в сторону репликационной вилки от одного праймера; отстающая — в сторону от вилки короткими фрагментами Оказаки, каждый со своим РНК-праймером, которые затем сшивает ДНК-лигаза. Обе растут в направлении 5′→3′: разница возникает потому, что две матричные цепи антипараллельны.
| Лидирующая цепь | Отстающая цепь | |
|---|---|---|
| Направление синтеза | К репликационной вилке | От репликационной вилки |
| Способ синтеза | Непрерывно, одним куском | Прерывисто, фрагментами Оказаки |
| РНК-праймеры | Один, в начале | По одному на каждый фрагмент Оказаки |
| Матрица | Комплементарна родительской цепи 3′→5′ | Комплементарна родительской цепи 5′→3′ |
| Основная полимераза у E. coli | ДНК-полимераза III | ДНК-полимераза III |
| Основная полимераза у эукариот | ДНК-полимераза ε | ДНК-полимераза δ |
| После синтеза | Её единственный праймер заменяется на ДНК | Каждый праймер заменяется, ДНК-лигаза сшивает фрагменты |
Изображайте отстающую цепь рядом коротких отрезков со стрелками, направленными от вилки; самый новый фрагмент у вилки ещё несёт свой РНК-праймер. Отстающая цепь в виде одной сплошной стрелки или со стрелками к вилке — первая ошибка, которую стоит проверить.
Где используют схемы репликации ДНК?
Схемы репликации нужны прежде всего в преподавании биологии — рабочие листы для подписей, подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, слайды лекций — и как схематические рисунки в докладах и статьях по молекулярной биологии. Меняется глубина: три подписи для первого знакомства, полная вилка со скользящим зажимом в вузе.
Школьная биология
Рабочие листы и листы для повторения от базового курса до подготовки к ЕГЭ. Обычно подписанная вилка плюс тот же рисунок без подписей для самостоятельной работы.
Лекции в вузе
Слайды по молекулярной биологии и генетике, сравнивающие репликацию у бактерий и эукариот: одна точка начала против многих, ДНК-полимераза III против полимераз α, δ и ε, теломераза на концах хромосом.
Подготовка к экзаменам
Конспекты на одну страницу, где каждый фермент стоит на своём месте вилки, — именно так спрашивают на экзамене: назовите фермент, обозначенный X, объясните, почему цепь Y синтезируется фрагментами.
Наука и преподавание
Схематические рисунки о репликативном стрессе, репарации ДНК или препаратах, действующих на топоизомеразы, с изучаемым белком прямо на вилке.
Частые вопросы о схеме репликации ДНК
Что должно быть на подписанной схеме репликации ДНК?
Стандартный набор: родительская ДНК, репликационная вилка, хеликаза, SSB-белки, топоизомераза, праймаза с РНК-праймерами, ДНК-полимераза III, лидирующая цепь, отстающая цепь с фрагментами Оказаки, ДНК-полимераза I и ДНК-лигаза, а также отмеченные 5′- и 3′-концы. Это рисуется по умолчанию; попросите меньше подписей — останутся только они.
Можно ли получить пустую схему репликации, чтобы ученики подписали её сами?
Да: бесплатно посмотрите пустой вариант на этой странице или попросите его — каждая подпись будет заменена пустой строкой для ответа. Подписанный вариант служит к нему ответом, их удобно печатать парой.
Почему отстающая цепь синтезируется фрагментами Оказаки?
Потому что ДНК-полимераза синтезирует только в направлении 5′→3′, а две матричные цепи антипараллельны. На одной матрице это направление смотрит в вилку, и синтез идёт непрерывно; на другой — от вилки, и полимеразе приходится начинать заново с нового праймера каждый раз, когда вилка открывает новый участок матрицы.
Чем хеликаза отличается от топоизомеразы?
Хеликаза разделяет две цепи в вилке, разрывая водородные связи между парами оснований; топоизомераза работает перед вилкой и снимает сверхспирализацию, которую создаёт расплетание. Для этого она временно разрезает ДНК и снова её сшивает.
Что делает праймаза и зачем нужны РНК-праймеры?
Праймаза синтезирует короткие РНК-праймеры длиной около 5–10 нуклеотидов, которые дают ДНК-полимеразе нужный ей свободный 3′-OH-конец. Сама начать цепь ДНК-полимераза не может. Лидирующей цепи нужен один праймер, отстающей — по одному на каждый фрагмент Оказаки.
Чем ДНК-полимераза I отличается от ДНК-полимеразы III?
У E. coli ДНК-полимераза III — основной фермент репликации, удлиняющий обе новые цепи; ДНК-полимераза I удаляет РНК-праймеры и заменяет их на ДНК. Затем ДНК-лигаза сшивает разрыв между каждым заменённым праймером и соседним фрагментом.
Почему репликацию ДНК называют полуконсервативной?
Потому что каждая новая молекула ДНК сохраняет одну из двух исходных цепей и достраивает к ней новую. Мезельсон и Сталь выращивали E. coli на тяжёлом, затем на лёгком азоте: через одно поколение ДНК давала одну полосу промежуточной плотности, через два рядом появлялась лёгкая полоса — такую картину даёт только полуконсервативная репликация.
Чем репликация у эукариот отличается от репликации у прокариот?
Эукариоты начинают репликацию во многих точках каждой хромосомы — до 100 000 по всему геному человека — со скоростью около 50–100 нуклеотидов в секунду, тогда как у E. coli одна точка начала и около 1000 нуклеотидов в секунду. Кроме того, у эукариот другие полимеразы (α, δ и ε), зажим PCNA, РНКаза H для удаления праймеров и теломераза на концах хромосом.
Можно ли сделать простой рисунок репликации ДНК для младших классов?
Да: попросите простую общую схему, и на ней останется главное: раскрывающаяся двойная спираль, каждая старая цепь в паре с новой и две одинаковые молекулы в конце. Для базового курса обычно хватает пяти подписей или меньше.
Чем это отличается от обычного ИИ-генератора изображений?
Предметные требования встроены. Каждое изображение должно следовать стандартной учебной схеме — цепи антипараллельны, новая ДНК растёт в направлении 5′→3′, фрагменты Оказаки только на отстающей цепи — с точным написанием каждой подписи на прямой выносной линии. Перед печатью сверьте термины со своей программой: на холсте любую подпись можно исправить на месте.
Можно ли использовать схемы в школе, преподавании или публикациях?
Да — схемы, которые вы создали, принадлежат вам и годятся для рабочих листов, презентаций, раздаточных материалов, дипломных работ и статей. Экспорт в растр высокого разрешения, до 4K в зависимости от модели.
Можно ли изменить подписи после генерации?
Да. Результат открывается в холсте, который распознаёт подписи схемы: текст можно поправить или перевести, выноски передвинуть, участок перерисовать, цвета поменять — и всё это без пересоздания рисунка целиком.
Источники
Продолжить изучение
Другие наши инструменты для схем и руководства к ним.
Инструменты
Нарисуйте схему репликации ДНК
От одной строки описания до подписанной схемы, готовой к печати, — около минуты.
Начать