După descifrarea codului genetic, a apărut întrebarea: cum se transferă informația de la ADN la proteină? Studiile biochimice au stabilit că cea mai mare parte a ADN-ului dintr-o celulă este localizată în nucleu, în timp ce sinteza proteinelor are loc în citoplasmă. Această separare teritorială a ADN-ului și sintezei proteinelor a condus la căutarea unui mediator. Deoarece sinteza proteinelor a procedat cu participarea ribozomilor, ARN-ul a fost propus ca intermediar. A fost creată o diagramă care ilustrează direcția fluxului de informații genetice într-o celulă:

ADN → ARN → proteină

A fost numită dogma centrală a biologiei moleculare. F. Crick a postulat că sinteza macromoleculelor conform acestei scheme se realizează conform principiului matricei. A fost nevoie de mulți ani pentru a demonstra corectitudinea acestui postulat.

Inițial, s-a presupus că ARN-ul ribozomal a jucat rolul unui intermediar ("o genă - un ribozom - o proteină"). Cu toate acestea, această presupunere a devenit curând clară. S-a demonstrat că numărul de ribozomi nu se modifică în timpul sintezei proteinelor; nu se sintetizează ARN nou și, prin urmare, nu se primește informații noi. Curând, a fost găsită o fracțiune de ARN instabil în compoziția ribozomilor, ale căror molecule sunt ținute lejer pe ribozom cu ajutorul cationilor Mg. Hibridizarea moleculară a arătat că aceste molecule de ARN sunt copii ale anumitor secțiuni de ADN. Ea a primit numele matrice, sau ARN mesager. Mai devreme a mai fost numit ARN-intermediar și ARN mesager. Complementaritatea acestor molecule cu anumite regiuni ADN a indicat că ele sunt sintetizate în funcție de tipul șablon de pe ADN.

Treptat, întreaga cale de transfer de informații de la ADN la proteină a fost elucidată. Se compune din două etape: transcrieriși emisiuni. În etapa de transcripție are loc citirea și transferul informațiilor genetice de la ADN la ARNm. Procesul de transcriere se desfășoară în trei etape: iniţiere, elongaţieși rezilierea. Informațiile sunt citite dintr-o singură catenă de ADN (catenă +), deoarece, pe baza proprietăților codului genetic, secțiunile ADN complementare nu pot codifica structura aceleiași proteine ​​din cauza lipsei degenerescenței complementare a codului. Enzima ARN polimerază, care constă din patru subunități (ααββ") și nu are specificitate pentru sursa de ADN, conduce transcripția. În stadiul inițial al transcripției - inițiere - este atașată a cincea subunitate, așa-numitul factor s. la enzima, care recunoaste o anumita regiune de ADN, promotor.Promotorii nu sunt transcrisi.Ei sunt recunoscuti de factorul s prin prezenta unei secvente de nucleotide specifice in ei.La promotorii bacterieni se numeste blocul Pribnow si are formează TATAAT (cu ușoare variații).Enzima ARN polimeraza se atașează de promotor.Creșterea lanțului de ARNm are loc într-o singură direcție, rata de transcripție este ≈ 45-50 de nucleotide pe 1 secundă.La etapa de inițiere, doar un lanț scurt se sintetizează din 8 nucleotide, după care factorul s este separat de ARN polimerază și începe etapa de alungire.din care se citește informația se numește transcripton.Se termină cu un termi nator - o secvență specifică de nucleotide care joacă rolul unui semnal de oprire. Ajunsă la terminator, enzima ARN polimerază încetează să funcționeze și, cu ajutorul factorilor de terminare a proteinei, este separată de matrice.

În celulele bacteriene, moleculele de ARNm rezultate pot acționa imediat ca șabloane pentru sinteza proteinelor; difuzat. Se conectează la ribozomi, cărora moleculele de ARN de transport (ARNt) furnizează simultan aminoacizi. Lanțurile de ARN de transfer au aproximativ 70 de nucleotide. O moleculă de ARNt monocatenar are situsuri de împerechere complementară, care includ centrii activi: un situs pentru recunoașterea ARNt de către enzima ARNt sintetaza, care atașează aminoacidul activat corespunzător la ARNt; un acceptor este un loc la care este atașat un aminoacid și o buclă anticodon.

