Setelah menguraikan kode genetik, muncul pertanyaan: bagaimana informasi ditransfer dari DNA ke protein? Studi biokimia telah menetapkan bahwa sebagian besar DNA dalam sel terlokalisasi di nukleus, sedangkan sintesis protein terjadi di sitoplasma. Pemisahan teritorial DNA dan sintesis protein ini mengarah pada pencarian mediator. Sejak sintesis protein berlangsung dengan partisipasi ribosom, RNA diajukan sebagai perantara. Sebuah diagram dibuat menggambarkan arah aliran informasi genetik dalam sel:

DNA → RNA → protein

Ini telah disebut dogma sentral biologi molekuler. F. Crick mendalilkan bahwa sintesis makromolekul menurut skema ini dilakukan menurut prinsip matriks. Butuh bertahun-tahun untuk membuktikan kebenaran postulat ini.

Awalnya, diasumsikan bahwa RNA ribosom memainkan peran perantara ("satu gen - satu ribosom - satu protein"). Namun, asumsi ini segera menjadi jelas. Ditunjukkan bahwa jumlah ribosom tidak berubah selama sintesis protein; tidak ada RNA baru yang disintesis dan oleh karena itu tidak ada informasi baru yang diterima. Segera, sebagian kecil RNA yang tidak stabil ditemukan dalam komposisi ribosom, molekul-molekulnya terikat secara longgar pada ribosom dengan bantuan kation Mg. Hibridisasi molekuler telah menunjukkan bahwa molekul RNA ini adalah salinan dari bagian DNA tertentu. Dia mendapat nama matriks, atau RNA pembawa pesan. Itu juga disebut sebelumnya RNA-perantara dan messenger-RNA. Komplementaritas molekul-molekul ini ke daerah DNA tertentu menunjukkan bahwa mereka disintesis menurut jenis template pada DNA.

Secara bertahap, seluruh jalur transfer informasi dari DNA ke protein dijelaskan. Ini terdiri dari dua tahap: transkripsi dan siaran. Pada tahap transkripsi, terjadi pembacaan dan transfer informasi genetik dari DNA ke mRNA. Proses transkripsi berlangsung dalam tiga tahap: inisiasi, pemanjangan dan penghentian. Informasi dibaca hanya dari satu untai DNA (+ untai), karena, berdasarkan sifat-sifat kode genetik, bagian DNA komplementer tidak dapat mengkodekan struktur protein yang sama karena kurangnya degenerasi kode komplementer. Enzim RNA polimerase, yang terdiri dari empat subunit (ααββ") dan tidak memiliki spesifisitas untuk sumber DNA, melakukan transkripsi. Pada tahap awal transkripsi - inisiasi - subunit kelima, yang disebut faktor-s, dilampirkan ke enzim, yang mengenali wilayah DNA tertentu, promotor. Promotor tidak ditranskripsi. Mereka dikenali oleh faktor-s dengan adanya urutan nukleotida spesifik di dalamnya. Pada promotor bakteri, ini disebut blok Pribnow dan memiliki membentuk TATAAT (dengan sedikit variasi). Enzim RNA polimerase menempel pada promotor. Pertumbuhan rantai mRNA terjadi dalam satu arah, laju transkripsi adalah 45-50 nukleotida per 1 detik. Pada tahap inisiasi, hanya rantai pendek dari 8 nukleotida disintesis, setelah itu faktor-s dipisahkan dari RNA polimerase dan tahap pemanjangan dimulai dari mana informasi dibaca disebut transkripsi. nator - urutan nukleotida spesifik yang berperan sebagai sinyal berhenti. Setelah mencapai terminator, enzim RNA polimerase berhenti bekerja dan, dengan bantuan faktor terminasi protein, dipisahkan dari matriks.

Dalam sel bakteri, molekul mRNA yang dihasilkan dapat segera bertindak sebagai cetakan untuk sintesis protein; siaran. Mereka terhubung ke ribosom, yang mengangkut molekul RNA (tRNA) secara bersamaan mengirimkan asam amino. Rantai RNA transfer memiliki panjang sekitar 70 nukleotida. Molekul tRNA untai tunggal memiliki situs pasangan komplementer, yang meliputi pusat aktif: situs untuk pengenalan tRNA oleh enzim tRNA sintetase, yang menempel asam amino teraktivasi yang sesuai ke tRNA; akseptor adalah situs di mana asam amino melekat, dan loop antikodon.

