 |
20. Виды РНК. Уровни организации молекул РНК. Отличия в строение РНК и ДНК.
|
|
|
|
20. Виды РНК. Уровни организации молекул РНК. Отличия в строение РНК и ДНК.
три основных вида РНК: информационная (иРНК), или матричная (мРНК), рибосомная (рРНК), и транспортная (тРНК). Они различаются по величине молекул и функциям.
мРНК. она считывает наследственную информацию с участка ДНК и в форме скопированной последовательности азотистых оснований переносит ее в рибосомы, где происходит синтез определенного белка.
Транспортные (тРНК) — малые, состоящие из приблизительно 80 нуклеотидов, молекулы с консервативной третичной структурой. Они переносят специфические аминокислоты в место синтеза пептидной связи в рибосоме. Каждая тРНК содержит участок для присоединения аминокислоты и антикодон для узнавания и присоединения к кодонам мРНК.
Рибосомальные РНК (рРНК) — каталитическая составляющая рибосом. В цитоплазме рибосомальные РНК соединяются с рибосомальными белками и формируют нуклеопротеин, называемый рибосомой. Рибосома присоединяется к мРНК и синтезирует белок.
Между ДНК и РНК есть три основных отличия:
1. ДНК содержит сахар дезоксирибозу, РНК — рибозу, у которой есть дополнительная, по сравнению с дезоксирибозой, гидроксильная группа. Эта группа увеличивает вероятность гидролиза молекулы, то есть уменьшает стабильность молекулы РНК.
2. Нуклеотид, комплементарный аденину, в РНК не тимин, как в ДНК, а урацил — неметилированная форма тимина.
3. ДНК существует в форме двойной спирали, состоящей из двух отдельных молекул. Молекулы РНК, в среднем, гораздо короче и преимущественно одноцепочечные.
Уровни организации РНК.
Первичная структура РНК - порядок чередования рибонуклеозидмонофосфатов (НМФ) в полинуклеотидной цепи. В РНК, как и в ДНК, нук-леотиды связаны между собой 3', 5'-фосфодиэфирными связями. Концы полинуклеотидных цепей РНК неодинаковы. На одном конце находится фосфорилированная ОН-группа 5'-углеродного атома, на другом конце - ОН-группа 3'-углеродного атома рибозы, поэтому концы называют 5'- и 3'-концами цепи РНК. Гидроксильная группа у 2'-углеродного атома рибозы делает молекулу РНК нестабильной. Так, в слабощелочной среде молекулы РНК гидролизуются даже при нормальной температуре, тогда как структура цепи ДНК не изменяется.
|
|
|
Вторичная структура РНК Молекула рибонуклеиновой кислоты построена из одной полинуклеотидной цепи. Отдельные участки цепи РНК образуют спирализованные петли - " шпильки", за счёт водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями A-U и G-C. Участки цепи РНК в таких спиральных структурах антипараллельны, но не всегда полностью комплементарны, в них встречаются неспаренные нуклеотидные остатки или даже одноцепочечные петли, не вписьюающиеся в двойную спираль. Наличие спирализованных участков характерно для всех типов РНК.
Третичная структура РНК. Одноцепочечные РНК характеризуются компактной и упорядоченной третичной структурой, возникающей путём взаимодействия спирализованных элементов вторичной структуры. Так, возможно образование дополнительных водородных связей между нуклеотидными остатками, достаточно удалёнными друг от друга, или связей между ОН-группами остатков рибо-зы и основаниями. Третичная структура РНК стабилизирована ионами двухвалентных металлов, например ионами Mg2+, связывающимися не только с фосфатными группами, но и с основаниями.
21. Репликация ДНК. Этапы репликации (инициация, элонгация, терминация). Биологический генетический код.
Репликация – удвоение ДНК при полимеризации дочерней ДНК на матричной ДНК ( полуконсервативный тип). У эукариот есть много ori- сайтов (origin – начало репликации) и репликация происходит одновременно на многих участках ДНК. В точках начала репликации отмечено большое количество А=Т связей, соединённых всего лишь 2мя связями, что способствует более легкому разрыву и расхождению цепей.
|
|
|
Инициация репликации (образование репликативной вилки).
