Специальное предложение

Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.

Транскрипция белка: как считывается генетическая информация и этапы транскрипции

Содержание:

Транскрипция белка

Генетическая информация клеток эукариот закодирована в молекуле ДНК и располагается в ядре. ДНК не может пройти через ядерные поры так как слишком большая. В этом ей помогает специальная РНК, выступающая посредником между ядром и цитоплазмой. Эта РНК получила название матричной или информационной. В английском языке этот посредник называется более чем логично — messenger (посланник).

Что собой представляет транскрипция ДНК?

Определение 1

Транскрипция ДНК — это синтез мРНК, которая является комплементарной одной из цепей ДНК. Этот синтез катализируется при помощи фермента РНК-полимеразы.

Как считывается генетическая информация

Генетическая информация считывается в результате распускания небольшого фрагмента двойной спирали — это примерно один спиральный виток. мРНК комплементарно достраивается к участку ДНК. Поэтому на протяжении определенного периода времени можно наблюдать двойную спираль ДНК-РНК. Однако такая спираль не отличается хорошей устойчивостью как, к примеру, спираль ДНК-ДНК и быстро распадается.

Происходит высвобождение одноцепной РНК и восстановление двойной спирали ДНК. Вместо тимина молекулы мРНК содержат урацил. Это имеет смысл, так как биосинтез тимина требует больших затрат энергии, чем биосинтез урацила. Стабильность и точность для молекул РНК не так важна — они находятся и функционируют в клетке меньшее количество времени.

Замечание 1

Информация при транскрипции считывается в таком же направлении, что и при репликации.

Синтез молекулы мРНК происходит в направлении 5r-3r. Из ДНК информация считывается в направлении 3r-5r.

ДНК-зависимая РНК-полимераза — главный фермент транскрипции. Если речь идет о прокариотах, то в процессе участвует один фермент, если об эукариотах — комплекс из трех ферментов. Этому ферменту отводится роль катализатора синтеза РНК.

Молекулы синтезированной РНК-полимеразы на матрице ДНК — это первичный транскрипт. Смесь из таких молекул получила название гетерогенной ядерной РНК (гяРНК).

Замечание 2

Зрелая мРНК — молекула, служащая матрицей для синтеза белка.

РНК-полимераза

РНК-полимераза является сложным ферментом с четвертичной структурой. У нее есть несколько субъединиц: это две а, одна b, одна br, одна s.

Молекулярная масса фермента — 500 кДа.

Чтобы РНК-полимераза работала нормально, важно наличие нескольких элементов:

  • матрицы;
  • активированные предшественники;
  • двухвалентные ионы.
Замечание 3

ДНК — наиболее эффективная матрица для РНК-полимеразы, к которой фермент достраивает комплементарную копию. В качестве активированных предшественников в этом случае используются 5r-рибонуклеозидтрифосфаты.

Чтобы транскрипция случилась, нужны четыре трифосфата: АТФ, ТТФ, УТФ, ГТФ. Активность фермента PH K-полимеразы обеспечивается за счет наличия двухвалентных ионов Mg₂ и Mn₂.

Указанные выше факторы говорят о том, что РНК-полимераза и ДНК-полимераза близки по своим характеристикам. Тем не менее можно выделить и существенные различия:

  • РНК-полимераза не нуждается в затравке. Синтез может начинаться с новой цепи. Если говорить о ДНК-полимеразе, то здесь важно наличие цепи со свободной OH-группой в положении С;
  • при транскрипции ДНК-матрица сохраняется в полной мере. В случае репликации происходит сохранение только одной «старой» цепи. По этой причине можно говорить о полуконсервативном характере репликации. Для РНК-полимеразы не свойственна эндонуклеазная активность;
  • ДНК-полимераза контролирует синтез новой цепи на правильность — ошибочные нуклеотиды вырезаются. Для РНК-полимеразы контроль правильности синтеза цепи не характерен. По этой причине при транскрипции есть вероятность ошибок: 1:150 нуклеотидов. Это в десять тысяч раз больше, чем в случае репликации.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Этапы процесса транскрипции

Процесс транскрипции отличается сложностью. Выделяют несколько его этапов:

  1. Инициация. На этом этапе РНК-полимераза присоединяется к началу участка ДНК (с нее считывается информация).
  2. Элонгация. Этап характеризуется построением цепи мРНК.
  3. Терминация. Синтез заканчивается, первичный транскрипт высвобождается.
  4. Процессинг. На этом этапе происходят изменения новосинтезированной молекулы мРНК или первичным транскриптом. Эти изменения происходят до ее участия в биосинтезе белка.

