Реплікація, транскрипція, трансляція спадкового матеріалу
Носіями спадкової інформації є нуклеїнові кислоти, які є обов’язковими компонентами живої клітини. Як правило, інформація, яка закодована в дезоксирибонуклеїновій кислоті (ДНК), лише у деяких організмів зберігається в складі рибонуклеїнової кислоти (РНК).
ДНК – це полімерна молекула, яка складається з чотирьох азотистих основ:
- Пуринових – аденіну (А); Гуаніну (Г); Піримідинових – тиміну (Т); Цитозину (Ц).
Кожне з них ковалентно пов’язано з молекулою цукру дезоксирибози і залишком фосфорної кислоти, утворюючи дезоксирибонуклеотиди – мономери, з яких і формується ланцюг ДНК. При цьому кількість А у всіх молекулах ДНК дорівнює кількості Т, а Г = Ц (правило Чаргаффа).
Молекула ДНК являє собою дволанцюгову правозакручену спіраль, підстави якої спрямовані всередину, а фосфатні групи – назовні. Ланцюги утримуються водневими зв’язками між основами, які спаровуються в строго специфічних поєднаннях А-Т і Г-Ц, забезпечуючи властивість комплементарності ниток ДНК.
Саме в послідовності нуклеотидів (азотистих основ) однієї з ланцюгів ДНК і укладена спадкова інформація.
Відтворення (реплікація ДНК) ДНК здійснюється за напівконсервативним механізмом. Двониткова конденсована нитка ДНК піддається розкручуванню (знімаються супервитки).
Потім нитки розплітаються, і на кожній з них за принципом комплементарності добудовується новий дочірній ланцюг ДНК. Напрямок синтезу ниток від 5 ‘до 3′ – кінця. Реплікація починається і закінчується в суворо визначених місцях ДНК.
Ділянки ДНК, на яких здійснюється один акт реплікації, носять назву репліконів. У хромосомах різних організмів може знаходитися як один (бактерії і віруси), так і кілька репліконів (вищі еукаріоти).
Кожен етап реплікації забезпечується функціонуванням строго певних ферментів, ключовим з них є ДНК-полімераза. При реплікації відбувається точне відтворення генетичної (спадкової) інформації, що необхідно для забезпечення її збереження в незмінному вигляді при розмноженні клітин і організмів.
Реалізація інформації здійснюється в процесі, іменованому транскрипцією, під яким розуміють перенесення інформації з дволанцюгової молекули ДНК на одноланцюгові молекули РНК.
Матрицею для синтезу РНК служить лише кодуюча нитка ДНК, звана смисловою.
Транскрипція включає стадії:
- Ініціації; Елонгації; Термінації.
Основним ферментом, відповідальним за проведення транскрипції, є РНК-полімераза, що здійснює синтез в напрямку 5 ‘до З’-кінця зростання ланцюга. У момент транскрипції двониткова молекула ДНК розплітається і за механізмом комплементарності на смислові нитки ДНК синтезується молекула РНК. При цьому замість Т включається інший нуклеотид, що має підставу урацил (У). У клітці синтезується РНК трьох видів:
- ІРНК (інформаційна, або матрична); РРНК (рибосомна); ТРНК (транспортна).
Синтез РНК здійснюється дискретно, а не по всій протяжності молекули ДНК.
Далі іРНК бере участь у процесі трансляції – синтезі білка на матриці РНК. При цьому інформація з мови азотистих основ нуклеїнових кислот перекладається на двадцатилітерний алфавіт амінокислот, що призводить до формування поліпептидів (білків).
Основні компоненти трансляції – це іРНК, рибосоми, тРНК і ферменти, які здійснюють цей процес.
ТРНК має область, що носить назву антикодону, яка комплементарно кодує частини з трьох нуклеотидів (кодону) іРНК, і аміноацильної ділянки, до якої приєднуються амінокислоти. В результаті комплементарної взаємодії кодону і антикодону відбувається приєднання потрібної амінокислоти до зростаючого поліпептидного ланцюга.
Цей процес здійснюється в рибосомах, з якими асоційована іРНК. Здійснення біосинтезу білка на матриці іРНК забезпечує однозначну відповідність структури поліпептиду структурі ДНК, або колінеарність гена (ДНК) і білка. Синтезовані поліпептиди і білки і здійснюють всі життєво важливі процеси в клітині.
(2 votes, average: 2.50 out of 5)