Бригада по техническому обслуживанию и уборке

Существуют и другие белки и ферменты, помимо перечисленных выше основных, необходимые для обеспечения бесперебойной репликации ДНК. В частности, это так называемые белки скользящего зажима, которые во время синтеза ДНК удерживают молекулы ДНК-полимеразы III. «Скользящий зажим» — это белок в форме кольца, не дающий ДНК-полимеразе III отсоединиться при переходе к новому фрагменту Оказаки^44start superscript, 4, end superscript.

Топоизомераза также играет важную поддерживающую роль в репликации ДНК. Этот фермент предотвращает слишком плотное скручивание двойной спирали ДНК перед вилкой репликации при раскрытии ДНК. Он вносит временные разрывы в спирали, чтобы снять излишнюю спирализацию цепей, а затем восстанавливает их, чтобы избежать необратимых повреждений.

Наконец, после всех этих процессов нужно сделать небольшую уборку, если мы хотим, чтобы в ДНК не оставалось РНК или зазоров. ДНК-полимераза I, ещё одна участвующая в репликации полимераза, удаляет РНК-праймеры и заменяет их на ДНК. Разрывы, которые остаются после удаления праймеров, восстанавливаются ферментом ДНК-лигазой.

Итоги: репликации днк у бактерии e. Coli

Давайте уменьшим масштаб и посмотрим, как ферменты и белки, участвующие в репликации, работают вместе, чтобы синтезировать новую ДНК.

На рисунке показана репликационная вилка. Хеликаза разматывает спираль, а белки связывающие одноцепочечную ДНК предотвращают повторное формирование спирали. Топоизомераза предотвращает слишком плотную спирализацию ДНК перед репликационной вилкой. ДНК-праймаза создает РНК-праймер, а ДНК-полимераза достраивает цепь ДНК на основе РНК-праймера. Синтез ДНК происходит только в направлении от 5'-конца к 3'-концу. На лидирующей цепи синтез ДНК происходит непрерывно. На отстающей цепи синтез ДНК возобновляется много раз, по мере раскручивания спирали, что приводит к появлению множества коротких фрагментов, называемых «фрагментами Оказаки». ДНК-лигаза соединяет фрагменты Оказаки в единую молекулу ДНК.

• Хеликаза раскрывает ДНК в репликационной вилке.

• Белки, связывающие одноцепочечную ДНК (их также называют SSB-белки), удерживают разделённые цепи ДНК вблизи репликационной вилки, предотвращая их обратное соединение.

• Топоизомераза работает перед вилкой репликации и предотвращает чрезмерное скручивание.

• Праймаза синтезирует РНК праймеры комплементарные цепи ДНК.

• ДНК полимераза III удлинняет праймеры, добавляя нуклеотиды к 3'-концу и создавая основную часть новой ДНК.

• РНК праймеры удаляются и заменяются на ДНК с помощью ДНК полимеразы I.

• Разрывы между фрагментами ДНК восстанавливаются ДНК лигазой.

В клетке молекулы РНК содержат ядра, цитоплазма, а также органоиды, в которых происходит синтез белка: рибосомы, митохондрии, хлоропласты.

Строение РНК

Рибонуклеиновая кислота (РНК) — биополимер, представляющий собой одну цепочку нуклеотидов. Мономеры (нуклеотиды) РНК состоят из пятиуглеродного сахара — рибозы, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания.

 

Рис. 1. Строение нуклеотида РНК

 

Три азотистых основания в молекулах РНК такие же, как и у ДНК — аденин, гуанин, цитозин, а четвертым является урацил.

 

Рис. 2. Сравнение нуклеотидов ДНК и РНК

Образование полимера РНК происходит также, как и у ДНК — за счёт ковалентных связей между углеводом рибозой одного нуклеотида и фосфорной кислоты другого.

