Лекция № 2

Тема лекции: Наследственная информация и её реализация в клетке

(продолжение)

План лекции:

1. Генетический код

2. Транскрипция

3. Особенности строения и созревания и-РНК

4. Биосинтез белка

5. Регуляция транскрипции и трансляции

1. Генетический код

В клетке передача генетической информации осуществляется в следующем направлении: ДНК → и–РНК → белок (это центральная догма молекулярной биологии, предложенная Френсисом Криком в 1958 г.)

Каким же образом происходит перевод информации с «языка» нуклеотидов (их 4) на «язык» аминокислот (их 20), из которых построены белки?

Для этого служит генетический код – система записи информации о последовательности аминокислот в белках с помощью последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах.

Свойства генетического кода:

1. Код триплетен. Каждая аминокислота из 20 зашифрована последовательностью из трёх нуклеотидов, которая называется триплет, или кодон (т. е. это слово из трех букв, а букв всего четыре).

Если бы слова состояли из одной буквы, то можно было бы зашифровать всего четыре аминокислоты (4¹);

если из двух букв, - то получается 4² = 16 аминокислот, т. е. этого недостаточно.

Поэтому кодоны и состоят из трех букв, что обеспечивает возможность зашифровать 4³ = 64 аминокислоты, а их всего 20. Получается, теоретически, что 44 комбинации – лишние, однако в реальности им тоже нашлось применение. В начале 50-х гг. предположение о триплетности кода высказал математик Георгий Гамов.

2. Код вырожден (избыточен). Каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном (от двух до шести). Исключение составляют 2 аминокислоты: метионин (АУГ) и триптофан (УГГ), каждая из них кодируется только одним триплетом. В этом есть особый смысл.

3. Код однозначен. Каждый кодон шифрует только определенную аминокислоту. Этим обеспечивается строгая воспроизводимость генетической информации, напротив – замена хотя бы одной буквы (мутация) может привести к тяжелому заболеванию.

4. Непрерывность: считывание происходит непрерывно, триплет за триплетом, без пропусков. Имеются особые сигналы окончания трансляции: стоп – кодоны (УАА, УАГ, УГА).

5. Неперекрываемость: соседние триплеты не перекрываются; каждый нуклеотид входит в состав только одного триплета.

6. Код универсален почти для всех живущих на Земле организмов!!!

Расшифровали генетический код в 1961 г. Р. Холли, Х. Корана и М. Ниренберг (Нобелевская премия в 1968 г.).

2. Транскрипция

ДНК находится в ядре. Сборка белков происходит на рибосомах, которые находятся в цитоплазме и на мембране шероховатой эндоплазматической сети (ЭПС).

Как передается информация от ДНК на рибосому? – Для этого в клетке существует специальный посредник, или посланник (от англ. messenger) – информационная РНК (и – РНК). Информация переписывается с ДНК на и – РНК, которая затем проникает через поры ядерной мембраны и по каналам ЭПС достигает рибосом.

Процесс переписывания генетической информации с ДНК на и – РНК называется транскрипцией (от лат. transcriptio – переписывание). Осуществляет транскрипцию фермент РНК – полимераза. У прокариот это один фермент, включающий субъединицы 2α, β, β’ и σ.

У эукариот имеются уже 3 фермента: РНК – полимераза I, которая осуществляет синтез крупных рибосомальных РНК (рРНК) в ядрышке; РНК – полимераза II, отвечающая за синтез и-РНК, а также РНК – полимераза III, которая находится в ядерном соке и отвечает за синтез малых рРНК и транспортных РНК (тРНК).

И-РНК – однонитевая молекула. Синтез и – РНК также подчиняется принципу комплементарности, как и в случае репликации ДНК, только вместо тимина в РНК входит урацил. Длина и – РНК в сотни раз меньше длины ДНК.