Молекулярные механизмы матричного синтеза
центральная догма молекулярной
биологии ДНК → мРНК → белок
•Процесс удвоения молекулы ДНК называется
репликацией ДНК.
•Процесс биосинтеза РНК в клетке называется
транскрипцией ДНК
•Трансляция (мРНК белок) – многоступенчатый процесс синтеза белка согласно информации, заключенной в последовательности нуклеотидов мРНК.
Репликация ДНК в E.coli
Добавление
дезоксинуклеотида к 3’-концу растущей
цепи
Хеликаза, топоизомераза и ДНК-связывающие белки расплетают ДНК, удерживают матрицу в разведённом состоянии и вращают молекулу ДНК. Правильность репликации обеспечивается точным соответствием комплементарных пар оснований.
Схема репликации хромосомы E.coli
3,8 106 п.о.
800 нуклеотидов в сек
40 мин
|
• |
|
Размеры ДНК зависят от |
|
типа организма. |
|
Физическая длина ДНК |
|
вирусов составляет десятки |
|
микрометров, бактерий – |
|
миллиметры, а человека – 2 |
|
метра. Общая длина всех |
|
ДНК человека составляет |
X и Y – две репликативные вилки |
2∙1010 км. |
|
Схема репликации хроматина
•Хромосомы эукариот представляют собой линейную молекулу ДНК. Эукариотическая ДНК обматывает белковые частицы – гистоны, располагающиеся вдоль ДНК через определённые интервалы, образуя хроматин – волокна, из которых состоят хромосомы. Комплексы участков ДНК и гистонов называются нуклеосомами. Нуклеосомы упорядочены в пространстве, за счёт чего достигается плотная упаковка ДНК в хромосоме.
Транскрипция
ДНК-зависимая РНК-полимераза – основной фермент транскрипции (присоединяется к промотору). Транскриптон – участок ДНК, подвергающийся транскрипции. Первичный транскрипт – РНК, образованная в результате транскрипции
– комплементарная копия транскриптона от промотора до терминатора (5’→3’). Оперон (транскриптон прокариот) – комплекс функционально связанных структурных генов (кодируемые ими белки участвуют в одной биохимической цепи реакций) и оператора.
Строение транскриптона
Прокариоты
Промотор - участок оперона, служащий для узнавания ферментом РНК-полимеразой. Последовательность оснований по ходу цепи ДНК ниже сайта промотора с направлением 3’
5’ используется в качестве матрицы для синтеза РНК.
После промотора в опероне находится акцепторная зона (у эукариот) или оператор (у прокариот), которая служит для связывания с регуляторами транскрипции (например, усилителями – энхансерами или репрессорами). Оператор разрешает или запрещает транскрипцию.
Цистрон - последовательность нуклеотидов ДНК, кодирующая один полипептид (в большинстве случаев - белок) или одну тРНК, или одну рРНК.
В результате транскрипции образуется полицистронная мРНК.
Лактозный оперон
lacZ кодирует β-галактозидазу |
lacA кодирует β-галактозид |
lacY кодирует β-галактозид пермеазу |
трансацетилазу |
Лактозный оперон
4-О-β-D-галактопиранозил-D-глюкоза
Эукариоты
Процессинг включает кэпирование (присоединение к 5’- концевому метилированному звену предшественника мРНК 7- метилгуанозина), полиаденилирование (присоединение к 3’-концу сегмента поли(А)), сплайсинг РНК (вырезание интронов и соединение экзонов – кодирующих последовательностей – в непрерывную последовательность)