Antikodon adalah triplet komplementer dengan kodon yang sesuai dalam molekul mRNA. Interaksi kodon-antikodon berlangsung dengan jenis pasangan komplementer, di mana asam amino melekat pada rantai protein yang sedang tumbuh. Kodon inisiasi dalam berbagai mRNA adalah kodon AUG yang sesuai dengan asam amino metionin. Oleh karena itu, tRNA dengan antikodon UAC yang digabungkan dengan asam amino teraktivasi metionin adalah yang pertama mendekati template. Enzim yang mengaktifkan asam amino dan mengikatnya ke tRNA disebut sintetase aminoasil-tRNA. Semua tahap biosintesis protein (inisiasi, elongasi, terminasi) dilayani oleh faktor translasi protein. Prokariota memiliki tiga dari mereka untuk setiap tahap. Pada akhir template mRNA terdapat kodon nonsens yang tidak terbaca dan menandai akhir translasi.

Dalam genom banyak organisme, dari bakteri hingga manusia, gen dan tRNA terkaitnya telah ditemukan yang melakukan pembacaan kodon non-standar. Fenomena ini diberi nama ambiguitas siaran.

Hal ini memungkinkan menghindari konsekuensi negatif dari kesalahan yang terjadi dalam struktur molekul mRNA selama transkripsi. Jadi, ketika kodon nonsens muncul di dalam molekul mRNA yang dapat menghentikan proses transkripsi sebelum waktunya, mekanisme supresi diaktifkan. Ini terdiri dari fakta bahwa bentuk tRNA yang tidak biasa muncul dalam sel dengan antikodon yang melengkapi kodon nonsens, yang seharusnya tidak normal. Penampilannya adalah hasil dari aksi gen yang melakukan perubahan basa pada antikodon tRNA, yang komposisinya mirip dengan kodon nonsens. Sebagai hasil dari penggantian tersebut, kodon nonsens dibaca sebagai kodon signifikan normal. Mutasi semacam itu disebut supresor, karena. mereka menekan mutasi asli yang menyebabkan munculnya kodon yang tidak masuk akal.

DNA - pembawa semua informasi genetik dalam sel - tidak mengambil bagian langsung dalam sintesis protein. Pada sel hewan dan tumbuhan, molekul DNA terkandung dalam kromosom nukleus dan dipisahkan oleh membran inti dari sitoplasma, tempat protein disintesis. Ke ribosom - tempat perakitan protein - mediator pembawa informasi dikirim dari nukleus, yang mampu melewati pori-pori membran nukleus. Messenger RNA (i-RNA) adalah perantara seperti itu. Menurut prinsip saling melengkapi, itu dibaca dari DNA dengan partisipasi enzim yang disebut RNA polimerase. Proses membaca (atau lebih tepatnya, menghapus), atau sintesis RNA, yang dilakukan oleh RNA polimerase, disebut transkripsi (Latin transcriptio - penulisan ulang). Messenger RNA adalah molekul beruntai tunggal, dan transkripsi berasal dari satu untai molekul DNA beruntai ganda. Jika nukleotida G ada dalam untai DNA yang ditranskripsi, maka RNA polimerase termasuk C dalam RNA, jika T, itu termasuk A, jika A, itu termasuk y (RNA tidak termasuk T) (Gbr. 46) . Panjangnya, masing-masing molekul mRNA ratusan kali lebih pendek dari DNA. Messenger RNA bukanlah salinan dari seluruh molekul DNA, tetapi hanya sebagian darinya - satu gen atau sekelompok gen yang berdekatan yang membawa informasi tentang struktur protein yang diperlukan untuk melakukan satu fungsi. Pada prokariota, kelompok gen ini disebut operon. Anda akan membaca tentang bagaimana gen digabungkan menjadi operon dan bagaimana kontrol transkripsi diatur di bagian biosintesis protein. Pada awal setiap operon adalah semacam situs pendaratan untuk RNA polimerase yang disebut promotor. Ini adalah urutan spesifik nukleotida DNA yang dikenali oleh enzim melalui afinitas kimia. Hanya dengan menempel pada promotor, RNA polimerase dapat memulai sintesis mRNA. Setelah mencapai akhir operon, enzim menemukan sinyal (dalam bentuk urutan nukleotida tertentu) yang menunjukkan akhir pembacaan. MRNA yang sudah jadi bergerak menjauh dari DNA dan menuju ke tempat sintesis protein. Ada empat tahap dalam proses transkripsi yang dijelaskan:

1) Pengikatan RNA polimerase ke promotor;

2) Inisiasi - awal sintesis. Ini terdiri dari pembentukan ikatan fosfodiester pertama antara ATP atau GTP dan nukleotida kedua dari molekul RNA yang disintesis;

3) elongasi - pertumbuhan rantai RNA, yaitu perlekatan berurutan nukleotida satu sama lain dalam urutan di mana nukleotida komplementer berada dalam untai DNA yang ditranskripsi. Laju pemanjangan mencapai 50 nukleotida per detik;

4) terminasi - penyelesaian sintesis mRNA.