Anticodon este un triplet complementar codonului corespunzător din molecula de ARNm. Interacțiunea codon-anticodon are loc prin tipul de împerechere complementară, în timpul căreia un aminoacid este atașat la un lanț proteic în creștere. Codonul de inițiere în diferite ARNm este codonul AUG corespunzător aminoacidului metionină. Prin urmare, ARNt cu anticodonul UAC cuplat la metionina aminoacidului activat este primul care se apropie de șablon. Enzimele care activează aminoacizii și îi leagă de ARNt se numesc aminoacil-ARNt sintetaze. Toate etapele biosintezei proteinelor (inițiere, alungire, terminare) sunt deservite de factorii de translație a proteinelor. Procariotele au trei dintre ele pentru fiecare stadiu. La sfârșitul șablonului ARNm sunt codoni nonsens care nu sunt citiți și marchează sfârșitul traducerii.

În genomul multor organisme, de la bacterii la oameni, s-au găsit gene și ARNt-urile corespunzătoare care efectuează citirea codonilor non-standard. Acest fenomen a fost numit ambiguitatea difuzării.

Permite evitarea consecințelor negative ale erorilor care apar în structura moleculelor de ARNm în timpul transcripției. Astfel, atunci când apar codoni nonsens în interiorul moleculei de ARNm care pot opri prematur procesul de transcripție, mecanismul de suprimare este activat. Constă în faptul că în celulă apare o formă neobișnuită de ARNt cu un anticodon complementar codonului nonsens, ceea ce nu ar trebui să fie normal. Aspectul său este rezultatul acțiunii unei gene care efectuează o schimbare de bază în anticodonul ARNt, care este similară ca compoziție cu codonul nonsens. Ca urmare a unei astfel de înlocuiri, codonul nonsens este citit ca un codon semnificativ normal. Astfel de mutații sunt numite supresoare, deoarece. ele suprimă mutația originală care a dus la apariția codonului nonsens.

ADN-ul - purtătorul tuturor informațiilor genetice din celulă - nu participă direct la sinteza proteinelor. În celulele animale și vegetale, moleculele de ADN sunt conținute în cromozomii nucleului și sunt separate printr-o membrană nucleară de citoplasmă, unde sunt sintetizate proteinele. La ribozomi - locuri de asamblare a proteinelor - este trimis din nucleu un mediator purtător de informații, capabil să treacă prin porii membranei nucleare. ARN mesager (i-ARN) este un astfel de intermediar. Conform principiului complementarității, se citește din ADN cu participarea unei enzime numită ARN polimerază. Procesul de citire (sau, mai degrabă, de anulare) sau sinteza ARN, realizat de ARN polimerază, se numește transcripție (latina transcriptio - rescriere). ARN-ul mesager este o moleculă monocatenară, iar transcripția provine dintr-o catenă a unei molecule de ADN dublu catenar. Dacă nucleotida G se află în catena de ADN transcrisă, atunci ARN polimeraza include C în ARN, dacă este T, include A, dacă este A, include y (ARN-ul nu include T) (Fig. 46) . În lungime, fiecare dintre moleculele de ARNm este de sute de ori mai scurtă decât ADN-ul. ARN-ul mesager nu este o copie a întregii molecule de ADN, ci doar o parte a acesteia - o genă sau un grup de gene adiacente care poartă informații despre structura proteinelor necesare pentru a îndeplini o funcție. La procariote, acest grup de gene se numește operon. Veți citi despre modul în care genele sunt combinate într-un operon și despre cum este organizat controlul transcripției în secțiunea despre biosinteza proteinelor. La începutul fiecărui operon se află un fel de site de aterizare pentru ARN polimeraza numit promotor. Aceasta este o secvență specifică de nucleotide ADN pe care o enzimă o recunoaște prin afinitate chimică. Numai prin atașarea la promotor, ARN polimeraza este capabilă să înceapă sinteza ARNm. Ajuns la sfârșitul operonului, enzima întâlnește un semnal (sub forma unei anumite secvențe de nucleotide) care indică sfârșitul citirii. ARNm-ul finit se îndepărtează de ADN și merge la locul sintezei proteinelor. Există patru etape în procesul de transcriere descris:

1) Legarea ARN polimerazei la promotor;

2) Inițierea – începutul sintezei. Constă în formarea primei legături fosfodiester între ATP sau GTP și a doua nucleotidă a moleculei de ARN sintetizată;

3) alungire - creșterea unui lanț de ARN, adică atașarea secvențială a nucleotidelor între ele, în ordinea în care nucleotidele complementare sunt în catena de ADN transcrisă. Rata de alungire ajunge la 50 de nucleotide pe secundă;

4) terminarea - finalizarea sintezei ARNm.