 

Рис. 3. Образование вторичной структуры РНК

Виды РНК

Информационные РНК (иРНК) образуются в ядре на ДНК при участии фермента РНК-полимеразы. В клетке их содержание составляет приблизительно 5 % от всех РНК.

Функция иРНК — передача информации с ДНК к месту сборки белковых молекул, на рибосомы.

 

Рис. 4. Синтез РНК

  

Рибосомные РНК (рРНК) синтезируются в ядрышке и составляют основу рибосом, формируя активный центра рибосомы, в котором осуществляется биосинтез белка. рРНК составляют примерно 85 % всей РНК клетки.

 

Транспортные РНК (тРНК) тоже собираются в ядре, а затем перемещаются в цитоплазму. Они образованы небольшим количеством нуклеотидов (70–90). В клетке тРНК содержится примерно 10 %.

тРНК транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка на рибосоме. Каждый вид аминокислот переносится отдельным видом тРНК.

Строение всех тРНК сходно. За счёт водородных связей некоторые участки молекул соединяются и образуются структуры, похожие на лист клевера. Отличаются молекулы тРНК тремя нуклеотидами, расположенными «на верхушке» структуры. Этот триплет (антикодон) комплементарен кодону иРНК, кодирующему соответствующую аминокислоту.

  Аминокислота  прикрепляется специальным ферментом к «черешку листа» и транспортируется в активный центр рибосомы.

Рис. 5. Транспортная РНК

 

Три вида РНК составляют общую функциональную систему, обеспечивающую реализацию генетической информации через синтез специфических для клетки белков.

Этапы экспрессии гена эукариот: претранскрипционный, транскрипция, процессинг-сплайсинг транспорт иРнк через ядерную мембрану, трансляция, посттрансляционный

ДНК – про-иРНК - иРНК – белок

Этапы экспрессии генов

1.Претранскрипционный

2.Транскрипция

3.Процессинг и сплайсинг в ядре

4.Транспорт иРНК через ядерную мембрану

5. Трансляция

6.Посттрнсляционный этап формирования функционального белка в цитоплазме

Претранскрипционный этап - активация генов. Функции регуляторов генной активности (в зоне действия): освобождают ДНК от белков, деконденсация ДНИ, Ослабляют водородные связи, активируют РНК-полимеразу, блокируют белок-репрессор - освобождают оператор от блока (у прокариот), активируют регуляторные зоны.

Транскрипция - синтез РНК на матрице ДНК, начинается с присоединения РНК-полимеразы к «своему» промотору (ТАТА-блоку); траскрипция происходит с одной полипептидной цепи ДНК (кодогенной), на которой находится промотор. Направление транскрипции 3'—>5'. Нуклеотидная цепь иРНК растет в направлении 5'—>3'. Транскрибируются все экзоны и интроны (включая зону копирования, кодон-инициатор, зоны терминации и полиадецилирования) структурного гена. В итоге образуется про-иРНК, содержащая кодирующие и некодирующие нуклеотидные последовательности. Фермент - РНК-полимераза.

Процессинг про-иРНК: Кэпированне - образование КЭП на 5'-конце про-иРНК(служит для присоединения к рибосоме). Полиадеиилированиена 3'-конце (присоединение поли-А или поли-У) - придает устойчивость иРНК. Процессинг - сплайсинг- «вырезание» интронов и «сшивание» (ферментами-рибозимами) экзонов.

Транспорт иРНК через ядерную мембрану - транспорт зрелойиРНК через ядерную мембрану.

Трансляция - синтез белков рибосомами на матрице иРНК. Зрелая иРНК 5'-концом (КЭП) подходит к полисомам и протягивается через них, транслируются кодон-инициатор и все нуклеотиды кодирующей зоны, кодоны-терминаторы не транслируются.

Посттрансляционный этап - образование функционально активного белка: у эукариот «отрезается» метионин или триптофан, формируется вторичная, третичная, а для многих белков и четвертичная структура, присоединяются др. группировки и т.д.