Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

 
Поиск учебного материала на сайте
Поиск по названию работы
Поиск по тексту работы

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:
контрольная работа Матричный синтез

Информация:

 Тип работы: контрольная работа. Добавлен: 07.05.2012. Год: 2011. Страниц: 6. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):

Содержание:

Введение……………….……3
1.Молекулярная генетика – основа генной инженерии………...…..5
1.1.История учения о нуклеиновых кислотах…………5
1.2.Строение нуклеиновых кислот…………….….7
1.3.Генетический код. Раскрытие тайны кодирования………...….9
2.Матричный синтез………...…11
2.1.Механизм репликации ДНК………...….11
2.2.Транскрипция……………….………..18
2.3.Трансляция………………..………..23
2.4. Регуляция генной активности Ф. Жакоб и Ж. Моно……….…..26
Заключение……………….28
Список использованной литературы………30



Введение

Молекулярная генетика, раздел генетики и молекулярной биологии, ставящий целью познание материальных основ наследственности и изменчивости живых существ путём исследования протекающих на субклеточном, молекулярном уровне процессов передачи, реализации и изменения генетической информации, а также способа её хранения.
Молекулярная генетика выделилась в самостоятельное направление в 40-х гг. 20 в. в связи с внедрением в биологию новых физических и химических методов (рентгеноструктурный анализ, хроматография, электрофорез, высокоскоростное центрифугирование, электронная микроскопия, использование радиоактивных изотопов и т. д.), что позволило гораздо глубже и точнее, чем раньше, изучать строение и функции отдельных компонентов клетки и всю клетку как единую систему. С новыми методами в биологию пришли новые идеи физики и химии, математики и кибернетики.
Большую роль в быстром развитии молекулярной генетики сыграло перенесение центра тяжести генетических исследований с высших организмов (эукариотов) - основных объектов классической генетики, на низшие (прокариоты) - бактерии и многие другие микроорганизмы, а также вирусы. Преимущества использования более простых форм жизни для решения генетических проблем заключаются в быстрой смене поколений у этих форм и возможности изучать одновременно огромное число особей; благодаря этому сильно возрастает разрешающая способность генетического анализа и повышается его точность.
Кроме того, сравнительная простота организации бактерий и особенно вирусов облегчает выяснение молекулярной природы генетических явлений. Высказываемое иногда мнение о тождестве молекулярной генетики и генетики микроорганизмов ошибочно. Молекулярная генетика изучает молекулярные основы генетических процессов как у низших, так и у высших организмов и не включает частной генетики прокариотов, занимающей видное место в генетике микроорганизмов.
За свою недолгую историю молекулярная генетика достигла значительных успехов, углубив и расширив представления о природе наследственности и изменчивости, и превратилась в ведущее и наиболее быстро развивающееся направление генетики.


1.Молекулярная генетика – основа генной инженерии
1.1.История учения о нуклеиновых кислотах