Biosintesis RNA - transkripsi - proses membaca informasi genetik dari DNA, di mana urutan nukleotida DNA dikodekan sebagai urutan nukleotida RNA. Digunakan sebagai energi dan substrat - nukleosida-3-fosfat dengan ribosa. Hal ini didasarkan pada prinsip saling melengkapi- proses konservatif - RNA untai tunggal baru disintesis selama seluruh interfase, dimulai di area tertentu - promotor, berakhir di terminator, dan bagian di antara mereka - operon (trancrypton) - berisi satu atau lebih gen yang terkait secara fungsional, kadang-kadang mengandung gen yang tidak mengkode protein. Perbedaan transkripsi: 1) gen individu ditranskripsi. 2) tidak diperlukan primer. 3) ribosa termasuk dalam RNA, bukan deoksiribosa.

Langkah-langkah transkripsi: 1) pengikatan RNA polimerase ke DNA. 2) inisiasi - pembentukan rantai RNA. 3) pemanjangan atau pertumbuhan rantai RNA. 4) pemutusan hubungan kerja.

Tahap 1 - tempat pengikatan RNA polimerase disebut promotor (40 pasang nukleotida) - ia memiliki tempat untuk pengenalan, perlekatan, inisiasi. RNA polimerase, mengenali promotor, duduk di atasnya dan kompleks promotor tertutup terbentuk, di mana DNA dispiral dan kompleks dapat dengan mudah terdisosiasi dan masuk ke kompleks promotor terbuka - ikatannya kuat, basa nitrogen berubah ke luar.

Tahap 2 - inisiasi Sintesis RNA terdiri dari pembentukan beberapa tautan dalam rantai RNA, sintesis dimulai pada satu untai DNA 3'-5' dan berjalan ke arah 5'-3'. Tahap berakhir dengan pemisahan b-subunit.

Tahap 3 - pemanjangan- pemanjangan rantai RNA - terjadi karena Core-rRNA polimerase. Untai DNA didespiralisasi pada 18 pasang, dan pada 12 - hibrida - hibrida umum DNA dan RNA. RNA polimerase bergerak di sepanjang rantai DNA, dan setelah pemulihan rantai DNA. Pada eukariota, ketika RNA mencapai 30 nukleotida, struktur CEP pelindung terbentuk di ujung 5'.

Tahap 4 - penghentian- terjadi pada terminator. Dalam rantai ada situs yang kaya akan GC, dan kemudian dari 4 hingga 8 berturut-turut A. Setelah melewati situs, jepit rambut terbentuk dalam produk RNA dan enzim tidak melangkah lebih jauh, sintesis berhenti. Peran penting dimainkan oleh faktor terminasi protein - rho dan menara. Selama sintesis berlangsung, pirofosfat menghambat protein rho, karena enzim telah berhenti (jepit rambut) sintesis asam fosfat telah berhenti. Protein Rho diaktifkan dan menunjukkan aktivitas nukleosida fosfatase, yang mengarah pada pelepasan RNA, RNA polimerase, yang selanjutnya digabungkan dengan subunit.

Pemrosesan - pematangan RNA. Termasuk: 1) pembentukan CEP pada ujung 5', terlibat dalam perlekatan pada ribosom. 2) poliadenilasi terjadi pada 3'-end dan ekor seratus hingga dua ratus nukleotida adenil terbentuk, melindungi '-end dari aksi nuklease dan membantu melewati pori-pori nuklir dan berperan dalam menempel pada ribosom. 3) penyambungan - urutan non-coding dipotong - intron. Ini terjadi dalam dua cara: a) dilakukan oleh spliceosome - itu adalah nukleoprotein yang mengandung sejumlah protein dan RNA nuklir kecil. Pada awalnya, intron dilingkarkan, hanya menyisakan urutan pengkodean - ekson. Enzim endonuklease dipotong dan ligase mengikat ekson yang tersisa. KEMUDIAN. intronnya hilang. Penyambungan alternatif - pada urutan asam nukleat yang sama, RNA membentuk beberapa protein. Self-splicing adalah penghilangan diri dari intron. Gangguan penyambungan: 1) lupus eritematosus sistemik. 2) fenilketonuria. 3) hemoglobinopati. Matriks RNA prokariota tidak diproses, karena mereka tidak memiliki intron. pemrosesan tRNA. Prekursor tRNA dibelah dan nukleotida 5'-3' Q P terputus.Sekuens CCA dengan gugus OH melekat pada ujung 3', dan basa purin terfosforilasi melekat pada ujung 5'. Loop duhydrouridine - ARSase. pemrosesan rRNA. Prekursor rRNA, RNA 45S proribosomal, disintesis dalam nukleolus dan diekspos ke ribonuklease untuk membentuk 5.8S 18S 28S. Mereka 70% spiral. rRNA berperan dalam pembentukan ribosom dan terlibat dalam proses katalitik. Subunit terbentuk dari rRNA di dalam nukleus. Subunit kecil adalah 30S, subunit besar adalah 50S dan ribosom 70S terbentuk pada prokariota, pada eukariota 40S + 60S = 80S. Pembentukan ribosom terjadi di sitoplasma.

