Роль різних типів молекул РНК у кодуванні та реалізації спадкової інформації. Генетичний код.Біосинтез білків.

Роль різних типів молекул РНК у кодуванні та реалізації спадкової інформації. Генетичний код. Біосинтез білків.

Різні типи молекул нуклеїнових кислот відіграють певну роль у процесах кодування, зберігання й реалізації спадкового матеріалу.

Процес самоподвоєння молекул ДНК - РЕПЛІКАЦІЯҐрунтується на принципі комплементарності: послідовність нуклеотидів у новоствореному ланцюзі молекули ДНК визначається розташуванням комплементарних нуклеотидів у ланцюзі материнської. Під час реплікації два ланцюги материнської молекули ДНК за участю відповідних ферментів розплітаються, і кожен з них стає матрицею для синтезу нового ланцюга. Процес реплікації молекули ДНК: за участю ферменту розшиваються водневі зв’язки і на кожному материнському ланцюзі за принципом комплементарності добудовується дочірній (знайдіть їх на малюнку): 1 - хромосома; 2 - ферменти розплітають подвійну спіраль материнської молекули ДНК; 3 - вільні нуклеотиди; 4 - специфічний фермент; 5 - ланцюг материнської молекули ДНК слугує матрицею для синтезу нового; 6 - дочірній ланцюг; 7 - реплікаційна вилка

Реплікація – процес подвоєння ДНКПроцес реплікації напівконсервативний. кожна з двох утворених дочірніх молекул ДНК отримує один ланцюг від материнської молекули, другий - синтезується на ньому за принципом комплементарності з вільних нуклеотидів. Саме завдяки цьому дочірні молекули ДНК є точною копією материнської.

Синтез РНК - ТРАНСКРИПЦІЯВ біологічних системах певні біохімічні реакції мають особливості, коли одна молекула слугує основою - матрицею - для синтезу іншої. Так, молекула ДНК слугує матрицею для синтезу різних типів молекул РНК, молекула м. РНК - білкових молекул. Такі біохімічні процеси називають реакціями матричного синтезу. Синтез молекули м. РНК (1) на одному з ланцюгів молекули ДНК (2). Ці процеси забезпечує специфічний фермент (3). Другий ланцюг ДНК (4) у цей час залишається неактивним

Транскрипція. Процеси переписування спадкової інформації з молекули ДНК на молекулу м. РНК називають транскрипцією Під час транскрипції на гені синтезується попередник м. РНК (про-м. РНК) - молекула, яка містить ділянки, що відповідають як екзонам, так й інтронам білкового гена. Потім інтрони вирізаються і кінці сусідніх екзонів зшиваються. Цей процес своєрідного «дозрівання» молекули м. РНК називають сплайсингом

Відновлення ділянок ДНК - РЕПАРАЦІЯВажливою властивістю молекул ДНК є їхня здатність до відновлення - репарації. Під час репарації ДНК виправляються пошкодження та помилки. Наприклад, помилки в послідовності нуклеотидів новосинтезованого ланцюга ДНК можуть виникати (з певною невисокою частотою) під час реплікації, коли нуклеотид виявляється некомплементарним нуклеотиду матриці. Молекули ДНК можуть пошкоджуватися під впливом різноманітних хімічних сполук (як деяких власних молекул клітини, так і таких, що потрапили ззовні), радіації, ультрафіолетового опромінення тощо. Ферменти системи репарації зазвичай вирізають невеличку ділянку ланцюга з пошкодженим або помилковим нуклеотидом, після чого фермент ДНК-полімераза вбудовує нормальний фрагмент, використовуючи інший ланцюг як матрицю

Генетичний код. У живих організмах утворюється величезна кількість різноманітних білків. Інформація про структуру кожного з них має зберігатись у клітинах. Єдина для всіх живих організмів система кодування спадкової інформації - генетичний код - зберігається у клітині у вигляді певної послідовності нуклеотидів молекул нуклеїнових кислот.

ГЕНЕТИЧНИЙ КОД{08 FB837 D-C827-4 EFA-A057-4 D05807 E0 F7 C}Перша основа. Друга основа. Третя основа. УЦАГУФЕНСЕРТИРЦИСУФЕНСЕРТИРЦИСЦЛЕЙСЕРСтоп-кодон. Стоп-кодон. АЛЕЙСЕРСтоп-кодон. ТРИГЦЛЕЙПРОПСАРГУЛЕЙПРОПСАРГЦЛЕЙПРОГЛНАРГАЛЕЙПРОГЛНАРГГАІЛЕТРЕАСНСЕРУІЛЕТРЕАСНСЕРЦІЛЕТРЕЛІЗАРГАМЕТТРЕЛІЗАРГГГВАЛАЛААСПГЛІУВАЛАЛААСПГЛІЦВАЛАЛАГЛУГЛІАВАЛАЛАГЛУГЛІГПочаток процесу синтезу білкової молекули визначає триплет АУГ, тому його називають стартовим. Генетична інформація зчитується послідовно - крок за кроком. У генетичному коді є також три триплети (УАА, УАГ, УГА), кожний з яких сигналізує про припинення синтезу поліпептидного ланцюга, їх називають стоп-кодонами.

