2 курс / Биохимия / Биохимия в рисунках и схемах

Гени або структурні цистрони- несуть інформацію про структуру поліпептидних ланцюгів або нематричних РНК. Транскриптон може

містити один структурний ген або кілька.

Цистрон - послідовність нуклеотидів ДНК, що кодує поліпептид (в більшості випадків - білок) або одну tРНК, або одну rРНК.

В більшості випадків цистрони об'єднуються в оперон за наступним принципом : закодовані в них білки беруть участь в одному біохімічному ланцюзі реакцій.

Гени містять інтрони - неінформативні ділянки таекзони - інформативні ділянки .

Термінатор - остання ділянка транскриптона , служить сигналом про закінчення транскрипції .

Первинний транскрипт - РНК, що утворюється при транскрипції - комплементарна копія транскриптона від промотора до термінатора

141

ЭТАПИ!ТРАНСКРИПЦІЇ!

На всіх этапах транскрипції є необхідною участь спеціальних білкових факторів : А, В - ініціації , Е, Н, F - елонгації , ρ-фактор - термінації .

1. Ініціація

Приєднання ДНК-залежної РНК-полімеразидо промотора .

На"цьому"етапі"діють"

інгібітори"="

антибактеріальні" антибіотики"( рифаміцин(та" рифампіцин,"а"також" протипухлинний" антибіотик

актиноміцин D""

Безпосередньо""ініціація""синтезу"починається"з"включення"в"ланцюг"першого" нуклеотида""=""у""всіх""РНК""це""пуриновий""нуклеозидтрифосфат""(Пур=5=ФФФ).""

142

Всі" первинні" транскрипти" РНК" у! еукаріот! піддаються" " процесінгу" (дозріванню)" в" період"між"їх"синтезом"і"початком"реалізації" відповідної" функції" =" в" ролі" мРНК," тРНК" або" рРНК.

Процесинг( =" складний" процес," включаючий" “кепірування”," реакції" розщеплювання" та" лігірування" (сплайсинг)," приєднання" додаткових" кінцевих" нуклеотидів" та" нуклеозидну" модифікацію"

“  Кепірування ” - приєднання" до" 5=кінця" мРНК" метилгуанозинтрифосфата" (зв'язок" 5=5)," відбувається" в" ядрі," в" процесі" елонгації," коли" довжина" ланцюга" РНК" досягає" близько" 30" нуклеотидів."

  Поліаденілування - приєднання!кінцевих! нуклеотидів! >! поліА=послідовність" з" 3=кінця" (відбувається" в" ядрі" і" цитоплазмі)," що" складається"з"100=200"залишків"АМФ

  Сплайсинг – вирізання інтронів та зшивання екзонів

144

Свойства!кода :!триплетність!(43=64!кодона)!

:!специфічність!(один!кодон!:!одна!амінокислота)! :!вирожденість!(на!одну!амінокислоту!–!декілька кодонов)! :!універсальність!

:!однонаправленість!(5::::>3)! :!непреривність! :!неперекриваємість!

:!лінейність""

ІНФОРМАЦІЙНА ЄМКІСТЬ ДНК

На Землі живе 6 мільярдів чоловік . Спадкова інформація про них вкладена в 6х109 сперматозоїдах . За різними оцінками у людини від 30

до 50 тисяч генів. У всіх людей ~ 30х1013 генів або 30х1016 пар нуклеотидів , які складають 1017 кодонів .

Середня книжкова сторінка містить 25х102 знаків . ДНК 6х109 сперматозоїдів містить інформацію , рівну за об'ємом приблизно 4х1013 книжкових сторінок . Ці сторінки зайняли б об'єм 6-і будівель МГУ. 6х109 сперматозоїдів займають половину наперстка . Їх ДНК займає менш чверті наперстка.

145

Трансляція:! це! переклад" генетичного" тексту" мРНК" в" лінійну"

""""""""""послідовність"амінокислот"в"поліпептидну"білкового"ланцюга."

Щоб"амінокислота"«впізнала»"своє"місце"в"майбутньому"поліпептидному"ланцюзі,"вона" повинна"зв'язатися"з"транспортною(РНК((тРНК),"що(виконує"адапторну"функцію:"з"

одного"боку,"«взнає»"кодон"на"мРНК,"з"іншою"–"зв'язується"з"відповідною"цьому"кодону"

амінокислотою.""