Репликация происходит в S – фазу клеточного цикла и начинается с расплетения двойной спирали ДНК:
1) Хеликазы – ферменты, которые перемещаются вдоль цепи ДНК и раскручивают её. Этот процесс требует АТФ.
2) Топоизомераза II (гираза) – устраняет образования дополнительных витков при интенсивном раскручивании цепи т. е. образует положительную сверхапирализацию или сверхскрученность. Она обеспечивает релаксацию спирали за счет образования отрицательных сверхвитков.
3) Белок SSB – после расплетения двух нитей связывается специфично с одной из нитей ДНК и препятствует обратной рекомбинации в двойню спираль (стабилизирует).
4) Непосредственно синтез новой цепи ДНК осуществляется при помощи ДНК-полимераз. У прокариот найдено три типа этих ферментов, а именно: ДНК-полимераза I, ДНК-полимераза II и ДНК-полимераза III. Фермент полифункционален; он обладает полимеразной и нуклеазной активностью. Принимает участие в процессах репарации ДНК. Роль ДНК-полимеразы II пока не совсем ясна, известно, однако, что мутации генов, ее кодирующих, не сказываются на жизнеспособности клеток. Из этих ферментов ДНК-полимераза III оказалась наиболее функционально значимой; именно этот фермент катализирует наращивание полинуклеотидной цепи ДНК. Однако ДНК-полимераза III не может самостоятельно присоединяться к цепи ДНК и инициировать образование новой цепи, поэтому синтез должен быть инициирован какой-то другой структурой. Такой структурой является фрагмент РНК, который синтезируется в сайте инициации и к которому присоединяется ДНК-полимераза. Этот фрагмент называется праймером, а РНК-полимераза, катализирующая его образование, — праймазой.
Элонгация репликации
От З'-конца праймера начинается синтез новой цепи ДНК при помощи ДНК-полимеразы III. Синтез идет в направлении 5’к 3’ одновременно на обеих цепях матрицы. На одной цепи направление синтеза совпадает с направлением движения репликативной вилки. Эта цепь называется лидирующей. Цепь, направление синтеза которой противоположно движению репликативной вилки, называют отстающей, и синтез этой цепи имеет прерывистый характер. После образования праймера в направлении 5'-»3' образуется фрагмент ДНК. На отстающей цепи таких фрагментов синтезируется большое количество, и они называются фрагментами Оказаки. После образования фрагментов ДНК рибонуклеозидные участки удаляются при помощи специфичной рибонуклеазы или РНК-азы Н. Кроме того, в деградации праймеров принимает участие ДНК-полимераза I. Этот фермент имеет два функционально значимых центра. В то время как нуклеазный центр катализирует деградацию праймера, полимеразный центр заделывает образовавшиеся бреши, достраивая дезоксирибонуклеозид-фосфатные участки.
|
|
|
Терминация репликации
У прокариот имеются специальные терминаторы, прекращающие синтез цепи ДНК. Этими терминаторами являются определенные последовательности нуклеотидов, при достижении которых ДНК-полимеразой синтез новой цепи ДНК прекращается. В отличие от лидирующей цепи, которая реплицируется полностью, праймер, находящийся у З'-конца отстающей цепи, разрушается и не реплицируется при помощи ДНК-полимераз. Для предотвращения укорачивания цепи на концах хромосомы находятся теломеры — участки нереплицируемой ДНК. На этом участке ДНК может синтезироваться праймер, и полнота репликации сохранится. Теломера состоит из большого числа повторов, например у человека: ТТАГГГ. Матрицей для теломеры является РНК, а специальный фермент теломераза, представляющий собой обратную транскриптазу, присоединяет эти фрагменты к З'-концу для сохранения исходных размеров хромосомы.
|
|
|
