Реакции матричного синтеза. Их виды.
При реакциях матричного синтеза образуются полимеры, строение которых полностью определяется строением матрицы. В основе реакций матричного синтеза лежит комплементарное взаимодействие между нуклеотидами.
Репликация (редупликация, удвоение ДНК).
Матрица – материнская цепочка ДНК
Продукт –новосинтезированная цепочка дочерней ДНК
Комплементарность между нуклеотидами материнской и дочерней цепочек ДНК.
Двойная спираль ДНК раскручивается на две одинарных, затем фермент ДНК-полимераза достраивает каждую одинарную цепочку до двойной по принципу комплементарности.
Транскрипция (синтез РНК).
Матрица – кодирующая цепочка ДНК
Продукт – РНК
Комплементарность между нуклеотидами кДНК и РНК.
В определенном участке ДНК разрываются водородные связи, получается две одинарных цепочки. На одной из них по принципу комплементарности строится иРНК. Затем она отсоединяется и уходит в цитоплазму, а цепочки ДНК снова соединяются между собой.
Трансляция (синтез белка).
Матрица – иРНК
Продукт – белок
Комплементарность между нуклеотидами кодонов иРНК и нуклеотидами антикодонов тРНК, приносящих аминокислоты.
Внутри рибосомы к кодонам иРНК по принципу комплементарности присоединяются антикодоны тРНК. Рибосома соединяет между собой аминокислоты, принесенные тРНК, получается белок.
Этапы биосинтеза белка у прокариот и эукариот.
У прокариот синтез белка осуществляется в 2 этапа:
1) транскрипция, продукт этой реакции – мРНК;
2) трансляция, продукт этой реакции – полипептид.
Эти этапы могут протекать одновременно т. к. в клетке нет ядерной оболочки.
Процесс синтеза белка у эукариот включает 3 этапа:
1) транскрипцияДНК в про-мРНК (продукт: про-мРНК);
2) процессинг –преобразование про-мРНК в зрелую мРНК;
3) трансляциямРНК в полипептид.
В некоторых случаях для получения активного белка необходимо его химическое преобразование, которое называется посттрансляционной модификацией.
Понятие транскриптона. Особености строения транскриптона у прокариот и эукариот.
Ген вместе со вспомогательными участками называется транскриптоном, следовательно, транскриптон является наименьшей функциональной единицей генома.
Типичный транскриптон содержит: промотор – сигнал начала транскрипции, к которому присоединяется фермент РНК-полимераза; терминатор – сигнал окончания транскрипции; регуляторный участок – оператор, к которому присоединяются управляющие белки активаторы или репрессоры (соответственно облегчают и блокируют транскрипцию); структурный ген.
Строение транскриптона прокариот.У прокариот в состав транскриптона входит два участка: регуляторныйи структурный. Эти участки составляют соответственно 10% и 90%. В регуляторном участке содержатся промотор, оператор и терминатор. Структурный участок может быть представлен одним либо несколькими структурными генами. В последнем случае они разделены несмысловыми участками – спейсерами. Такой транскриптон называется опероном.
У эукариоттранскриптон также содержит регуляторныйи структурный участки, относительная доля которых в противоположность прокариотам составляет 90% и 10%. Регуляторный участок включает несколько промоторов, операторов и терминаторов. Структурные гены могут находиться в разных частях одной хромосомы или даже в разных хромосомах. Структурный участок транскриптона имеет прерывистое(мозаичное) строение: участки, несущие информацию о последовательности аминокислот в белке (кодирующие или экзоны) чередуются с некодирующими фрагментами (интронами). Число интронов у различных организмов различно, но, как правило, суммарная длина интронов превышает общую длину экзонов.
Механизмы транскрипции.
Транскрипция– это процесс копирования участка ДНК в виде комплементарной ему про-мРНК (предшественник мРНК), происходит в ядре клетки. Он начинается с присоединения фермента РНК-полимеразы к промотору. ДНК на определенном участке раскручивается, происходит разрыв водородных связей между 2-мя цепями нуклеотидов, в результате образуются 2 отдельные полинуклеотидные цепи. К ним по принципу комплементарности из кариолимфы присоединяются свободные нуклеотиды. Фермент продолжает присоединять нуклеотиды до тех пор, пока не доходит до кодонов-терминаторов. По окончании транскрипции ДНК восстанавливает исходную двуцепочечную структуру, про-мРНК транспортируются в цитоплазму.