Созревание рнк: Процессинг
Процесс формирования зрелых (то есть функционально активных) молекул РНК из предшественников, называемый процессингом – важнейший этап образования многих видов и-РНК. Все стабильные РНК бактерий также синтезируются в виде первичных транскриптов, из которых затем образуются зрелые р-РНК или т-РНК. Аналогичным путем происходит образование и эукариотических р-РНК и т-РНК.
В отличие от эукариотических, большинство бактериальных и-РНК представляют собой первичные транскрипты, которые в состоянии непосредственно взаимодействовать с рибосомами, так что только в очень редких случаях их трансляции должен предшествовать процессинг.
У эукариот, напротив, образование зрелой и-РНК, кодируемой прерывистым геном – наиболее сложный процесс из всех видов процессинга РНК, включающий большое число реакций сплайсинга (вырезания), обеспечивающих соединение экзонов путем удаления интронов.
Все реакции процессинга являются высокоспецифичными, что приводит к образованию зрелых молекул РНК с уникальными 5'- и 3'-концами. Реакции процессинга осуществляются специфическими ферментами (рибонуклеазами), способными расщеплять фосфодиэфирные в молекулах РНК.
Рис. Общая схема процессинга рибосомных и транспортных РНК прокариот.
Трансляция
Трансляция (собственно биосинтез белка) представляет собой один из самых сложных биосинтетических процессов. В эукариотических клетках при синтезе белка принимают участие свыше 70 различных рибосомных, не менее 20 ферментов, необходимых для активации аминокислот, около 10 вспомогательных ферментов и других особых белков факторов инициации, элонгации и терминации синтеза полипептидов, а также не менее 100 дополнительных ферментов, участвующих в процессинге (созревании) белков. Если добавить в этот список более 70 видов транспортных и рибосомальных РНК, то становится понятным, что для синтеза одной молекулы белка необходимо скоординированное действие свыше 300 различных макромолекул.
Ген и его роль в биосинтезе
В молекуле нитевидной ДНК заключена информация о первичной структуре белков данной клетки. Отрезок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного определенного белка, называется – геном. В молекуле ДНК содержится несколько сотен генов, которые ответственны за синтез каждый своего определенного белка.
Код ДНК. Биологическая наследственная информация зашифрована (закодирована) в молекулах ДНК с помощью химического кода. В клетках всех живых существ один и тот же код. В его основе лежит последовательность соединения в нитях ДНК четырех азотистых оснований: А, Г, Т, Ц. Различные комбинации трех смежных нуклеотидов образуют триплеты или кодоны. Например, триплеты: АГТ, ТСГ, ГТА и т.д.
Каждому триплету соответствует 1 из 20 аминокислот. Последовательность триплетов ДНК определяет в свою очередь последовательность расположения аминокислот в полипептидной цепи белка.
Соседние кодоны в процессе считывания информации не перекрываются, считывается тройка тех нуклеотидов и в той последовательности, в какой они представлены в данном конкретном кодоне.
Из четырех азотистых оснований – А, Г, Т, Ц в каждый триплет входит только три, в различном сочетании. Подсчитано, что таких сочетаний будет: 43 = 64. Число же аминокислот – 20. Было установлено, что некоторые аминокислоты кодируются (им соответствует) не одним триплетом, а несколькими (от 2 до 6). Эта «избыточность» кода имеет большое значение для повышения надежности хранения и передачи наследственной информации.
Сейчас расшифрованы триплеты всех аминокислот, входящих в состав белков. Записанная таким образом в цепи ДНК генетическая информация о построении белковой молекулы представляет собой генетический код.
Генетический код – универсален – един для всех живущих на Земле существ, растений.
Помимо триплетов (кодонов), определяющих АК, в молекуле ДНК есть специальные триплеты, ответственные за запуск (инициирующие) и остановку (терминирующие). Они выполняют функцию знаков препинания. Начало и конец РНК-синтеза на матрице ДНК строго фиксированы ими. В одной молекуле ДНК может быть закодирована последовательность АК для многих белков.
Свойства кода (обобщение):
Триплетен.
Непрерывен.
Специфичен.
Неперекрываем.
Избыточен.
Есть «знаки препинания».
Универсален.