Таким образом, каждая полинуклеотидная цепь выполняет роль матрицы для новой комплементарной цепи. В каждой из 2-х молекул ДНК одна цепь остается от родительской молекулы, а другая является вновь синтезированной. Такой принцип репликации назван полуконсервативным. Биологический смысл репликации заключается в точной передаче наследственной информации от материнской клетки к дочерним, что и происходит при делении соматических клеток. Самая важная особенность репликации ДНК — ее высокая точность. Если при репликации ДНК последовательность нуклеотидов в ее молекуле нарушается в силу каких-либо причин, то в большинстве случаев эти повреждения устраняются клеткой самостоятельно. Исправление нарушений последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК называется репарацией. Изменение происходит обычно в одной из цепей ДНК. Вторая цепь остается неизмененной. Поврежденный участок первой цепи вырезается с помощью ферментов — ДНК-репарирующих нуклеаз. Другой фермент — ДНК-полимераза — копирует информацию с неповрежденной цепи, вставляя необходимые нуклеотиды в поврежденную цепь. Затем ДНК-лигаза сшивает вставленный участок с цепью ДНК. В итоге поврежденная молекула восстанавливается. Однако бывают случаи, когда пропускается несколько нуклеотидов, или вставляется несколько лишних, или один нуклеотид вставляется вместо другого, например, Ц вместо Т или А вместо Г. Такие изменения последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК являются мутациями. Их воспроизведение в последующих поколениях клеток может приводить к патологии. Процесс биосинтеза белка включает в себя ряд последовательно протекающих событий:
В ядре клетки:
Репликация ДНК (транскрипция) Информационная РНК
В цитоплазме с помощью рибосом:
Информационная РНК (трансляция) Белок
Синтез информационной РНК (и-РНК) происходит в ядре.
Транскрипция – процесс переписывания информации, содержащейся в генах ДНК на синтезируемую молекулу и-РНК.
Трансляция – процесс сборки молекулы белка, идущий в рибосомах.
Молекулы и-РНК выходят из ядра клетки через поры оболочки ядра и направляются в цитоплазму к рибосомам. Сюда же доставляются аминокислоты. Рибосома по цепочке и-РНК делает шаг, равный трем нуклеотидам. Аминокислота отделяется от т-РНК и становится в цепочку мономеров белка. Освободившаяся т-РНК уходит в сторону и через некоторое время может снова соединиться с определенной кислотой, которую будет транспортировать к месту синтеза белка. Таким образом, последовательность нуклеотидов в триплете ДНК соответствует последовательности нуклеотидов в триплете и-РНК. Различают три этапа транскрипции: инициацию, элонгацию и терминацию. Инициация. Последовательность ДНК, транскрибирующаяся в одну иРНК, начинающаяся промотором на 5'-конце и заканчивающаяся терминатором на 3'-конце, является единицей транскрипции и соответствует современному понятию «ген». Контроль экспрессии генов может осуществляться на этапе инициации транскрипции. На этом этапе РНК-полимераза распознает промотор — фрагмент длиной 41-44 п.н. Транскрипция ДНК происходит в направлении 5'—3', или слева направо. Предполагается, что последовательность ТАТА контролирует выбор стартового нуклеотида, а ЦААТ — первичное связывание РНК-полимеразы с ДНК-матрицей. Элонгация. Стадия элонгации иРНК имеет ряд аналогий с элонгацией ДНК. В качестве предшественников для нее необходимы рибонуклеозидтрифосфаты. Этап элонгации транскрипции, т.е. рост цепи иРНК, происходит путем присоединения рибонуклеозидмонофосфатов к 3'-концу цепи с одновременным освобождением пирофосфата. Копирование у эукариот обычно осуществляется на ограниченном участке ДНК (т.е. в пределах гена), хотя у прокариот в ряде случаев транскрипция может проходить последовательно через несколько сцепленных генов (цистронов), формирующих единый оперон, и с одного общего промотора. В таком случае образуется полицистронная иРНК. |
Скачать 152.05 Kb.