Участие ДНК, РНК и рибосом в процессах матричного синтеза белка

У всех живых организмов ДНК является первичным носителем генетической информации. Это значит, что в структуре молекулы ДНК в виде последовательности нуклеотидов записана вся программа, необходимая для жизнедеятельности клетки, ее реакции на различные внешние воздействия.

У прокариот доядерных организмов вся наследственная информация представлена на одной кольцевой молекуле ДНК, состоящей из нескольких

миллионов пар нуклеотидов. Иногда часть информации содержится в нескольких небольших кольцевых ДНК — плазмидах.


У эукариот имеющих клеточное ядро — ДНК в основном сосредоточена в хромосомах. В каждой хромосоме содержится одна двунитевая ДНК, размер которой достигает сотен миллионов пар нуклеотидов. Относительно маленькие молекулы ДНК содержатся в митохондриях. Они необходимы для синтеза митохондриальных РНК и митохондриальных белков. Двунитевая молекула построена по принципу комплементарности. Т. е. когда каждая из четырех НК предпочитает взаимодействовать образовывать водородные связи только с одной НК из трех возможных. Так аденин взаимодействует через О-Н связи только с тимином А -Т, а гуанин с цитозином Г — Ц. Синтез полипептидной цепи ДНК, РНК или белка в клетках складывается из трех основных этапов: инициации, элонгации и терминации.


Инициация — образование связи между мономерными звеньями создаваемой полимерной цепи.

Далее мономер присоединяется к образовавшемуся димеру, тримеру, тетрамеру и т.д. — это уже элонгация.

Элонгация — соединение очередного мономера с растущей полимерной цепью. Этот процесс происходит в активном центре фермента полимеразы.

Затем участок, полимера к которому присоединился мономер, выдвигается из зоны активного центра фермента — это процесс транслокации.

Терминация — окончание сборки полимера. Для этого на матрице имеется определенный участок — терминатор по его информации невозможно подобрать необходимый мономер.


№37 Процессы матричного синтеза в клетке. Процесс транскрипции у про- и эукариот. Этапытранскрипции. Промотор. Терминатор. Транскриптон.

Транскрипция — процесс, в ходе которого нуклеотидная последовательность ДНК копируется в виде

последовательности РНК, комплиментарной ей. Фермент, катализирующий РНК на ДНК-матрице, был открыт в

1958 году и назван РНК — полимераза.


У прокариот РНК — полимераза — сложный фермент, состоящий из 5 белковых единиц. Она синтезирует все виды РНК: мРНК, тРНК, рРНК.
У эукариот 3 вида РНК — полимеразы:


1 — транскрибирует гены для рибосомальных РНК.


2 — гены для синтеза белков мРНК и гены для малых РНК ядрамяРНК.


3 — транскрибирует гены для транспортных РНК, рибосомальных 5S РНК, малых РНК и других.

Промотор — участок в начале гена, который указывает место связывания РНК — полимеразы с ДНК.


Терминатор — последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК — полимеразой как сигнал к прекращению синтеза молекулы РНК и диссоциации транскрипционного комплекса.


Транскриптон — участок ДНК, ограниченный промотором и терминатором, представляет собой единицу транскрипции.


Сигма — фактор используется для регуляции набора генов.


Каждый ген состоит из регуляторной части - промотор и терминатор, кодирующей части - запись информации о структуре иРНК, терминирующей части - завершение транскрипции.


Транскрипция у прокариот:


Промотор содержит 2 группы нуклеотидных последовательностей. Эти последовательности расположены на расстоянии 10 н.п. и 35 н.п. выше точки начала транскрипции.


Вначале сигма — фактор слабо связывается с участком промотора, контролируя присоединение к нему промотору РНК — полимеразы. Затем РНК — полимераза связывается с доменом Прибнова.


Затем начинает расплетаться ДНК вокруг нуклеотида, здесь присутствуют 2 водородные связи А=Т, что облегчает разъединение. Когда начинается синтез РНК, сигма-фактор уходит из комплекса. У бактерий частично синтезированные РНК связываются с рибосомами, и до окончания транскрипции 5 — конца начинается трансляция — синтез белка.

Транскрипция у эукариот:


Гены эукариот состоят из 2 структурных областей:


-Кодирующей с нее считывается инфа в процессе синтеза мРНК


-Регуляторной контролирует работу РНК-полимеразы2 и синтез мРНК

Регуляторная область включает основные типы последовательностей ДНК:


-Промоторы - связывают РНК полимеразу 2


-Терминаторы


-Энхансеры - усилители транскрипции и сайленсеры - ослабители транскрипции.

Энхансеры и сайленсеры служат местами для узнавания и связывания с регуляторными белками, активирующими РНК — полимеразу

.


У эукариот процесс транскрипции и последующее созревание иРНК и мРНК протекает в клеточном ядре. У эукариот функционируют 3 разные полимеразы

1. РНК — полимераза не может сама инициировать транскрипцию.


2. Регуляторные элементы у эукариот могут влиять на скорость транскрипции.


Энхансеры — любые дискретные элементы последовательности ДНК, которые связывают общие транскрипционные факторы и действуют на транскрипцию. Они взаимодействуют с регуляторными белками, изменяя уровень транскрипции гена. Энхансеры образуют петлю, взаимодействуя с промотором.


Сайленсеры — ослабители транскрипции. Так же, как и энхансеры, оказывают действие на большом расстоянии от гена.


3. У эукариот сначала происходит транскрипция в ядре, а затем трансляция в цитоплазме.


Промотор у эукариот состоит из 2 нуклеотидных последовательностей, расположенных на расстоянии 25 н.п. и 75 н.п. выше точки начала транскрипции.