Все"т=РНК"мають"один"полінуклеотидний"ланцюг,"окремі"ділянки"якого"утворюють"

спіралевідні"петлі"="“шпильки”"за"рахунок"водневих"зв'язків"А=Т"і"Г"–"Ц"("70%"п/п"

ланцюги),"в"результаті"утворюється"просторова"конфігурація"у"вигляді"“листа"

конюшини”.""

Завдяки(антикодону(Rтриплету"в"середній"частині"молекули"тРНК,"комплементарному" певному(кодону(на"мРНК,"тРНК"“читає”"текст"на"м=РНК,"а"за"допомогою( (акцепторної( ділянки( на" 3=кінці" =" ЦЦА" (" обов'язкової" для" всіх" т=РНК)" " =" приєднує" відповідну" амінокислоту"з"утворенням(аміноацилRтРНК.(

Специфічне" взаємне" пізнавання" амінокислоти" і" тРНК" відбувається" за" допомогою" ферменту"="аміноацилRтРНКRсинтетази((АРСRази)."Цей"фермент"взнає"і"зв'язує"тРНК," а" потім" переносить" амінокислотний" залишок" на" 3’=ОН" групу" кінцевого" аденозина," приєднуючи"її"складноефірним"зв'язком:""

аа-тРНК-синтетаза

147

які є місцем синтезу білків - молекулярні машини для послідовного з'єднання амінокислот .

До складу рибосом входить рибосомальна РНК (рРНК), оточена білками . Рибосоми складаються з 2 різних субодиниц . Знаходяться у вільному стані в цитоплазмі або пов'язані з мембранами ендоплазматичного ретикулуму .

Можуть вільно переміщатися в різні ділянки клітини ----> збирати білок там, де це необхідно .

Рибосомы"та"їх"субодиниці"класифікують"не"за"масами," а" відповідно" до" їх" коефіцієнтів( седиметації( (S)," які" визначаються"ультрацентрифугуванням"

" В" синтезі" білка" мРНК" використовуе" не" одну," а" кілька" рибосом" ===>" утворюються" полісоми" ==>"

підвищується ефективність"використання"мРНК

====>"підвищується"швидкість"синтезу"білка".""

148

1.!ІНІЦІАЦІЯ!ТРАНСЛЯЦІЇ!

Субодиниці рибосом розімкнені . М-РНК, вийшовши з ядра, зв'язується з малою субодиницею поряд з 5 кінцем м-РНК (читання від 5---->3). В її межах поміщається 2 кодони . Перший кодонАУГ або ГУГ - ініціюючі, якщо вони знаходяться на початку ланцюга , якщо в середині - то вони кодують метионін або валін відповідно .

Білкові фактори ініціації забезпечують скріплення м-РНК з субчастинкою рибосоми та ГТФ, потім приєднується велика субодиниця , а фактори віддаляються . Утворюється комплекс : м-РНК-рибосома -метионіл -т-РНК, готовий до елонгації .

метионіл=тРНК"

мРНК"

На"рибосомі"існують"два"участки:"

ПRсайт" або" пептидильний" сайт," мРНК" потрібний" для" зв'язування" з"

поліпептидним" ланцюгом," який" подовжується"

АRсайт" або" аміноацильний,"

потрібний" для приєднаня" нової" аа= тРНК."

149

2.!ЕЛОНГАЦІЯ!ТРАНСЛЯЦІЇ""

Елонгація – це подовження поліпептидного ланцюга від N-кінця до С- кінця

а) - зв'язування аа-т-РНК

У момент першого кроку другий кодон на мРНК вільний . З ним злучається своїм антикодоном аа-тРНК, що потрапляє в рибосоми її аміноацильний кінець зв'язується з А-сайтом рибосоми . На це витрачається енергія ГТФ. Беруть участь білкові фактори елонгації .

б) -транспептидація

Відбувається перекидання пептидила з лівої тРНК (з П-сайта) на аміногрупу аа-тРНК ----> утворюється пептидний зв'язок за допомогою ферменту пептидилтрансферази. В А-сайті утворюється пептидил - тРНК (n+1), П -сайт - вакантний .

в) - транслокація

Пептидил -тРНК, що утворився переноситься з А-сайта в П-сайт, завдяки просуванню рибосоми щодо мРНК. Фермент транслоказа- . Використовується енергія ГТФ.

Рибосома переміщюється вздовж мРНК у напрямі 3-кінця на 1 кодон (триплет ) ----> йде нарощування ланцюга по 1 амінокислоті відповідно до порядку кодонів мРНК

Енергетичні витрати на синтез 1 пептидного зв'язку: 2АТФ и 2 ГТФ

150