Situs ribosom untuk pengikatan RNA: 1) dalam subunit kecil yang memiliki urutan mRNA Shine-Dalgorn 5'GGAGG3' 3'CCUCC5'. Messenger RNA melekat pada subunit kecil. Pada eukariota, situs pengikatan CEP untuk mRNA. tempat pengikatan tRNA: a) P-site - pusat peptidil untuk mengikat mRNA ke rantai peptida yang sedang tumbuh - pengikatan peptidil-tRNA. b) A-section - untuk koneksi tRNA dengan asam amino - situs aminoasil 2) Pada subunit besar, E-section dengan aktivitas peptidil transferase.

transkripsi terbalik karakteristik retrovirus atau virus yang mengandung RNA - virus infeksi HIV, oncovirus.

Pada rantai RNA, sintesis DNA terjadi di bawah aksi enzim reverse transcriptase atau reversetase, atau DNA RNA polimerase. Menyerang sel inang, sintesis DNA terjadi, di mana ia diintegrasikan ke dalam DNA inang dan transkripsi RNA dan sintesis proteinnya sendiri dimulai.

Kode genetik, karakteristiknya. Kode genetik adalah urutan nukleotida dari molekul rRNA yang mengandung kata sandi untuk setiap asam amino. Ini terdiri dari urutan nukleotida tertentu dalam molekul DNA.

Ciri. 1) kode genetiknya adalah triplet - mis. setiap a/k dienkripsi dengan tiga nukleotida. 2) kode genetik untuk a / c merosot atau berlebihan - sebagian besar a / c dikodekan oleh beberapa kodon. Sebanyak 64 kembar tiga terbentuk, di mana 61 kembar tiga mengkodekan a / c tertentu, dan tiga kembar tiga - AUG, UAA, UGA adalah kodon nonsens, karena mereka tidak mengkodekan salah satu dari 20 a / c, mereka melakukan fungsi mengakhiri sintesis. 3) Kode genetik bersifat kontinu, tidak ada tanda baca, mis. sinyal yang menunjukkan akhir dari satu triplet dan awal dari yang lain. Kodenya linier, searah, berkelanjutan. Misalnya - ATSGUTSGATSTS. 4) triplet AUG berfungsi sebagai kodon aktivasi sintesis. 5) Kode genetik bersifat universal.

22. Siaran - biosintesis protein. Tahapan penerjemahan: 1) inisiasi. 2) perpanjangan. 3) pemutusan hubungan kerja. Inisiasi- AC diaktifkan.

AatRNA yang memulai akan berinteraksi dengan 1 a/c dari protein masa depan hanya dengan gugus karboksil, dan 1 a/c hanya dapat memberikan gugus NH 2 untuk sintesis, yaitu. Sintesis protein dimulai pada N-terminus.

Perakitan kompleks inisiasi pada subpartikel kecil. Faktor : 30S mRNA fomylmethionyl tRNA JIKA 123 Mg 2+ GTP merupakan sumber energi

Subunit kecil yang sarat dengan faktor inisiasi menemukan kodon awal AUG atau GUG pada mRNA dan menetapkan kerangka baca sesuai dengannya; kodon awal ditempatkan di situs P. Formlmethionyl tRNA mendekatinya, yang disertai dengan pelepasan faktor IF 3, kemudian subunit besar bergabung dan IF 1 dan IF2 dilepaskan, terjadi hidrolisis 1GTP dan terbentuklah ribosom. Pemanjangan adalah siklus kerja ribosom. Meliputi tiga langkah: 1) pengikatan aatRNA ke situs-A; P-site ditempati – faktor elongasi EF-TU, EF-TS dan GTP diperlukan. Faktor pemanjangan pada prokariota: EF-TU, EF-TS, EF-G. 3 )Translokasi– pertama, tRNA terdeasilasi EF-G dari situs-P meninggalkan ribosom, menggerakkan 1 triplet menuju ujung 3’; pergerakan peptida dari A ke situs-P - GTP digunakan dan faktor pemanjangan - EF-G-translocase, A - situs kembali bebas dan prosesnya berulang. Penghentian– pengenalan kodon terminasi UAA, UGA, UAG dengan bantuan faktor pelepas RF 1 2 3. Ketika kodon terminal memasuki situs-A, tRNA tidak melekat padanya, tetapi salah satu faktor terminasi terpasang, yang menghalangi elongasi, yang disertai dengan aktivasi aktivitas esterase dari situs peptidil transferase E. Terjadi hidrolisis ikatan ester antara peptida dan tRNA, ribosom meninggalkan peptida, tRNA dan berdisosiasi menjadi subunit, yang kemudian dapat digunakan.