Biosinteza ARN - transcriere - procesul de citire a informațiilor genetice din ADN, în care secvența de nucleotide ADN este codificată ca o secvență de nucleotide ARN. Folosit ca energie și substrat - nucleozid-3-fosfat cu riboză. Se bazeaza pe principiul complementaritatii- un proces conservator - un nou ARN monocatenar este sintetizat pe parcursul intregii interfaze, incepe in anumite zone - promotori, se termina in terminatori, iar sectiunea dintre ei - un operon (trancripton) - contine una sau mai multe gene inrudite functional, uneori conţine gene care nu codifică proteine. Diferențele de transcriere: 1) genele individuale sunt transcrise. 2) nu este nevoie de grund. 3) riboza este inclusă în ARN, nu deoxiriboză.

Etape de transcriere: 1) legarea ARN polimerazei la ADN. 2) inițiere - formarea unui lanț de ARN. 3) alungirea sau creșterea lanțului de ARN. 4) rezilierea.

Etapa 1 - situsul cu care se leagă ARN polimeraza se numește promotor (40 de perechi de nucleotide) - are un loc pentru recunoaștere, atașare, inițiere. ARN polimeraza, recunoscând promotorul, se așează pe ea și se formează un complex de promotor închis, în care ADN-ul este spiralat, iar complexul se poate disocia cu ușurință și poate trece într-un complex de promotor deschis - legăturile sunt puternice, baza azotată se întoarce spre exterior.

Etapa 2 - iniţiere Sinteza ARN constă în formarea mai multor legături în lanțul ARN, sinteza începe pe o catenă de ADN 3’-5’ și merge în direcția 5’-3’. Etapa se încheie cu separarea subunității b.

Etapa 3 - elongaţie- alungirea lanțului de ARN - apare datorită polimerazei Core-ARNr. Catena de ADN este despiralizata pe 18 perechi, iar pe 12 - un hibrid - un hibrid comun de ADN si ARN. ARN polimeraza se deplasează de-a lungul lanțului ADN și după restaurarea lanțului ADN. La eucariote, când ARN-ul atinge 30 de nucleotide, la capătul 5’ se formează o structură CEP protectoare.

Etapa 4 - rezilierea- apare pe terminatoare. În lanț există un site bogat în GC, iar apoi de la 4 la 8 A consecutive. După trecerea prin situs, se formează un ac de păr în produsul ARN și enzima nu merge mai departe, sinteza se oprește. Un rol important îl joacă factorul de terminare a proteinei - rho și turn. În timp ce sinteza se desfășura, pirofosfatul a inhibat proteina rho, deoarece enzima s-a oprit (ac de păr) s-a oprit sinteza acidului fosforic. Proteina Rho este activată și prezintă activitate nucleozidă fosfatază, ceea ce duce la eliberarea de ARN, ARN polimerază, care este mai departe combinată cu subunitatea.

Prelucrare - maturarea ARN-ului. Include: 1) formarea CEP la capătul 5’, este implicată în atașarea la ribozom. 2) poliadenilarea are loc la capătul 3' și se formează o coadă de o sută până la două sute de adenil nucleotide, protejează capătul 'de acțiunea nucleazelor și ajută la trecerea prin porii nucleari și joacă un rol în atașarea la ribozom. 3) îmbinare - secvențele necodante sunt decupate - introni. Acest lucru se întâmplă în două moduri: a) este realizat de spliceosome - este o nucleoproteină care conține un număr de proteine ​​și ARN nuclear mic. La început, intronii sunt buclați, lăsând doar secvențe de codificare - exoni. Enzimele endonucleazei sunt tăiate și ligazele leagă exonii rămași. APOI. intronii au dispărut. Splicing alternativ - pe aceeași secvență de acid nucleic, ARN formează mai multe proteine. Auto-splicing este auto-înlăturarea intronilor. Tulburări de splicing: 1) lupus eritematos sistemic. 2) fenilcetonurie. 3) hemoglobinopatie. ARN-ul matricei al procariotelor nu este procesat, deoarece nu au introni. procesarea ARNt. Precursorul ARNt este scindat și nucleotida 5'-3' Q P este scindată. Secvența CCA cu o grupare OH este atașată la capătul 3' și o bază purinică fosforilată este atașată la capătul 5'. Bucla duhidrouridină - ARSază. procesarea ARNr. Precursorul ARNr, ARN-ul 45S proribozomal, este sintetizat în nucleol și expus la ribonucleaze pentru a forma 5.8S 18S 28S. Sunt 70% spiralate. ARNr joacă un rol în formarea ribozomului și este implicat în procesele catalitice. Subunitatea este formată din ARNr din nucleu. Subunitatea mică este 30S, subunitatea mare este 50S iar ribozomul 70S se formează la procariote, la eucariote 40S + 60S = 80S. Formarea ribozomilor are loc în citoplasmă.

