Синтез нуклеиновых кислот Репликация ДНК Транскрипция РНК Выполнил

Синтез нуклеиновых кислот. Репликация ДНК. Транскрипция РНК. Выполнил: студентка 202 гр. лечебного фак-та Борисова Диана Проверил: Винокурова Н. В.

Механизмы передачи генетической информации Матричными называются такие синтезы, при которых на основе первичной структуры одного биополимера, называемой матрицей, синтезируется первичная структура другого биополимера, называемого копией, причем структура матрицы определяет структуру копии. Три типа матричных синтезов: синтез ДНК — репликация, синтез РНК — транскрипция, синтез белка — трансляция.

Механизмы передачи генетической информации 1. Перенос генетической информации от ДНК к ДНК называется репликацией(от лат. replicatio — возобновление, повторение) , т. е. самоудвоение ДНК в клетке при делении. Единицей репликации является репликон. Матрица – материнская нить ДНК. Продукт репликации – две молекулы цепи ДНК.

Механизмы передачи генетической информации 2. Перенос генетической информации от ДНК к РНК называется транскрипцией (от лат. trans- и scribo переписывание). Единицей транскрипции у эукариот является транскриптон. Матрица – участок одной молекулы цепи ДНК. Продукт транскрипции – все виды РНК (матричная, транспортная, рибосомальная).

Механизмы передачи генетической информации 3. Перенос генетической информации с м-РНК на белок называется трансляцией(от лат. transl atio — перенос, перемещение). При этом осуществляется перевод информации с «языка» нуклеотидной последовательности на «язык» аминокислотной последовательности.

Репликация ДНК происходит по Полуконсервативному механизму. Субстратами синтеза являются дезоксинуклеозид трифосфаты(д. АТФ, д. ГТФ, д. ЦТФ, д. ТТФ), выполняющие роль строительного материала и источников энергии. Для репликации ДНК необходим большой набор разнообразных ферментов и белков (ДСБ – ДНКсвязывающий белок)— репликативный комплекс.

Условия необходимые для репликации (репликативный комплекс): 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Хеликаза – фермент для образования РНК-праймера Праймаза – фермент для синтеза РНК-праймер – затравка для репликации (8 -10 нуклеотидов, з’конец содержит ОН-группу) ДНК-полимераза (α, β, γ, δ, λ)– фермент для синтеза ДНК; ДНК-полимераза β (рибонуклеаза Н) – удаляет затравки из вновь синтезированной нити ДНК-топоизомераза (гираза) – фермент блокирует одну из нитей ДНКи разрывает фосфатидную перемычку в одной из ее цепей Геликаза – разрывает водородные связи в двухцепочечной молекуле ДНК и раскручивает нить ДНК-лигаза – сшивает новые нити

Схема процесса Репликации Этапы репликации: 1. Инициация 2. Элонгация 3. Терминация

1. этап Инициация Фермент Хеликаза разрывает водородные связи в двухцепочечной молекуле ДНК, используя энергию АТФ для расплетения двойной спирали ДНК Фермент ДНК-топоизомераза блокирует одну из нитей ДНК и разрывает фосфатидную перемычку в одной из ее цепей. Как только нити ДНК разошлись ДНК-связывающий белок обволакивает и препятствует их скручиванию. В результате этого в месте раскрутки образуется «репликационная вилка» , которая имеет вид «глазка» .

2. этап Элонгация Синтез дочерних цепей ДНК идет от 5’конца к 3’концу (на материнской цепи от 3’ к 5’). Синтез начинается с РНКзатравки (праймера), которая представляет собой короткий набор рибонуклеотидов и обеспечивает прикрепление к точке инициации ДНКполимеразы. ДНК-полимеразы начинают встраивать нуклеотиды по принципу комплементарности (первичная структура одной цепи предопределяет нуклеотидную последовательность другой цепи).

2. этап Элонгация Нить на которой процесссинтеза ДНК направлен к вилке репликации и идет непрерывно называется лидирующей. Вторая нить называется запаздывающей, т. к. процесс синтеза идет фрагментами «оказаки» (шитье назад иглой). Каждый фрагмент начинается с праймера и заканчивается точкой терминации. Несмотря на то, что синтез в каждом отдельном фрагменте идет «назад» от «вилки репликации» удлинение вновь синтезированной цепочки направлено к «вилке» .

3. этап Терминация Процесс синтеза идет до точки терминации. ДНК-полимераза β (рибонуклеаза Н) удаляет РНК-затравки и замещает ее дезоксирибонуклеоти дами. Фермент ДНК-лигаза сшивает фрагменты дочерней ДНК.

Модификация Пострепликативная репарация – один из важных моментов модификации новых молекул ДНК, когда происходит проверка дочерних нитей по материнской и исправление ошибок репликации. Поврежденные участки ДНК или ошибочно встроенные нуклеотиды удаляются в результате действия специальных эндо- и экзонуклеаз. Образующиеся промежутки заполняются с помощью ДНК —полимеразы и затем сшиваются лигазами с исходной нитью ДНК.