Pembentukan struktur terjadi bersamaan dengan bantuan protein pendamping - protein kejutan panas. Sintesis satu ikatan peptida menggunakan 1ATP untuk aminoasilasi tRNA (pelekatan asam amino), 1GTP untuk koneksi aatRNA dengan situs-A, dan 1GTP untuk translokasi. Konsumsi energi sekitar 4 ikatan makroergik untuk sintesis satu ikatan peptida.

23. Operon laktosa. Replikasi diatur oleh konsentrasi protein Dna dan guanosin tetrafosfat. Regulasi utama ekspresi gen dilakukan pada tingkat transkripsi (tergantung pada tahap perkembangan sel, semua faktor, aksi hormon dan komponen pengatur lainnya). Dalam sel jaringan yang berbeda, hanya 5% gen yang diekspresikan, 97% diam - DNA sampah - pengatur transkripsi adalah kronomer dan sejumlah urutan pengatur. Jika penempelan protein pengatur pada DNA menyebabkan transkripsi, maka ini adalah peraturan positif (+), jika penekanan transkripsi adalah peraturan negatif (-). Regulasi positif- gen dimatikan, penempelan protein pengatur mengarah ke awal sintesis, akibatnya gen dihidupkan. KEMUDIAN. protein pengatur dapat menjadi penginduksi atau aktivator . Regulasi negatif- gen dihidupkan, sintesis RNA sedang berlangsung, jika faktor pengatur protein (inhibitor atau penekan sintesis protein) ditambahkan, gen dimatikan. Banyak hormon dan faktor lain yang mempengaruhi perlekatan protein pengatur. E. coli laktosa operon- regulasi negatif. Elemen utama pekerjaannya: dalam molekul DNA - situs regulator, promotor, pro-operon dan tiga gen struktural: lag 1, lag 2, lag 3 dan terminator. Lag 1 - melakukan sintesis enzim laktase atau beta-galaktosidase. Lag 2 adalah enzim permiase yang terlibat dalam pengangkutan laktosa melintasi membran. Lag 3 adalah enzim transasilase. Regulator - sintesis mRNA pada ribosom, mengarah pada pembentukan protein represor, menempel pada operator (karena memiliki afinitas), duduk di atasnya, dan karena itu daerah promotor dan operon tumpang tindih - RNA polimerase tidak dapat menempel pada promotor dan transkripsi dimatikan. Glukosa dan galaktosa memberikan kesamaan represor dan operator. Jika tidak ada kesamaan, laktosa berinteraksi dengan represor, mengubah transformasinya, dan tidak duduk di operon, karena kehilangan kemiripan dengannya. RNA polimerase duduk di promotor dan transkripsi RNA messenger dimulai. Laktosa adalah penginduksi, dan prosesnya adalah induksi, suatu bentuk downregulation, disebut demikian karena transkripsi diakhiri dengan penambahan represor dan pembelahannya memulai sintesis. Regulasi positif - faktor TATA– memiliki kesamaan dengan area kotak TATA. Faktor TATA berada di kotak TATA - sinyal bagi RNA polimerase untuk mengenali promotornya, duduk di atasnya dan memulai transkripsi gen yang berdekatan. Pada prokariota, peraturan negatif berlaku; untuk eukariota, ini tidak menguntungkan. Situs penambah (peningkat transkripsional) + protein pengatur menyebabkan peningkatan transkripsi. Sincers + protein pengatur mematikan transkripsi dan mengubah struktur kromosom.

Menurut prinsip pengurutan, informasi ditransfer dari DNA ke RNA ke protein: DNA -> RNA -> protein. Dalam hal ini, mari kita beralih ke konten transkripsi (dari lat. transkripsi- penulisan ulang), bersama dengan replikasi DNA, yang merupakan mekanisme genetik dan molekuler yang paling penting. Transkripsi mirip dengan replikasi dalam banyak hal, tetapi, tentu saja, ia memiliki banyak fitur. Salah satunya adalah ketika menjelaskan isi transkripsi, penting untuk mempertimbangkan struktur gen. Faktanya adalah bahwa semua unit struktural gen direproduksi dalam replikasi, yang tidak terjadi pada transkripsi.

