Матричные реакцииЭти реакции происходят только в живой клетке. Они заключаются в синтезе новых соединений (белки, ДНК) на основе старых макромолекул (ДНК, РНК), выполняющих роль матрицы, т. е. формы, образца для копирования новых молекул. Матричными реакциями являются: репликация, транскрипция и трансляция (последние две являются матричными реакциями биосинтеза белка):

Транскрипция (переписывание) это синтез молекул РНК по принципу комплиментарности на матрице одной из цепей ДНК.

Происходит в ядре под действием фермента ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Язык триплетов ДНК переводится на язык кодонов РНК. В результате транскрипции разных генов синтезируются все виды РНК: информационные (иРНК), рибосомные (рРНК), транспортные (тРНК), малые ядерные (мяРНК). Затем иРНК и тРНК через поры в ядерной оболочке выходят в цитоплазму клетки; рРНК встраивается в субъединицы рибосом, которые также попадают в цитоплазму.

Трансляция (передача) — синтез полипептидных цепей белков на матрице зрелой иРНК, осуществляемый полисомой (полирибосомой). Происходит в цитоплазме (на каналах гранулярной ЭПС) при участи ферментов.

Выделяют следующие этапы: инициации, элонгации и терминации.

Этап первый — инициация (начало синтеза цепи).

Молекула тРНК, транспортирующая аминокислоту метионин (тРНКмет), соединяется с малой субъединицей рибосомы и прикрепляется к началу цепи иРНК (всегда кодон АУГ). Затем к ним присоединяется большая субъединица рибосомы, имеющая функциональный центр (ФЦР), состоящий из двух участков — аминокислотного (А) и пептидного (П). Рядом с первой тРНК к А-участку присоединяется вторая тРНК с аминокислотой. В ФЦР всегда находится два кодона иРНК (6 нуклеотидов). Если антикодоны двух тРНК комплементарны соответствующим кодонам иРНК, тогда в П-участке между аминокислотами образуется пептидная связь. После этого первая тРНК покидает рибосому и рибосома передвигается на один кодон вперед.

Функции рибосомы и ее центров в трансляции:

1) рибосома удерживает вместе иРНК, две тРНК с аминокислотами и ферменты до образования между двумя соседними аминокислотами пептидной связи;

2) аминокислотный участок ФЦР обеспечивает узнавание антикодоном тРНК комплементарного ему кодона иРНК;

3) пептидный участок ФЦР обеспечивает образование пептидной связи между двумя соседними аминокислотами, доставленными тРНК.

Этап второй — элонгация (удлинение цепи)

Третья тРНК с аминокислотой связывается своим антикодоном с кодоном иРНК в А-участке ФЦР. При установлении комплиментарной связи рибосома делает еще шаг на один кодон, и в П-участке между второй и третьей аминокислотой образуется пептидная связь. Аминокислоты в растущей полипептидной цепи соединяются в той последовательности, в которой расположены шифрующие их кодоны иРНК.

Этап третий — терминация (окончание синтеза цепи)

Происходит при трансляции рибосомой одного из трех «нонсенс-кодонов» (УАА, УАГ, УГА). Субъединицы рибосомы разъединяются и соскакивают с иРНК.

Особенности трансляции и скорость сборки белка

На одной иРНК одновременно участвуют в трансляции несколько (5—70) рибосом и одновременно синтезируются несколько полипептидных цепей одного вида белков. После отделения полипептидных цепей от рибосом они приобретают свойственную им вторичную, третичную и четвертичную структуры. Скорость сборки одной молекулы белка, состоящего из 200—300 аминокислотных остатков, — 1-2 минуты. При биосинтезе белка расходуется энергия АТФ (синтез иРНК, сборка рибосом, взаимодействие тРНК с аминокислотами, трансляция рибосом и др.).

Регуляция биосинтеза белка

В каждой клетке реализуется не вся, а только необходимая в данный момент часть генетической информации. Это достигается тем, что в разных клетках считываются разные участки ДНК, т. е. образуются разные иРНК и синтезируются разные белки. Специфичность клеток, следовательно, определяется не всеми имеющимися у нее генами, а только теми, с которых информация прочитана и реализована в виде синтезированных белков.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+