Этапы реализации генетической информации. Транскрипция. Процессинг
ДНК непосредственного участия в синтезе белков не принимает. В клетках человека (животных и растений) молекулы ДНК находятся в ядре и отделены ядерной мембраной от цитоплазмы, где происходит синтез белка. Установлено, что и-РНК синтезируется в ядре клетки на одной из цепочек ДНК из свободных нуклеотидов. Существовало мнение, что и-РНК комплементарна строению ДНК, которая служит матрицей. Однако в настоящее время выяснилось, что комплементарной ДНК является только молекула— предшественница информационной РНК (про-и-РНК). Процесс переписывания информации с молекулы ДНК на молекулу про-и-РНК называется транскрипцией (лат. "transcription» — переписывание). Синтез молекул про-и-PHK осуществляется под действием специального фермента PHK-полимеразы. Этот фермент передвигается вдоль молекулы ДНК от одного конца к другому, удерживая на себе нуклеотиды, и растущую про-и-РНК. Последовательность оснований в образующейся молекуле про-и-РНК точно отражает порядок чередования оснований в ДНК. Однако молекула про-и-РНК гораздо крупнее зрелой и-РНК.
В процессе созревания информационной РНК у бактерий происходит отщепление концов молекул, а у эукариот и некоторых вирусов, паразитирующих у животных, дело происходит сложнее. Оказалось, что молекулы про-и-РНК содержат в себе ряд инертных участков (интронов). В процессе созревания и-РНК специальные ферменты вырезают интроны и сшивают оставшиеся участки. Поэтому последовательность нуклеотидов в созревшей и-РНК не является полностью комплементарной нуклеотидам ДНК. В и-РНК рядом могут стоять нуклеотиды, комплементарные которым нуклеотиды в ДНК находятся друг от друга на значительном расстоянии. Процессы, связанные с созреванием и-РНК, называются процессингом. Осуществляются они в ядре и во время перехода и-РНК из ядра в цитоплазму. Схема процессинга представляется следующим образом:
Таким образом, информацию несет посредник — и-РНК, которая по принципу комплементарности считывает (копирует) с ДНК информацию при участии фермента РНК-полимеразы. Переписывание информации происходит с одной нити ДНК и называется транскрипцией (лат. transcriptio — переписывание). Если в переписываемой нити ДНК стоит нуклеотид гуанин (Г), то фермент РНК-полимераза включает в РНК цитозин (Ц); если тимин (Т) — РНК-полимераза включает аденин (А); если стоит аденин (А), фермент включает урацил (У). По длине каждая из молекул и-РНК в сотни раз короче ДНК. Информационная РНК является копией не всей молекулы ДНК, а только ее части — одного гена, несущего информацию о структуре белка. Готовая и-РНК отходит от ДНК и направляется к месту синтеза белка. Благодаря процессу транскрипции в клетке осуществляется передача информации от ДНК к белку по цепочке: ДНК → и-РНК → белок.
Перевод информации с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот осуществляется с помощью генетического кода.