Secara tradisional, gen didefinisikan sebagai unit informasi herediter yang menentukan kinerja fungsi tertentu oleh suatu organisme. Gen terdiri dari bagian pengatur dan pengkode. Hanya bagian pengkodean, yang terdiri dari ekson dan intron, yang ditranskripsi. Transkripsi ini adalah karakteristik RNA yang belum matang. Ia menemukan kelanjutannya pada tahap akhir transkripsi, di mana semua intron dikeluarkan dari RNA yang belum matang, dan ekson yang tersisa digabungkan. Di lokasi promotor, RNA polimerase berikatan dengan bagian pengatur gen, yang, sebagai akibatnya, memulai awal transkripsi pada salah satu dari dua untai DNA. pada gambar. Gambar 6.8 menunjukkan diagram struktur gen eukariotik, serta RNA matang dan belum matang.

Beberapa istilah yang digunakan di atas jelas membutuhkan karakterisasi.

Beras. 6.8.

Promotor (dari fr. promotor pendiri, inisiator) adalah urutan nukleotida DNA yang memungkinkan Anda untuk mengatur ekspresi gen. Itu terletak di dekat gen 5" dan, oleh karena itu, tepat sebelum bagian gen yang mengkode RNA. Fitur penting dari promotor adalah interaksi spesifiknya dengan protein yang bergantung pada DNA, yang menentukan awal transkripsi melalui RNA polimerase. protein disebut faktor transkripsi.

Seiring dengan promotor, bagian pengatur gen termasuk urutan nukleotida yang juga memiliki efek signifikan pada ekspresi gen. Enhancer (Bahasa Inggris, penambah- amplifier, kaca pembesar) memperkuatnya, dan peredam suara (dari bahasa Inggris, peredam suara- peredam) menekan, tetapi tidak dengan sendirinya, tetapi hanya jika terkena faktor transkripsi. Posisi spasial enhancer dan silencer tidak didefinisikan dengan jelas; mereka mungkin terletak pada jarak yang lebih kecil atau lebih jauh dari promotor.

ekson (bahasa Inggris) wilayah yang diekspresikan- wilayah ekspresi) - bagian dari gen yang mengkode RNA matang dan protein. Ekson adalah unit genetik utama di mana penampilan seluruh dunia biologis sangat bergantung. Ini adalah rekombinasi mereka yang mengarah pada pembentukan gen dan protein baru. Hanya 1,5% dari komposisi gen DNA yang menentukan sintesis protein. Bagian lain dari komposisi ini tidak ditranskripsi sama sekali, atau menentukan struktur varietas RNA tersebut, misalnya, RNA transfer, yang tidak memiliki fungsi sintesis protein.

Intron (dari bahasa Inggris, wilayah intervensi- daerah perantara) - bagian dari gen yang tidak mengandung informasi tentang RNA matang dan protein. Fungsi biologis intron dipelajari jauh lebih buruk daripada fungsi ekson. Ada juga kontroversi besar tentang asal-usul mereka: apakah mereka muncul bersama dengan prokariota, atau bersama dengan eukariota, atau bahkan lebih lambat dari mereka. Satu gen manusia mengandung rata-rata 8,8 ekson dan 7,8 ingron, tetapi rata-rata sekitar 25 kali lebih panjang dari ekson.

Setelah apa yang telah dikatakan, tidaklah sulit untuk membayangkan secara umum seluruh proses transkripsi (Gbr. 6.9).

Beras. 6.9.

Tahap inisiasi. Di bawah pengaruh enzim, khususnya enhancer, setelah bergabung dengan promotor, RNA polimerase memecah basa nitrogen (ditunjukkan pada Gambar 6.9 dengan garis vertikal pendek) dan memilih cabang DNA yang menjadi template transkripsi (pada Gambar 6.9. ini adalah garis bawah). Ini juga menciptakan mata transkripsi (pada Gambar 6.9 itu adalah tutup segitiga). Pada saat yang sama, 10-20 pasang non-cleotid terpapar untuk tahap elongasi. Menariknya, dalam kasus transkripsi, tidak perlu membentuk karakteristik primer dari proses replikasi DNA. Transkripsi dilakukan tanpa primer.

tahap perpanjangan. Di bawah aksi RNA polimerase, RNA terbentuk di daerah mata transkripsi. Tidak seperti DNA polimerase, RNA polimerase tidak mampu mengoreksi kebenaran sintesis rantai RNA dan mengoreksi kesalahan yang dibuat. Jika kesulitan muncul selama sintesis, pergerakan RNA polimerase dihentikan. Akibatnya, kemungkinan perakitan RNA yang salah berkurang. Transkripsi tidak berhenti, mata menjauh dari promotor. Di daerah-daerah yang telah melewati lubang intip, struktur dupleks DNA dipulihkan. Rantai RNA yang disintesis secara bertahap memanjang. Tumbuh ke arah 5"-3".

