Транскрипция и ее молекулярный механизм
Транскрипция – переписывание генетической информации с ДНК на РНК.Является ферментативным процессом,протекает при участии фермента ДНК-зависимая РНК-полимераза ( РНК-полимераза) .Этот фермент был впервые выделен из бактериальных экстрактов и изучен в 1959 г. Корнбергом. Его молекула состоит из пяти субъединиц: 
М=500кДа. У прокариот одна разновидность ферментов обеспечивает транскрипцию всех типов РНК. У эукариот РНК-полимераза I обеспечивает транскрипцию РНК; РНК-полимераза II обеспечивает транскрипцию иРНК; ; РНК-полимераза III обеспечивает транскрипцию тРНК;
Транскрипция – матричный процесс,при котором на основе одних молекул,называемых матрицы, синтезируется много других, называемых копии.Она идет в направлении 5'−3' и осуществляется в три этапа. Этапы транскрипции: 1)Инициация−присоединение фермента РНКполимеразы к молекуле ДНК в области промотора, частичное расплетание двойной спирали и присоединение первых нуклеотидов синтезируемой молекулы РНК к транскрибируемой нити ДНК по принципу комплиментарности. У эукариот РНКполимераза не может самостоятельно инициировать транскрипцию.Для ее инициации требуются специальные белки−общие факторы транскрипции(TF)−6 разновидностей и SRB-белки,разрушающие связи ДНК с белками гистонами.Все эти белки с ДНКполимеразой образуют транскриптосому.2)Элонгация−перемещение РНК-полимеразы вдоль молекулы ДНК,сопровождается частичным расплетением двойной спирали и ростом синтезируемой молекулы РНК.Скорость элонгации-42 нуклеотида в секунду. 3)Терминация−окончание транскрипции.Отсоединение РНК-полимеразы от молекулы ДНК,освобождение синтезированной молекулы РНК.За процесс терминации отвечают палиндромы ,которые образуют «шпильки»,являются препятствием для дальнейшего движения фермента.В результате транскрипции у эукариот образуются незрелые молекулы(преРНК),которые в дальнейшем претерпевают созревание или процессинг.
18 Регуляция транскрипции.Модель оперона. Индуцибельный оперон и его работа. Транскри́пция — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5'- к 3'- концу, то есть по матричной цепи ДНК РНК-полимераза движется в направлении 3'->5' Корнберг считал, что его малекула состоит из 5 субъедениц: альфа два, бэта, бэта штрих и сигма. А малекулярная масса 500 кДа. Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации (см. вопр 17). Единицей транскрипции является транскриптон, фрагмент молекулы ДНК, состоящий из промотора, транскрибируемой части и терминатора. Протекание процесса транскрипции на уч ДНК – значит, что гены на этом уч функционируют. В процессе жиздед-и кл. есть необходимость вкл. И выкл. Разные гены. Этот процесс объясняет модель Оперон -функциональная единица генома у прокариот, в состав которой входят цистроны (гены, единицы транскрипции), кодирующие совместно или последовательно работающие белки и объединенные под одним (или несколькими) промоторами. Такая функциональная организация позволяет эффективнее регулировать транскрипцию этих генов. Стр-е и работа лактозного оперона.I-ген-регулятор, Р-промотор, О-ген-оператор, Z, Y. - отрица-е гены (отвечают за утилизацию лактозы; усвоение). Ген- Z –образ. фермент гелокосидаза – рсшепляет лактозу на глюкозу и галактозу. Y – синтез ферментов гелоктозидпермиаза – транспорт глюкозы и галактозы; A – синтез трансацетилаза – перенос функ-х групп при расщеплении галоктозидов. Работа lac-оперон (индуцированный). 1)Нет в среде лактозы: выробатка белка-репрессора.2)Есть лактоза:
→присутствие в пит среде лактозы индуцирует вкл-е генов, отвеч-х за ее утилизацию.
19. Репрессибельный оперон и его работа. Оперон – группа функционально связанных друг с другом структурных генов, которые могут координировать включение и выключение их оператором. Оператор – осуществляет включ. И выключ. генов, под работой понимают его участие в транскрипции. Есть 2 типа оперонов: - индуцибельные (loc-оперон); - репресибельный (триптофановый оперон E.coli – отвечает за синтез аминокислоты - триптофан). Строение триптофанового оперона E.coli
i p o e d c
i – ген регулятор, p – промотер, o – оперон, e,d,c – структурные гены, кодирующие биосинтез триптофана. Работа триптофанового оперона. 1.В среде отсутствует триптофан.
i p o e d c
х рнк-полимераза транскрипция
белок – репрессор
2. в среде присутствует триптофан
i p o e d c
х транскрипция
апорепрессор рнк-полимераза
триптофан
(корепресор)
Апорепрессор+корепресор = холрепрессор (полноценный)
присутствие в питательной среде триптофана репрессирует работу генов отвечающих за его синтез.