В 1833 году Р. Броун, рассматривая из чистого любопытства клетки орхидей под микроскопом, неожиданно обратил внимание на некое тело, занимающее пятую часть клеточного пространства. Он поймал себя на мысли о том, что это тело выполнено из совершенно другого материала. Когда, четыре года спустя, было открыто Т. Шванном вещество, растворяющее клетки (трипсин), то к ядру клетки вернулись, поскольку теперь можно узнать, растворяется ли оно в этом веществе.
В 1869г. Ф. Мишер подошел к проблеме строения ядра клетки. Сначала он высаливал ядра из клеток гноя, но затеи нашел более продуктивных поставщиков ядерного вещества. Это были лососи. В молоках самцов этих рыб много ядерного вещества. Молодой ученый располагал теперь неограниченным количеством ядер и успешно вывел эмпирическую формулу нуклеина, которая представлена следующим образом: C29H 49N9P3022. Эта формула осталась без изменения и сегодня.
В 1871г. Р. Гертвиг постулировал, что в природе должны существовать два нуклеина - растительный и животный (тимусный), а через пять лет высказал мысль о том, что нуклеин играет определенную роль в наследственности организмов. Только в 1899г. Альтманом понятия «растительный» и «тимусный» были объединены. Это был период великих открытий в молекулярной биологии.
Однако, несмотря на бурное развитие учения о ДНК, наследственная роль этой кислоты долго еще не была экспериментально подтверждена. Не понята была и роль РНК. Наследственная роль ДНК была раскрыта Чейзом и Херши в 1952 году. Ученые работали с фагом Т-2, который паразитировал на бактерии, как это предусмотрено природой. Было решено пометить ДНК фага радиоактивным фосфором 32Р, а белковую оболочку - радиоактивной серой 35S. Дело в том, что в те годы никто не сомневался в передаче наследственной информации с помощью белков. Когда фаг начал паразитировать на бактерии, то оказалось, что в клетку реципиента попала только ДНК фага (донора).
Следовательно, белки в передаче наследственности не играют никакой роли. Это было весьма значимое научное открытие, поэтому скепсиса никто не проявлял. Вместе с тем возникал вопрос, как быть, когда вирус содержит не ДНК, а РНК, как должна передаваться наследственность в этом случае. А такие вирусы были уже известны - это вирус табачной мозаики (ВТМ) и онкогенные вирусы. Проблема была решена Шраммом в 1956г. Он инактивировал РНК вируса и заражения табака не получал.
Пятидесятые годы прошедшего столетия ознаменовались целой серией великих открытий. Именно в эти годы бурно развивалась молекулярная биология. Так, в 1953г. впервые на рентгеновской пленке получили удачное изображение ДНК. Это сделали Д. Уотсон и Ф. Крик путем рентгеноструктурног анализа. В тот год многие ученые узнали, что двухцепочечная ДНК имеет диаметр 20А1, длина одного нуклеида 3,4А, длина кольца пуринового основания (А, Г) 12А, а пиримидинового - 8А. Общая длина одного витка ДНК составляет 34А. Следовательно, на одном витке спирали ДНК располагается 10 нуклеотидных пар (п.н). Именно к этому периоду относятся открытия С. Бензера. В микробиологии он сделал нобелевское открытие. В качестве объекта для своих исследований Бензер выбрал фаг Т-4, паразитирующий на бактерии - кишечной палочке. Наблюдая за газонами кишечной палочки, на которых паразитировал фаг Т-4, он обратил внимание на то, что некоторые бляшки были значительно больше всех остальных. Это были мутанты, а поскольку они обнаружились только во второй группе фагов, то он назвал их r-ll, что означает быстрые мутанты. С помощью мутантов и путем скрещивания Бензер получил рекомбинантов, а затем открыл единицы мутации, рекомбинации и функции. Этой методикой после 1961 года воспользовался Ф. Крик при доказательстве триплетности генетического кода.
Таким образом, за довольно короткий период были сделаны головокружительные открытия в области нуклеиновых кислот, что способствовало появлению таких нобелевских лауреатов, как Ф. Жакоб, Ж. Моно, М. Ниренберг, И. Маттеи, Ю. С. Бензер, Ф. Крик, Д. Уотсон, Б. Макклинток.
1.2. Строение нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты, открытые в 1869 году, являются биополимерами, с помощью которых записана информация всего живого на земле.
ДНК—это дезоксирибонуклеино ая кислота, которая, будучи выделенной в чистом виде, никакой роли не выполняет, а функционирует только в биологическом векторе. Именно в нем ДНК способна «размножаться», то есть удваиваться (реплицироваться). Для эукариотов и прокариотов существует одна нуклеиновая кислота. Как же можно обнаружить эту кислоту в растворах даже невооруженным глазом. Красочно об этом сказал Эйвери: « Когда концентрация спирта достигает примерно 0,9 объема, отделяется волокнистое вещество, которое при помешивании наматывается на стеклянную палочку, как нитка на катушку, тогда как другие примеси остаются в растворе в виде гранулированного осадка. Волокнистое вещество затем снова растворяют и процедуру повторяют несколько раз. Это и есть ДНК». Индуцирующее вещество по своим химическим и физическим свойствам является высокомолекулярной и вязкой формой ДНК. Однако к доводам Эйвери высказывали недоверие, а за ДНК признавали только ее участие в образовании полисахаридов у бактерий. Более того, сначала считали, что структура ДНК построена из повторяющихся тетрануклеотидных звеньев и препятствием к пониманию генетической роли была «монотонность» строения ДНК. Исследования Чаргаффа пролили свет на проблему.
ДНК состоит из связанных между собой нуклеотидов, которые представлены дезоксирибозой, азотистым основанием и остатком фосфорной кислоты. Последние химически соединены с пятичленным сахаром дезоксирибозой гликозидной связью. Между молекулами дезоксирибозы образуется сахаро – фосфатная связь, к ней присоединяются азотистые основания. Азотистые основания представлены пуринами (А и Г) и пиримидинами (Г и Ц). Число пуриновых оснований равно числу пиримидиновых. Против А стоит Т, против Г – Ц. Между азотистыми основаниями существуют водородные связи, они слабые, но еще более слабые двойные связи. Между аденином и тимином образуются двойные связи, гуанином и цитозином – тройные.
Нити ДНК антипараллельны, двойная нить закручена в спираль. Для определения нуклеотидной последовательности молекулу ДНК обрабатывают четырьмя разными соединениями, происходит расщепление, затем проводят электрофорез, и фракции размещают на 4 автономных дорожках акриламидного геля. Чтобы установить последовательность нуклеотидов в ДНК, нужно переходить от полоски к полоске и считывать последовательности снизу вверх. Например, ГАГЦАТГАЦ. На самом деле это выглядит гораздо сложнее.
Рибонуклеиновая кислота (РНК) отличается от ДНК однонитевой структурой и отсутствием Тимина, вместо которого урацил. Пятичленный сахар представлен рибозой, во 2/- положении имеется гидроксильная группа ОН, чего нет у ДНК. ДНК находится в ядре неотлучно, а РНК – в цитоплазме и представлена несколькими видами: информационные, рибосомальные, транспортные РНК.


