Рибосомна РНК

Рибосомні рибонуклеїнові кислоти (рРНК) – кілька молекул РНК, що становлять основу рибосоми. Основною функцією рРНК є здійснення процесу трансляції - зчитування інформації з мРНК за допомогою адапторних молекул тРНК та каталізування пептидних зв'язків між приєднаними до тРНК амінокислотами. Рибосомна РНК становить приблизно 80% усієї РНК клітини. Вона кодується генами, що знаходяться в ДНК кількох хромосом, розташованих в ділянці ядерця, відомому під назвою організатора.

Послідовність підстав у рРНК подібна в усіх організмів - від бактерій до тварин. рРНК міститься в цитоплазмі, де вона пов'язана з білковими молекулами, утворюючи разом із клітинні органели, звані рибосомами. На рибосомах відбувається синтез білка. Тут "код", укладений у мРНК, транслюється в амінокислотну послідовність поліпептидного ланцюга.

Транспортна РНК

Транспортна РНК, тРНК – рибонуклеїнова кислота, функцією якої є транспортування амінокислот до місця синтезу білка. ТРНК також беруть безпосередню участь у нарощуванні поліпептидного ланцюга, приєднуючись - будучи в комплексі з амінокислотою - до кодону мРНК та забезпечуючи необхідну для утворення нового пептидного зв'язку конформацію комплексу.

Для кожної амінокислоти є своя тРНК.

тРНК є одноланцюгової РНК, однак у функціональній формі має конформацію "конюшинного листа". У ньому виділяють чотири основні частини, виконують різні функції. Акцепторне "стебло" утворюється двома комплементарно з'єднаними кінцевими частинами тРНК. Він складається із семи пар підстав. 3"-кінець цього стебла трохи довше і формує одноланцюговий ділянку, який закінчується послідовністю ЦЦА з вільною ОН-групою. До цього кінця приєднується амінокислота, що транспортується. Інші три гілки являють собою комплементарно спарені послідовності нуклеотидів, які закінчуються неспареними ділянками. цих гілок - антикодоновая - складається з п'яти пар нуклеотидів і містить у центрі своєї петлі антикодон.

Між акцепторної та антикодонової гілками розташовуються дві бічні гілки. У своїх петлях вони містять модифіковані основи -дигідроурідін (D-петля) і триплет T?C, де? - псевдоуріаїн (Т?С-петля). Між аитикодоновой і Т-С-гілками міститься додаткова петля, що включає від 3-5 до 13-21 нуклеотидів.

Амінокислота ковалентно приєднується до 3"-кінця молекули за допомогою специфічного для кожного типу ферменту тРНК аміноацил-тРНК-синтетази.

тРНК є проміжною молекулою між триплетним кодоном в мРНК і амінокислотною послідовністю поліпептидного ланцюга. На частку тРНК припадає приблизно 15% всієї клітинної РНК; у цих РНК найкоротший полінуклеотидний ланцюг - в ній знаходиться в середньому 80 нуклеотидів. У кожній окремій клітині міститься понад 20 різних молекул тРНК. Усі молекули тРНК мають схожу основну структуру. На 5'-кінці молекули тРНК завжди знаходиться гуанін, а на 3'-кінці - послідовність основ ЦЦА.

Послідовність нуклеотидів в іншій частині молекули варіює і може містити "незвичайні" основи, такі як інозин та псевдоурацил.

Послідовність підстав у триплеті антикодону суворо відповідає амінокислоті, яку переносить дана молекула тРНК.

Мал. 3.

Кожна амінокислота приєднується до однієї зі своїх специфічних тРНК за участю ферменту аміноацил-тРНК-синтази. В результаті утворюється комплекс анімокислота-тРНК, відомий як анімоацил-тРНК, в якому енергія зв'язків між кінцевим нуклеотидом А в триплеті ЦЦА та амінокислотою достатня, щоб надалі міг утворюватися зв'язок із сусідньою амінокислотою. Таким чином, синтезується поліпептидний ланцюг.

