Механизм процесса трансляции: инициация, элонгация и терминация. Полирибосомы.

Трансляция так же, как репликация и транскрипция, является матричным синтезом, но при трансляции роль матрицы выполняет и-РНК. Процесс протекает по трем классическим стадиям: инициация, элонгация и терминация, которым предшествует стадия активации аминокислот, поскольку свободные аминокислоты не используются рибосомой. В процессе ативации аминокислота присоединяется к т-РНК под действием фермента аминоацил-т-РНК-синтетазы.

Затем начинается стадия инициации.Она заключается в присоединении малой рибосомной субъединицы к соответствующему центру на и-РНК. Уэукариот этот центр включает метиониновый кодон АУГ, поэтому синтез полипептида всегда начинается с метионина. У прокариот инициирующей аминокислотой является N-формилметионин.

Далее следует стадия элонгации, которая сводится к многократному повторению цикла ковалентного присоединения аминокислот к растущей полипептидной цепи. Например, молекула т-РНК, несущая метионин, на какое-то время присоединяется к кодону АУГ, затем вторая т-РНК, несущая аланин, присоединяется ко второму кодону ГЦЦ. Обе молекулы т-РНК располагаются рядом так, что две аминокислоты оказываются столь близко друг к другу, что между ними возникает пептидная связь. Рост полипептида начинается с аминоконцевой и завершается карбоксиконцевой аминокислотой. Этот процесс идет ступенчато, путем присоединения по одной аминокислоте.

Прекращают рост полипептидной цепи специфические кодоны – терминаторы цепи. Это так называемая стадия терминации. Известны три терминирующих кодона: УАГ, УАА, УГА.

Полирибосомы. Когда каждая молекула и-РНК вступает в контакт с несколькими рибосомами, в результате образуется полирибосомный комплекс.                                                                                                                                                                                                                             

42. Перенос информации в клетке. Центр.догма молокулярной биологии…..

В процессе размножения клеток генетическая информация передается от одного поколения клеток другому. При этом все клетки получают одинаковую информацию. Это, возможно, вследствие того, что перед делением клетки осуществляетсярепликация (удвоение) ДНК, в результате образуются две идентичные молекулы ДНК, которые и передаются потомкам. В структуре ДНК заложена способность этой молекулы к копированию.

Закодированная в ДНК генетическая информация реализуется в результате экспрессии генов. Экспрессия генов включаеттранскрипцию (копирование информации с ДНК на синтезируемую РНК) и последующую трансляцию (синтез на матрице РНК соответствующего белка).

Возможен поток информации и в направлении от РНК к ДНК, этот процесс носит название обратная транскрипция. В то же время информация не передается от белков нуклеиновым кислотам. Однако следует отметить, что белки играют важную роль в осуществлении процессов передачи информации, как между нуклеиновыми кислотами, так и от нуклеиновых кислот к белкам.

Центральная догма молекулярной биологии— обобщающее наблюдаемое в природе правило реализации генетической информации: информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном направлении. Переход генетической информации последовательно от ДНК к РНК и затем от РНК к белку является универсальным для всех без исключения клеточных организмов, лежит в основе биосинтеза макромолекул. Репликации генома соответствует информационный переход ДНК → ДНК. В природе встречаются также переходы РНК → РНК и РНК → ДНК (например у некоторых вирусов), а также изменение конформации белков, передаваемое от молекулы к молекуле.

Концепция наследования информации лежит в основе того представления, которое Крик назвал центральной догмой молекулярной биологии и которое, по сути дела, задает иерархическую структуру информационного потока в биологических системах . Выделяют три типа процессов переноса информации: 1) общий перенос (тот, который происходит в любых клетках);

2) специализированный перенос (происходит в клетках только при некоторых особых обстоятельствах) -> Общий перенос> Специализированный перенос

3) запрещенный перенос (процессы, которые никогда не были зарегистрированы или даже предсказаны)

Обратная транскрипция — это процесс образования двуцепочечной ДНК на основании информации в одноцепочечной РНК. Данный процесс называется обратной транскрипцией, так как передача генетической информации при этом происходит в «обратном», относительно транскрипции, направлении.

43.Регуляция экспрессии генов. Регуляция активности генов у прокариот. ….

Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок.

Регуляция экспрессии генов у прокариот

Изучение регуляции генной активности упрокариот привело французских микробиологов Ф. Жакоба и Ж. Моно к созданию (1961) оперонной модели регуляции транскрипции.

Оперон — это тесно связанная последовательность структурных генов, определяющих синтез группы белков, которые участвуют в одной цепи биохимических преобразований. Например, это могут быть гены, которые детерминируют синтез ферментов, участвующих в метаболизме какого-либо вещества или в синтезе какого-то компонента клетки. Оперонная модель регуляции экспрессии генов предполагает наличие единой системы регуляции у таких объединенных в один оперон структурных генов, имеющих общий промотор и оператор.

Особенностью прокариот является транскрибирование мРНК со всех структурных генов оперона в виде одного полицистронноготранскрипта, с которого в дальнейшем синтезируются отдельные пептиды.

Примером участия генетических и негенетических факторов в регуляции экспрессии генов упрокариот может служить функционирование лактозного оперона у кишечной палочки Е. colt.

При отсутствии в среде, на которой выращиваются бактерии, сахара лактозы активный белок-репрессор, синтезируемый геном-регулятором (I), взаимодействует с оператором (О), препятствуя соединению РНК-полимеразы с промотором (Р) и транскрипции структурных генов Z, Y, А. Появление в среде лактозы инактивирует репрессор, он не соединяется с оператором, РНК-полимераза взаимодействует с промотором и осуществляет транскрипцию полицистронноймРНК. Последняя обеспечивает синтез сразу всех ферментов, участвующих в метаболизме лактозы. Уменьшение содержания лактозы в результате ее ферментативного расщепления приводит к восстановлению способности репрессора соединяться с оператором и прекращению транскрипции генов Z, Y, А.

Таким образом, регуляция экспрессии генов, организованных у прокариот в опероны, является координированной. Синтез полицистронноймРНК обеспечивает одинаковый уровень синтеза всех ферментов, участвующих в биохимическом процессе.