Situri de ribozom pentru legarea ARN: 1) în subunități mici care au secvența ARNm Shine-Dalgorn 5'GGAGG3' 3'CCUCC5'. ARN-ul mesager este atașat de subunitatea mică. La eucariote, situsul de legare a CEP pentru ARNm. situs de legare a ARNt: a) P-site - centru peptidil pentru legarea ARNm la lanțul peptidic în creștere - legarea peptidil-ARNt. b) Secțiunea A - pentru conectarea ARNt cu un aminoacid - situs aminoacil 2) În subunitatea mare, secțiunea E cu activitate peptidil transferază.

transcriere inversă caracteristic retrovirusurilor sau virusurilor care contin ARN - virus infectiei HIV, oncovirusuri.

Pe lanțul ARN, sinteza ADN-ului are loc sub acțiunea enzimei revers transcriptazei sau revertasezei sau ADN ARN polimerazei. Invadând celula gazdă, are loc sinteza ADN-ului, în care acesta este integrat în ADN-ul gazdă și începe transcripția ARN-ului său și sinteza propriilor proteine.

Codul genetic, caracteristicile sale. Codul genetic este secvența de nucleotide a moleculei de ARNr care conține cuvinte de cod pentru fiecare aminoacid. Constă într-o anumită secvență de nucleotide din molecula de ADN.

Caracteristică. 1) codul genetic este triplet - i.e. fiecare a/k este criptat cu trei nucleotide. 2) codul genetic pentru a / c este degenerat sau redundant - marea majoritate a a / c este codificată de mai mulți codoni. Se formează un total de 64 de tripleți, dintre care 61 de tripleți codifică un anumit a/c, iar trei tripleți - AUG, UAA, UGA sunt codoni nonsens, deoarece nu codifică niciuna dintre cele 20 a/c, îndeplinesc funcția de a termina sinteza. 3) Codul genetic este continuu, nu există semne de punctuație, adică. semnale care indică sfârşitul unui triplet şi începutul altuia. Codul este liniar, unidirecțional, continuu. De exemplu - ATSGUTSGATSTS. 4) tripletul AUG servește ca codon de activare a sintezei. 5) Codul genetic este universal.

22. Difuzare - biosinteza proteinelor. Etape de traducere: 1) iniţiere. 2) alungirea. 3) rezilierea. Iniţiere- A/C este activat.

AatRNA de inițiere va interacționa cu 1 a/c a viitoarei proteine ​​numai cu gruparea carboxil, iar 1 a/c poate da doar gruparea NH2 pentru sinteză, adică. sinteza proteinelor începe la capătul N-terminal.

Asamblarea complexului de inițiere pe o subparticulă mică. Factori: ARNm 30S fomilmetionil ARNt IF 123 Mg 2+ GTP este o sursă de energie

Subunitatea mică încărcată cu factori de inițiere găsește codonul de început AUG sau GUG pe ARNm și stabilește cadrul de citire în funcție de acesta; codonul de start este plasat în situl P. Formlmetionil tARN se apropie de el, care este însoțit de eliberarea factorului IF 3, apoi se unește subunitatea mare și se eliberează IF 1 și IF2, are loc hidroliza 1GTP și se formează un ribozom. Elongaţie este ciclul de lucru al ribozomului. Include trei etape: 1) legarea aatRNA la situl A; Locul P este ocupat – sunt necesari factori de alungire EF-TU, EF-TS și GTP. Factori de alungire la procariote: EF-TU, EF-TS, EF-G. 3 )Translocarea– mai întâi, ARNt-ul deacilat EF-G al situsului P părăsește ribozomul, deplasând 1 triplet spre capătul 3’; se folosește mișcarea peptidei de la A la locul P - GTP și factorul de alungire - EF-G-translocaza, A - situsul este din nou liber și procesul se repetă. Încetarea– recunoașterea codonilor de terminație UAA, UGA, UAG cu ajutorul factorilor de eliberare RF 1 2 3. Când codonul terminal intră în situl A, ARNt nu este atașat de acesta, ci se atașează unul dintre factorii de terminație, care blochează alungirea, care este însoțită de activarea activității esterazei situsului peptidil transferazei E. Are loc hidroliza legăturilor esterice dintre peptidă și ARNt, ribozomul părăsește peptida, ARNt și se disociază în subunități, care pot fi apoi utilizate.

