Биосинтез РНК(транскрипция). РНК-полимеразы. Типы РНК, их роль.
Транскрипция – это синтез РНК на матрице ДНК. Процесс катализируют РНК-полимеразы, которые подобно ДНК-полимеразам, образуют фосфодиэфирные связи между рибонуклеотидами в соответствии с принципами комплементарности к одной из нитей ДНК, которую обозначают как матричную. У эукариот синтез РНК происходит в ядре и митохондриях практически постоянно вне зависимости от фаз клеточного цикла. В ядре РНК синтезируют 3 фермента: РНК-полимераза I катализирует образование рРНК, РНК-полимераза II –синтез мРНК, РНК-полимераза III – образование тРНК. Нуклеотидтрифосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ) выполняют функции субстратов синтеза и источников энергии. В ходе транскрипции матрицей является нить ДНК, имеющая направление от 3’ к 5’-концу, так как все РНК-полимеразы осуществляют рост новых цепей РНК в направлении от 5’ к 3’-концу антипараллельно матрице. Процесс транскрипции включает стадии инициации, элонгации и терминации. РНК-полимеразы узнают место начала транскрипции - промотер, имеющий специфическую последовательность нуклеотидов –ТАТА-. На стадии инициации к –ТАТА-последовательности матричной цепи ДНК присоединяется белок –ТАТА-фактор, который стимулирует присоединение к ДНК РНК- полимеразы и белковых факторов инициации транскрипции. Образующийся комплекс вызывает расплетение двойной нити ДНК длиной в один виток спирали (около 10 нуклеотидных пар).На этапе элонгации происходит удаление факторов инициации и присоединение фактора элонгации. Синтез РНК осуществляется на матричной нити ДНК по принципу комплементарновти. При этом в активном центре РНК-полимеразы каждый последующий нуклеотид связывается с 3’-концом предыдущего нуклеотида. По мере движения РНК-полимеразы по нити ДНК к освободившемуся промотору присоединяются новые молекулы фермента, поэтому один ген может одновременно транскрибироваться несколькими молекулами РНК-полимеразы.Стадия терминации начинается, когда РНК-полимераза достигает специфической последовательности нуклеотидов – сайта терминации. При этом фактор элонгации отделяется от РНК-полимеразы, а фактор терминации присоединяется. Он облегчает отделение синтезированной молекулы пре-РНК и фермента от матрицы ДНК. Молекулы РНК, которые синтезируются РНК-полимеразами, функционально неактивны и являются молекулами-предшественниками - пре-РНК. Они превращаются в зрелые молекулы только после соответствующих посттранскрипционных модификаций – созревания молекул РНК. Установлено, что эукариотические ДНК состоят из участков, кодирующих последовательность аминокислот в отдельных доменах молекулы белка – экзонов и участков, не содержащих информацию о строении белка – интронов. В ходе транскрипции получаются пре-РНК, содержащие участки, комплеменарные экзонам и интронам. В процессе созревания мРНК интроны удаляются, а экзоны соединяются между собой с высокой точностью при помощи комплексов из малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП) – сплайсосом. Этот процесс получил название сплайсинга.В клетках синтезируется около 20 семейств тРНК.Представители каждого семейства способны связываться только с одной из 20 аминокислот, входящих в состав белков.
|
|
|
|
|
|
Виды РНК:
- матричная (информационная) РНК(служит посредником при передаче информации, закодированной в ДНК к рибосомам);
- рибосо мные РНК(рРНК) –( несколько молекул РНК, составляющих основу рибосомы. Основной функцией рРНК является осуществление процесса трансляции — считывания информации с мРНК при помощи адапторных молекул тРНК и катализ образования пептидных связей между присоединёнными к тРНК аминокислотами);
- транспортная РНК, тРНК(функцией является транспортировка аминокислот к месту синтеза белка);
Биосинтез белков, этапы трансляции. Регуляция биосинтеза белков. Индукция и экспрессия генов. Антибиотики – ингибиторы матричных биосинтезов.
|
|
|
Процесс биосинтеза белка включает два этапа: транскрипцию и трансляцию.Трансляция (от лат. translatio — перевод) — синтез полипептидной цепи с использованием мРНК в роли матрицы.В трансляции участвуют все три типа РНК:
мРНК служит информационной матрицей;
тРНК доставляют аминокислоты и узнают кодоны;
рРНК вместе с белками образуют рибосомы, которые удерживают мРНК;
тРНК и белок и осуществляют синтез полипептидной цепи.
