3. Терминация
Остановка синтеза РНК: Полимераза достигает терминатора — специфической последовательности на ДНК, которая сигнализирует о завершении транскрипции.
Освобождение молекулы РНК: Синтезированная РНК отделяется от ДНК, а РНК-полимераза диссоциирует.
4. Посттранскрипционная модификация (у эукариот)
У эукариот РНК после транскрипции подвергается модификациям, чтобы превратиться в зрелую матричную РНК (мРНК):
Кэпирование: Добавление «кэпа» (модифицированного гуанозина) к 5'-концу РНК для защиты и содействия транспорту.
Сплайсинг: Вырезание интронов (неинформативных участков) и соединение экзонов (информативных участков).
Полиаденилирование: Добавление поли-А-хвоста (множество аденинов) к 3'-концу для стабилизации.
19.Процесс трансляции. Синтез белка.
Трансляция — это процесс синтеза белка на основе мРНК. Он происходит на рибосомах из находящихся в цитоплазме аминокислот. Состоит из трёх основных этапов: инициации, элонгации и терминации.
1. Инициация (начало синтеза)
Связывание мРНК с рибосомой:
мРНК прикрепляется к малой субъединице рибосомы с помощью стартового кодона (обычно AUG, кодирующего метионин). Кодон — это последовательность из трёх нуклеотидов в мРНК, которая кодирует определённую аминокислоту.
Трансферная РНК (тРНК):
Специальная тРНК, несущая аминокислоту метионин (у эукариот) или формилметионин (у прокариот), связывается с кодоном AUG. Это обеспечивает точность начала синтеза.
Сборка рибосомы:
К малой субъединице присоединяется большая субъединица рибосомы, формируя функциональный рибосомный комплекс.
2. Элонгация (удлинение полипептидной цепи)
Присоединение аминокислот:
Каждая следующая тРНК с соответствующей антикодонной последовательностью доставляет свою аминокислоту к следующему кодону мРНК.
Каталитическое образование пептидной связи:
Фермент пептидилтрансфераза в рибосоме катализирует образование пептидной связи между аминокислотами. После этого цепочка переносится на тРНК в месте А (аминоацильный центр).
Транслокация:
Рибосома перемещается по мРНК на один кодон в направлении 5' → 3'. Освобождённая тРНК покидает рибосому, а следующий кодон мРНК занимает место в активном центре. (Пептидальный центр)
Терминация (завершение синтеза)
Сигналы терминации:
Когда рибосома достигает стоп-кодона на мРНК (UAA, UAG или UGA), в А-центре вместо тРНК входит терминальный фактор. (белковый комплекс инициирующий остановку процесса синтеза белка.)
Разрушение комплекса:
Полипептидная цепь освобождается от рибосомы.
Рибосомные субъединицы, мРНК и тРНК диссоциируют.
Видео:
https://rutube.ru/video/a43dd902cfd8e43d89c8322d2b71fad9/?r=plemwd
20. Регуляция экспрессии генов.
Регуляция экспрессии генов — это механизмы, которые определяют, когда, где и в каком количестве информация из ДНК преобразуется в белок. Другими словами, под экспрессией генов понимают их активность.
Регуляция экспрессии генов у прокариот:
У прокариот пока молекула РНК синтезируется на участке ДНК, она тут же может транслироваться (начиная с уже синтезированного конца). Поэтому у них регуляция экспрессии (активности) генов осуществляется почти исключительно на уровне ДНК, так как в РНК часто невозможно внести какие-нибудь изменения до ее трансляции.
Модель оперона:
Оперон состоит из промотора, оператора, структурных генов оперона и терминатора. В области промотора прикрепляется фермент РНК-полимераза. В области оператора присоединяется белок-репрессор, который кодируется отдельно отстоящим от оперона геном-регулятором. (см. картинку ниже)
Если белок-репрессор соединяется с оператором, то транскрипция всех структурных генов оперона становится невозможной, так как РНК-полимераза не может перемещаться по цепи ДНК. В свою очередь активность белка-репрессора может блокироваться определенным для него низкомолекулярным соединением — индуктором (тем или иным питательным веществом бактерий).
