Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Схема транскрипции и процессинга мРНК в эукариотических клетках
ДНК 5 3 Промотор Экзон I Интрон Экзон 2 Интрон Экзон 3 Стоп- сигнал, терминатор 3 5 Старт Кодирующая цепь РНК-полимераза Инициация Транскрипция
Экзон I Интрон Экзон 2 Интрон Экзон 3
Предшественник мРНК – пре-мРНК Процессинг
Интрон Интрон Экзон 1 Экзон 2 Экзон 3
Сплайсинг
Экзон 1 Экзон 2 Экзон 3 Функционально активная, зрелая мРНК транспорт в цитоплазму
Трансляция Трансляция (от лат. translatio – передавать, передача) – ферментативный матричный синтез полипептидных цепей – белков, осуществляемый в рибосомах из свободных аминокислот, с использованием мРНК в качестве информационной матрицы Трансляция – процесс перевода генетической информации в виде последовательности нуклеотидов мРНК в последовательность аминокислот в полипептиде, осуществляемый в рибосомах · Осуществляется на рибосомах · Многостадийный процесс, требующий больших затрат энергии АТФ и участия большого числа (до 300) вспомогательных молекул v В трансляции участвуют все три основных типа РНК: м-, р-, и тРНК: q мРНК является информационной матрицей q тРНК доставляют к месту синтеза аминокислоты (сырьё) и считывают кодоны мРНК q рРНК вместе с белками образуют рибосомы и осуществляют синтез полипептидной цепи (белка) · Генетический код расшифровывают (реализуют) тРНК Механизм трансляции · Транскрипция состоит из подготовительного и трёх основных этапов Подготовительный этап q На этом этапе происходит присоединение аминокислот к соответствующим тРНК (осуществляется в цитоплазме) q тРНК имеет структуру, состоящую из четырёх петель: антикодоновой, акцепторной и двух боковых q К акцепторной петле соответствующих тРНК с помощью ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз присоединяются аминокислоты, которые транспортируются к рибосомам (соответствие аминокислот тРНК определяется триплетом нуклеотидов - антикодоном, расположенным на антикодоновой петле тРНК) q Триплеты нуклеотидов антикодона тРНК комплементарны триплетам кодонов мРНК 1. Инициация q Осуществляется в рибосомах
v Рибосома состоит из двух субъединиц – большой и малой; в нерабочем состоянии они обычно не связаны друг сдругом (диссоциированы); в процессе трансляции субъединицы объединяются, образуя функциональный центр рибосомы – ФРЦ, состоящий из мРНК и двух субъединиц (в ФЦР всегда находятся два триплета мРНК) v В цельной рибосоме выделяют два активных центра (сайта) v Непосредственной связи между мРНК и растущей белковой цепью нет – она осуществляется через тРНК в Р-сайте
q Инициация начинается с того, что малая субъединица рибосомы перекрывает два кодона мРНК (в том числе первый из них - кодон инициации АУГ, с которого начинаются все мРНК эукариот) q К кодону инициации, который локализуется в Р-сайте, присоединяется (связывается) комплементарный ему антикодон тРНК с первой аминокислотой метионином (с метионина начинается синтез любой молекулы белка эукариот; она является неспецифической и после окончания синтеза удаляется) q После образования комплекса между кодоном и антикодоном присоединяется большая субъединица рибосомы q Ко второму триплету мРНК (в А-сайте) присоединяется другая тРНК со второй аминокислотой (начиная со второй все аминокислоты специфичны для каждого белка), антикодон которой комплементарен кодону мРНК q Между обеими аминокислотами на Р- и А-сайтах образуется первая пептидная связь (образуется дипептид)
2. Элонгация (продолжение синтеза) q После этого первая аминокислота отсоединяется от своей тРНК и «повисает» на соединённой с ней аминокислоте второй тРНК (свободная первая тРНК освобождается из комплекса с рибосомой и уходит в цитоплазму, а Р-сайт становится незанятым) q Рибосома «делает шаг», продвигается вдоль мРНК на следующий триплет (кодон); при этом тРНК с аминокислотами перемещается из А-сайта в Р-сайт (движение рибосомы вдоль мРНК называется транслокацией) q Цикл элонгации повторяется многократно, что сопровождается удлинением полипептида
3. Терминация (окончание синтеза) q Синтез полипептидной цепи идёт до тех пор, пока один из трёх стоп-кодонов мРНК (это кодоны УАА, УГА и УАГ) не достигнут А-сайта рибосомы; в этот момент готовая белковая цепь отделяется, а рибосома диссоциирует на субъединицы
q Таким образом, последовательность нуклеотидов в мРНК определяет последовательность аминокислот в полипептиде
· Вновь синтезированные полипептидные молекулы (белки) подвергается различным посттрансляционным модификациям – созреванию или процессингу: приобретают вторичную, третичную или четвертичную структуру, претерпевают фосфорилирование и т. д. (после этого белковые молекулы поступают в каналы эндоплазматической сети и транспортируются по ней к месту назначения) v Скорость сборки одной молекулы белка состоящей из 300 аминокислот, составляет 1 – 2 мин. · Синтез белка могут вести одновременно несколько рибосом (до 80); такие группы рибосом, осуществляющие синтез белка на одной молекуле мРНК называются полисомами (полирибосомами) · Таким образом, реализация генетической информации (экспрессия генов) происходит по следующей схеме: транскрипция трансляция ген ДНК мРНК полипептид (белок-фермент) ------ реакция метаболизма (обмена веществ) ------признак организма -------свойство организма
