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.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
М’язове волокно