РНК: СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ. РНК: СТРОЕНИЕ, ТИПЫ РНК РРНК – ОСНОВА ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ РИБОСОМЫ ТРАНСПОРТНАЯ РНК ( ТРНК) Вторичная структура т-РНК модель «клеверного листа»: • состоит из 4 (5) двухцепочечных спиральных стеблей и трех петель. Стебли: - дигидроуридиловый (Д), - антикодоновый, - псевдоуридиловый(Т), - акцепторный (имеет акцепторный конец, содержащий ССА). Петли: Д петля – связывание т-РНК с ферментом, катализирующим активирование аминокислоты, и связывание ее со своей т-РНК Активированная аминокислота соответствует своему определенному антикодону, присоединяется через свободную гидроксильную группу аденилата. Антикодоновая петля- содержит три нуклеотида, комплементарные кодону в молекуле м-РНК Петля Т- связывание т-РНК с рибосомой. МАТРИЧНАЯ РНК (ИРНК, МРНК) Схема строения мРНК эукариот 5’- m7G_5’-UTR____АУГ_________________stop_3’-UTR____poly(А) -3’ 5’- m7G – кэп (7’- метилгуанозин) транслируемый 5’-UTR – 5’- не участок мРНК АУГ – инициирующий кодон мРНК _________________ - кодирующая часть Stop – стоп- кодон 3’-UTR – 3’- не транслируемый участок мРНК poly(А) - 3’ – поли(А) фрагмент Особенности строения мРНК мРНК содержится в ядре и цитоплазме. 1. На 5'-конце находится т. н. «колпачок», или КЭП участок содержащий модифицированные нуклеотиды (5 метилгуанилат). Такая необычная структура призвана защищать 5'конец мРНК от экзонуклеаз. 2. За «КЭП» идет 5'-нетранслируемый участок последовательность из нескольких десятков нуклеотидов. Служит для первичного связывания мРНК с рибосомой, но сама не транслируется. 3. Трансляция (считывание) мРНК начинается всегда с инициирующего кодона. Во всех мРНК он всегда один и тот же — АУГ, т. е. кодирует метионин. 4. За инициирующим кодоном в мРНК следует кодирующая часть, которая, собственно, и содержит информацию о последовательности аминокислот в белке. 5. По окончании этой последовательности находится кодон терминации — один из трех «бессмысленных» кодонов: УАА, УАГ или УГА. 6. За этим кодоном может следовать еще З'-нетранслируемый участок, значительно превышающий по длине 5'-нетранслируемую область. 7. все зрелые мРНК эукариот на 3'-конце содержат поли(А)-фрагмент из 150200 адениловых нуклеотидов. И 3'-нетранслируемый участок, и поли(А)фрагмент имеют отношение к регуляции продолжительности жизни мРНК, поскольку разрушение мРНК осуществляется 3'-экзонуклеазами. Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок. М(И)РНК Открыта в 1961 году Жакобом и Мано. Она составляет всего 2-3% от общего количества РНК клетки. РЕАКЦИИ, ИДУЩИЕ С УЧАСТИЕМ ДНК Репликация (самоудвоение ДНК) Рекомбинация (обмен участками между молекулами ДНК) Репарация (самовосстановление ДНК) Транскрипция (синтез РНК на ДНК) Обратная транскрипция (синтез ДНК на РНК – у некоторых вирусов) Мутирование (изменение строения ДНК) РЕАЛИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Реализация генетической информации – это путь от гена к признаку. В основе признака лежит белок. Ген – это участок молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), содержащий информацию о строении белка, а также т- или р-РНК. Геном -совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. То есть реализация генетической информации – это синтез белка. ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ ДЕЛЯТСЯ НА ДВА БОЛЬШИХ ПОДЦАРСТВА: Прокариоты (доядерные) Эукариоты (ядерные) ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИЯ ПРО- И ЭУКАРИОТ Прокариоты Ядра нет ДНК – кольцевая, лежит в цитоплазме Рибосомы 70 S Нет мембранных органоидов Клеточная стенка из муреина Эукариоты Есть ядро ДНК – линейная, образует хромосомы Рибосомы 80 S Много мембранных органоидов Клеточная стенка у растений из целлюлозы, у грибов из хитина СТРОЕНИЕ ГЕНА Каждый ген имеет «начало» - промотор, последовательность ДНК типа ТАТААТ, поскольку А=Т связь легче разорвать. Промотор — это последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как стартовая площадка для начала специфической, или осмысленной, транскрипции. Часть ДНК не является генами ген промотор структурная часть СТРОЕНИЕ ГЕНОВ ПРО- И ЭУКАРИОТ Прокариоты Основная часть ДНК гены Гены образуют «бригады» - опероны, с общим промотором и регулятором Гены не имеют интронов Транскрипция и трансляция не разделены в пространстве и во времени Эукариоты Основная часть ДНК не является генами Каждый ген имеет свой промотор и несколько регуляторов Большинство генов состоят из интронов и экзонов Транскрипция и трансляция разделены в пространстве и во времени У ЭУКАРИОТ РАЗДЕЛЕНЫ ВО ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВЕ Транскрипция – синтез РНК по матрице ДНК Процессинг РНК (созревание РНК) РНК – синтез белка по матрице РНК Процессинг белка (созревание белка) – приобретение белком его окончательной структуры В ядре клетки Трансляция В цитоплазме клетки 1. ТРАНСКРИПЦИЯ - СИНТЕЗ РНК (ЛЮБЫХ ВИДОВ) ПО МАТРИЦЕ ДНК В качестве матричной выступает цепь ДНК 3’ 5’. Цепь 5’ 3’ в транскрипции не участвует. Эту цепь называют кодогенной, т.к. последовательность нуклеотидов РНК (кодонов) совпадает с ее последовательностью 1. ИНИЦИАЦИЯ ТРАНСКРИПЦИИ: ФЕРМЕНТ РНК-ПОЛИМЕРАЗА СВЯЗЫВАЕТСЯ С ПРОМОТОРОМ НА ОДНОЙ ИЗ ЦЕПЕЙ ДНК. (РНК-ПОЛИМЕРАЗА I И III ТРАНСКРИБИРУЮТ ГЕНЫ Т- И Р-РНК; РНК-ПОЛИМЕРАЗА II – ГЕНЫ БЕЛКОВ.) 5 3 3 5 промотор РНК-полимераза ДНК 2.ЭЛОНГАЦИЯ – ПО ПРИНЦИПУ КОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ И АНТИПАРАЛЛЕЛЬНОСТИ НА МАТРИЧНОЙ ЦЕПИ ДНК СТРОИТСЯ РНК- КОПИЯ кодогенная цепь матричная цепь 3. ТЕРМИНАЦИЯ. СИГНАЛОМ ДЛЯ ЭТОГО СЛУЖИТ ОБРАЗОВАНИЕ «ШПИЛЬКИ» НА РНК, ПРИ ЭТОМ РНК ОТСОЕДИНЯЕТСЯ ОТ ДНК Сигнал терминации РНК Самопроизвольное сворачивание «шпилька» 2. ПОСТРАНСКРИПЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ. ПРОЦЕССИНГ (СОЗРЕВАНИЕ) РНК (У ЭУКАРИОТ) ДНК гена содержит не только кодирующие участки, но и такие, в которых не закодирован полипептид. Например, структурный ген фактора свёртываемости крови VIII человека, дефект которого вызывает гемофилию, имеет длину 186 тысяч пар нуклеотидов. В его составе имеется 26 экзонов и 27 интронов, причём длина «смысловой» экзонной части составляет всего около 7 тысяч пар (3,8% длины всего гена). У бактерий все исследованные структурные гены состоят только из кодирующей ДНК. ПРИМЕРЫ ГЕНОВ С РАЗЛИЧНЫМ ЧИСЛОМ ИНТРОНОВ Экзоны интроны Цифры - количество пар нуклеотидов ПРОЦЕССИНГ РНК ВКЛЮЧАЕТ: 1.ПРИСОЕДИНЕНИЕ КЭПА (7-МЕТИЛГУАНОЗИНА) К 5 КОНЦУ, 2.ПОЛИАДЕНИЛОВОГО ХВОСТА К 3 КОНЦУ, 3.ВЫРЕЗАНИЕ ИНТРОНОВ 4.СПЛАЙСИНГ(СШИВАНИЕ) ЭКЗОНОВ 5’-конец экзон 1 интрон 1 экзон 2 интрон 2 экзон 3 3’-конец Поли-А-хвост кэп Вырезание интронов ЗРЕЛАЯ МРНК ГОТОВА К ВЫХОДУ ИЗ ЯДРА КЛЕТКИ мРНК 5 конец кэп экзон1 экзон 2 экзон 3 полиА-хвост 3 конец Ядерная мембрана с порами
