Презентація "Організація спадкового матеріалу еукаріотичної клітини та його реалізація"

Організація спадкового матеріалу еукаріотичної клітини та його реалізація

Центральна догма молекулярної біології  загальне правило передачі генетичної інформації в живих організмах, сформульоване Френсісом Кріком в 1958році і переформульоване для приведення у відповідність з накопиченими на той час даними в 1970 році. Центральна догма молекулярної біології постулює, що потік інформації в живих організмах може відбуватися між нуклеїновими кислотами та від нуклеїнових кислот до білків, але не може проходити від білків до нуклеїнових кислот.

Транскрипція процес синтезу РНК з використанням ДНК як матриці, що відбувається у всіх живих клітинах, іншими словами, це перенесення генетичної інформації з ДНК на РНК.

Етапи транскрипціїТранскрипція ділиться на преініціацію,  ініціацію, промоторне очищення,  елонгацію та термінацію. Ділянка ДНК, на якій відбувається синтез РНК носить назву — транскриптон.

Транскрипція в еукаріотів, або синтез молекул РНК, є першим етапом реалізації генетичної інформації. У результаті цього процесу утворюється молекула РНК, яка є копією однієї з ниток ДНК. В еукаріотів транскрипція відбувається за допомогою трьох РНК-полімераз, які впізнають власні промотори і транскрибують різні гени.

На етапі ініціації трансляції рибосома та ініціаторна т. РНК повинні впізнати на м. РНК старт-кодон (АУГ). Зрозуміло, що будь-яка еукаріотична м. РНК містить велику кількість триплетів АУГ, з яких тільки один має бути ініціюючим. Пошук саме старт-кодону відбувається за допомогою процесу своєрідного «сканування» м. РНК: мала субодиниця рибосоми сідає на м. РНК і рухається в напрямку до 3'-кінця, доки не натрапить на старт-кодон.

Під час елонгації РНК-полімераза пересувається вздовж молекули ДНК, здійснюючи матричний синтез РНК. Термінація транскрипції, як й ініціація, також потребує специфічних ділянок ДНК (термінаторів), які розташовані на певній відстані за кодуючою послідовністю гена. Так, під час транскрипції білкових генів інша РНК-полімераза продовжує синтез після проходження термінатора. Водночас спеціальні ферменти розрізають РНК, а синтезована молекула РНК (про. РНК) звільняється від РНК-полімерази і може використовуватися в подальших процесах. Схема, яка ілюструє процес термінації транскрипції. Після проходження термінатора (1) спеціальні ферменти розрізають РНК (2). РНК-полімераза деякий час продовжує синтез РНК (3), а потім від’єднується від матриці (4)

Дозрівання РНКМолекула про. РНК, яка утворюється під час транскрипції, непридатна для виконання відповідних функцій. Для набуття функціональності вона підлягає дозріванню — процесингу. Розглянемо процес дозрівання РНК на прикладі м. РНК. Для перетворення попередника пре-м. РНК на зрілу функціональну молекулу м. РНК вона повинна пройти низку модифікацій.

Виділяють три основні етапи процесингу м. РНК: модифікація 5'-кінця пре-м. РНК (кепування), усування інтронів та зшивання екзонів (сплайсинг), а також модифікація 3'-кінця за рахунок приєднання хвоста з аденілових нуклеотидів. 5'- та 3'-кінці визначають орієнтацію ланцюгів молекул нуклеїнових кислот. Вона залежить від розташування певних атомів Карбону в молекулі пентози — рибози або дезоксирибози (пригадайте, їх п’ять і вони відповідно позначені, як 1', 2', 3', 4', 5').

Основні етапи дозрівання м. РНК

Кепування полягає в приєднанні модифікованого нуклеотиду до 5'-кінця пре-м. РНК. Утворюється структура, яку називають кепом (від англ. cap — шапка). Він захищає м. РНК від руйнування ферментами, які розщеплюють фосфодиетерний зв’язок, від’єднуючи по одному нуклеотиду з 5'-кінця нуклеїнової кислоти, бере участь в транспорті м. РНК у цитоплазму та відіграє важливу роль в ініціації синтезу білка. Сам процес кепування відбувається за допомогою специфічних ферментів одразу після початку транскрипції.

Сплайсинг перебігає за допомогою спеціального комплексу білків і малих ядерних РНК (мя. РНК), що формується на молекулі пре-м. РНК і має назву сплайсосома. Каталітична активність сплайсосоми залежить не від білків, а від молекул РНК, які діють як ферменти (рибозими). Роль сплайсосоми під час вирізання інтрону і з’єднання екзонів. На малюнку в складі сплайсосоми показано тільки малі ядерні РНК (мя. РНК)

Більшість еукаріотичних м. РНК на 3'-кінці мають приєднаний хвіст (полі-А), що містить до 250 аденілових нуклеотидів. Цю модифікацію називають поліаденилюванням. «Хвіст» з аденілових нуклеотидів захищає м. РНК від руйнування (ферментами, які відщеплюють по одному нуклеотиду з 3'-кінця нуклеїнової кислоти) та відіграє важливу роль в ініціації трансляції.

Усі етапи дозрівання пре-м. РНК відбуваються в ядрі. Після проходження всіх етапів дозрівання м. РНК може бути задіяна в подальшому синтезі білка.  Схематичне зображення дозрілої м. РНК. Відкрита рамка зчитування — це послідовність триплетів у м. РНК (від старт-кордону АУГ до стоп-кордону), які здатні кодувати білок. ДНТ (ділянки, що не транслюються) — послідовності м. РНК з обох боків від відкритої рамки зчитування; білок вони не кодують

https://history.vn.ua/pidruchniki/ostapchenko-biology-and-ecology-10-class-2018-standard-level/30.php