Днк иРнк белок

РЕПЛИКАЦИЯ

Рис…..Современная схема центральной догмы биологии

Из приведенной схемы видно, что генетическая информация заключенная в нуклеиновой кислоте может передаваться лишь в направлении нуклеиновая кислота → белок. Передача информации в обратном направлении – от белка к нуклеиновой кислоте – невозможна.

В потоке биологической информации участвует ДНК хромосом, молекулы иРНК, переносящие информацию в цитоплазму, цитоплазматический аппарат трансляции (рибосомы и полисомы, тРНК, ферменты).

На завершающем этапе потока информации в клетке полипептиды, синтезированные на рибосомах, преобретают вторичную, третичную, четвертичную структуру и используются в качестве ферментов, строительных блоков, антител и др. (рис 9.2.)

Рис. 9.2. Поток биологической информации в клетке

Благодаря потоку информации клетка приобретает характерную для нее морфофункциональную организацию, поддерживает ее во времени и передает ряду поколений.

Передача качественно полноценной информации в ряду поколений обеспечивается путем воспроизведения (репликации идентичных двойных спиралей ДНК), а использование этой информации для организации клеточных функций, путем биосинтеза белка в результате экспрессии генов.

9.2 Основные этапы экспрессии генов

(реализации генетической информации)

Экспрессия генов – совокупность биохимических процессов, в результате проходит преобразование генетической информации, представленной в последовательности нуклеотидов ДНК, в структуру молекулярных, а затем в последовательность аминокислот в молекуле белка. Реакции синтеза иРНК и белка, осуществляющая по матрицам (ДНК и РНК соответственно).Поэтому они получили название реакций матричного синтеза.

Р

Транскрипция

Трансляция

еализация генетической информации – экспрессия генов – выражается в процессах транскрипции и трансляции, что схематически можно представить так:

9.2.1 Транскрипция – процесс перенесения (переписывания) генетической информации сДНК на РНК. Матрицей для синтеза РНК служит только одна из двух цепей ДНК, так называемая кодогенная или матричная (она же смысловая) цепь ДНК. Транскрипций происходит не на всей молекуле ДНК, а лишь на участке, отвечающему определенному гену. В процессе транскрипции образуются РНК всех трех типов – информационная (матричная), рибосомальная, транспортная.

Транскрипция состоит из множества молекулярных процессов, которые условно разделяют на этапы: инициация, элонгация, терминация.

Инициация транскрипции – начало синтеза РНК, регулируется специфическими белками, (запуск транскрипции) активность которых зависит от метаболических процессов и нужд клетки.

Инициирует процесс транскрипции фермент РНК-полимерация, которая связывается с промоторным участком ДНК, а также это обеспечивает синтез РНК.

Промоторы прокариот и эукариот содержит короткие универсальные последовательности нуклеотидов, которые распознаются ДНК-полимеразами и служат местом их присоединения. После присоединения к промотору РНК-полимераза раскручивает прилежащий виток спирали ДНК. Фермент геликаза разрывает водородные связи между азотистыми основаниями, параллельных цепей ДНК они в этом месте расходятся. На одной из них (кодогенной) РНК-полимераза осуществляет синтез РНК по принципу элонгации (рис. …..).

Рис. …. Схема синтеза мРНК

Матрицей для транскрипции мРНК служит кодогенная цепь ДНК, обращенная к ферменту своим 3-концом

Элонгация – последовательное присоединение свободных нуклеотидов к кодогенной цепи ДНК по принципу комплементарности (А-У, Г-Ц) и соединение их в единую цепь при помощи РНК-полимеразы в полирибонуклеиновою.

Процесс элонгации требует присутствия ионов Mg²⁺ или Mn²⁺. Транскрипцию катализируют три разных типа полимераз. Это больше ферменты с четвертичной структурой. Первый тип синтезирует больше рибосомные РНК (рРНК), второй – транскрибирует гены, на которых закодированы полипептиды (образуется иРНК); третий синтезирует тРНК и малую рРНК.

Терминация – завершение синтеза РНК в участке-терминаторе, который узнаётся РНК полимеразой при участии особых белков факторов-терминации. В этом участке ДНК-полимераза отделяется от матрицы ДНК от вновь синтезированной РНК. Фрагмент молекулы ДНК, который находится между промотором и терминации образует единую транскрипцин - транскриптон.

В результате процесса транскрипции синтезируются разные виды РНК. Эти молекулы для своей функциональной активности в большинстве случаев проходят этап, тех или иных кодификационных изменений. Этап созревания РНК, в процессе которого первичный РНК-транскрип (про-РНК) превращается в молекулу функционально активной зрелой РНК получил название процессинга.