Formarea structurii are loc concomitent cu ajutorul proteinelor chaperone - proteine ​​de șoc termic. Sinteza unei legături peptidice consumă 1ATP pentru aminoacilarea ARNt (atașarea unui aminoacid), 1GTP pentru conectarea aatRNA cu situsul A și 1GTP pentru translocare. Consumul de energie este de aproximativ 4 legături macroergice pentru sinteza unei legături peptidice.

23. Operon de lactoză. Replicarea este reglată de concentrația proteinei ADN și a guanozin tetrafosfat. Reglarea principală a expresiei genelor se realizează la nivelul transcripției (în funcție de stadiul de dezvoltare celulară, de toți factorii, de acțiunea hormonilor și a altor componente reglatoare). În diferite celule ale țesutului, doar 5% dintre gene sunt exprimate, 97% sunt silențioase - ADN nedorit - regulatorii transcripției sunt cronomeri și o serie de secvențe reglatoare. Dacă atașarea unei proteine ​​de reglare la ADN determină transcripție, atunci aceasta este o reglare pozitivă (+), dacă suprimarea transcripției este o reglare negativă (-). Reglementare pozitivă- gena este oprită, atașarea proteinei regulatoare duce la începutul sintezei, ca urmare, gena este pornită. APOI. o proteină reglatoare poate fi un inductor sau un activator . Reglementare negativă- gena este activată, sinteza ARN este în curs de desfășurare, dacă se adaugă un factor de reglare a proteinei (inhibitor sau represor al sintezei proteinelor), gena este oprită. Mulți hormoni și alți factori influențează atașarea proteinei regulatoare. E. coli lactoză operon- reglare negativă. Elementele principale ale activității sale: în molecula de ADN - un situs regulator, un promotor, un pro-operon și trei gene structurale: lag 1, lag 2, lag 3 și terminator. Lag 1 - realizează sinteza enzimei lactază sau beta-galactozidază. Lag 2 este o enzimă permiază implicată în transportul lactozei prin membrană. Lag 3 este enzima transacilaza. Regulator - sinteza ARNm pe ribozom, duce la formarea unei proteine ​​represoare, se atașează de operator (pentru că are afinitate), se așează pe ea și, deoarece regiunile promotorului și operonului se suprapun - ARN polimeraza nu se poate atașa de promotor și transcripția este oprită. Glucoza și galactoza asigură similaritatea represorului și operatorului. Dacă nu există asemănare, lactoza interacționează cu represorul, modificându-i transformarea și nu stă pe operon, deoarece pierde asemănarea cu ea. ARN polimeraza se află pe promotor și începe transcripția ARN-ului mesager. Lactoza este un inductor, iar procesul este inducția, o formă de reglare descendentă, numită așa deoarece transcripția este terminată prin adăugarea unui represor și clivajul său inițiază sinteza. Reglarea pozitivă - factorul TATA– are asemănări cu zona cutiei TATA. Factorul TATA se află pe cutia TATA - un semnal pentru ARN polimeraza să-și recunoască promotorul, stă pe el și începe transcrierea genelor adiacente. La procariote predomină reglarea negativă; pentru eucariote, acest lucru nu este benefic. Locurile de amplificare (amplificatori transcripționali) + proteina reglatoare duce la creșterea transcripției. Sincers + proteina reglatoare à dezactivează transcripția și modifică structura cromozomilor.