Однією з особливостей тРНК є наявність у ній незвичайних основ, що виникають внаслідок хімічної модифікації вже після включення нормальної основи полінуклеотидний ланцюг. Ці змінені підстави зумовлюють велике структурне різноманіття тРНК за загального плану їхньої будови. Найбільший інтерес представляють модифікації основ, що формують антикодон, які впливають на специфічність взаємодії з кодоном. Наприклад, нетипова основа інозин, іноді стоїть в 1-му положенні антикодону тРНК, здатний комплементарно з'єднуватися з трьома різними третіми основами кодону мРНК - У, Ц і А. Так як однією з особливостей генетичного коду є його виродженість, багато амінокислот шифруються кількома які, як правило, розрізняються своєю третьою основою. Завдяки неспецифічності зв'язування модифікованої основи антикодону одна тРНК дізнається кілька кодонів-синонімів.

Транспортні РНК, будова та функціональний механізм.

Важлива роль процесі використання спадкової інформації клітиною належить транспортної РНК (тРНК). Доставляючи необхідні амінокислоти до місця збирання пептидних ланцюгів, тРНК виконує функцію трансляційного посередника.

Молекули тРНК є полінуклеотидними ланцюгами, що синтезуються на певних послідовностях ДНК. Вони складаються із відносно невеликої кількості нуклеотидів -75-95. В результаті комплементарної сполуки основ, що знаходяться в різних ділянках полінуклеотидного ланцюга тРНК, вона набуває структури, що нагадує формою лист конюшини (рис. 3.26).

Мал. 3.26. Будова типової молекули тРНК.

У ньому виділяють чотири основні частини, виконують різні функції. Акцепторний"стебло" утворюється двома комплементарно з'єднаними кінцевими частинами тРНК. Він складається із семи пар підстав. 3"-кінець цього стебла трохи довше і формує одноланцюговий ділянку, який закінчується послідовністю ЦЦА з вільною ОН-групою. До цього кінця приєднується амінокислота, що транспортується. Інші три гілки являють собою комплементарно спарені послідовності нуклеотидів, які закінчуються неспареними ділянками. цих гілок - антикодоновая - складається з п'яти пар нуклеотидів і містить у центрі своєї петлі антикодон.

Між акцепторної та антикодонової гілками розташовуються дві бічні гілки. У своїх петлях вони містять модифіковані основи - дигідроуридин (D-петля) і триплет TψC, де - псевдоуріаїн (Т^С-петля).

Між аитикодоновой і Т^С-гілками міститься додаткова петля, що включає від 3-5 до 13-21 нуклеотидів.

Загалом різні види тРНК характеризуються певною сталістю нуклеотидної послідовності, яка найчастіше складається з 76 нуклеотидів. Варіювання їх числа пов'язане головним чином із зміною кількості нуклеотидів додаткової петлі. Комплементарні ділянки, що підтримують структуру тРНК, зазвичай консервативні. Первинна структура тРНК, яка визначається послідовністю нуклеотидів, формує вторинну структуру тРНК, що має форму листа конюшини. У свою чергу, вторинна структура зумовлює тривимірну третинну структуру, для якої характерне утворення двох перпендикулярно розташованих подвійних спіралей (рис. 3.27). Одна з них утворена акцепторною і ТС-гілками, інша -антикодонової та D-гілками.

На кінці однієї з подвійних спіралей розташовується амінокислота, що транспортується, на кінці іншої - антикодон. Ці ділянки виявляються максимально віддаленими одна від одної. Стабільність третинної структури тРНК підтримується завдяки виникненню додаткових водневих зв'язків між основами полінуклеотидного ланцюга, що знаходяться в різних його ділянках, але просторово зближених до третинної структури.

Різні види тРНК мають подібну третинну структуру, хоч і з деякими варіаціями.

Мал. 3.27. Просторова організація тРНК:

I-вторинна структура тРНК у вигляді «конюшинного листа», що визначається її первинною структурою (послідовністю нуклеотидів у ланцюзі);

II – двовимірна проекція третинної структури тРНК;

III - схема укладання молекули тРНК у просторі

ДОДАТОК (на випадок, якщо хтось це не розуміє)

Зубці блискавки - нуклеотиди (Аденін-Тімін/Урацил/, Гуанін-Цитазін). Вся блискавка – ДНК.