Синтез білків. Генетичний код у клітині реалізується шляхом біосинтезу білкових молекул. Важлива роль у цих процесах належить різним типам молекул РНК: м. РНК, р. РНК та т. РНК.іРНКт. РНКр. РНКСинтез білкової молекули - це кінцева ланка процесу реалізації спадкової інформації.

Синтез білків. Початковий етап біосинтезу білкової молекули пов’язаний із синтезом молекули м. РНК на молекулі ДНК. Особливий фермент роз’єднує подвійну спіраль ДНК, і на одному з її ланцюгів за принципом комплементарності синтезується молекула м. РНК. Цей фермент забезпечує приєднання комплементарних нуклеотидів до ланцюга РНК, що синтезується. Отже, результатом початкового етапу є синтез іРНК - ТРАНСКРИПЦІЯ

Трансляція. Наступні етапи біосинтезу білків мають назву трансляція. Послідовність нуклеотидів у молекулі м. РНК переводиться в послідовність амінокислотних залишків молекули білка, що синтезується. Так розшифровується інформація, записана в послідовності нуклеотидів м. РНК.

Трансляція. Трансляція розпочинається з ініціації: м. РНК зв’язується з рибосомою, а згодом - і з амінокислотним залишком, приєднаним до певної молекули т. РНК. При цьому молекула м. РНК опиняється між двома субодиницями рибосоми. Mолекула т. РНК приєднує амінокислоту і транспортує її до місця синтезу білкової молекули. Pибосома зв’язується зі стартовим кодоном АУГ у складі м. РНК. Такий комплекс готовий до початку синтезу молекули білка. При цьому кодон (певний триплет у складі молекули м. РНК) впізнається антикодоном - комплементарним триплетом у складі т. РНКВзаємодія молекули т. РНК (1) з молекулою м. РНК (2). Антикодон (3) молекули т. РНК взаємодіє з кодоном (4) молекули м. РНК, 5 - амінокислота, яку транспортує молекула т. РНК

Трансляція. На наступних етапах біосинтезу білка поліпептидний ланцюг подовжується завдяки тому, що амінокислотні залишки послідовно зв’язуються між собою за допомогою особливих міцних ковалентних (пептидних) зв’язків. При цьому кожний наступний кодон м. РНК упізнається антикодоном молекули т. РНК, а рибосома каталізує приєднання амінокислоти, яку несе т. РНК, до поліпептидного ланцюга. Далі рибосома здійснює один крок уздовж молекули м. РНК (цей крок дорівнює одному триплету) для взаємодії з наступною т. РНК.

Основні операції трансляції забезпечує функціональний центр рибосоми. Його розміри відповідають довжині двох триплетів - у ньому водночас перебувають два сусідних кодони м. РНК та дві молекули т. РНК. В одній частині функціонального центру антикодон т. РНК впізнає кодон м. РНК, а в іншій - амінокислота звільняється від т. РНК. Коли рибосома просувається вперед уздовж молекули м. РНК, її місце займає друга, згодом - третя, четверта тощо, і біосинтез нових білкових молекул триває. Кількість рибосом, які одночасно можуть бути розташовані на молекулі м. РНК, визначається її довжиною, однак не перевищує 20. Комплекс рибосом, об’єднаних молекулою м. РНК, називають полірибосомою (скорочено - полісомою).

Висновок. Біосинтез білків - один з типів процесів пластичного обміну. Синтез кожної з 20 стандартних амінокислот - складний багатоступеневий процес, який каталізується багатьма ферментами. Перший етап біосинтезу білків - транскрипція: синтез молекули м. РНК на молекулі ДНК. Далі відбуваються процеси трансляції: послідовність нуклеотидів у молекулі м. РНК переводиться в послідовність амінокислотних залишків молекули білка, що синтезується. Процеси синтезу припиняються тоді, коли рибосома досягне триплету, який сигналізує про припинення синтезу поліпептидного ланцюга. На заключному етапі синтезований білок набуває своєї природної просторової структури. ДНК РНК Білоктранскрипціятрансляціяреплікація