В результате взаимодействия с индуктором белок-репрессор видоизменяется и уже не может присоединиться к оператору своего оперона. В этом случае гены оперона экспрессируются (т. е. на них идет синтез). Бывает обратная ситуация, когда индуктор активирует белок-репрессор. Также вместо белка-репрессора действие может оказывать белок-активатор. На эти белки также действуют индукторы, активируя или инактивируя их.
(Видео: https://vkvideo.ru/video-211468585_456239019 )
Регуляция экспрессии генов у эукариотов:(честно признаться, я тут к хуям запуталась)
У эукариот, также как и у прокариот, существуют регуляторные белки с похожим механизмом действия. При этом для эукариот не характерна регуляция по типу оперона. Кроме регуляторных белков, взаимодействующих с ДНК, у эукариот существуют и другие способы регуляции экспрессии генов.
Основные способы регуляции:
Эпигенетическая регуляция
Регуляция транскрипции
Процессинг мРНК
Трансляционная регуляция
Посттрансляционная регуляция
1. Эпигенетическая регуляция — это процесс управления активностью генов без изменения последовательности ДНК. Эпигенетические изменения влияют на то, какие гены будут «включены» или «выключены», и играют важную роль в развитии, дифференцировке клеток и адаптации организма к окружающей среде. Могут происходить как в ДНК, так и в гистонах.
Основные механизмы:
Метилирование и деметилирование ДНК. Метилирование ДНК происходит в регуляторных областях гена. Метильные группы (-CH₃) присоединяются к цитозину в составе CpG-островков (участки ДНК, богатые цитозином и гуанином), после чего ген инактивируется. При деметилировании активность гена восстанавливается. Процесс регулируется ферментом метилтрансферазой
Модификации гистонов. Гистоны — это белки, на которых наматывается ДНК, образуя хроматин. Их модификации изменяют доступность ДНК для факторов транскрипции.
Гистоны — это основные белки, вокруг которых оборачивается ДНК. Их задача — уплотнять и структурировать ДНК в ядре.
Нуклеосома состоит из 8 молекул гистонов (октамер)
Хроматин — совокупность нуклеосом, объединённых линкерной ДНК и белками.
Модификация гистонов может проходить по нескольким механизмам:
Ацетилирование и Деацетилирование: Фермент гистонацетилтрансферазы добавляет ацетильную группу к гистонам → ослабляет взаимодействие гистонов с ДНК, что увеличивает доступность самих ДНК и способствует активации генов. Есть обратный процесс – Фермент гистондезацетилазы удаляет ацетильную группу, что снижает доступность ДНК.
Ранее описанный процесс Метилирования/Деметлирования: Добавление метильной группы к гистону делает ген более доступным, а значит более активным. Деметелирование – обратный процесс.
И другие варианты модификации гистонов для увеличения или уменьшения сцепления с молекулой ДНК.
2. Регуляция транскрипции - определяет, начнётся ли транскрипция ДНК в РНК, а если да, то с какой интенсивностью.
Факторы транскрипции - это белки, которые напрямую регулируют транскрипцию, связываясь с конкретными последовательностями ДНК. Энхансеры и сайленсеры - Эти элементы представляют собой участки ДНК, которые находятся на разном расстоянии от гена и регулируют его транскрипцию. Энхансеры – усиливают, Сайленсы - подавляют транскрипцию генов на большом расстоянии.
Изоляционные элементы - Блокируют взаимодействие между энхансерами и "чужими" промоторами.
3. Процессинг мРНК - это процесс преобразования первичного транскрипта (пре-мРНК), полученного в результате транскрипции, в зрелую мРНК, которая готова к трансляции.
Альтернативный сплайсинг позволяет одному гену производить несколько разных белков.
Кэпирование (5'-конец) и полиаденилирование (3'-конец) регулируют стабильность мРНК.