Conform principiului de secvențiere, informațiile sunt transferate de la ADN la ARN la proteine: ADN -> ARN -> proteină. În acest sens, să ne întoarcem la conținutul transcripției (din lat. transcriere rescrierea), împreună cu replicarea ADN-ului, care este cel mai important mecanism genetic și molecular. Transcrierea este similară cu replicarea în multe feluri, dar, desigur, are numeroase caracteristici. Una dintre ele este că atunci când se elucidează conținutul transcripției, este imperativ să se țină cont de structura genelor. Faptul este că toate unitățile structurale ale genelor sunt reproduse în replicare, ceea ce nu este cazul transcripției.

În mod tradițional, o genă este definită ca o unitate de informații ereditare care determină îndeplinirea unei anumite funcții de către un organism. O genă constă dintr-o parte de reglementare și de codificare. Numai partea de codificare, care constă din exoni și introni, este transcrisă. Această transcripție este caracteristică ARN-ului imatur. Își găsește continuarea în etapa finală a transcripției, în care toți intronii sunt excluși din ARN-ul imatur, iar exonii rămași sunt combinați. La locul promotorului, ARN polimeraza se leagă de partea de reglare a genei, care, ca urmare, inițiază începerea transcripției pe una dintre cele două catene de ADN. Pe fig. Figura 6.8 prezintă o diagramă a structurii unei gene eucariote, precum și a ARN-ului matur și imatur.

Unii dintre termenii folosiți mai sus necesită evident caracterizare.

Orez. 6.8.

Promotor (de la fr. promotor fondator, inițiator) este o secvență de nucleotide ADN care vă permite să reglați expresia genelor. Este situat în apropierea genei 5" și, prin urmare, imediat înaintea acelei părți a genei care codifică ARN. O caracteristică esențială a promotorului este interacțiunea sa specifică cu proteinele dependente de ADN, care determină începutul transcripției prin ARN polimerază. proteinele se numesc factori de transcripție.

Alături de promotor, partea de reglare a genei include secvențe de nucleotide care au, de asemenea, un efect semnificativ asupra expresiei genei. Amplificatori (engleză, intensificator- amplificator, lupă) îl amplifică și amortizoare (din engleză, amortizoare- amortizor) suprimă, dar nu de la sine, ci numai dacă sunt expuși factorilor de transcripție. Poziția spațială a amplificatoarelor și amortizoarelor nu este clar definită; acestea pot fi situate la o distanță mai mică sau mai mare de promotor.

exon (engleză) regiune exprimată- regiune de expresie) - o secțiune a unei gene care codifică ARN și proteine ​​mature. Exonii sunt unitățile genetice primare de care depinde în mod decisiv apariția întregii lumi biologice. Recombinarea lor este cea care duce la formarea de noi gene și proteine. Doar 1,5% din compoziția genei ADN determină sinteza proteinelor. O altă parte a acestei compoziții fie nu este deloc transcrisă, fie determină structura unor astfel de soiuri de ARN, de exemplu, ARN-uri de transfer, care nu au funcția de sinteză a proteinelor.

Intron (din engleză, regiunile intermediare- regiuni intermediare) - o secțiune a unei gene care nu conține informații despre ARN și proteine ​​mature. Funcțiile biologice ale intronilor sunt studiate mult mai rău decât funcțiile exonilor. Există, de asemenea, o mare controversă cu privire la originea lor: dacă au apărut împreună cu procariotele, sau împreună cu eucariotele, sau chiar mai târziu decât ei. O genă umană conține în medie 8,8 exoni și 7,8 ingroni, dar ingronii sunt în medie de aproximativ 25 de ori mai lungi decât exonii.

După cele spuse, nu este greu de imaginat în termeni generali întregul proces de transcriere (Fig. 6.9).

Orez. 6.9.

Etapa de inițiere. Sub influența enzimelor, în special a amplificatorilor, care s-au alăturat promotorului, ARN polimeraza rupe bazele azotate (indicate în Fig. 6.9 prin linii verticale scurte) și selectează ramura ADN care devine șablonul de transcripție (în Fig. 6.9. acesta este linia de jos). De asemenea, creează un ochi de transcripție (în Figura 6.9 este un capac triunghiular). În același timp, pentru stadiul de alungire sunt expuse 10-20 de perechi de non-cleotide. Interesant este că, în cazul transcripției, nu este nevoie să se formeze un primer caracteristic procesului de replicare a ADN-ului. Transcrierea se face fără primer.

stadiul de alungire. Sub acțiunea ARN polimerazei, ARN-ul se formează în regiunea ochiului transcripțional. Spre deosebire de ADN polimeraza, ARN polimeraza nu este capabilă să corecteze corectitudinea sintezei lanțului de ARN și să corecteze greșelile făcute. Dacă apar dificultăți în timpul sintezei, mișcarea ARN polimerazei este suspendată. Ca urmare, probabilitatea de asamblare eronată a ARN este redusă. Transcrierea nu se oprește, ochiul se îndepărtează de promotor. În acele zone care au trecut de vizor, structura duplex a ADN-ului este restaurată. Lanțul ARN-ului sintetizat se prelungește treptat. Crește în direcția de 5"-3".

