Структурная организация оперона.

Струетурно-функциональной единицей генома прокариот является - оперон.Он осуществяет включение (индукцию) и выключение (реппрессию) определенных генов у прокариот.

Концепция оперона была предложена в 1961 году  Ф. Жакобом и Ж.Моно.

Оперон состоит из следующих компонентов:

1. Промотор - место начала транскрипции, к которому приоседнияется осбый фермент РНК-полимераза запускающий процесс транскрипции, так же имеет название - старт-кодон.

2. Ген-регулятор - располагается вне оперона и осуществляет синтез определенного белка-репрессора, который осуществялет включение, либо же выключение гена.

3. Оператор - участок оперона с которым связывается белок-репрессор затормаживающий работу гена.

4. Структурные гены представленные исключительно интронами т.е. некодирующимися последовательностями.

5. Терминатор - конечный участок оперона. Место завершения транскрипции.

Транскриптон, его особенности организации

Транскриптон - структурно-функциональная единица генома эукариот.

Регуляторные компоненты транскриптона:

1. Промотор - так же как и у оперона явялется местом начала транскрипции. Это участом молекулы ДНК с которым связывается РНК-полимераза

2. Модуляторы - участки транскриптона отвечающие за активность работы определенных генов, модуляторы подразделяются на:

    - сайленсеры - снижающие работу генов.

    - энхайсеры - ускоряющие работу генов.

3. Структурные гены которые представлены и интронами (некодирующими последовательностями) и экзонами (кодирующими последовательностями).

4. Терминатор - конечный участок оперона. Место завершения транскрипции.

Логическая последовательность компонентов транскриптона: энхайсер, сайленсер, промотор, структурный ген.

Молекулярные механизмы транскрипции у прокариот. Фазы транскрипции.

Транскрипция- процесс считывания генетической информации с двуцепочечной молекулы ДНК на одноцепочечную молекулу иРНК.

Протекает в три стадии:

1. Инициация

2. Элонгация.

3. Терминация

    Инициация: процесс начинается после присоединения к промотору молекулы ДНК фермента РНК-полимеразы, по цепи молекулы ДНК фермент движется в направлении

3'--->5'.

    Элонгация: осуществяется синтез иРНК с соблюдением принципа комплементарности. Причем транскрибируется только одна из двух цепей ДНК которая называется кодогенной.

    Терминация: синтез иРНК завершается когда РНК-полимераза встречает у себя на пути особую последовательность - терминатор транскрипции или стоп-кодон. На этом транскрипция прекращается.

Тр

Особенности функционирования транскриптона.

Особенность работы транскриптона состоит в том, что при «включении» сначала синтезируется про-иРНК, содержащая последовательности, комплиментарные как экзонам, так и интронам. Поэтому далее в ядре клетки происходит процессинг и-РНК – ферментативное разрушение неинформативной части и-РНК и расщепление информативной части на последовательности, комплиментарные экзонам. Далее из фрагментов информативной части и-РНК формируется моноцистронная и-РНК посредством сплайсинга (который может быть и альтернативным, что приводит к полиморфизму белков в конечном итоге) – сшивания фрагментов лигазами. Далее и-РНК выходит из ядра в рибосомы, происходит трансляция. Всё остальное происходит принципиально так же, как и в случае с опероном.

Процессинг. Информоферный цикл.

Для превращения в иРНК, с которой в дальнейшем синтезируется полипептид, про-иРНК подвергается созреванию или процессингу.

Про­цессинг проходит в несколько этапов:

Кэпирование иРНК - т.е. присоеди­нение к 5’-концу «колпачка» или кэпа - особого химического вещества, защищающего иРНК от разрушения в цитоплазме и способствующего ее распознаванию рибосомами.

Сплайсинг иРНК - т.е. вырезание интронов из про-иРНК. Оставшиеся последовательности РНК, соответствуют экзо- нам в ДНК и сшиваются между собой с образованием зрелой иРНК.

Полиаденилирование - присоединение к 3’-концу иРНК последовательности из 20-200 адениловых нуклеотидов. Эта последовательность повышает стабильность иРНК.

Структурная организация зрелой иРНК.

Зрелая иРНК состоит из нескольких участков:

1) «5'-кэп»,

2) 5'-нетранслируемая область, кодирующая (транслируемая) область,

3) 3'-нетранслируемая область

4) 3'-полиадениновый «хвост».

5'-кэп — это особый химический фермент, который добавляется на 5'- (передний) конец незрелой иРНК. Эта модификация очень важна для узнавания иРНК рибосомами, то есть при инициации трансляции, а также для защиты от разрушения в цитоплазме. Кодирующие области состоят из кодонов — следующих непосредственно друг за другом последовательностей из трёх нуклеотидов, каждая из которых соответствует в генетическом коде определённой аминокислоте или началу и концу синтеза белка. Кодирующие области начинаются со старт-кодона и заканчиваются одним из трёх стоп-кодонов. Считывание последовательности кодонов и сборка на её основе последовательности аминокислот синтезируемой молекулы белка осуществляется рибосомами при участии транспортных РНК в процессе трансляции. В дополнение к кодированию белков, части кодирующих областей могут служить управляющими последовательностями.

Длинная (часто несколько сотен нуклеотидов) последовательность адениновых оснований, которая присутствует на 3'-«хвосте» иРНК эукариот, синтезируется ферментом полиаденилатполимеразой. У высших эукариот поли(А)-хвост добавляется к транскрибированной РНК, которая содержит специфическую последовательность, AAUAAA, данная последовательность повышает стабильность иРНК.

Трансляция и её сущность. Фазы трансляции.

Трансляция - процесс посредствам которого информация содержащаяся в иРНК переводится в последовательность аминокислот.

Происходит в три стадии:

1. Инициация - начало трансляции

2. Элонгация - удлинение цепи

3. Терминация - конец трансляции.

    Инициация: на молекуле иРНК происходит сборка белково-синтезирующего комплекса, к молекуле присоединяется рибосома, которая в последующем будет учавствовать в распознании тРНК. Процесс начинается со старт-кодона (АУГ).

    Элонгация: на молекуле иРНК имеется кодон, а у молекулы тРНК антикодон. Привзаимодейсвие кодона с антикодоном по принципу комплементарности осуществяется синтез одной аминокислоты. Рибосома располагается на одном из кодонов молекулы иРНК, к этому месту (где располагается рибосома) присоедниячется актикодон молекулы тРНК, который несет одну аминокислоту, если кодон и антикодон комплементарны друг другу происходит отделение одной аминокислоты от тРНК и включение ее в полипептидную цепь, после синтеза одной из аминокислот, рибосома скачкообразно перемещается на следующий кодон иРНК, к которому подходит уже другая тРНК несущая одну аминокислоту и все это повторяется вновь и вновь пока рибосома не встретит на своем пути особую последовательность - стоп-кодон.

    Терминация: процесс прекращается после того как рибосома встречает у себя на пути стоп-кодон. В этом участке происходит отсоединение синтезированной пептидной цепи, которая в последствие подвергнется посттрансляционным преобразованиям, белково-синтезирующий комплекс разрушается и трансляция окончательно завершается.