Щоб передати інформацію з ДНК, треба розірвати 2 нитки. Зв'язок між А-Т та Г-Ц - воднева, тому легко розривається ферментом Геліказу:

Щоб не утворювалися вузли (Як приклад скрутив рушник):

Щоб ланцюжок не скручувався одну нитку ДНК у точці початку реплікації розрізає Топоізомераза.

Коли одна нитка вільна - друга може легко обертатися навколо своєї осі, тим самим знімаючи напругу під час розкручування. Вузли не з'являються, заощаджується енергія.

Потім, щоб почати збирати РНК, необхідна РНК затравка. Білок, який збирає мРНК не може просто так зібрати перший нуклеотид, йому потрібний шматок РНК, щоб почати (там докладно написано, потім випишу). Цей шматок називається РНК затравка. І до нього цей білок вже приєднує перший нуклеотид.

Будова та функції РНК

РНК- полімер, мономерами якої є рибонуклеотиди. На відміну від ДНК, РНК утворена не двома, а одним полінуклеотидним ланцюжком (виняток - деякі РНК-віруси мають дволанцюгову РНК). Нуклеотиди РНК здатні утворювати водневі зв'язки між собою. Ланцюги РНК значно коротші за ланцюги ДНК.

Мономер РНК – нуклеотид (рибонуклеотид)- складається із залишків трьох речовин: 1) азотистої основи, 2) п'ятивуглецевого моносахариду (пентози) та 3) фосфорної кислоти. Азотисті основи РНК також відносяться до класів піримідинів та пуринів.

Піримидинові основи РНК – урацил, цитозин, пуринові основи – аденін та гуанін. Моносахарид нуклеотиду РНК представлений рибозою.

Виділяють три види РНК: 1) інформаційна(матрична) РНК – іРНК (мРНК), 2) транспортнаРНК – тРНК, 3) рибосомнаРНК – рРНК.

Усі види РНК є нерозгалуженими полінуклеотидами, мають специфічну просторову конформацію і беруть участь у процесах синтезу білка. Інформація про будову всіх видів РНК зберігається у ДНК. Процес синтезу РНК на матриці ДНК називається транскрипцією.

Транспортні РНКмістять зазвичай 76 (від 75 до 95) нуклеотидів; молекулярна маса - 25 000-30 000. На частку тРНК припадає близько 10% від загального вмісту РНК у клітині. Функції тРНК: 1) транспорт амінокислот до місця синтезу білка, до рибосом, 2) трансляційний посередник. У клітині зустрічається близько 40 видів тРНК, кожен із них має характерну лише йому послідовність нуклеотидів. Однак у всіх тРНК є кілька внутрішньомолекулярних комплементарних ділянок, через які тРНК набувають конформації, що нагадує формою лист конюшини. Будь-яка тРНК має петлю для контакту з рибосомою (1), антикодонову петлю (2), петлю для контакту з ферментом (3), акцепторне стебло (4), антикодон (5). Амінокислота приєднується до 3"-кінця акцепторного стебла. Антикодон- Три нуклеотиди, що «пізнають» кодон іРНК. Слід підкреслити, що конкретна тРНК може транспортувати певну амінокислоту, відповідну її антикодону. Специфічність сполуки амінокислоти та тРНК досягається завдяки властивостям ферменту аміноацил-тРНК-синтетазу.

Рибосомні РНКмістять 3000-5000 нуклеотидів; молекулярна маса - 1000000-1500000. На частку рРНК припадає 80-85% від загального вмісту РНК в клітині. У комплексі з рибосомними білками рРНК утворює рибосоми – органоїди, які здійснюють синтез білка. В еукаріотичних клітин синтез рРНК відбувається в ядерцях. Функції рРНК: 1) необхідний структурний компонент рибосом та, таким чином, забезпечення функціонування рибосом; 2) забезпечення взаємодії рибосоми та тРНК; 3) початкове зв'язування рибосоми та кодону-ініціатора іРНК та визначення рамки зчитування; 4) формування активного центру рибосоми.

