Синтез білка і РНК

Принцип комплементарності лежить також в основі транскрипції. Синтез молекули РНК здійснює фермент – РНК-полімераза. Використовуючи ДНК як матрицю, РНК-полімераза рухається по ній у напрямку від 3 до 5 кінця і будує комплементарних ланцюг. Швидкість транскрипції – приблизно 50
нуклеотидів в секунду. Молекули РНК набагато коротше молекул ДНК, тому кожна молекула ДНК служить матрицею для синтезу безлічі різних РНК.

У природі існують ще й інші матричні синтези нуклеїнових кислот: синтез РНК по матриці РНК і синтез ДНК по матриці РНК. Вони відбуваються в клітинах при розмноженні деяких вірусів і здійснюються спеціальними ферментами. При трансляції по матриці РНК будується молекула поліпептиду. Яким же чином відбувається переклад інформації з “мови” нуклеотидів на “мову” амінокислот? Він здійснюється в два етапи.

На першому етапі спеціальні ферменти зі складною назвою – аміноацил-тРНК-синтетази – пов’язують амінокислоти з невеликими молекулами РНК, званими транспортними (тРНК). Транспортних РНК в клітинах живих організмів кілька десятків типів, які не дуже відрізняються одна від одної за своєю первинну структуру. Специфічність дії ферментів-синтетаз дуже висока, вони з’єднують кожну амінокислоту тільки зі “своєю” тРНК.
На другому етапі відбувається взаємодія ділянки тРНК з мРНК. Довжина ділянки взаємодії – три нуклеотиду. Якщо ці три нуклеотиду іРНК комплементарні трьом відповідним нуклеотидам тРНК, то амінокислота від’єднується від тРНК і приєднується до зростаючої поліпептидного ланцюжку, тобто принцип комплементарності нуклеотидів лежить в основі не тільки синтезу нуклеїнових кислот, а й синтезу поліпептидів.

Трійки нуклеотидів іРНК, що визначають, яка амінокислота буде приєднана, назвали кодонами. Словник кодонів отримав назву генетичного коду (грец. Genetikos -относящійся до народження). Код, або шифр, – це система символів для переведення однієї форми інформації в іншу. Генетичний код – це система запису інформації про послідовність розташування амінокислот в білках за допомогою послідовності розташування нуклеотидів в інформаційній РНК.

Якими ж властивостями володіє генетичний код?
Перш за все, код триплетів. З 4 нуклеотидів можна створити 64 різні комбінації по 3 нуклеотиду в кожній (4 X 4 X 4 = 64). 61 триплет кодує 20 амінокислот. Решта три триплета – УАА, УАГ, УГА – використовуються як знаки пунктуації та означають кінець синтезу поліпептиду.
Таким чином, більшість амінокислот шифрується більш ніж одним кодоном, тобто код виродилися.

Кожен конкретний нуклеотид входить до складу лише одного кодону, тобто бере участь в кодуванні тільки однієї амінокислоти. Іншими словами, кодони не перекриваються.

Код безперервний, – між триплетами всередині кодує поліпептид послідовності немає розділових знаків. Тому випадання або вставка одного нуклеотиду сильно змінює зміст прочитаного. Порушення сенсу виникає і при випаданні або вставці двох нуклеотидів. Білок, який буде зчитуватися з такого “зіпсованого” гена, не матиме нічого спільного з тим білком, який кодувався нормальної послідовністю. Якщо ж станеться випадання або вставка трьох нуклеотидів, то в ліченої амінокислотноїпослідовності зникне або з’явиться одна амінокислота.

Код універсальний. Генетичний код єдиний для всіх, хто живе на землі істот. У бактерій і грибів, пшениці і бавовни, риб і черв’яків, жаби і людини одні й ті ж триплети кодують одні й ті ж амінокислоти.

Швидкість трансляції у тварин і рослин, тобто швидкість руху рибосоми, становить приблизно 2 амінокислоти в секунду. У бактерій вона майже в 10 разів вище. Зчитування інформації йде таким чином, що перший триплет з 5-кінця молекули іРНК відповідає першій амінокислоті з N-кінця поліпептиду.

Посилання на основну публікацію