q Передача генетической информации у организмов с клеточной формой жизни имеет одностороннюю направленность Энергетика биосинтеза v На включение одной аминокислоты в растущую полипептидную цепь затрачивается энергия, соответствующая расщеплению 4 молекул АТФ до АДФ, однако непосредствено используется лишь около 10 % выделяющейся энергии, остальная же её часть (90 %) рассеивается в виде тепла Регуляция генной активности · Все клетки любого организма имеют полный набор генов, свойственных данному организму · Клетки разных тканей и органов отличаются по набору имеющихся в них белков; даже в одной клетке на разных этапах онтогенеза синтезируются и функционируют разные белки · Разные типы клеток кроме белков, необходимых любой клетке организма, синтезируют свой набор специализированных белков, что приводит к появлению клеток со специфическими структурами и особыми функциями, т. е. к дифференцировке (дифференцировка связана с производством большого количества белков одного или всего нескольких типов и почти всегда необратима) · Клеточная дифференцировка обусловлена изменением набора экспрессируемых генов · Располагая полной генетической информацией, каждая клетка на определённом этапе развития использует лишь ту её часть, которая необходима в данный момент для отправления её функций · Каждая клетка располагает генетическими механизмами, определяющими, какие гены и в какой последовательности должны транскрибироваться, т. е. способна регулировать активность (экспрессию) генов Регуляция действия генов (генетический контроль экспрессии генов) – способность клетки избирательно увеличивать или уменьшать (индуцировать или репрессировать) экспрессию генов (синтез определённых белков) · Регуляция экспрессии генов возможна на уровне её этапов: транскрипции и трансляции Регуляция на уровне транскрипции (регуляция синтеза молекул мРНК) · Среднее время жизни молекул мРНК ограничено, затем они расщепляются до нуклеотидов; разрушая старые мРНК и образуя новые, клетки могут строго регулировать как тип продуцируемых белков, так и их количество
· Регуляция синтеза белка на уровне транскрипции у бактерий (прокариот) может осуществлятся согласно концепции оперона (предложена французскими микробиологами Ф. Жакоб и Ж. Моно, 1961 г., Нобелевская приемия 1985 г.) Концепция оперона Оперон – участок ДНК, транскрипция которого осуществляется на одну молекулу мРНК под контролем одного специального белка-регулятора · В состав оперона входят структурные гены и регуляторные элементы (не путать с геном-регулятором) Структурные гены – гены, кодирующие белки – ферменты, осуществляющие биосинтез какого-либо вещества q Этих генов может быть один или несколько q Они тесно сцеплены друг с другом и в ходе транскрипции работают как один единый ген: на них синтезируется одна общая молекула мРНК, которая лишь потом расщепляется на несколько мРНК, соответствующих отдельным генам Регуляторные элементы (промотор, оператор, терминатор) 1. Промотор – начальный участок оперона для связывания фермента, осуществляющего транскрипцию ДНК – РНК-полимеразы q Представляет собой короткую последовательность из нескольких десятков нуклеотидов ДНК, с которой связывается РНК-полимераза q Определяет, какая из двух цепей ДНК будет служить матрицей для синтеза мРНК q Является местом начала транскрипции 2. Оператор – участок связывания регуляторного белка q Отрезок ДНК в 20 нуклеотидов, следующий за промотором и регулирующий синтез мРНК 3. Терминатор – участок в конце оперона, содержащий стоп-кодон и сигнализирующий о прекращении транскрипции q Прекращает продвижение РНК-полимеразы и транскрипцию оперона · На работу оператора данного оперона влияет самостоятельный ген-регулятор, синтезирующий соответствующий регуляторный белок Ген-регулятор – ген, синтезирующий белки-регуляторы, обуславливающие активность оператора (его включение в процесс транскрипции) q Ген-регулятор может располагаться далеко от оперона или рядом на одной молекуле ДНК q Может регулировать транскрипцию нескольких оперонов q Ген-регулятор имеет собственный промотор и терминатор q Регуляторные белки бывают двух типов: белок-активатор или белок-репрессор; они присоединяются к определённым нуклеотидным последовательностям ДНК оператора, что либо препятствует транскрипции генов (негативная регуляция), либо способствует ей (позитивная регуляция) Белок-репрессор – препятствует присоединению РНК-полимеразы к промотору ДНК и блокирует транскрипцию
Белок-активатор – облегчает связывание РНК-полимеразы с промотором, что обеспечивает транскрипцию гена q На работу регуляторных белков могут влиять вещества из окружающей среды, проникающие в клетку – эффекторы: связываясь с регуляторными белками они меняют их пространственную структуру, что либо повышает, либо снижает их сродство к ДНК и таким путём либо включает, либо выключает транскрипцию генов
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 422; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.220.108.111 (0.029 с.) |