У цитоплазмі клітин містяться три основні функціональні види РНК:

• матричні РНК (мРНК), що виконують функції матриць синтезу білка;
• рибосомні РНК (рРНК), що виконують роль структурних компонентів рибосом;
• транспортні РНК (тРНК), що у трансляції (перекладі) інформації мРНК в послідовність амінокислот молекули білка.

У ядрі клітин виявляють ядерну РНК, що становить від 4 до 10% від сумарної клітинної РНК. Переважна більшість ядерної РНК представлена ​​високомолекулярними попередниками рибосомних і транспортних РНК. Попередники високомолекулярних рРНК (28 S, 18 S та 5 S РНК) в основному локалізуються в ядерці.

РНК є основним генетичним матеріалому деяких вірусів тварин та рослин (геномні РНК). Для більшості РНК вірусів характерна зворотна транскрипція їхньої РНК геному, що спрямовується зворотною транскриптазою.

Всі рибонуклеїнові кислоти є полімери рибонуклеотидів,з'єднаних, як у молекулі ДНК, 3",5"-фосфорнодіефірними зв'язками. На відміну від ДНК, що має дволанцюжкову структуру, РНК є одноланцюгові лінійні полімерні молекули.

Будова мРНК. мРНК - найбільш гетерогенний щодо розмірів та стабільності клас РНК. Зміст мРНК у клітинах становить 2-6% від загальної кількості РНК. мРНК складаються з ділянок - цистронів, що визначають послідовність амінокислот в білках, що кодуються ними.

Будова тРНК . Транспортні РНК виконують функції посередників (адаптерів) під час трансляції мРНК. На частку припадає приблизно 15% сумарної клітинної РНК. Кожній із 20 протеїногенних амінокислот відповідає своя тРНК. Для деяких амінокислот, що кодуються двома та більше кодонами, існують кілька тРНК. тРНК є порівняно невеликі одноланцюгові молекули, що складаються з 70-93 нуклеотидів. Їхня молекулярна маса становить (2,4-3,1) .104 кДа.

Вторинна структура тРНКформується за рахунок утворення максимальної кількості водневих зв'язків між внутрішньомолекулярними комплементарними парами азотистих основ. Внаслідок утворення цих зв'язків полінуклеотидний ланцюг тРНК закручується з утворенням спіралізованих гілок, що закінчуються петлями з неспарених нуклеотидів. Просторове зображення вторинних структур усіх тРНК має форму конюшинного листа.

У «конюшинному листі» розрізняють чотири обов'язкові гілки, більш довгі тРНК, крім того, містять коротку п'яту (додаткову) гілку. Адапторну функцію тРНК забезпечують акцепторна гілка, до 3"-кінця якої приєднується ефірним зв'язком амінокислотний залишок, і протистоїть акцепторної гілки антикодонова гілка, на вершині якої знаходиться петля, що містить антикодон. ПК, кодує відповідну амінокислоту.

Т-гілка, що несе петлю псевдоуридину (ТyС-петлю), забезпечує взаємодію тРНК з рибосомами.

Д-гілка, що несе дегідроуридинову петлю, забезпечує взаємодію тРНК з відповідною аміноацил-тРНК-синтетазою.

Вторинна структура тРНК

Функції п'ятої додаткової гілки поки що мало досліджені, найімовірніше вона зрівнює довжину різних молекул тРНК.

Третинна структура тРНКдуже компактна і утворюється шляхом зближення окремих гілок конюшини за рахунок додаткових водневих зв'язків з утворенням L-подібної структури «ліктьового згину». При цьому акцепторне плече, що зв'язує амінокислоту, виявляється на одному кінці молекули, а антикодон - на іншому.

Третинна структура тРНК (за А.С. Спіріном)

Будова рРНК та рибосом . Рибосомні РНК формують основу, з якою зв'язуються специфічні білки під час утворення рибосом. Рибосоми- Це нуклеопротеїнові органели, що забезпечують синтез білка на мРНК. Число рибосом у клітині дуже велике: від 104 у прокаріотів до 106 у еукаріотів. Локалізуються рибосоми головним чином у цитоплазмі, у еукаріотів, крім того, у ядерці, у матриксі мітохондрій та стромі хлоропластів. Рибосоми складаються з двох субчастинок: великої та малої. За розмірами та молекулярною масою всі вивчені рибосоми ділять на 3 групи - 70S рибосоми прокаріотів (S-коефіцієнт седиментації), що складаються з малої 30S і великої 50S субчастинок; 80S рибосоми еукаріотів, що складаються з 40S малої та 60S великої субчастинок.