1.3. Генетический код. Раскрытие тайны кодирования
В 1944 году было известно, что в синтезе белка участвует 20 аминокислот, однако еще долго не знали, как передается информация с четырехбуквенного алфавита (АТГЦ) на двадцатибуквенный белков (по числу аминокислот). Первые попытки математического расчета были сделаны американским физиком Г. Гамовым. Если одна аминокислота будет кодироваться одним нуклеотидом, то закодированными окажутся только четыре аминокислоты, а если двумя (42), то 16 аминокислот, чего тоже недостаточно, поскольку в синтезе участвуют 20. А если закодировать тремя нуклеотидами, то будет избыток вариантов (43=64). На этом рассуждения Г. Гамова закончились. Обстоятельства требовали подождать еще с десяток лет, чтобы простые расчеты ученого были блестяще подтверждены в пользу триплетного (трехбуквенного) кода. Сама же идея познать тайны кодирования была настолько заманчивой, что ученые начали ускорять события, связанные с его раскрытием.
В августе 1961 года в Москве проходил 8 биохимический конгресс, который должен был обозначить пути решения проблемы. Никому не известный молодой ученый М. Ниренберг раскрыл код первой аминокислоты - фенилаланин. В те годы считали, что любая монотонная фраза, например, поли-А (ААА) бессмысленна, и именно ее брали в качестве контроля М. Ниренберг и Г. Маттеи в своих опытах по синтезу белков. Такая фраза в составе информационной РНК, по мнению многих биохимиков, не может синтезировать белок. Получилось так, что младшие научные сотрудники Американского института здоровья заменили полиадениловую кислоту на полиуридиловую (УУУ), решив, что она тоже бессмысленна. Однако синтезировался белок, и это был полифенилаланин.
К концу 1961 года в лаборатории американского ученого С. Очоа, присутствовавшего на том историческом конгрессе, раскрыли половину всех аминокислот. Вторую половину расшифровал Ф. Крик.
Позднее Ниренбергу и Маттеи была присвоена Нобелевская премия мира.


