Представление о геноме.

Гено́м — совокупность наследственного материала, заключённого в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК, однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК.

Существует также и другое определение термина «геном», в котором под геномом понимают совокупность генетического материала гаплоидного набора хромосом данного вида. Когда говорят о размерах генома эукариот, то подразумевают именно это определение генома, то есть размер эукариотического генома измеряют в парах нуклеотидов ДНК или пикограммах ДНК на гаплоидный геном.

У человека (Homo sapiens) наследственный материал соматической клетки представлен 23 парами хромосом (22 пары аутосом и пара половых хромосом), находящихся в ядре, а также клетка обладает множеством копий митохондриальной ДНК. Двадцать две аутосомы, половые хромосомы Х и Y, митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований.

Термин «геном» был предложен Гансом Винклером в 1920 году

Транскри́пция — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках.

Матрица – кодирующая цепочка ДНК

Продукт – РНК

Комплементарность между нуклеотидами кДНК и РНК

В определенном участке ДНК разрываются водородные связи, получается две одинарных цепочки. На одной из них по принципу комплементарности строится иРНК. Затем она отсоединяется и уходит в цитоплазму, а цепочки ДНК снова соединяются между собой.

Значение транскрипции заключается в переносе генетической информации с ДНК на РНК. 

Условия протекания транскрипции:

Этапы транскрипции:

1) Инициация (начало);

2) Элонгация (продолжение);

3) Терминация (окончание);

Инициация

Ини­ци­а­ция тран­скрип­ции — про­цесс свя­зы­ва­ния ДНК-за­ви­си­мой РНК-по­ли­ме­ра­зы с про­мо­то­ром и об­ра­зо­ва­ния ста­биль­но­го ком­плек­са для про­дол­же­ния тран­скрип­ции.

Ини­ци­а­ции тран­скрип­ции может быть раз­би­та на несколь­ко шагов.

Элонгация

Мо­мент пе­ре­хо­да РНК-по­ли­ме­ра­зы от ини­ци­а­ции тран­скрип­ции к элон­га­ции точно не опре­де­лен. Три ос­нов­ных био­хи­ми­че­ских со­бы­тия ха­рак­те­ри­зу­ют этот пе­ре­ход в слу­чае РНК-по­ли­ме­ра­зы ки­шеч­ной па­лоч­ки: от­де­ле­ние сиг­ма-фак­то­ра, пер­вая транс­ло­ка­ция мо­ле­ку­лы фер­мен­та вдоль мат­ри­цы и силь­ная ста­би­ли­за­ция тран­скрип­ци­он­но­го ком­плек­са, ко­то­рый кроме РНК-по­ли­ме­ра­зы вклю­ча­ет рас­ту­щую цепь РНК и транс­кри­би­ру­е­мую ДНК. Эти же яв­ле­ния ха­рак­тер­ны и для РНК-по­ли­ме­раз эу­ка­ри­от. Пе­ре­ход от ини­ци­а­ции к элон­га­ции со­про­вож­да­ет­ся раз­ры­вом свя­зей между фер­мен­том, про­мо­то­ром, фак­то­ра­ми ини­ци­а­ции тран­скрип­ции, а в ряде слу­ча­ев — пе­ре­хо­дом РНК-по­ли­ме­ра­зы в со­сто­я­ние ком­пе­тент­но­сти в от­но­ше­нии элон­га­ции (на­при­мер, фос­фо­ри­ли­ро­ва­ние CTD-до­ме­на у РНК-по­ли­ме­ра­зы II). Фаза элон­га­ции за­кан­чи­ва­ет­ся после осво­бож­де­ния рас­ту­ще­го тран­скрип­та и дис­со­ци­а­ции фер­мен­та от мат­ри­цы (тер­ми­на­ция).

На ста­дии элон­га­ции в ДНК рас­пле­те­но при­мер­но 18 пар нук­лео­ти­дов. При­мер­но 12 нук­лео­ти­дов мат­рич­ной нити ДНК об­ра­зу­ет ги­брид­ную спи­раль с рас­ту­щим кон­цом цепи РНК. По мере дви­же­ния РНК-по­ли­ме­ра­зы по мат­ри­це впе­ре­ди неё про­ис­хо­дит рас­пле­та­ние, а по­за­ди — вос­ста­нов­ле­ние двой­ной спи­ра­ли ДНК. Од­но­вре­мен­но осво­бож­да­ет­ся оче­ред­ное звено рас­ту­щей цепи РНК из ком­плек­са с мат­ри­цей и РНК-по­ли­ме­ра­зой. Эти пе­ре­ме­ще­ния долж­ны со­про­вож­дать­ся от­но­си­тель­ным вра­ще­ни­ем РНК-по­ли­ме­ра­зы и ДНК. Труд­но себе пред­ста­вить, как это может про­ис­хо­дить в клет­ке, осо­бен­но при тран­скрип­ции хро­ма­ти­на. По­это­му не ис­клю­че­но, что для предот­вра­ще­ния та­ко­го вра­ще­ния дви­га­ю­щу­ю­ся по ДНК РНК-по­ли­ме­ра­зу со­про­вож­да­ют то­по­изо­ме­ра­зы.

Элон­га­ция осу­ществ­ля­ет­ся с по­мо­щью ос­нов­ных элон­ги­ру­ю­щих фак­то­ров, необ­хо­ди­мых, чтобы про­цесс не оста­нав­ли­вал­ся преждевременно.

В по­след­нее время по­яви­лись дан­ные, по­ка­зы­ва­ю­щие, что ре­гу­ля­тор­ные фак­то­ры также могут ре­гу­ли­ро­вать элон­га­цию. РНК-по­ли­ме­ра­за в про­цес­се элон­га­ции де­ла­ет паузы на опре­де­лен­ных участ­ках гена. Осо­бен­но четко это видно при низ­ких кон­цен­тра­ци­ях суб­стра­тов. В неко­то­рых участ­ках мат­ри­цы дли­тель­ные за­держ­ки в про­дви­же­нии РНК-по­ли­ме­ра­зы, т. н. паузы, на­блю­да­ют­ся даже при оп­ти­маль­ных кон­цен­тра­ци­ях суб­стра­тов. Про­дол­жи­тель­ность этих пауз может кон­тро­ли­ро­вать­ся фак­то­ра­ми элон­га­ции.

Терминация

У бак­те­рий есть два ме­ха­низ­ма тер­ми­на­ции тран­скрип­ции:

ро-зависимый механизм, при котором белок Rho ([ро]) дестабилизирует водородные связи между матрицей ДНК и мРНК, высвобождая молекулу РНК.

ро-независимый, при котором транскрипция останавливается, когда только что синтезированная молекула РНК формирует стебель-петлю, за которой расположено несколько урацилов (…УУУУ), что приводит к отсоединению молекулы РНК от матрицы ДНК.

Тер­ми­на­ция тран­скрип­ции у эу­ка­ри­от менее изу­че­на. Она за­вер­ша­ет­ся раз­ре­за­ни­ем РНК, после чего к её 3' концу фер­мент до­бав­ля­ет несколь­ко аде­ни­нов (…АААА), от числа ко­то­рых за­ви­сит ста­биль­ность дан­но­го транскрипта.