Мала субчастка 80S рибосом утворена однією молекулою рРНК (18S) та 33 молекулами різних білків. Велика субчасткаутворена трьома молекулами рРНК (5S, 5,8S та 28S) та приблизно 50 білками.

Вторинна структура рРНКутворюється за рахунок коротких двоспіральних ділянок молекули – шпильок (близько 2/3 рРНК), 1/3 – представлена одноважними ділянками, багатими на пуринові нуклеотиди.

Молекула РНК також полімер, мономерами якого є рибонуклеотиди, РНК є одноланцюжковою молекулою. Вона побудована так само, як і один з ланцюгів ДНК. Нуклеотиди РНК схожі на нуклеотиди ДНК, хоч і не тотожні їм. Їх теж чотири, і вони складаються з осаток азотистої основи, пентози та фосфорної кислоти. Три азотисті основи абсолютно такі ж, як у ДНК: А, Гі Ц. Однак замість Ту ДНК у РНК присутня близька за будовою піримідинова основа – урацил ( У). основне різницю між ДНК і РНК – це характер вуглеводу: в нуклотидах ДНК моносахарид – дезоксирибоза, а РНК – рибоза. Зв'язок між нуклеотидами здійснюється, як і ДНК, через цукор і залишок фосфорної кислоти. На відміну від ДНК, вміст якої в клітинах певних організмів постійно, вміст РНК у них коливається. Воно помітно вище там, де відбувається інтенсивний синтез.

Щодо виконуваних функцій розрізняють кілька видів РНК.

Транспортна РНК (ТРНК). Молекули тРНк найкоротші: вони складаються лише з 80-100 нуклеотидів. Молекулярна маса таких частинок дорівнює 25-30 тис. Транспортні РНК переважно містяться в цитоплазмі клітини. Функція їх полягає у перенесенні амінокислот у рибосоми, до місця синтезу білка. Із загального вмісту РНК клітин на частку тРНК припадає близько 10%.

Рибосомна РНК (РРНК). Це великі молекули: до їх складу входить 3-5 тис. нуклеотидів, відповідно їх молекулярна маса досягає 1-1,5 млн. рибосомних РНК складають істотну частину рибосоми. Із загального вмісту РНК у клітині частку рРНК припадає близько 90%.

Інформаційна РНК (іРНК), або матрична РНК (МРНК), міститься в ядрі та цитоплазмі. Функція її полягає у перенесенні інформації про структуру білка від ДНК до місця синтезу білка в рибосомах. Перед іРНК припадає приблизно 0,5-1% від загального вмісту РНК клітини. Розмір іРНК коливається у межах – від 100 до 10000 нуклеотидів.

Всі види РНК синтезуються на ДНК, яка служить свого роду матрицею.

ДНК – носій спадкової інформації.

Кожен білок представлений одним або декількома поліпіптидними ланцюгами. Ділянку ДНК, що несе інформацію про один поліпіптидний ланцюг, називають геном. Сукупність молекул ДНК клітини виконує функцію носія генетичної інформації. Генетична інформація передається як від материнської клітини дочірнім клітинам, і від батьків дітям. Ген є одиницею генетичної, або спадкової інформації.

ДНК – носій генетичної інформації в клітині – безпосередньої участі у синтезі білків не бере. У клітинах еукаріотів молекули ДНК містяться в хромосомах ядра і відокремлені ядерною оболонкою від цитоплазми, де відбувається синтез білків. До рибосом - місць збирання білків - висилається з ядра несе інформацію посередник, здатний пройти через пори ядерної оболонки. Таким посередником є ​​інформаційна РНК (ІРНК). За принципом комплементарності вона синтезується на ДНК за участі ферменту, званого РНК- полімеразою.