Tahap penghentian. Ini terjadi karena efek faktor tambahan pada RNA polimerase. Setelah daerah transkripsi dicapai oleh eksonuklease, transkripsi berhenti dan RNA polimerase dan RNA terpisah satu sama lain. DNA sepenuhnya mengembalikan struktur dupleksnya.

Sampai sekarang, kami telah mempertimbangkan transkripsi PI IK dalam istilah yang paling umum, mengabstraksi dari beberapa keadaan signifikan, khususnya, keberadaan berbagai jenis RNA dan RNA polimerase tidak diperhitungkan. Berikut adalah jenis-jenis RNA:

Informasi tentang semua jenis RNA terkandung dalam DNA. Namun, tidak semuanya ditranskripsikan langsung pada DNA template.

Beberapa RNA adalah modifikasi dari RNA yang ditranskripsi sebelumnya. Bagi kami, berkenalan dengan dasar-dasar genetika molekuler, yang paling menarik adalah RNA yang terlibat langsung dalam sintesis protein. Hanya ada 5 jenis (Tabel 6.4).

Tabel 6.4

RNA terlibat dalam sintesis protein

* Messenger RNA - sama dengan messenger RNA; ** SPR - abbr. Bahasa inggris partikel pengenalan sinyal- partikel yang mengenali sinyal.

Transkripsi semua RNA terjadi melalui aksi RNA polimerase tertentu atau kombinasinya. Di meja. 6.5 menunjukkan tiga jenis utama RNA polimerase.

Tabel 6.5

Jenis RNA polimerase

' RGC kecil (pendek) berbeda dari RNA panjang. MicroRNAs adalah jenis RNA kecil yang membentuk 98% dari semua bahan ribonukleotida.

Sebagai penutup bagian ini, kami mencatat bahwa, bersama dengan transkripsi langsung, transkripsi balik juga dimungkinkan. Kemampuan untuk mentranskripsi RNA menjadi DNA dimiliki oleh retrovirus, khususnya HIV, yang bertanggung jawab atas AIDS. Retrovirus memasuki sel. Sebuah enzim khusus reverse transcriptase melakukan transkripsi RNA -» DNA. Kemudian, pada untai DNA yang dihasilkan, seperti pada matriks, untai DNA kedua selesai. Setelah itu, siklus DNA -> RNA -» protein direalisasikan. Beberapa eukariota mengandung enzim telomerase, yang juga memulai transkripsi terbalik. Fenomena transkripsi balik harus diperhitungkan ketika merumuskan prinsip urutan. Seharusnya tidak ditafsirkan sebagai meniadakan transkripsi terbalik.

• Gen terdiri dari bagian pengatur dan pengkode.
• Bagian pengkodean suatu gen meliputi ekson dan intron.
• Intron tidak ditranskripsi menjadi RNA matang.
• Transkripsi meliputi langkah-langkah inisiasi, elongasi, dan terminasi.
• Ada berbagai jenis dan jenis polimerase transkripsi PIIK dan PIK.
• Sintesis RNA apa pun dilakukan oleh satu atau beberapa polimerase, dan bukan tanpa partisipasi enzim protein.

• SakharkarM. K., Chow V. T., Kangueane R. Distribusi Ekson dan Intron dalam Genom Manusia // Dalam Silicio Biology. 2004 Jil. 4. Tidak. 4. Hal. 387-393.

Transkripsi dalam biologi adalah proses multi-tahap membaca informasi dari DNA, yang merupakan komponen. Asam nukleat adalah pembawa informasi genetik dalam tubuh, jadi penting untuk menguraikannya dengan benar dan mentransfernya ke struktur seluler lain untuk perakitan lebih lanjut dari peptida.

Definisi "transkripsi dalam biologi"

Sintesis protein adalah proses vital utama dalam setiap sel tubuh. Tanpa pembentukan molekul peptida, tidak mungkin untuk mempertahankan aktivitas kehidupan normal, karena senyawa organik ini terlibat dalam semua proses metabolisme, merupakan komponen struktural dari banyak jaringan dan organ, memainkan peran pensinyalan, pengaturan, dan pelindung dalam tubuh.