2.Матричный синтез
2.1.Механизм репликации ДНК

Наследственная информация может реализовываться в ходе трех главнейших явлений: репликации, транскрипции, трансляции, что является центральной догмой молекулярной генетики. В области этих процессов работали отечественные ученые А. Белозерский и А. Спирин. Их интересовало совпадение последовательностей нуклеотидов в ДНК и РНК. Для выяснения этого они анализировали последовательности в РНК и пришли к заключению, что последние не соответствуют таковым в ДНК. Была поставлена под сомнение не только центральная догма, но и сама молекулярная генетика.
Однако вскоре английские ученые Э. Волкин и Л. Астрахан провели тщательную проверку догмы. Прежде всего, они разделили РНК на фракции, и оказалось, что в наиболее крупной фракции РНК, которую следует называть информационной РНК (и-РНК), нуклеотидные последовательности совпадают с ДНК. Таким образом, сомнения были развеяны, а основная догма молекулярной генетики блестяще подтверждена.
Сегодня с открытием явления сплайсинга (процессинга), механизмов репликации и трансляции на высоком уровне, научные упражнения, которые привели к серьезным сомнениям, кажутся, по меньшей мере, наивными.
Репликация (редупликация) лежит в основе этой центральной догмы. Она протекает в синтетическом периоде интерфазы – промежуточной фазы между двумя делениями ядра. Сам же процесс удвоения ДНК – это явление самовоспроизведения. Оно протекает только в биологических векторах, тогда как в чистом виде (в колбе, пробирке) это будет просто кислота.
Мысль об удвоении ДНК высказана после построения модели в 1953 году, а в 1956году А. Корнбергом был изучен фермент ДНК-полимераза, без учета которого рассматривать процесс репликации невозможно. Кроме того, необходимо установить виды ДНК-полимеразы, которые по-разному участвуют в сложном процессе удвоения молекулы ДНК.
В 1957 году Дельбрук и Стент предложили три модели удвоения ДНК: консервативную, полуконсервативную и дисперсную.
1)Консервативная. Двухцепочечная ДНК сохраняется, но каждая цепь ее строит вторую, дочернюю по правилу комплементарности азотистых оснований.
2)Полуконсервативная Представлена в виде расплетающейся биспирали. При этом водородные связи разрываются, а затем формируются дочерние нити ДНК, которые точно копируют родительские. В данном случае дочерняя ДНК обновляется только наполовину, что отличает эту модель от предыдущей.
М. Мезельсон и Ф. Сталь в 1957 году провели доказательство правильности полуконсервативной модели. Для этого в течение ряда поколений они выращивали бактерию – кишечную палочку на питательной среде, содержащей атомы тяжелого изотопа азота 15 N , и таким образом метили всю родительскую ДНК. Затем клетки переносили на чистую среду с обычным азотом и в процессе культивирования после каждого деления эту среду центрифугировали. Разные точки седиментации давали право судить о плотности фракции ДНК. Оказалось, что уже после первого деления в дочерних молекулах одна из цепочек ДНК содержала меченый азот, а другая – обычный. Это подтверждало полуконсервативную модель удвоения ДНК.
3)Дисперсная модель. Предложена учеными как один из возможных вариантов удвоения, но она не была подтверждена наукой. Такая модель предусматривает распадение ДНК на фрагменты, а поэтому новая ДНК должна состоять из родительских и дочерних фрагментов.
Японский биохимик Р. Оказаки исследовал механизм репликации ДНК по полуконсервативному типу. При этом он заметил, что большинство вновь синтезированных цепей представляют собой короткие фрагменты, которые позднее были названы фрагментами Оказаки. В процессе репликации эти фрагменты сшиваются лигазами за счет фосфодиэфирных связей с 3/ –OH группой самого последнего нуклеотида. Фрагменты Оказаки имеют длину 700-800 нуклеотидов.