Інформаційна РНК – це однониткова молекула, і транскрипція йде з одного ланцюга двониткової молекули ДНК. Вона є копією не всієї молекули ДНК, а лише частини її – одного гена у еукаріотів або групи поряд розташованих генів, що несуть інформацію про структуру білків, необхідних для виконання однієї функції у прокаріотів. Таку групу генів називають опероном. На початку кожного оперону знаходиться свого роду посадковий майданчик для РНК-полімерази, що називається промотором.це специфічна послідовність нуклеотидів ДНК, яку фермент «дізнається» завдяки хімічному спорідненості. Тільки приєднавшись до промотору, РНК-полімераза здатна почати інтез РНК. Доходячи до кінця оперону, фермент зустрічає сигнал (у вигляді певної послідовності нуклеотидів), що означає кінець зчитування. Готова іРНК відходить від ДНК і прямує до місця синтезу білків.

У процесі транскрипції можна назвати чотири стадії: 1) зв'язування РНК-полімерази з промотором; 2) ініціація- Початок синтезу. Вона полягає в утворенні першої фосфодіефірного зв'язку між АТФ або ГТФ і другим нуклеотидом синтезується молекули РНК; 3) елонгація- Зростання ланцюга РНК; тобто. послідовне приєднання нуклеотидів один до одного в тому порядку, в якому стоять комплементарні їм нуклеотиди в нитки ДНК, що транскрибується. Швидкість елонгації 50 нуклеотидів за секунду; 4) термінація- Завершення синтезу РНК.

Пройшовши через пори ядерної оболонки, іРНК прямує до рибосом, де здійснюється розшифровка генетичної інформації - переклад її з "мови" нуклеотидів на "мову" амінокислот. Синтез поліпептидних ланцюгів за матрицею іРНК, що відбувається в рибосомах, називають трансляцією(Лат. translation - Переклад).

Амінокислоти, з яких синтезуються білки, доставляються до рибосом за допомогою спеціальних РНК, які називають транспортними (тРНК). У клітині є стільки різних тРНК, скільки кодонів, шифруючих амінокислоти. На вершині «аркуша» кожної тРНК є послідовність трьох нуклеотидів, комплементарних нуклеотидів кодону іРНК. Її називають антикодон.Спеціальний фермент - кодаза - пізнає тРНК і приєднує до "черешка листа" амінокислоту - тільки ту, що кодується триплетом, комплементарним антикодону. На утворення ковалентного зв'язку між тРНК та «своєю» амінокислотою витрачається енергія однієї молекули АТФ.

Щоб амінокислота включилася в полипептидную ланцюг, вона повинна відірватися від тРНК. Це стає можливим, коли тРНК надходить на рибососму і антикодон дізнається свій кодон іРНК. У рибосомі є дві ділянки зв'язування двох молекул тРНК. В одну з цих ділянок, званий акцепторним, надходить тРНК з амінокислотою і приєднується до кодону (I). Ця амінокислота приєднує до себе (акцептує) зростаючий ланцюг білка (II)? Між ними утворюється пептидна зв'язок. тРНК, до якої тепер приєднується разом з кодоном іРНК донорнийділянку рибосоми. У акцепторну ділянку, що звільнився, приходить нова тРНК, пов'язана з амінокислотою, яка шифрується черговим кодоном (III). З донорної ділянки сюди знову переноситься поліпептидна ланцюг, що відірвалася, і подовжується ще на одну ланку. Амінокислоти в зростаючому ланцюгу з'єднані в тій послідовності, в якій розташовані кодони, що їх шифрують, в іРНК.

Коли на рибосомі виявляється один із трьох триплетів ( УАА, УАГ, УГА), які є «розділовими знаками» між генами, жодна тРНК не може зайняти місце в акцепторній ділянці. Справа в тому, що не існує антикодонів, комплементарних послідовностей нуклеотидів «розділових знаків». Ланцюга, що відірвався, ні до чого приєднатися в акцепторній ділянці, і він залишає рибосому. Синтез білка завершено.

