ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4
Тема: Строение эукариотического и прокариотического гена. Биосинтез белка.
1. Синтез рнк на днк- матрице. Общие принципы транскрипции.
Транскрипция всегда происходит на 2-х цепочечной ДНК. (У вирусов с 1цеп. ДНК. ДНК удваиваются, а затем происходит транскрипция)
Транскрибируется одна из цепей (У вирусов может транскрб. обе)
Транскрипция идёт антипараллельно по отношению к матричной
мРНК синтезируется от 5` к 3`
Транскрипция – консервативный процесс, начинается с промоторов, РНК-полимераза взаимодействует с этими участками, затем происходит элонгация (сборка РНК), затем терминация (прокариоты – образующие шпильки, эукариоты нет)
Далее подробный процесс транскрипции.
Транскрипция катализируется рядом ферментов, наиболее важный РНК-полимераза. РНК-полимераза движется по двойной цепи ДНК, разъединяет цепочки и на одной из них по принципу комплементарности строит молекулу РНК из плавающих в ядре нуклеотидов.
Синтез нуклеиновых кислот происходит в направлении от 5'-конца молекул к их 3'-концу. При этом комплементарные цепи всегда антипараллельны (направлены в разные стороны). Поэтому сама РНК синтезируется в направлении 5'→3', но по цепи ДНК движется в ее направлении 3'→5'. Участок ДНК, на котором происходит транскрипция, состоит из трех частей: промотора, гена и терминатора.
Для инициации транскрипции нужны различные белковые факторы, которые прикрепляются к промотору, после чего к ДНК может быть присоединена РНК-полимераза.
Терминация транскрипции происходит после того, как РНК-полимераза встретит один из стоп-кодонов.
У клеток эукариот транскрипция происходит в ядре. После синтеза молекулы РНК здесь же подвергаются созреванию (из них вырезаются ненужные участки, молекулы принимают соответствующую им вторичную и третичную структуру). Далее различные типы РНК выходят в цитоплазму, где участвуют в следующем после транскрипции процессе – трансляции.
2. Теории мозаичного строения генов эукариот.
Характерна для РНК-содержащих вирусов, которые должны встроится в геном своего хозяина. (Вирус СПИДа)
На основе РНК синтезируется ДНК, которая встраивается в геном хозяина.
Имеется одноцепочечная РНК вируса, с ней соединяется тРНК, которая является праймером (соединяется примерно с серединой РНК). Начинается синтез ДНК от 5’ к 3’-концу. Синтезированный конец ДНК совершает прыжок на другой конец РНК, с которым он соединяется комплементарно. Продолжается синтез ДНК том же направлении. Полученнается одна цепочка ДНК. После этого молекулы РНК исчезают, но не полностью, остается фрагмент, который является праймером для синтеза второй цепочки. Синтез происходит от 5’ к 3’, синтезируется фрагмент, происходит второй прыжок этого фрагмента на другой конец. Каждая я из цепей ДНК получается матрицей для достраивания. Получается двуцепочечная ДНК.
Имеется медицинское и хозяйственное значение-метод генной инженерии.
Например, инсулин. Ген человеческого инсулина встроили в кишечную палочку. Взяли РНК у человека, построили с помощью обратной транскрипции ДНК, ген инсулина.
3. Организация и функции промоторов
Промотор - это участок ДНК, ответственный за связывание с РНК-полимеразой.
Промотор прокариот. Промотор имеет 2 консервативные последовательности: 1)боксПрибнова или -10 последовательность. Состоит из 6 или 7 пар оснований.последовательность «-10» является тем участком, с которого начинается раскручивание двойной спирали ДНК. В состав этого бокса наиболее часто входят основания ТАТААТ. Такая последовательность оснований чаще всего встречается в промоторах прокариот, ее называют консенсусной.2)-35 последовательность. Состоит из 9 нуклеотидов-отвечает за узнавание промотора РНК-полимеразой.У прокариот наряду с промотором имеются и другие регуляторные участки: это активатор и оператор.
Промотор эукариотических генов, узнающийся РНК-полимеразой промотор содержит два базовых регуляторных элемента: 1)ТАТА-последовательность (положение -25) (Хогнесса бокс, ТАТА-бокс) В состав ТАТА-бокса входят аденин и тимин, между которыми имеются только две водородные связи, что облегчает расплетание цепей ДНК в этом районе промотора. В случае замен пар оснований в указанных последовательностях промотора нарушается эффективность и правильное определение точки начала транскрипции, с которой фермент РНК-полимераза начинает синтез РНК. 2) специфическую нуклеотидную последовательность, обогащенную пиримидинами в положении -75 (см. ЦААТ-бокс). – влияет на специфичность транскрипции.