3. Перенос биологической информации на белок (трансляция). Структура, виды и роль рнк.

Трансляция – это процесс биосинтеза белка на матрице мРНК.

Для этого процесса необходимы рибосомы, аминокислоты, мРНК, тРНК, ферменты, активирующие аминокислоты, АТФ. Трансляция очень энергоёмкий процесс, на неё затрачивается 90% АТФ, ибо скорость сборки белка огромна (белок из 100 аминокислот собирается за 5 сек).

Рибосома состоит из двух субъединиц: малой (1молекула 18S рРНК и 30 молекул белков) и большой (три молекулы рРНК – 5S, 5,8S, 28S и 40 молекул белка). Функционально рибосома представляет собой молекулярную машину, которая протягивает через себя мРНК, считывает генетическую информацию и осуществляет синтез полипептидной цепи. В каждой клетке содержится около 10млн рибосом.

мРНК начинается инициирующим кодоном, а заканчивается стоп кодоном и присоединённым к нему поли(А)хвостом. Между ними находится транслируемая область. У эукариот мРНК моноцистронная, т.е. она кодирует только одну полипептидную цепь.

тРНК – класс низкомолекулярных нуклеиновых кислот, содержащих от 70 до 90 нуклеотидов. У тРНК имеется первичная, вторичная, и третичная структура.

Первичная структура – последовательность нуклеотидов в молекуле тРНК.

Вторичная структура тРНК имеет вид листка клевера, это связано с тем, что между отдельными нуклеотидами возникают водородные связи по принципу комплементарности. На одном конце молекулы тРНК имеется участок, состоящий из 3-х нуклеотидов – это антикодон, он узнает соответствующий кодон в молекуле тРНК. На другом конце молекулы находится акцепторный участок, к которому присоединяется соответствующая аминокислота.

Третичная структура тРНК образуется при участии дополнительных водородных связей, она напоминает по форме латинскую букву L.

тРНК выполняет две функции: акцепторную и адаптерную. Акцепторная функция состоит в способности тРНК связываться ковалентно с остатком аминокислоты, превращаясь в аминоацил-тРНК. Это происходит при помощи фермента аминоацил-тРНК синтетазы. Для каждой аминокислоты существует своя тРНК и своя аминоацил-тРНК синтетаза.

Адапторная функция состоит во взаимодействии антикодона тРНК с кодоном мРНК, что обеспечивает включение аминокислоты в законное место растущей цепи белка. Таки образом, тРНК переводит генетическую информацию с языка нуклеотидной последовательности на язык белка.

В процессе трансляции выделяют 3 стадии:

• стадия инициации

• стадия элонгации

• стадия терминации

Стадия инициации начинается после распада рибосомы на малую и большую субъединицы и образования инициаторного комплекса. Инициаторный комплекс состоит из малой субъединицы рибосомы, мРНК, инициаторной тРНК и факторов инициации.

Инициаторная тРНК узнаёт старт кодон АУГ, который кодирует аминокислоту метионин. Этот процесс катализируется факторами инициации. После этого присоединяется большая субъединица рибосомы и образуется функциональная единица для синтеза белка (проще говоря, образуется рибосома).

После формирования инициаторного комплекса инициаторная метионин-тРНК поступает в Р-участок рибосомы, и здесь формируется первая пептидная связь (–СО–NH–). В рибосоме имеются два участка:

• аминоацил-тРНК связывающий участок, который соединяет мРНК и поступившую в рибосому тРНК с очередной аминокислотой

• пептидил-тРНК связывающий участок, который соединяет тРНК с растущим концом полипептида

На стадии элонгации происходит наращивание полипептидной цепи на рибосоме. Элонгация состоит из трёх этапов: узнавание кодона мРНК, образование пептидной связи, транслокация.

Узнавание кодона мРНК – это связывание антикодона с очередной тРНК с кодоном мРНК по принципу комплементарности.

Образование пептидной связи – карбоксильный конец пептида отделяется от тРНК в П-участке и прикрепляется за счёт пептидной связи к аминокислоте, связанной с тРНК в А-участке. Образуется пептидил-тРНК. Этот процесс осуществляется при участии фермента пептидилтрансферазы, находящейся в рибосоме.

Транслокация – вновь образовавшийся пептидил-тРНК перемещается с А-участка рибосомы в П-участок. При этом рибосома передвигается на один кодон. Так повторяется много раз.

Терминация – в А-участке рибосомы оказывается терминирующий кодон (стоп кодон). С ним связываются факторы терминации. Происходит гидролиз связи между пептидом и тРНК. тРНК отсоединяется от мРНК и рибосома распадается.