Транскрипция РНК Транскрипция – первый этап реализации наследственной информации – синтез всех типов РНК: м. РНК, т-РНК, р-РНК (с ДНК на м-РНК). Единица транскрипции – транскриптон (у эукариот). Матрица для транскрипции – одна из цепочек ДНК – кодогенная.

Условия, необходимые для транскрипции Наличие транскриптона (отдельный ген – участок на цепи ДНК). Рибонуклеозидтрифосфаты (нуклеотиды): n. АТФ, n. УТФ, n. ЦТФ, n. ГТФ. ТАТА-фактор – белковый фактор, который активирует промотор, присоединяясь со специфической последовательностью нуклеотидов промотора ТАТА. Факторы инициации А и В, которые инициируют раскручивание примерно одного витка двойной спирали ДНК. Факторы элонгации (E, H, F) повышают активность РНКполимеразы и облегчают локальное расхождение нуклеотидных цепей. Белковые факторы транскрипции(сигма факторы: белки shl, CTF, B-белок), которые необходимы для распознования промоторных участков РНКполимеразой. Для осуществления полимеразной функции должен образовываться холофермент – комплекс так называемого кор-фермента, т. е. собственно РНК-полимеразы с дополнительным сигма-фактором. Фермент – ДНК-зависимая РНКполимераза I, III – мультиферментный белок, состоящий из 5 субъединиц: двух α, β, β’ и δ. Фермент поли А-полимераза, формирует на 3’конце первичного транскриптона последовательность от 100 -200 остатков Адениловой кислоты. Сплайсмосомы (рибозимы) – малые ядерные рибонуклеопротеины 60 S, катализируют реакцию расщепления 3’-5’-фосфоэфирной всязи на границе экзона и интрона, и соединение двух экзонов. Ионы Mg++, Mn++.

Этапы Транскрипции В синтезе м-РНК на матрице ДНКвыделяют три этапа: Инициация Элонгация Терминация

1. Этап Инициация Процесс начинается с инициирующих кодонов промотора (наличие ТАТА-бокса) к которому прикрепляется РНКполимераза за счет транскрибирующих факторов - ТФ, может сама начинать синтез, построение «затравки» не нужно. Присоединение ТФ необходимо для того, чтобы РНК-полимераза могла: опознать промотор, сойти с промотора на кодирующую область. После того как РНК-полимераза сходит на кодирующую область процесс инициации заканчивается. ТФ может остаться в ТАТА-боксе, либо сходит с ТАТА-бокса.

2. этап Элонгация Заключается в построении молекулы РНК по правилу комплиментарности от 5’ к 3’ концу. Между дезоксирибонуклеотидами и рибонуклеатидами нет полного соответствия, они слабо реагируют друг с другом и не образуют прочных водородных связей, поэтому копия практически сразу же сходит с матрицы. По мере прохождения РНКполимеразы ДНК восстанавливает свою нормальную структуру в виде двойной спирали.

2. этап Элонгация

3. этап Терминация Терминатор содержит специальную последовательность нуклеотидов, которые могут связываться с белком терминирующим фактором (рфактор). Основным терминирующим кодоном выступает УАА, вслед за ним расположены УАГ или УГА. Присоединение терминирующих факторов приводит к образованию шпилек на ДНК и РНК-полимераза не может двигаться дальше. Она сходит с первичного транскриптона, и затем они диссоциирует. Первичные транскрипты нефункциональны и поэтому подвергаются различным модификациям. В общем виде они получили название процессинг или созревание РНК.

Модификация – процессинг молекулы РНК Процессинг – это созревание первичного транскрипта(пре-м. РНК до м-РНК), в ходе которого происходят следующие модификации: 1. Кэпирование – химическая модификация 5’конца идет на уровне элонгации – присоединение кэпструктуры (шапочки, которая образована ГТФ) 2. Полиаденирование – модификация 3’конца пре-м. РНК. С помощью фермента поли Аполимеразы формируется поли Апоследовательность, что облегчает выход м-РНК из ядра. 3. Сплайсинг – вырезание протяженных внутренних участков м. РНК – интронов, и ковалентное воссоединение (сшивание) оставшихся фрагментов – экзонов через обычную фосфо-диэфирную связь.

После завершения сплайсинга зрелая м. РНК становится примерно в 4 раза короче пре-м. РНК. Через ядерные поры она проходит в цитоплазму к рибосомам, соединяясь с малой субъединицей рибосомы. Ошибки процессинга и сплайсинга м-РНКтранскриптов могут быть причиной ряда заболеваний.

Спасибо за внимание! *Молекулярная 3 D-модель взаимодействия фактора транскрипции NF-κB (зелёный) с ДНК (жёлтый) (рисунок Ramon Andrade Dciencia).