У прокаріотів синтез білків починається з того, що кодон АУГ, розташований першому місці у копії з кожного гена, займає в рибосомі таку позицію, що з ним взаємодіє антикодон особливою тРНК, об'єднаною з формілментіоніном. Ця змінена форма амінокислоти метіоніну відразу потрапляє в донорну ділянку і виконує роль великої літери у фразі - з неї в бактеріальній клітині починається синтез будь-якого поліпептидного ланцюга. Коли триплет АУГстоїть не першому місці, а всередині копії з гена, він кодує амінокислоту метионин. Після завершення синтезу поліпептидного ланцюга формілметіонін відщеплюється від нього і в готовому білку відсутня.

Для збільшення виробництва білків іРНК часто проходить одночасно не по одній, а по кількох рибосом. Яку структуру, об'єднану однією молекулою іРНК, називають полісомою. На кожній рибосомі в цьому схожому на нитку бус конвеєрі синтезуються однакові білки.

Амінокислоти безперебійно поставляються до рибосом за допомогою тРНК. Віддавши амінокислоту, тРНК залишає рибосому та за допомогою кодази з'єднується. Висока злагодженість всіх «служб комбінату» з виробництва білов дозволяє протягом декількох секунд синтезувати поліпептидні ланцюги, що складаються з сотень амінокислот.

Властивості генетичного коду. Завдяки процесу транскрипції у клітині здійснюється передача інформації від ДНК до білка.

ДНК → іРНК → білок

Генетична інформація, що міститься в ДНК та іРНК, укладена в послідовності розташування нуклеотидів у молекулах.

Яким чином відбувається переклад інформації з «мови» нуклеотидів на «мову» амінокислот? Такий переклад здійснюється за допомогою генетичного коду. Код або шифр, - Це система символів для перекладу однієї форми інформації в іншу. Генетичний код-це система запису інформації про послідовність розташування амінокислот в білках за допомогою послідовності розташування нуклеотидів в іРНК.

Які ж властивості має генетичний код?

Код триплетен. До складу РНК входять чотири нуклеотиди:А, Р, Ц, У. Якби ми намагалися позначити одну амінокислоту одним нуклеотидом, то 16 із 20 амінокислот залишилися б не зашифровані. Двох літерний код дозволив би зашифрувати 16 амінокислот. Природа створила трилітерний, або триплетний, код. Це означає, що

кожна з 20 амінокислот зашифрована послідовністю трьох нуклеотидів, званої триплетом або кодоном.Код вироджено. Це означає, щокожна амінокислота шифрується більш ніж одним кодоном.

Винятки: метеонін та триптофан, кожна з яких кодується одним триплетом.

Код однозначний. Кожен кодон шифрує лише одну амінокислоту.У друкованому тексті наприкінці кожної фрази стоїть крапка. Декілька пов'язаних за змістом фраз становлять абзац. Мовою генетичної інформації таким абзацом є оперон і комплементарна йому іРНК. Кожен ген в опероні прокаріотів або окремий ген еукаріотів кодує один поліпептидний ланцюжок - фразу.

Так як у ряді випадків за матрицею іРНК послідовно створюється кілька різних поліпептидних ланцюгів, вони повинні бути відокремлені один від одного. Для цього в генетичному році є три спеціальні триплети - УАА, УАГ, УГА, кожен з яких означає припинення синтезу одного поліпептидного ланцюга. Таким чином, ці триплети виконують функцію розділових знаків. Вони перебувають у кінці кожного гена.

Усередині гена немає «розділових знаків».Код є універсальним.

Генетичний код єдиний всім живих Землі істот. У бактерій і грибів, пшениці і бавовни, риб і черв'яків, жаб і людини одні й ті самі триплети кодують ті самі амінокислоти. Принципи ДНК реплікації. Наступність генетичного матеріалу в поколіннях клітин та організмів забезпечується процесомреплікації – подвоєння молекул ДНК.

