Транскрипция

Транскрипцией называется перенос информации с двуцепочечной молекулы ДНК на одноцепочечные молекулы РНК. При этом матрицей для синтеза РНК служит только одна цепь ДНК, называемая кодирующей цепью. Этот процесс происходит в ядре клетки.

Транскрипция идет по принципу комплементарности (пространственной взаимодополняемости азотистых оснований). Однако комплементарной ДНК является только молекула-предшественница информационной РНК (про-и-РНК). Транскрипция осуществляется под действием фермента ДНК-зависимой РНК-полимеразы или просто РНК-полимеразы.

Последовательность оснований в образующейся молекуле про-и-РНК точно отражает порядок чередования оснований в ДНК. Но молекула про-и-РНК гораздо крупнее зрелой и-РНК, т.к. содержит в себе ряд инертных участков (интронов). В процессе созревания и-РНК специальные ферменты вырезают интроны и сшивают оставшиеся участки, т.е. экзоны. Поэтому последовательность нуклеотидов в созревшей и-РНК не является полностью комплементарной нуклеотидам ДНК.

Трансляция

Трансляцией называется синтез белка на рибосомах, направляемый матрицей и-РНК. При этом информация переводится с четырехбуквенного алфавита нуклеиновых кислот на двадцатибуквенный алфавит аминокислотных последовательностей полипептидных цепей (рис.5.).

Первый этап трансляции начинается со стартовых кодонов (триплета) АУГ, ГУГ и УУГ, если он стоит в начале на нити и-РНК, находящейся в цитоплазме клетки. Отсюда каждая рибосома прерывисто, триплет за триплетом, движется вдоль молекулы и-РНК, что сопровождается ростом полипептидной цепочки.

Выстраивание аминокислот в соответствии с кодонами и-РНК (триплетами) осуществляется на рибосомах при помощи транспортных РНК - главных агентов в процессе синтеза белка.

Схематически структуру т-РНК принято изображать в форме “клеверного листа” в соответствии с возможностью образования водородных связей между основаниями (рис.3). При этом каждая т-РНК имеет акцепторный конец, к которому присоединяется активированная аминокислота. В противоположной части молекулы т-РНК располагается специфический триплет (антикодон), ответственный за прикрепление по принципу комплементарности к определенному триплету и-РНК (кодону), отсюда и название - антикодон. (рис.5.).

Второй этап трансляции – это образование первичной структуры белка, т.е. цепочки состоящей из аминокислот. Это наиболее быстрый этап синтеза белка.

При этом т-РНК приносят аминокислоты к рибосоме. В рибосоме находится функциональный центр, на котором могут удерживаться одновременно две т-РНК, если их антикодоны комплиментарны кодонам и-РНК. Между аминокислотами возникает пептидная связь, по силе превосходящая связь между т-РНК и аминокислотой. Это приводит к освобождению одной т-РНК от аминокислоты, и уйти ей в цитоплазму. Две аминокислоты, на оставшейся т-РНК формируют начало растущей белковой молекулы. Далее рибосома делает шаг по и-РНК и в функциональном центре оказывается следующий кодон. В него приходит следующая т-РНК с аинокислотой и процесс повторяется.

Третий этап трансляции соответствует окончанию синтеза белка.

Он наступает, когда вся и-РНК «прочитана» или в функциональном центре окажется триплет, не несущий информации (нонсенс-триплет).

Готовая полипептидная цепь покидает матрицу. Синтез белка - это эндотермический процесс, идущий с затратой энергии. Получение этой энергии связано с циклом АТФ (ее расщеплением).

Синтезированные из аминокислот полипептидные цепи представляют собой первичную структуру белковой молекулы, которая не является активной. Для приобретения своей функциональной активности белковая молекула должна завершить полностью свое построение, т.е. приобрести последовательно вторичную, третичную и четвертичную структуры. Обычно это происходит в комплексе Гольджи и эндоплазматической сети, куда поступают синтезированные полипептидные цепочки.