Матричные биосинтезы / Матричные биосинтезы таблица с транскрипцией

Критерии

Репликация

Трансляция

Транскрипция

1. Определение

— это биосинтез ДНК на матрице ДНК

— это биосинтез белка на матрице РНК

— это биосинтез РНК на матрице ДНК. Первый этап реализации генетической информации / экспрессии генов.

2. Матрица для синтеза

ДНК

мРНК / иРНК (5'–3')

ДНК (её участники – единицы транскрипции у прокариот – оперон, у эукариот – транскриптон)

3. Субстарты

Нуклеотиды: АТФ, ГТФ, ТТФ, ЦТФ. (При присоединении к растущей цепи они отщепляют 2 ост. Фосфорной кислоты в виде пирофосфата)

тРНК, адапторная РНК, аминоацил тРНК

Нуклеотиды: АТФ, ГТФ, УТФ, ЦТФ

4. Ферменты

ДНК-полимераза 1,2,3 (1: расщепляет праймер и застраивает образовавшиеся бреши ДНК-нуклеотидами / 2:не участвует в репликации, участвует в репарации ДНК / 3:удлиняет праймер ДНК-нуклеотидами в направлении 5–3 (лигазы; хеликаза) продвигает вилку, т. е. осуществляет дальнейшее плавление ДНК; праймаза (синтезирует РНК-праймеры 5-3) топоизомеразы (нагнетают суперспирализацию ДНК)

На стадии активации – АРС-аза, на стадии трансляции – нет ферментов, образование пептидной связи катализ. рРНК (у прокариот – 23S рРНК в большой субъединице)

ДНК-зависимая-РНК-полимераза, много регуляторных белков

5. Этапы

1.Инициация. Начинается с суперспирализации, потом расплетается с точек or (origin) АТ богатые участки, где происходит локальное плавление. Чтобы цепи начали расходиться нужны топоизомеразы, влияющие на АТ участки. Суть: сборка репликативного аппарата\комплекса. Топоизомеразы нагнетают суперспирализацию ДНК. Вилки сразу покрываются SSB-белки, не дающие спирали обратно сомкнуться. SBB-белки с 2мя центрами (кластеры), положит. С ДНК, отрицат. Не дают сплестись ДНК. Праймаза на одной из цепей строит РНК-праймер. Хеликаза будет продвигать вилку, т. е. осуществлять дальнейшее плавление ДНК, при помощи АТФ.

2.Элонгация. ДНК-полимераза III удлиняет праймер ДНК-нуклеотидами в направлении 5`–3`. Строится непрерывная ведущая\лидирующая цепь. Строится быстрее, чем 2-ая на др. цепи. Одновременно на второй родит. Цепи на некотором расстоянии друг от друга синтезируются праймазой РНК-праймеры 5`–3`. ДНК-полимераза III удлиняет праймеры 5`–3` и получаются фрагменты Оказаки. Фрагменты – отстающая цепь. Дальше ДНК-полимераза I расщепляет РНК-праймеры и на их место ставит ДНК-нуклеотиды, вместо РНК-нуклеотидов. Сшивает ф. Оказки лигаза.

3.Терминация. Происходит либо при встрече репликативных вилок или по достижении конца хромосомы. Топоизомераза - разрезающий Е. Геликазы вносят одноцепочечный разрыв => расхождение дочерних молекул => перекручиваются концы относительно неспирального участка => снимается суперспирализализация => концы сливаются топоизомеразой. Расходятся 2 ДНК (копии друг друга) Принципы репликации прокариот и эукариот:

- полуконсервативность

- однонаправленность (5`–3`)

- антипараллельность (3'→5)

- комплиментарность

У ДНК-полимеразы есть ф-ия самокоррекции. Есть 2 активных центра:

- полимеразный (стоит цепь по пр комплимент)

- нуклеазный (отщепляет направления нуклеотид и 1 центр ставит на это место правильный – репликативная репарация)

1.Инициация. Сборка белок-синтезирующего аппарата. К м субъединице рибосомы присоединяется своим 5` концом мРНК таким образом, чтобы напротив будущего Р-центра встал стартовый кодон (АУГ). С помощью белковых факторов инициации и АУГ по принципу комплиментарности присоединяется инициаторная аминоацил-тРНК, а именно формилметионил-тРНК. Наличие формильноой группы определяет направление синтеза белка (от N концу к C концу). Далее присоединяется б субъединица и в рибосоме формируются активные центры. Затрачивается 1 молекула ГТФ.

