Матричные РНК-переносчики генетической информации. Генетический код.

У эукариот почти вся ДНК сосредоточена в ядре, в то время как синтез белка протекает главным образом в цитоплазме на рибосомах. Следовательно, какая-то макромолекула, отличная от ДНК, должна переносить генетическую информацию от ядра

к рибосомам. Логическим кандидатом на эту роль была РНК, поскольку ее обнаружили и в ядре, и в цитоплазме. Было также отмечено, что начало синтеза белка в клетке сопровождается увеличением содержания РНК в цитоплазме и увеличением скорости ее обновления.

РНК выполняет функцию переноса генетической информации от ДНК к рибосомам, где происходит биосинтез белка. Позже было предложено название матричная РНК для той части клеточной РНК, которая переносит генетическую информацию от ДНК

к рибосомам, т. е. к месту, где эти молекулы-переносчики служат матрицами для биосинтеза полипептидных цепей с определенной последовательностью аминокислот.

Матричные РНК - это одноцепочечные молекулы самой разной длины. У прокариот одна молекула мРНК может кодировать одну, две и даже большее число полипептидных цепей. Если она несет информацию только об одном полипептиде, то такая мРНК называется моногенной, или моноцистронной если же она кодирует два или большее число разных полипептидов, то такую мРНК называют полигенной, или полистронной. Минимальная длина мРНК определяется длиной полипептидной цепи,

которую она кодирует.

Генети́ческий код — свойственный всем живым

организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

В ДНК используется четыре азотистых основания —

аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T), которые в русскоязычной литературе обозначаются буквами А, Г, Ц и Т. Эти буквы составляют алфавит генетического кода.

В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением тимина, который заменён похожим нуклеотидом — урацилом, который обозначается буквой U (У в русскоязычной литературе). В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким

образом, получаются последовательности генетических букв.

Транспортные РНК. Активация аминокислот.

Транспортная РНК переносит аминокислоты к месту синтеза белка. По принципу комплементарности узнает участок иРНК, отвечающий аминокислоте, которая транспортируется. К месту синтеза белка, каждая аминокислота транспортируется своей тРНК, а тРНК транспортируется элементами цитоскелета клетки.

В молекуле тРНК есть 2 активных участка: триплет-

антикодон на одном конце и акцепторный конец на

другом.

Каждой аминокислоте соответствует комбинация из

трех нуклеотидов - триплет. Кодирующие аминокислоты триплеты – кодоны ДНК – передаются в виде информации триплетов иРНК. У верхушки клеверного листа располагается триплет нуклеотидов, кодирующий именно ту аминокислоту, которая переносится данной тРНК,

это антикодон.

Рибосомные РНК. Строение и функции рибосом.

Рибосо́мные рибонуклеи́новые кисло́ты (рРНК) — несколько молекул РНК, составляющих основу рибосомы. Основной функцией рРНК является осуществление процессатрансляции — считывания информации с мРНК при помощи адапторных молекул тРНК и катализ образования пептидных связей между присоединёнными к

тРНК аминокислотами.

Рибосома — это округлая рибонуклеопротеиновая частица диаметром 20—30 нм.

Она состоит из малой и большой субъединиц, объединение которых происходит в присутствии матричной (информационной) РНК (мРНК). Одна молекула мРНК обычно объединяет несколько рибосом наподобие нитки бус. Такую структуру называют полисомой. Полисомы свободно располагаются в основном веществе цитоплазмы или прикреплены к мембранам шероховатой цитоплазматической сети. В обоих случаях они

служат местом активного синтеза белка.

Функции рибосом.

В процессах биосинтеза белка роль рибосом заключается в том, что к ним из основного вещества цитоплазмы непрерывно подносятся с помощью т-РНК

аминокислоты, и происходит укладка этих аминокислот в полипептидные цепи в строгом соответствии с той генетической информацией, которая передается из ядра в цитоплазму через и-РНК, постоянно поступающую к рибосомам. На основании такой функции рибосом в белковом синтезе можно назвать их своего рода "сборочными конвейерами", на которых в клетках образуются белковые молекулы.

Трансляция-синтез белка на матрице РНК. Инициация, элонгация и терминация трансляции.

Трансляция

Рибосомы-органеллы, осуществляющие процесс синтеза белка. Рибосомы узнают трехнуклеотидные кодоны иРНК, сопоставляют им соответствующие антикодоны тРНК, несущие аминокислоты к растущей белковой цепи. Процесс трансляции разделяют на:

1. Инициацию (узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза)

2. Элонгация (синтез белка)

3. Терминация ( узнавание терминирующего кодона и отделение продукта)

Инициация

Синтез начинается с АУГ-кодона- стартовый или инициаторный конец. Инициация трансляции предусматривает узнавание рибосомой этого кодона и привлечение инициаторной тРНК. Также необходимо наличие определенных нуклеотидных последовательностей в районе стартового кодона. Существование последовательности, отличающей стартовый АУГ от внутренних, необходимо, иначе инициация синтеза белка происходила бы хаотично на всех АУГ-кодонах. Процесс инициации обеспечивается специальными белками – факторами инициации. Механиз инициации у про- и эукариот отличается: прокариотические рибосомы сразу находят стартовый АУГ и инициируют синтез на любых иРНК, а эукариотические рибосомы сначала присоединяются к иРНК и сканируют ее в поисках стартового кодона.

Элонгация

Происходит процесс наращивания полипептидной цепи с участием 2х факторов элонгации. Первый переносит заряженную аминокислотой тРНК в А-сайт рибосомы, рибосома катализирует образование пептидной связи, пептид удлиняется на один аминокислотный остаток. Второй белок катализирует перемещение рибосомы по иРНК на один триплет, тРНК оказывается на Р-сайте, а пустая тРНК- на Е-сайте. Цикл заканчивается, когда новая тРНК оказывается на А-сайте.

Терминация.

Окончание синтеза белка, когда в А-сайте рибосомы оказывается один из стоп-кодонов: УАГ, УАА, УГА. Затем в действие вступают специфические белки, католизирующие отсоединение полипептидной цепи от иРНК, а также вызывающие диссоциацию РНК из рибосомы.

Цикл элангации трансляции.

Элонгация трансляции — этап биосинтеза белка, на котором происходит образование пептидных связей между аминокислотами.

Цикл.

Рибосома содержит 2 функциональных участка для взаимодействия с тРНК: аминоацильный (акцепторный) и пептидильный (донорный). Аминоацил-тРНК попадает в акцепторный участок рибосомы и взаимодействует с образованием водородных связей между триплетами кодона и антикодона. После образования водородных связей система продвигается на 1 кодон и оказывается в

донорном участке. Одновременно в освободившемся акцепторном участке оказывается новый кодон, и к нему присоединяется соответствующий аминоацил-т-РНК.

Пептидилтрансферазый участок рибосомы переносит аминокислоту из донорного участка в аминоацильный, и между аминокислотами образуется пептидная связь. При этом образуется н-пептидил-т-РНК. Она перемещается в донорный участок вместе с триплетом мРНК. Комплекс «делает шаг» вперед. Далее цикл повторяется.