2. Транскрипция
Все процессы, которые происходят в клетке возможны благодаря синтезу белков. А синтез белков возможен благодаря существованию РНК.
РНК синтезируется ферментом ДНК- полимеразой.
Транскрипция – синтез всех типов РНК по матрице ДНК, который осуществляется ферментом ДНК- полимеразой.
В основе транскрипции лежит принцип комплементарности азотистых оснований полинуклеотидных цепей ДНК и РНК, а сам процесс осуществляется с участием соответствующих ферментов РНК-полимераз, и большой группы белков – регуляторов транскрипции.
Типы, синтезируемые РНК:
мРНК;
рРНК;
тРНК;
малые ядерные РНК;
некодирующие РНК, предназначенные для синтеза теломерных концов хромосомы, инактивации Х- хромосомы, транспорта белков из ядра в цитоплазму.
Общая характеристика процесса транскрипции:
Транскрибируется только одна нить в молекуле ДНК.
Синтез цепи РНК идет в направлении 5′ → 3′ (рисунок 1).
РНК синтезируется комплементарно и антипараллельно транскрибируемой нити ДНК.
В связанном с ДНК состоянии постоянно находится не более 9-10 нуклеотидов.
Свободный 5′ - конец РНК в ходе синтеза отделяется.
В ДНК в расплетенном состоянии постоянно находится не более 18-20 нуклеотидов.
Рисунок 1 − Синтез цепи РНК и ДНК
Строящаяся цепь РНК имеет направление 5′-3′, т.е. нуклеотиды у этой цепи присоединяются к 3′ концу. По отношению к матричной цепи ДНК строящаяся цепь РНК антипараллельна, поэтому она транскрибируется ферментом в направлении 3′ →5′.
Смысловая цепь ДНК (5′) – ТТЦ-АГТ-ЦАГ-ГАЦ-ГАТ-АЦТ – (3′)
Матричная цепь ДНК (3′) − ААГ-ТЦА-ГТЦ-ЦТГ-ЦТА- ТГЦ − (5′)
↓ ТРАНСКРИПЦИЯ
Матричная РНК (5′) – УУЦ- АГУ-ЦАГ-ГАЦ-ГАУ-АЦГ – (3′)
↓ ТРАНСЛЯЦИЯ
Пептидная цепь белка (NH2) = Фен- Сер-Гло-Асп-Асп=(СООН)
Схема Принцип записи и реализации генетической информации
Механизм транскрипции состоит из 4 этапов:
Узнавание промотора.
Инициализация.
Элонгация.
Терминация (рисунок 2).
Инициация – образование фосфодиэфирной связи между двумя рибонуклеотидами.
Элонгация – последовательное удлинение растущей цепи РНК.
Терминация (окончание транскрипции) определяется особой нуклеотидной последовательностью ДНК.
Транскрипция ДНК происходит в определенных участках молекулы – транскриптонах. Транскриптон ограничен последовательностью ДНК – зоной начала транскрипции, которая называется промотором и зоной остановки транскрипции- терминатором.
Процесс транскрипции обеспечивает фермент ДНК – зависимая РНК-полимераза. У бактерий синтез мРНК, рРНКи Трнк осуществляется одной и той же РНК-полимеразой. Общее количество молекул этого фермента в клетках Е.coli может достигать около 7000. Наиболее полно изучена РНК-полимераза E.coli, структура которой аналогичны структуре этого фермента у других бактерий. Процесс транскрипции и его ферментативного обеспечения более подробно изучены у прокариот, РНК-полимеразы которых представляют собой сложные белки, состоящие из нескольких субъединиц. Хорошо изучен полный фермент РНК-полимеразы E.coli. Его структуры составляют пять полипептидных субъединиц: две альфацепи, одну бета- и одну бета-штрих-цепи, а также сигма-цепи. Холофермент РНК-полимераза способна узнавать промоторную область в оперонах бактерий и инициировать процесс транскрипции. Главными составляющими элементами процесса транскрипции являются: РНК-полимераза + НТФ + ДНК-матрица=РНК+ ДНК-матрица + ФФн (рисунок 3).
Рисунок 2 – Этапы транскрипции
Рисунок – 3 Элементы транскрипции