Цей складний процес здійснюється комплексом кількох ферментів і не мають каталітичної активністю білов, необхідних надання полінуклеотидним ланцюгам потрібної конформації. Внаслідок реплікації утворюються дві ідентичні подвійні спіралі ДНК. Ці так звані дочірні молекули нічим не відрізняються одна від одної та від вихідної материнської молекули ДНК. Реплікація відбувається у клітині перед розподілом, тому кожна дочірня клітина отримує такі самі молекули ДНК, які мала материнська клітина. Процес реплікації заснований на низці принципів: Тільки в цьому випадку ДНК-полімерази здатна рухатися материнськими нитками і використовувати їх як матриці для безпомилкового синтезу дочірніх ланцюгів. Але повне розкручування спіралей, що складаються з багатьох мільйонів пар нуклеотидів, пов'язане з таким значним числом обертань і такими енергетичними витратами, які неможливі за умов клітини. Тому реплікація у еукаріотів починається одночасно в деяких місцях молекули ДНК. Ділянку між двома точками, в яких починається синтез дочірніх кіл, називаютьрепліконом . Він являється

У кожній молекулі ДНК еукаріотичної клітини є багато репліконів. У кожному репліконі можна побачити реплікативну вилку – ту частину молекули ДНК, яка під впливом спеціальних ферментів вже розплелася. Кожна нитка у вилці є матрицею для синтезу комплементарного дочірнього ланцюга. У ході реплікації вилка переміщається вздовж материнської молекули, у своїй розплітаються нові ділянки ДНК. Так як ДНК-полімерази можуть рухатися лише в одному напрямку вздовж матричних ниток, а нитки орієнтовані антипаралельно, то в кожній вилці одночасно ведуть синтез два різні ферментативні комплекси. Причому в кожній вилці один дочірній (лідируючий) ланцюг росте безперервно, а інший (відстає) синтезується окремими фрагментами довжиною в кілька нуклеотидів. Такі ферменти, названі на честь японського вченого, що їх відкрив. фрагментами Оказакизшиваються ДНК-лігазою, утворюючи безперервний ланцюг Механізм утворення дочірніх кіл ДНК фрагментами називають переривчастими.

Потреба в затравці ДНК-полімеразу не здатна починати синтез провідного ланцюга, ні синтез фрагментів козаків. Вона може лише нарощувати вже наявну полінуклеотидну нитку, послідовно приєднуючи дезоксирибонуклеотиди до її 3'-ОН кінця. Звідки ж береться початкова 5'-кінцева ділянка зростаючого ланцюга ДНК? Його синтезує на матриці ДНК особлива РНК-полімераза, яка називаєтьсяпраймазою

(Англ. Primer - затравка). Розмір рибонуклеотидної затравки невеликий (менше 20 нуклеотидів) у порівнянні з розміром ланцюга ДНК, що утворюється ДНК-поімеразою. Виконала сво. функції. РНК-затравка видаляється спеціальним ферментом, а утворена при еом пролом зашпаровується ДНК-полімеразою, що використовує як затравку 3'-ВІН кінець сусіднього фрагмента Оказаки. Проблема недореплікації кінців лінійних молекул ДНК. Видалення крайніх РНК-праймерів,

комплементрних 3'-кінців обох ланцюгів лінійної материнської молекули ДНК, призводить до того, що дочірні ланцюги виявляються коротшими за 10-20 нуклеотидів. У цьому полягає проблема недореплікації кінців лінійних молекул. Проблема недореплікації 3'-кінців лінійних молекул ДНК вирішується еукаріотичними клітинами за допомогою спеціального ферменту..

Теломераза є ДНК-полімеразою, що добудовує 3'-концилінійних молекул ДНК хромосом короткими послідовностями, що повторюються. Вони, розташовуючись один за одним, утворюють регулярну кінцеву структуру довжиною до 10 тис. Нуклеотидів. Крім білкової частини, теломераза містить РНК, що виконує роль матриці для нарощування повторами ДНК.

Схема подовження кінців молекул ДНК. Спочатку відбувається комплементарне зв'язування виступаючого кінця ДНК з матричною ділянкою теломеразної РНК, потім теломераза нарощує ДНК, використовуючи як затравку її 3'-ОН кінець, а як матрицю – РНК, що входить до складу ферменту. Ця стадія називається елонгацією. Після цього відбувається транслокація, тобто. переміщення ДНК, подовженої однією повтор, щодо ферменту. Далі йде елонгація і чергова транслокація.

Через війну утворюються спеціалізовані кінцеві структури хромосом. Вони складаються з багаторазово повторених коротких послідовностей ДНК та специфічних білків.