2.Элонгация. 3 шага:

- связывание новой аминоацил-тРНК с А-центром рибосомы. Происходит при участии белковых факторов и ГТФ (затрачивается 1)

- транспептизация. Образуется пептидная связь. Формилметионин переносится на аминогруппу следующей АК и образуется пептидная связь. Катализирует рРНК (23S). Макроэрги не затрачиваются.

- транслокация. Субъединицыа рибосомы шагает по мРНК (5`–3`) строго на 1 кодон. Дипептидил-тРНК передвигается в Р-центр. Освободившаяся тРНК выходит из рибосомы, А-центр освободился. Затрачивается 1 молекула ГТФ. Далее происходит последное многократное повторение шагов элогации, которое обеспечивает рост полипептидной цепи в соответствии с ген. кодом до тех пор, пока в рибосому не зайдет один из стоп-кодонов.

3.Терминация. С помощью белковых факторов, которые узнают стоп-кодон и присоединяясь к нему блокируют А-центр. Это стимулирует разборку белок-синтез аппарата (отщепляется синтезный полипетид, диссоциируют субъед. рибосомы и освобождается мРНК, затрачивается 1 молекула ГТФ.

1.Инициация

Суть: сборка транскрипционного комплекса.

РНК-полимераза узнает промотр, присоед. К нему. В области ТАТА-бокса промотора происходит локальное плавление ДНК. Далее РНК-полимераза ставит 1-ый нуклеотид синтезируемой РНК по пр. компл. (всегда пуриновый)

2.Элонгация

РНК-полимераза наращивает рибонуклеотидную цепь в направлении 5`-3`по пр. компл. Так РНК-полимераза движется до достижения терминатора. РНК-полимераза наталкивается на палиндромы.

3.Терминация

РНК-полимераза замедляется из-за Г,Ц богатых палиндромов и напротив него в РНК синтезируется шпилька. Она изменяет конформацию РНК-полимеразы и ДНК-полимеразы. Теряет единство к дНК и отсоединяется.

Получили РНК 5`–3`, компл копия участка, который транскрибировался. Если мРНК – матрица при трансляции; рРНК; тРНК; и тд. мРНК в яйцеклетках живут до двух недель.

6. Источники энергии

Сами субстраты: связи и некоторое количестви АТФ (нужно на расщепление спирали ДНК)

АТФ- на стадии активации; ГТФ – на стадии трансляции

Сами субстраты – расщепление макроэргических связей

7. Некаталитические регуляторы

SSB-белки (у прокариот) – имеют сродство к ДНК, удерживают цепи ДНК в расплетённом состоянии и активируют репликационную вилку, раскручивают.

Циклины. Каждый связан с определённой фазой клеточного цикла и помогает управлять событиями этой фазы. Циклин-зависимые киназы (Cdks) - ферменты, которые фосфорилируют к специфическим белкам-мишеням.

РНК-связывающие белки (RBPs) - связываются с мРНК, влияя на стабильность и связывание рибосомы. МикроРНК - связываются с мРНК, вызывая репрессию трансляции или деградацию мРНК. Белки теплового шока (HSPs) - связываются с компонентами трансляционного аппарата при стрессе.

Факторы транскрипции (ТФ) — регуляторные белки, функция: активация/ ингибирование транскрипции ДНК путем связывания со специфическими последовательностями ДНК

8. Направление синтеза

от 5‘ конца к 3‘ концу

От 5` конца к 3` концу

от 5‘ конца к 3‘ концу

9. Локализация в клетке

Происходит в ядре/нуклеоиде, цитозоле, митохондрии

Происходит в цитозоле.

Происходит в ядре/нуклеоиде, цитозоле, митохондрии

10. Фаза цикла

Происходит в синтетическую фазу цикла

Происходит во все фазы клеточного цикла

Происходит постоянно, во все фазы цикла

11. Характеристика продукта

Образуется двухцепочечная ДНК, каждая содержит одну родительскую цепь и вторую новосинтезированную.

Образуется полипептид, который, функционально не активен. С ним происходят пост трансляционные модификации: присоединение групп атомов, формирование четвертичной структуры, присоединение небелкового компонента, формирование активной конформации

Образуется РНК 5’–3’, комплиментарная, копия участка, который транскрибировала.

У прокариот – зрелые РНК. У эукариот -незрелые, т. к. будет дальнейшее преобразование.