10. Функционирование белково-синтезирующей системы клетки. Молекулярные механизмы трансляции.

Функционирование белково-синтезирующей системы клетки — это сложный и динамичный процесс, реализуемый благодаря точному взаимодействию множества молекул, в первую очередь рРНК, тРНК, мРНК и рибосом. Основная его цель — преобразовать генетическую информацию, хранящуюся в ДНК, в функционирующий белок.

1. Инициация

- Маленькая субчастица рибосомы соединяется с мРНК вблизи стартового кодона AUG.

- В это время к мРНК присоединяется стартовая тРНК, несущая метионин.

- Большая субчастица рибосомы присоединяется и формирует полноценный стартовый комплекс.

2. Элонгация

- Рибосома перемещается вдоль мРНК, читая последовательность кодонов по очереди.

- Каждое очередное триплетное сочетание нуклеотидов (кодон) распознается соответствующей тРНК с аминокислотой.

- Каталитическая активность рРНК внутри рибосомы способствует образованию пептидных связей между аминокислотами.

- Связывание тРНК по антикодону.

- Образование пептидной связи (пептидный бонд).

- Транслокация — перемещение рибосомы вдоль мРНК.

3. Терминация

- Встречается стоп-кодон (УАА, УАГ, УГА), который не распознается ни тРНК, ни аминоацил-тРНК.

- Взаимодействие с факторами завершения вызывает высвобождение синтезированного белка.

- Распад рибосомного комплекса, подготовка к следующему циклу.

11. Посттрансляционные преобразования белков.

Посттрансляционные преобразования — это важнейшие процессы, происходящие после завершения синтеза белка, которые позволяют ему стать полностью функциональным, активным и пригодным для выполнения своих биологических ролей.

1. Гидроксилирование: Добавление гидроксильных групп (-OH) к определённым аминокислотам (например, к пролину или сионину). Значительно важно для формирования структур, например, коллагена, обеспечивая его прочность.

2. Фосфорилирование: Прикрепление фосфатных групп к определённым аминокислотам (например, серину, треонину или тирозину). Регулирует активность белков, передает сигналы внутри клетки, активирует или деактивирует ферменты.

3. Ацетилирование: Добавление ацетильных групп (например, к аминокислотам лизину). Влияет на функцию белков, особенно на регуляцию генов и стабилизацию структур.

4. Гликозилирование: Прикрепление углеводных цепочек к аминокислотам (часто к аспарагиновому или сериновому остаткам). Важнейшее для формирования клеточной мембраны, рецепторов, антител и белков секреторной системы.

5. Уксусилирование и карамелизация: Могут быть связаны с изменениями в структуре и свойствах белков в процессе их «созревания» или старения.

6. Сплайсинг и модификация N-конца или C-конца: Удаление или добавление аминокислот, что может менять функцию белка или его локализацию.

12. Регуляция экспрессии оперона по типу репрессии и индукции.

Регуляция по типу репрессии

Репрессия — это процесс торможения экспрессии гена или оперона, когда в клетке присутствует определённый индикатор — продукт данного оперона.

Пример: Лактозный оперон

- Когда в среде есть лактоза, она превращается в галактозу и глюкозу, а лактоза — действует как «ключ».

- Связывается с репрессором (белком), который обычно блокирует оператор и препятствует транскрипции.

- Связь лактозы с репрессором — вызывает его изменение формы и освобождение от оператора.

- Тогда гены (лактозоновые гены) могут транскрибироваться, и ферменты, разлагающие лактозу, синтезируются.

- Что происходит при отсутствии лактозы?

- Репрессор активно связывается с оператором, блокируя транскрипцию и предотвращая излишний синтез ферментов.

Регуляция по типу индукции

Индукция — это активизация экспрессии гена или оперона при наличии определённого вещества.

Пример: Лактозный оперон

- При наличии лактозы — она действует как «индуктор», связавшись с репрессором и сняв его с оператора.

- В результате активируется транскрипция генов для ферментов, разлагающих лактозу.