1. Відтворюватися з високою точністю

2. Кодувати синтез білкових молекул

Запропонована модель молекули ДНК відповідає цим вимогам.

1. Реплікація- процес самовідтворення нуклеїнових кислот, які забезпечують точне відтворення генетичної інформації.

Реплікація ДНК – біосинтез дочірніх ланцюгів ДНК на матриці, що забезпечує точне відтворення генетичної інформації.

Згідно моделі Уотсона-Крика, кожний ланцюг ДНК є матрицею при синтезі нового комплементарного ланцюга. Таким чином підтвердилося припущення про те, що реплікація ДНК напівконсервативна; при такому способі реплікації один з ланцюгів кожної дочірньої молекули ДНК синтезується заново, а другий ланцюг походить від батьківської молекули.

Кожна мономерна одиниця, яка приєднується до ланцюга що росте, знаходиться у формі дезоксирибонуклеозид-5′-трифосфата (фосфатна група, пов’язана з 5-вуглецевим атомом дезоксирибози позначається α, до неї приєднується β- фосфат та γ-фосфат). По ходу реплікації β- фосфат та γ-фосфат відщепляються у вигляді пірофосфату, а α-фосфатная група зв’язується з 3′-ОН групою останнього нуклеотиду ланцюга що росте.

У складному процесі реплікації ДНК беруть участь багато білків, що виконують ферментативну функцію. Основну роль відіграє ДНК-полімераза, яка послідовно приєднує нові ланки до полінуклеотидного ланцюга, що росте за принципом компліментарності та каталізує утворення фосфодиефірних зв’язків.

!!!Для здійснення біосинтетичної функції поряд із ДНК-полімеразою у середовищі повинні бути: повний набір дезоксирибонуклеозид-5 ′ -фосфатів ( dАТФ, dГТФ, dТТФ, d ЦТФ), іони магнію, затравний ланцюг з вільним 3-ОН-кінцем (роль затравки виконує попередній ланцюг ДНК чи РНК), матричний ланцюг.

Елонгація ланцюга йде в напрямку 5′→3′. Протягом однієї секунди молекула ДНК-полімерази подовжує ланцюг на 10 нуклеотидних залишків.

У механізмах реплікації і репарації ДНК бере участь ще один фермент – ДНК –лігаза, що каталізує утворення фосфодиефірного зв’язку за наявності вільної ОН-групи у 3′-кінці ланцюга ДНК і фосфатної групи у 5′-кінці цього ланцюга у каркасі двоспіральної ДНК. Завдяки цій реакції усуваються одноланцюгові розриви.

Місце реплікації ДНК має чітку локалізацію і називається – реплікатором – ділянка ДНК (унікальна послідовність нуклеотидів) з якої розпочинається процес її реплікації.

Ділянка в якій одночасно відбуваються розплетення і реплікація ДНК, називається реплікаційною вилкою.Від неї одночасно в двох протилежних напрямках здійснюється біосинтез дочірніх ланцюгів ДНК.

повернутися до змісту

КОДУВАННЯ СИНТЕЗУ БІЛКОВИХ МОЛЕКУЛ

Основною структурною одиницею білків є амінокислоти, які мають подібну хімічну будову. До центрального атому вуглецю С приєднується атом водню Н, аміногрупа (NH ⁺ ₃ ), карбоксильна група СОО^- та R -група (боковий ланцюг) .

Існує 20 бокових ланцюгів і відповідно 20 амінокислот.

Амінокислоти з’єднуються між собою пептидними зв’язками та утворюють поліпептидний ланцюг. Пептидний зв'язок утворюється між карбоксильною групою однієї амінокислоти та аміногрупою іншої.

Довжина білкових молекул варіює від 40-1000 амінокислотних залишків.

Багато білків складаються з двох та більше поліпептидних ланцюгів (субодиниць).

Для переводу генетичної інформації з мови нуклеотидів на мову амінокислот важливу роль відіграють РНК.

Існують три основних типа РНК:

1. Інформаційна – мРНК (3-5% від сумарної РНК)

2. Рибосомна – рРНК (90% від сумарної РНК активнофункціонуючої клітини)

3. Транспортна – тРНК (4% від сумарної РНК)

РНК синтезуються на певних ділянках ДНК як на матрицях.

Синтез РНК на ДНК-матрице називається транскрипцією .

У прокаріотів транскрипція РНК відбувається за допомогою однієї РНК-полімерази.

У еукаріотів мРНК, рРНК та тРНК транскрибуються різними РНК-полімеразами.

Транскрипція подібна до реплікації. Матриця для синтезу РНК – певна ділянка ланцюга ДНК. РНК-полімераза копіює цю ділянку, послідовно з’єднуючи рибонуклеотиди за допомогою 3′-5′- фосфодиефірних зв’язків дотримуючись комплементарності.

Синтезована молекула РНК від’єднується від ДНК і подвійна спіраль відновлюється.

Існують послідовності які сигналізують (вказують ) де починається транскрипція (ініціюється ) , а дезакінчується (термінується ).

Сигнал ініціації розташовується перед кодуючою послідовністю (тобто передує гену, якій транскрибують) і називається 5 ′-фланкуюча послідовність.

Сигнал термінації розташовується після кодуючої послідовності і називається 3′- фланкуюча послідовність.

Більшість послідовностей ДНК, які транскрибуються, складають так звані структурні гени, на яких синтезуються мРНК. Кінцевим продуктом структурного гену є білок.

У прокаріот структурний ген це безперервна ділянка молекули ДНК. Транскрипція починається зі зв’язування РНК-полімерази з промотором.

Промотор-специфічна ділянка ДНК, яка виконує регуляторну функцію в результаті приєднання РНК-полімерази, що ініціює транскрипцію РНК.

Потім поступово копіюється увесь структурний ген (кодуюча ділянка) від першого нуклеотиду до останнього і утворюється мРНК.

У еукаріот більшість структурних генів складається з дискретних кодуючих ділянок (екзонів), які розділені некодуючими ділянками (інтронами). Після транскрипції інтрони з первинного транскрипту вирізаються (процессинг), а екзони зшиваються (сплайсинг) з утворенням функціональної мРНК.

Як правило довжина екзонів складає від 150до 200нуклеотидів, а довжина інтронів від 40-10000 нуклеотидів.

Інколи сплайсинг мРНК може проходити за альтернативним шляхом. Наприклад, в однієї тканини функціональна мРНК може утворюватися в результаті сполучення всіх екзонів первинного транскрипту, а у іншої якійсь екзон буде вирізаний разом з фланкуючими інтронами і тоді утворюється інша функціональна мРНК. Завдяки альтернативному сплайсингу у різних тканинах можуть утворюватися різні продукти одного того ж структурного гену.

Процесинг - сукупність ферментативних реакцій, що каталізують перетворення первинних продуктів транскрипції і трансляції у функціонально повноцінні молекули.

Сплайсинг – посттрансляційний ферментативний процес видалення з первинного РНК-транскрипту інтронів і наступне з'єднання екзонів.

повернутися до змісту