В 1966 году Дудней обнаружил на 5/ –конце фрагмента Оказаки небольшой участок РНК, комплементарно связанный с ДНК. На основании этого Дудней заключил, что для репликации ДНК нужна РНК-овая затравка, что было подтверждено шесть лет спустя Чаргаффом. Следовательно, затравка поставляет свободный 3/-ОН –конец для матричного синтеза.
Механизм репликации (синтез ДНК) начинается с присоединения к точке начала репликации фермента хеликазы. Этот фермент расплетает двойную нить ДНК. К каждой из цепей присоединяется ДНК- связующий белок (ДСБ), который препятствует обратному воссоединению цепей. У прокариот имеется фермент ДНК-гираза, который помогает хеликазе раскручивать ДНК. Взаимодействие ферментов с точкой начала репликации называется инициацией репликации. Эта точка движется вдоль цепи ДНК. Фронт репликации представляет собой вилку. Синтез ДНК идет на обеих цепях, как ведущей, так и отстающей. В ведущей цепи тоже имеется РНК - затравка, которая способствует началу синтеза, а затем уже начинает работать ДНК-полимераза III. Фермент продвигается в направлении 5/-3/ и по правилу комплементарности азотистых оснований синтезирует ведущую цепь.
Отстающая цепь представляет собой фрагменты Оказаки. В самом начале фрагмента располагается праймер (10-60 нуклеотидов). Здесь работает фермент примаза (праймаза). Праймер начинает синтез, тогда как продолжает его ДНК-полимераза-III. Синтез идет одновременно во всех фрагментах Оказаки.
После окончания сборки фрагментов ДНК-полимераза-I удаляет праймер и заполняет бреши нуклеотидными парами. В этом процессе участвуют лигазы, которые сшивают фрагменты. Сам процесс сшивания является элонгацией матричного синтеза. У эукариот много хромосом, а поэтому работает сразу несколько вилок. Что касается прокариот, то у них ДНК имеет кольцевую форму, а поэтому инициация происходит сначала в одной точке, а затем в двух направлениях движется две вилки, которые, описав круг, встречаются. Аналогичным образом идет репликация в молекулах ДНК митохондрий и пластид.
У вирусов репликация идет в одном направлении по методу «катящегося кольца». Точка роста скользит вокруг кольцевой матричной цепи, однако сначала расплетается одна из двух цепей ДНК, затем к 3/ – концу присоединяется несколько новых нуклеотидов, а 5/-конец вытесняется. Такой же механизм репликации лежит в основе синтеза генов р-РНК у эукариот в ооцитах.
Репликация и рост клетки – это тесно связанные явления. Известно, что частота инициации циклов репликации определяется скоростью роста клетки. Клетки бактерии – кишечной палочки имеют различные скорости репликации, а время удвоения ДНК колеблется в пределах от 18 до 180 мин.
Однако скорость матричного синтеза при постоянной температуре в определенной степени стабильна. Основным правилом связи инициации репликации с циклом клеточного деления является следующее: чем больше скорость цитокинеза, тем больше раундов инициации мы наблюдаем. В этом отношении возникает вполне законный вопрос, как узнает клетка, когда нужно инициировать репликацию? Ученые считают, что между числом точек репликации и клеточной массой существует тесная корреляционная связь. Это означает, что те клетки, которые быстро растут, имеют большее число репликативных вилок. Некоторые исследователи полагают, что в течение клеточного цикла наблюдается синтез белка-инициатора, критическое накопление которого является определенным сигналом для инициации матричного синтеза. По другой версии, в определенный момент цикла деления клеток увеличивается в объеме в результате цитокинеза, в результате чего ингибитор как бы разбавляется.
В обеих версиях бесспорно то, что инициация действительно регулируется клеточной массой, однако не совсем понятна приоритетность белка-инициатора, или белка-ингибитора.
Поскольку хромосома бактерии замкнута в кольцо и одна вилка движется навстречу другой, остается загадкой, что происходит при столкновении вилок? Непонятно также, каким образом освобождаются ферменты, участвовавшие в работе вилки? Оказалось, и это доказано мутациями, что область хромосом, которая является терминатором, не расположена на полпути по кругу хромосомы. Это означает, что вилки пробегают неравные расстояния.