мРНК транслируется не одной, а одновременно несколькими (до 80) рибосомами. Такие группы рибосом называются полирибосомами (полисомами). На включение одной аминокислоты в полипептидную цепь необходима энергия четырех АТФ.
После окончания трансляции процесс образования белков обычно еще не завершен. Для того чтобы белок приобрел присущие ему функциональные свойства, полипептидная цепь должна определенным образом свернуться в пространстве, сформировав функционально активную («нативную») структуру. Процесс формирования пространственной структуры белка называется фолдингом.Стадии фолдинга:Пространственная (третичная) структура белка характеризуется сочетанием элементов вторичной структуры (α-спиралей, β-слоев), а также гибких участков полипептидной цепи, называемых петлями. Процесс сворачивания полипептидной цепи имеет ступенчатый характер (рис. 43) и включает:1) формирование элементов вторичной структуры; 2) специфическую ассоциацию некоторых элементов вторичной структуры с образованием супервторичной структуры: это могут быть сочетания нескольких α-спиралей, β-слоев или смешанные комплексы данных элементов;3) промежуточную стадию, связанную с формированием основных элементов третичной структуры и образованием гидрофобного ядра молекулы. Молекула приобретает пространственную структуру, близкую к структуре нативного белка. Однако она еще не обладает присущей данному белку функциональной активностью. Это состояние, получившее название «расплавленная глобула», отличается от нативного меньшей степенью упорядоченности структуры (рис. 44);4) образование нативной третичной структуры белка.Факторы фолдинга опеспечивают оптимальные условия для реализации быстрого и эффективного образования нативной пространственной структуры. Выделяют две группы факторов:1. Фолдазы – ферменты фолдинга (белки с каталитической активностью). Как и все ферменты, фолдазы необходимы лишь в каталитических количествах, т. е. в концентрациях, на порядки меньших, чем у «обслуживаемых» ими белков.
|
|
|
2. Молекулярные шапероны. Требуются в количествах, близких к стехиометрическим, т. е. сравнимых по величине с концентрацией сворачиваемых белков. Как и фолдазы, не входят в состав конечных продуктов фолдинга.Часто построенная на рибосоме полипептидная цепь не может принять окончательную биологически активную (нативную) конформацию, пока не подвергнется процессингу, или ковалентной модификации. При этом может происходить отщепление ферментами инициирующих аминокислотных остатков, введение в определенные аминокислотные остатки фосфатных, метильных, карбоксильных, олигосахаридных или простетических групп. Например, гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон синтезируются в виде неактивных предшественников. Сначала из них удаляются сигнальные пептиды, в результате чего образуются прогормоны. Затем уже в секреторных гранулах прогормоны превращаются в активные гормоны.
Введение в обмен веществ. Понятие о метаболизме и его этапах. Анаболические и катаболические пути. Общие принципы регуляции метаболизма. Конечные продукты метаболизма, пути их выведения.
Метаболи зм (от греч. μεταβολή — «превращение, изменение»), или обмен веществ — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты. Органические вещества представлены в основном аминокислотами, углеводами, липидами и нуклеиновыми кислотами. Катаболизмом называют метаболические процессы, при которых расщепляются относительно крупные органические молекулы сахаров, жиров, аминокислот. В ходе катаболизма образуются более простые органические молекулы, необходимые для реакций анаболизма (биосинтеза). Анаболизм — совокупность метаболических процессов биосинтеза сложных молекул с затратой энергии. Сложные молекулы, входящие в состав клеточных структур, синтезируются последовательно из более простых предшественников. В метаболическом пути происходит саморегуляция на уровне субстрата или продукта; например, уменьшение количества продукта может компенсировано увеличить поток субстрата реакции по данному пути.
6)) Строение и биологические функции биомембран. Состав и строение липидного бислоя. Мембранные белки, их функции. Лизосомальные болезни.
Основу мембраны составляет липидный бислой – двойной слой молекул липидов, которые обладают свойствомамфифильности (содержат как гидрофильные, так и гидрофобные функциональные группы). В липидном бислое гидрофобные участки молекул взаимодействуют между собой, а гидрофильные участки обращены в окружающую водную среду.По выполняемым функциям белки в составе мембран делятся на
структурные;
каталитические;
рецепторные;
транспортные.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 173; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!