Этапы синтеза белка(экспрессия генов). Пути транспорта синтезированного белка в клетке и за её пределами.

Анаболизм(ассимиляция) – биосинтез – фаза метаболизма, в которой из малых молекул – предшественников (аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, азотистых оснований) синтезируются белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты и др. макромолекулы. Анаболизм требует затраты свободной энергии. Источник этой энергии – АТФ и НАДФН.

I.Репликация.

II.Транскрипция.

III.Трансляция

1. Реплика́ция (от лат. replicatio — возобновление) — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК.

2. Транскрипция (переписывание).

Молекула ДНК раскручивается. Участвует РНК-полимераза.

Транскрибируется не вся ДНК, а лишь отдельные гены (эухроматин).

Этапы транскрипции:

 1)Инициация- РНК-полимераза узнает промотер;

 2)Элонгация- рост цепи РНК;

 3) Терминация- конец транскрипции.

3. Трансляция – синтез полипептидной цепи на матрице.

Этапы трансляции:

1)Инициация- к иРНК присоединяется малая субъединица               рибосомы.

2)Элонгация-рост цепи. Как только сканирующий комплекс попадает на кодон АУГ происходит присоединение большой субъединицы рибосомы.

3)Терминация- окончание синтеза, когда рибосома натыкается на стоп-кодон.

Биосинтез белка: белок → аминокислота → собственный белок.

Последовательность процессов синтеза полипептидных цепей белковой молекулы представляется следующим образом:

1. Транскрипция– процесс синтеза и- РНК в ядре с молекулы ДНК по принципу комплементарности. Процесс включает этапы:

- образование первичного транскрипта;

- процессинг;

- сплайсинг.

Образование зрелой и-РНК включает периоды инициации, элонгации и терминации синтеза.

2. Трансляция- перенос информации о структуре белка с и-РНК на синтезирующийся полипептид. Происходит в цитоплазме на рибосоме. И включает следующие процессы:

- активация аминокислоты специфическим ферментом (аминоацил Т-РНК - синтетаза) в присутствии АТФ с образованием аминоациладенилата (тройной комплекс);

- присоединение активированной аминокислоты к специфической т-РНК с высвобождением аденозинмонофосфата (АМФ);

- связывание этого комплекса с рибосомами;

- включение аминокислот в белок с высвобождением т-РНК.

Рибосома контактирует в каждый момент только с небольшим участком и-РНК, возможно равным одному триплету (кодону). Рибосома движется по и-РНК кодон за кодоном. На и-РНК одновременно может быть несколько рибосом, образующих полисому. В рибосому, движущуюся по и-РНК, т-РНК поставляет активированные аминокислоты. Аминокислота прикреплена на черешок т-РНК, на изгибе последней имеется триплет, получивший название антикодона. При совпадении антикодона т-РНК с кодоном и-РНК, по принципу комплементарности, аминокислота включается в полипептидную цепь.

Можноусловно выделить два пути транспорта белка в клетке:

1. Из цитоплазмы в некоторые органеллы (ядро, пластиды, митохондрии)

2. Большой путь везикулярного транспорта из ШЭР через аппарат Гольджи к другим органеллам (лизосомы, пероксисомы) и через секреторные везикулы во внеклеточную среду.

Линейное расположение генов в хромосоме. Сцепление генов. Кроссинговер.

В каждой хромосоме локализовано много генов, наследующихся совместно. Гены, локализованные в одной хромосоме, называют группой сцепления.

Во время мейоза, при конъюгации хромосом (сближение) гомологичные хромосомы обмениваются идентичными участками. Это процесс получил название кроссинговер. За счет кроссинговера увеличивается возможность комбинативной изменчивости.

Существование кроссинговера позволило школе Моргана разработать в 1911-1914 гг. принцип построения генетических карт хромосом. В основу этого принципа положено представление о линейном расположении генов в хромосоме.

За единицу расстояния между двумя генами условились принимать 1% кроссинговера между ними или 1 морганида.

Т. Морган предположил, что гены расположены в хромосомах линейно, а частота кроссинговера отражает относительное расстояние между ними: чем чаще осуществляется кроссинговер, тем далее отстоят гены друг от друга в хромосоме; чем реже кроссинговер, тем они ближе друг к другу.

Генетические и цитологические карты хромосом.

Генетические карты хромосом— это схема взаимного расположения и относительных расстояний между генами определенных хромосом, находящихся в одной группе сцепления.

Первые попытки построения ГКХ было в 1911-1914 гг. Морганом и его сотрудниками. Они экспериментально показали, что основываясь на явлениях сцепления генов и кроссинговера можно построить ГКХ.  Возможность картирования основана на постоянстве процента кроссинговера между определенными генами. Генетические карты хромосом составлены для многих видов организмов: насекомых (дрозофила, комар, таракан и др.), грибов (дрожжи, аспергилл), для бактерий и вирусов.

Генетические карты человека используются в медицине при диагностике ряда тяжелых наследственных заболеваний человека. В исследованиях эволюционного процесса сравнивают генетические карты разных видов живых организмов.

Цитологические карты хромосом

Если определить локализацию генов какого-либо организма непосредственно на хромосоме, то тем самым будет создана цитологическая карта данной хромосомы. Цитологическая карта хромосомы, в которой можно наблюдать истинное расположение генов, впервые создана для дрозофилы и кукурузы.

Кодирование и реализация биологической информации в клетке. Кодовая система ДНК и белка. Экспериментальные обоснования триплетного кода в опытах Ниринберга.