Біологічна роль ДНК

ДНК є носієм генетичної інформації, записаної у вигляді нуклеотидної послідовності за допомогою генетичного коду. З молекулами ДНК зв'язані дві основоположні властивості живих організмів — спадковість і мінливість. У ході процесу, що називається реплікацією ДНК, утворюються дві копії початкового ланцюжка, які успадковуються дочірніми клітинами при поділі. Клітини, що утворилися таким чином, будуть генетично ідентичними. Генетична інформація, потрібна для життєдіяльності клітини, зчитується при експресії генів. У більшості випадків вона використовується для біосинтезу білків у процесах транскрипції (синтезу молекул РНК на матриці ДНК) і трансляції (синтезу білків на матриці РНК).

Послідовність нуклеотидів «кодує» інформацію про різні типи РНК: кодівні — матричні або інформаційні (мРНК) — та некодівні — рибосомальні (рРНК), транспортні (тРНК), каталітичні та інші. Всі ці типи РНК синтезуються на основі ДНК у процесі транскрипції. Їхня роль у біосинтезі білків та інших процесах життєдіяльності клітини різна. Матрична РНК містить інформацію про послідовність амінокислот у білку, рибосомальні РНК служать основою для рибосом (складних нуклеопротеїнових комплексів, основна функція яких — збірка білка з окремих амінокислот на основі мРНК), транспортні РНК доставляють амінокислоти до місця збірки білків — в активний центр рибосоми, що рухається по мРНК.

Клітинні РНК утворюються в ході процесу, званого транскрипцією, тобто синтезу РНК на матриці ДНК, здійснюваного спеціальними ферментами - РНК- полімерази.

Транскрііпція (від лат. Transcriptio - переписування) - процес синтезу РНК з використанням ДНК як матриці, що відбувається в усіх живих клітинах.

Іншими словами, це перенесення генетичної інформації з ДНК на РНК.

Транскрипція каталізується ферментом ДНК -залежної РНК- полімеразою. Процес синтезу РНК протікає в напрямку від 5'- до 3' - кінця, тобто по матричної ланцюга ДНК РНК- полімераза рухається в напрямку 3'- > 5 '

Транскрипція складається з 3 стадій:

1). ініціації;

2). елонгації;

3). термінації.

Ініціація транскрипції - складний процес, що залежить від послідовності ДНК поблизу транскрібіруемих послідовності і від наявності або відсутності різних білкових факторів.

Фактори транскрипції (транскрипційні фактори) - білки, контролюючі процес синтезу мРНК на матриці ДНК (транскрипцію) шляхом зв'язування зі специфічними ділянками ДНК. Транскрипційні фактори виконують свою функцію або самостійно, або в комплексі з іншими білками. Вони забезпечують зниження (репрессори) або підвищення (активатори) константи зв'язування РНК- полімерази з регуляторними послідовностями регульованого гена.

На стадії елонгації в ДНК розплетіть приблизно 18 пар нуклеотидів. Приблизно 12 нуклеотидів матричної нитки ДНК утворює гібридну спіраль із зростаючим кінцем ланцюга РНК. У міру руху РНК- полімерази по матриці попереду неї відбувається розплітання, а позаду - відновлення подвійної спіралі ДНК. Одночасно звільняється чергова ланка зростаючої ланцюга РНК з комплексу з матрицею і РНК- полімеразою. Ці переміщення повинні супроводжуватися відносним обертанням РНК- полімерази і ДНК. Не виключено, що для запобігання такого обертання рухався по ДНК РНК- полімеразу супроводжують топоізомерази.

У бактерій є два механізму термінації транскрипції:

ро - залежний механізм, при якому білок Rho (ро) дестабілізує водневі зв'язки між матрицею ДНК і мРНК, вивільняючи молекулу РНК.

ро - незалежний, при якому транскрипція зупиняється, коли тільки що синтезована молекула РНК формує стебло - петлю, за якої розташовано кілька урацілом (... УУУУ), що призводить до від'єднання молекули РНК від матриці ДНК.

Трансляция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой. Синтез білка є основою життєдіяльності клітини. Для здійснення цього процесу в клітинах всіх без винятку організмів є спеціальні органели - рибосоми. Рибосоми являють собою рібонуклеопротєїдниє комплекси, побудовані з 2 субодиниць: великої і малої. Функція рибосом полягає у впізнавання трибуквених (трехнуклеотідних) кодонів мРНК, зіставленні їм відповідних антикодон тРНК, несучих амінокислоти, і приєднання цих амінокислот до зростаючої білкової ланцюга. Рухаючись уздовж молекули мРНК, рибосома синтезує білок відповідно до інформації, закладеної в молекулі мРНК.

Для впізнавання амінокислот в клітці є спеціальні «адаптери», молекули транспортної РНК (тРНК). Ці молекули, що мають форму листа конюшини, мають ділянку (антикодон), комплементарний кодону мРНК, а також іншу ділянку, до якого приєднується амінокислота, що відповідає цьому кодону. Приєднання амінокислот до тРНК здійснюється в енерго -залежної реакції ферментами аміноацил -тРНК - синтетазами, а вийшла молекула називається аміноацил -тРНК. Таким чином, специфічність трансляції визначається взаємодією між кодоном мРНК і антикодоном тРНК, а також специфічністю аміноацил -тРНК - синтетаз, що приєднують амінокислоти строго до відповідних їм тРНК (наприклад, кодону GGU відповідатиме тРНК, що містить антикодон CCA, а до цієї тРНК приєднуватиметься тільки амінокислота гліцин).

Структура геному.

Більшість природних ДНК має двухцепочечную структуру, лінійну (еукаріоти, деякі віруси і окремі роди бактерій) або кільцеву (прокаріоти, хлоропласти і мітохондрії).

Лінійну одноцепочечную ДНК містять деякі віруси і бактеріофаги.

Молекули ДНК знаходяться in vivo в щільно упакованому, конденсованому стані. У клітинах еукаріот ДНК розташовується головним чином в ядрі у вигляді набору хромосом. Бактеріальна (прокаріоти) ДНК зазвичай представлена ​​однією кільцевою молекулою ДНК, розташованої в неправильної форми освіті в цитоплазмі, званим нуклеоидом.

Генетична інформація геному складається з генів.

Ген (др.-греч. Γένος - рід) -структурна і функціональна одиниця спадковості живих організмів. Ген являє собою ділянку ДНК, що задає послідовність певного поліпептиду або функціональної РНК.

Гени визначають спадкові ознаки організмів, що передаються від батьків потомству при розмноженні. При цьому деякі органели (мітохондрії, пластиди) мають власну, визначальну їх ознаки, ДНК, що не входить в геном організму.

Дата добавления: 2014-11-20