Все этапы транскрипции связаны с соответствующими участками ДНК. Участвующая в транскрипции часть ДНК включает отдельные обязательные фрагменты.

Определение 2

Участок ДНК, распознаваемы РНК-полимеразой — промотор.

Он находится прямо перед участком, с которого начинается транскрипция. Размер этого участка — примерно 40 пар оснований. Промоторные участки в разных организмах имеют одинаковое строение.

В ходе исследований, проводимых на промоторах E coli, было установлено, что полимераза способна распознавать на молекуле ДНК две нуклеотидные последовательности из 6 нуклеотидов. Они разделены примерно 25 нуклеотидами.

Определение 3

Фрагмент ДНК, из которого начинается синтез, мРНК называется лидером.

Согласно исследованиям, синтез мРНК берет начало с аденозитрифосфата или гианозитрифосфата, более известных как АТФ и ГТФ.

В результате новообразованная мРНК имеет получает трифосфатную группу на 5r-конце и группу OH на 3r-конце.

Весь участок ДНК при помощи которого происходит синтез мРНК, называется цистроном или единицей транскрипции.

Особенность транскрипции заключается в следующем: процесс считывания генетической информации с молекулы ДНК осуществляется только с одной, при этом любой, цепи двойной спирали.

Замечание 4

Антипараллельный участок цепи не содержит генетической информации. Основная его функция — поддерживать целостность участка ДНК.

Определение 4

Участок ДНК с расположенным на нем сигналом, указывающим на окончание процесса транскрипции — это терминатор или трейлер.

В состав терминатора входят гуанин-цитозин и аденин-тимин обогащенные участки. Участки вдоль одной цепи являются зеркально симметричными, и могут быть запертыми на самих себя — таким образом они создают «шпильку».

Эта шпилька препятствует движению фермента и останавливает процесс транскрипции. Процессинг или созревание — это превращение первичного транскрипта в зрелую мРНК.

У прокариот и эукариот процессинг существенно различается. Это связано со спецификой строения генома. У прокариотических клеток первичный транскрипт может содержать информацию не только об одной полипептидной цепи, но и о нескольких соседних, а также о РНК.

Замечание 5

В этих клетках процессинг включает этап, связанный с разрезанием первичного транскрипта на несколько составных частей — если такие имеются.

Если транскрипт включает информацию только об одной полипептидной цепи, то процесс биосинтеза иногда начинается до того, как транскрипция закончится.

Экзоны или информационные участки в геноме эукариот характеризуются чередованием с неинформационными участками (интронами). По этой причине информация об отдельном полипептиде характеризуется большей физической длиной. В первичном транскрипте содержатся экзоны и интроны, относящиеся к одной полипептидной цепи.

Навигация по статьям

Выполненные работы по биологии
  • Биология

    Биомеханика в спортивных бальных танцах

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      12 декабря 2016 г.

    • Стоимость:

      500 руб

    Заказать такую же работу
  • Биология

    Отряд куриные

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      7 декабря 2016 г.

    • Стоимость:

      500 руб

    Заказать такую же работу
  • Биология

    Анатомический анализ положения велосипедиста

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      19 декабря 2016 г.

    • Стоимость:

      400 руб

    Заказать такую же работу
  • Биология

    Ресурсные растения. Витаминоносные растения

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      14 декабря 2016 г.

    • Стоимость:

      400 руб

    Заказать такую же работу
  • Биология

    РЕАЛИЗАЦИЯ ДЕЙСТВИЯ ГЕНОВ В ОНТОГЕНЕЗЕ

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      21 декабря 2016 г.

    • Стоимость:

      400 руб

    Заказать такую же работу
  • Биология

    Природно очаговые заболевания

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      17 декабря 2016 г.

    • Стоимость:

      400 руб

    Заказать такую же работу
  • Не получается написать работу самому?

    Доверь это кандидату наук!