Proses dimana biosintesis protein dimulai adalah transkripsi. Biologi secara singkat membaginya menjadi tiga tahap:

1. Inisiasi.
2. Elongasi (pertumbuhan rantai RNA).
3. Penghentian.

Transkripsi dalam biologi adalah seluruh rangkaian reaksi langkah demi langkah, sebagai akibatnya molekul RNA disintesis pada templat DNA. Selain itu, tidak hanya asam ribonukleat informasi yang terbentuk dengan cara ini, tetapi juga transportasi, ribosom, nuklir kecil dan lain-lain.

Seperti proses biokimia lainnya, transkripsi bergantung pada banyak faktor. Pertama-tama, ini adalah enzim yang berbeda antara prokariota dan eukariota. Protein khusus ini membantu memulai dan melakukan reaksi transkripsi secara akurat, yang penting untuk keluaran protein berkualitas tinggi.

Transkripsi prokariota

Karena transkripsi dalam biologi adalah sintesis RNA pada cetakan DNA, enzim utama dalam proses ini adalah RNA polimerase yang bergantung pada DNA. Pada bakteri, hanya ada satu jenis polimerase untuk semua molekul.

RNA polimerase, menurut prinsip komplementaritas, melengkapi rantai RNA menggunakan rantai template DNA. Enzim ini memiliki dua subunit , satu subunit dan satu subunit . Dua komponen pertama melakukan fungsi membentuk tubuh enzim, dan dua komponen lainnya bertanggung jawab untuk mempertahankan enzim pada molekul DNA dan mengenali bagian promotor dari asam deoksiribonukleat, masing-masing.

Omong-omong, faktor sigma adalah salah satu tanda yang mengenali gen ini atau itu. Misalnya, huruf latin dengan indeks N berarti RNA polimerase ini mengenali gen yang dihidupkan ketika ada kekurangan nitrogen di lingkungan.

Transkripsi pada eukariota

Tidak seperti bakteri, transkripsi agak lebih rumit pada hewan dan tumbuhan. Pertama, di setiap sel tidak ada satu, tetapi sebanyak tiga jenis RNA polimerase yang berbeda. Diantara mereka:

1. RNA polimerase I. Ini bertanggung jawab untuk transkripsi gen RNA ribosom (dengan pengecualian subunit RNA 5S dari ribosom).
2. RNA polimerase II. Tugasnya adalah mensintesis asam ribonukleat informasional (matriks) normal, yang selanjutnya terlibat dalam translasi.
3. RNA polimerase III. Fungsi dari jenis polimerase ini adalah untuk mensintesis serta RNA 5S-ribosom.

Kedua, untuk pengenalan promotor dalam sel eukariotik, tidak cukup hanya memiliki polimerase. Inisiasi transkripsi juga melibatkan peptida khusus yang disebut protein TF. Hanya dengan bantuan mereka RNA polimerase dapat duduk di DNA dan memulai sintesis molekul asam ribonukleat.

Arti transkripsi

Molekul RNA, yang terbentuk pada matriks DNA, kemudian menempel pada ribosom, di mana informasi dibaca darinya dan protein disintesis. Proses pembentukan peptida sangat penting bagi sel, karena tanpa senyawa organik ini, aktivitas kehidupan normal tidak mungkin: mereka, pertama-tama, merupakan dasar bagi enzim terpenting dari semua reaksi biokimia.

Transkripsi dalam biologi juga merupakan sumber rRNA, yang juga merupakan tRNA yang terlibat dalam transfer asam amino selama translasi ke struktur non-membran ini. snRNA (inti nuklir kecil) juga dapat disintesis, yang fungsinya adalah untuk menyambung semua molekul RNA.

Kesimpulan

Translasi dan transkripsi dalam biologi memainkan peran yang sangat penting dalam sintesis molekul protein. Proses-proses ini adalah komponen utama dari dogma sentral biologi molekuler, yang menyatakan bahwa RNA disintesis pada matriks DNA, dan RNA, pada gilirannya, adalah dasar untuk awal pembentukan molekul protein.

Tanpa transkripsi, tidak mungkin untuk membaca informasi yang dikodekan dalam triplet asam deoksiribonukleat. Ini sekali lagi membuktikan pentingnya proses di tingkat biologis. Setiap sel, baik itu prokariotik atau eukariotik, harus terus-menerus mensintesis molekul protein baru dan baru yang dibutuhkan saat ini untuk mempertahankan kehidupan. Oleh karena itu, transkripsi dalam biologi merupakan tahap utama dalam kerja setiap sel individu tubuh.