Etapa de terminare. Apare din cauza efectului factorilor auxiliari asupra ARN polimerazei. Odată ce regiunea transcripțională este atinsă de exonucleaze, transcripția se oprește și ARN polimeraza și ARN se separă unele de altele. ADN-ul își restabilește complet structura duplex.

Până acum, am luat în considerare transcripția PI IK în termenii cei mai generali, făcând abstracție din mai multe circumstanțe semnificative, în special, prezența diferitelor tipuri de ARN și ARN polimeraze nu a fost luată în considerare. Există următoarele tipuri de ARN:

Informațiile despre toate tipurile de ARN sunt conținute în ADN. Cu toate acestea, nu toate sunt transcrise direct pe ADN șablon.

Unele ARN sunt modificări ale ARN-urilor transcrise anterior. Pentru noi, familiarizarea cu bazele geneticii moleculare, de cel mai mare interes sunt ARN-urile implicate direct în sinteza proteinelor. Există doar 5 tipuri de ele (Tabelul 6.4).

Tabelul 6.4

ARN implicat în sinteza proteinelor

* ARN mesager - la fel ca ARN mesager; ** SPR - abr. Engleză particulă de recunoaștere a semnalului- particule care recunosc semnale.

Transcrierea tuturor ARN-urilor are loc prin acțiunea anumitor ARN polimeraze sau a combinațiilor acestora. În tabel. 6.5 prezintă principalele trei tipuri de ARN polimeraze.

Tabelul 6.5

Tipuri de ARN polimeraze

RGC-urile mici (scurte) sunt diferite de ARN-urile lungi. MicroARN-urile sunt un tip de ARN-uri mici care reprezintă 98% din tot materialul ribonucleotidic.

În încheierea secțiunii, observăm că, alături de transcripția directă, este posibilă și transcrierea inversă. Capacitatea de a transcrie ARN-ul în ADN este deținută de retrovirusuri, în special de HIV, care este responsabil de SIDA. Retrovirusul intră în celulă. O enzimă specială transcriptază inversă realizează transcrierea ARN -» ADN. Apoi, pe catena de ADN rezultată, ca pe o matrice, a doua catenă de ADN este completată. După aceea, se realizează ciclul ADN -> ARN -» proteine. Unele eucariote conțin enzima telomeraza, care inițiază și transcripția inversă. Fenomenul de reverstranscripție trebuie luat în considerare la formularea principiului secvenței. Nu ar trebui interpretat ca nega transcrierea inversă.

• O genă constă dintr-o parte de reglementare și de codificare.
• Partea de codificare a unei gene include exoni și introni.
• Intronii nu sunt transcriși în ARN matur.
• Transcrierea include etapele de inițiere, alungire și terminare.
• Există diferite tipuri și tipuri de polimeraze de transcripție atât PIIK, cât și PIK.
• Sinteza oricărui ARN este realizată fie de una sau mai multe polimeraze și nu fără participarea enzimelor proteice.

• SakharkarM. K., Chow V. T., Kangueane R. Distributions of Exons and Introns in the HumanGenome // In Silicio Biology. 2004 Vol. 4. Nu. 4. P. 387-393.

Transcrierea în biologie este un proces în mai multe etape de citire a informațiilor din ADN, care este o componentă.Acidul nucleic este purtătorul de informații genetice în organism, de aceea este important să o descifrem corect și să o transferăm în alte structuri celulare pentru asamblarea ulterioară. de peptide.

Definiția „transcripției în biologie”

Sinteza proteinelor este principalul proces vital în orice celulă a corpului. Fără crearea de molecule peptidice, este imposibil să se mențină activitatea normală de viață, deoarece acești compuși organici sunt implicați în toate procesele metabolice, sunt componente structurale ale multor țesuturi și organe, joacă un rol de semnalizare, reglare și protecție în organism.