В заключение следует обратить внимание на механизм начала репликации. Она у бактерии начинается с того, что на ДНК транскрибируется РНК, которая расположена на расстоянии 555 пар оснований влево от точки начала репликации. Фермент РНКаза отрезает транскрипт в точке начала репликации. Образуется 3/- конец, который и используется в качестве затравки для синтеза ДНК. Затравка перестает образовываться, когда на пути ее (189 нуклеотидов) по ходу репликации встает белок гена rop. На второй цепи параллельно РНК-затравке синтезируется другой вид РНК. Это РНК I (108 оснований). Обе РНК взаимодействуют и представляют собой вторичную структуру. РНК I предотвращает образование 3/- конца РНК-затравки, порождаемого при участии фермента РНКазы. В основе этого лежит спаривание оснований РНК I и РНК-затравки.
Завершая рассказ о репликации, следует остановиться еще на одном важном явлении – топологии репликации ДНК. рассмотрение последовательности работы репликационной вилки от точки инициации, расположенной на конце двойной спирали, не вызывает вопросов, поскольку имеется свободный вращающийся конец, однако как обстоит дело в том случае, когда работает сразу несколько вилок. Известно, что цепи разделяются при достаточном количестве энергии и она обеспечивает разрыв нековалентных связей, которые стабилизируют двойную спираль. Цепи взаимозакручены и для разделения их необходимо сильное вращение. Однако одно дело, когда вращаются свободные, уже разделенные концы цепей ДНК, и другое, когда вилки работают в кольцевой структуре и расходятся в разных направлениях. Подобный вопрос логичен и относительно линейной формы, где работает сразу много вилок. Напряжение, которое приводит к суперспирализации, необходимо снимать. Следует учитывать и то, что большое число вращений тоже нежелательно в векторах живой клетки, да и ДНК ведет себя как структура, утратившая свободные концы. Это и поставило под сомнение правильность объяснений явления репликации в том виде, в каком они представлены в научной и учебной литературе.
Устранение положительного суперскручивания возможно, если допустить временный одноцепочечный разрыв: появляется свободный конец, который и вращается вокруг интактной цепи, после чего разрез необходимо ликвидировать. Такие разрывы и лигирование разрывов повторяются многократно. Здесь большую роль играют ферменты топоизомеразы. Эти ферменты влияют на степень суперспирализации. К ним относят и ДНК-гиразу, которая вносит отрицательные сверхвитки. Сюда же относят и топоизомеразу-I , которая устраняет (релаксирует) отрицательные сверхвитки.
При рассмотрении процесса репликации в отстающей цепи мы постоянно сталкиваемся с работой фрагментов Оказаки, которые моделируют разрывы.
Б. Льюин делит топоизомеры на два класса. Ферменты типа I временно надрезают цепь, а ферменты типа II производят разрез.
У бактерии – кишечной палочки фермент топоизомераза-I связывается с областью разделения двух цепей, разрезает одну из них, а другую протаскивает через образовавшийся пробел. Затем этот пробел залечивает все тот же фермент. Введение разреза в суперскрученную молекулу, позволяет цепи свободно вращаться и устранять, или резко снижать напряжение.
Гираза представляет собой топоизомеразу –II. Она вводит отрицательную суперспирализацию в кольцевую форму ДНК со скоростью около 100 суперспиралей в минуту. Гираза связывается субстратной молекулой ДНК, оборачивает ее вокруг тетрамерного белка. Фермент защищает примерно 140 пар оснований ДНК. Модель изменения знака суперспирализации работает так. Гираза связывается с ДНК в месте перекреста положительной суперспирали, образует компенсирующую отрицательную спираль, затем протаскивает через пробел другую дуплексную цепь и залечивает разрыв. В результате знак спирали изменяется от +1 к -1.