20. Процессинг иРНК у эукариот, его механизм.Процессинг – созревание молекулы при РНК (РНК предшественников) и превращение в зрелые молекулы рРНК, РНК, тРНК. Этапы процессинга:1.Спласинг (сращение) – вырезание из молекул при РНК интронов и сшивание экзонов м/д собой. Образуют стеблю и петлю «шпилечные структуры» - интроны. 2.Полиаденилирование 3штрих конца присоединение до 200 нуклеотидов аденина. 3.Копирование CAP конца – особая последовательность нуклеотидов отвечающая за связывание иРНК с рибосомами в ходе трансляции.
Процессинг и-РНК осуществляется многоступенчато. Основными его событиями являются следующие: -модификация концов молекулы и РНК, в ходе которой к концам молекулы присоединяются специфические короткие, последовательности нуклеотидов, обозначающие место начала и место конца трансляции; - сплайсинг - удаление неинформативных последовательностей РНК, соответствующих интронам ДНК. У прокариот иРНК не подвергаются процессингу — они способны работать сразу после синтеза. У всех организмов процессинг РНК происходит в ядре. Для каждого типа молекул он осуществляется специальным ферментом (или группой ферментов) (Процессингу также могут подвергаться и продукты трансляции, т.е. полипептиды, непосредственно считанные с иРНК. Таким изменениям подвергаются молекулы — предшественники многих белков - пищеварительных ферментов, коллагена, некоторых гормонов, иммуноглобулинов и др., после чего они начинают реально функционировать в организме).
21.Процессинг рРНК, образование субъединиц рибосом.Процессинг заключается в изменении первичных транскриптонов и происходит в ядре. В процессе транскрипции считывается 2 вида рРНК: большая рибосомальная РНК с коэфецентом седиментации 45S и мРНК с коэфицентом седиментации 5S (коэфицент показывает размер молекулы, плотность молекулы). С м.р.РНК практически ничего не происходит, они только подрезается по 3’ концу из-за неточности терминации. Большая рРНК складывается с образованием двуцепочечных участков и также подрезается по 3’ концу, кроме того, она взаимодействует нековалентно с белковыми молекулами. Рибонуклеопротеид или РНП в таком виде разрезается на 3 части: 18S, 5,8S, 28S. Из этих фрагментов рРНК в специальном отделе ядра, который называется ядрышковая сеть, формируются большие субъединцы рибосом. Большая субъединица рибосом эукариот содержит 3 вида рРНК: 5,8S, 5S, 28S. Малая субъединица рибосом эукориот содержит одну рРНК 18S. У прокариот всего 3 вида рРНК у них отсутствует рРНК 5S и 8S. В виде субъединиц рРНК транспортируются из ядра в гиалоплазму.
22.Генетический код и его свойства. Генетический код – система зачисления информации о первичной структуре белка на молекулах ДНК или иРНК. Свойства генетического кода на примере РНК:1.Триплетность – 3 нуклеотида РНК кодируют 1 АК в белковой молекуле. 2.Непрерываемость- каждый нуклеотид входит в состав одного кодона. 3.Вырожденность ген кода – 1 АК может кодироваться несколькими кодонами. РНК 4 разновидности нуклеотидов (АГЦУ), можно составить 64 комбинации, в составе белков 20 АК, на 1АК один – метианин, 6 –мецин. 4.Однозначность – каждый кодон кодирует 1 АК. 5.Непрерывность – сшивание без знаков препинания. 6.универсальность – ген код одинаков у всех видов живых организмов искл. Митохондрии. 7.Отксированные – начало и конец считывания и ориентирование направления считывания. Начало АУГ Конец УАГ, УГА, УАА (терм. код)Напр. → 5ꞌ - 3ꞌ 8.Квазидуплетность –главную нагрузку в кодировании несут 2 первых нуклеотида кодона.
23.Трансляция и ее молекулярный механизм. Трансляция-перенос информации о последоват. Расположения аминокислот с молекул. иРНК на синтезированные белковые молекулы. Трансляции предшествует подготовительный этап в ходе которого происходит актив. аминокислот, т.е. присоединение к молекуле тРНК.Трансляция – матричный процесс идет в напр.5» – 3» и осуществляется в три этапа: 1.инициация, 2.элонгация, 3.терминация. ведущую роль трансляции играет рибосома на которой распологаются три активных центра. I- иРНКсвяз.центр, А-аминоацил, Р-пептидил. Этапы трансляции: 1.инициация- присоединение малой субъединицы рибосомы к молекуле иРНК в области расположения инициирущего кодона АУГ и поступление в Р- центр рибосомы к молекуле иРНК. 2.элонгация –продвижение рибосом в даль молекулы иРНК в направлении 5»-3» сопровождающаяся ростом синтезируемой молекулы белка. 3. Терминация- окончание трансляции, отсоединение рибосомы от молекулы иРНК , освобожд. синтезируемая белковая молекула , сигналом является терминирующие кодоны, они не кодируют аминокислоты.