Procesul prin care începe biosinteza proteinelor este transcripția. Biologia o împarte pe scurt în trei etape:

1. Iniţiere.
2. Alungirea (creșterea lanțului de ARN).
3. Încetarea.

Transcripția în biologie este o întreagă cascadă de reacții pas cu pas, în urma cărora moleculele de ARN sunt sintetizate pe șablonul ADN. Mai mult decât atât, nu numai acizii ribonucleici informaționali se formează în acest fel, ci și transport, ribozomal, nuclear mic și altele.

Ca orice proces biochimic, transcripția depinde de mulți factori. În primul rând, acestea sunt enzime care diferă între procariote și eucariote. Aceste proteine ​​specializate ajută la inițierea și efectuarea reacțiilor de transcripție cu acuratețe, ceea ce este important pentru producția de proteine ​​de înaltă calitate.

Transcrierea procariotelor

Deoarece transcripția în biologie este sinteza ARN-ului pe un șablon ADN, principala enzimă în acest proces este ARN polimeraza dependentă de ADN. În bacterii, există un singur tip de astfel de polimeraze pentru toate moleculele.

ARN polimeraza, conform principiului complementarității, completează lanțul ARN folosind lanțul ADN șablon. Această enzimă are două subunități β, o subunitate α și o subunitate σ. Primele două componente îndeplinesc funcția de a forma corpul enzimei, iar celelalte două sunt responsabile pentru reținerea enzimei pe molecula de ADN și, respectiv, recunoașterea părții promotoare a acidului dezoxiribonucleic.

Apropo, factorul sigma este unul dintre semnele prin care se recunoaște cutare sau cutare genă. De exemplu, litera latină σ cu indicele N înseamnă că această ARN polimerază recunoaște genele care sunt activate atunci când există o lipsă de azot în mediu.

Transcrierea la eucariote

Spre deosebire de bacterii, transcripția este ceva mai complicată la animale și plante. În primul rând, în fiecare celulă nu există una, ci până la trei tipuri de ARN polimeraze diferite. Printre ei:

1. ARN polimeraza I. Este responsabilă de transcrierea genelor ARN ribozomal (cu excepția subunităților ARN 5S ale ribozomului).
2. ARN polimeraza II. Sarcina sa este de a sintetiza acizi ribonucleici informaționali normali (matricei), care sunt implicați în continuare în traducere.
3. ARN polimeraza III. Funcția acestui tip de polimerază este de a sintetiza precum și ARN-ul 5S-ribozomal.

În al doilea rând, pentru recunoașterea promotorului în celulele eucariote, nu este suficient să existe doar o polimerază. Inițierea transcripției implică și peptide speciale numite proteine ​​TF. Numai cu ajutorul lor, ARN polimeraza poate sta pe ADN și poate începe sinteza unei molecule de acid ribonucleic.

Sensul transcripției

Molecula de ARN, care se formează pe matricea ADN, se atașează ulterior de ribozomi, unde se citește informațiile din aceasta și se sintetizează o proteină. Procesul de formare a peptidelor este foarte important pentru celulă, deoarece fără acești compuși organici, activitatea normală a vieții este imposibilă: ei sunt, în primul rând, baza celor mai importante enzime ale tuturor reacțiilor biochimice.

Transcripția în biologie este, de asemenea, o sursă de ARNr, care sunt și ARNt care sunt implicate în transferul de aminoacizi în timpul translației către aceste structuri non-membranare. Se pot sintetiza și snRNA-urile (nuclee nucleare mici), a căror funcție este de a îmbina toate moleculele de ARN.

Concluzie

Traducerea și transcripția în biologie joacă un rol extrem de important în sinteza moleculelor de proteine. Aceste procese sunt componenta principală a dogmei centrale a biologiei moleculare, care spune că ARN-ul este sintetizat pe matricea ADN-ului, iar ARN-ul, la rândul său, este baza pentru începutul formării moleculelor proteice.

Fără transcripție, ar fi imposibil de citit informațiile codificate în tripleți de acid dezoxiribonucleic. Aceasta dovedește încă o dată importanța procesului la nivel biologic. Orice celulă, fie ea procariotă sau eucariotă, trebuie să sintetizeze în mod constant noi și noi molecule de proteine ​​care sunt necesare în acest moment pentru a menține viața. Prin urmare, transcripția în biologie este etapa principală în activitatea fiecărei celule individuale a corpului.