2.2. Транскрипция

Прежде чем рассматривать сложный механизм транскрипции, необходимо изучить понятия «интрон» и «экзон» и само явление сплайсинга (процессинга). По современным представлениям гены имеют самое разнообразное строение и размеры. В этом отношении сегодня нет единой точки зрения на разнообразие генов и их структур. Однако точно известно, что одни гены прерываются, а другие нет. В случае непрерывности генов нуклеотидные последовательности генома строго соответствуют одному из свойств генетического кода (колинеарность), поскольку последовательности нуклеотидов в ДНК соответствуют последовательностям таковых на и-РНК. В большинстве своем гены имеют прерывистое строение и вставки последовательностей сильно различаются по числу и размерам. Но одно неизменно – порядок расположения соответствующих участков в прерывистом гене совпадает с их порядком в зрелой и-РНК.
Прежде чем начнется процесс трансляции, следующий за транскрипцией, интроны необходимо удалить из первичного транскрипта и в зрелом РНК-продукте, они должны отсутствовать. Процесс удаления интронов, как промежуточных последовательностей из первичного транскрипта, носит название сплайсинга РНК. Для осуществления этого процесса сначала рестриктазы вырезают интронные последовательности, а затем сшивают между собой экзонные последовательности (экзоны). Из интронно-экзонного первичного транскрипта формируется только экзонный, который потом и участвует в сложном процессе трансляции.
Таким образом, явление сплайсинга наблюдается только после того, как закончится один из сложнейших процессов- транскрипция. Что касается первичного транскрипта, который является продуктом этого процесса, то есть транскрипции, то на нем следует остановиться более подробно. Дело в том, что сплайсинг затрагивает не только и-РНК, но и т-РНК. Так, около 40 из 400 ядерных генов т-РНК дрожжей имеют прерывистое строение и всегда в составе гена имеется один интрон, который расположен через один нуклеотид от 3/-конца транспортной РНК (антикодона). Общая длина интрона составляет от 14 до 64 нуклеотидных пар. У различных по отношению к видам аминокислот т-РНК сходство совершенно отсутствует, тогда как у всех т-РНК, транспортирующих один и тот же вид аминокислоты, наблюдается полное сходство. Для того, чтобы проследить за сплайсингом, достаточно определить степень уменьшения размеров образовавшегося продукта и провести электрофорез, при котором изменяется положение полос и выделяется полоса интрона.
В клетках эукариот транскрипция генов, кодирующих белки, протекает в нуклеоплазме, однако образовавшаяся РНК в ядре отличается от зрелой и-РНК, которая покидает ядро и соединяется с рибосомами. Отличия затрагивают прежде всего размеры. У нуклеосомной РНК они значительно больше, а нуклеотидная последовательность их значительно усложнена. Такую РНК называют гяРНК (гетерогенно-ядерной) Нестабильность гяРНК не является результатом присутствия интронов и экзонов, а здесь кроются другие причины.
В настоящее время имеются сведения о том, что освободившиеся интроны, принимая кольцевую форму, могут выполнять функции вироидов.
Явление транскрипции – это ферментативный процесс матричного синтеза и в нем участвует фермент РНК-полимераза, который состоит из четырех белковых (полипептидных) цепей: две ?2 – цепей и две развитых ? и ?1 цепи. Это можно выразить общей формулой ?2 ? ?1 . Если при такой структуре, которая называется корферментом, присоединяется ?-фактор (сигма-фактор), то образуется холофермент (РНК – полимераза+сигма-фак ор). Общая формула холофермента будет выглядеть так ?2 ? ?1 ?55 . Субъединицы «сигма» имеют большие различия (?55, ?37, ?29, ?qp33-34 ). В клетках бактерии работают одни сигма-факторы, в структурах фагов – другие. Так, у фага сначала транскрибируются ранние гены с помощью сигма фактора ?55 , через 4-5 минут средние, а на 8-12 минуте – поздние.
Если ранние гены транскрибируются с помощью холофермента бактерии-хозяина, то средние гены обеспечиваются работой сигма-факторов ?qp28 , ?qp33-34 . таким образом, бактерия поставляет для транскрипции холофермент, продукты ранних генов используются для транскрипции средних, а продукты средних – для транскрипции поздних генов. Чтобы переключить транскрипцию с ранних генов на средние, необходимо заменить факториальный сигма-фактор на фаговый. При этом бактериальный сигма-фактор диссоциирует. В транскрипции поздних генов участвуют сигма-факторы фага ?qp33-34. Замечено, когда они мутируют, то транскрипция поздних генов прекращается.
Транскрипция протекает в три этапа: инициация, элонгация, терминация. На первой и последней стадиях фермент РНК-полимераза взаимодействует с ДНК. На первой – фермент инициирует синтез, тогда как на последней отделяется от РНК после завершения транскрипции. Фермент передвигается вдоль молекулы ДНК, синтезируя РНК. Последовательность ДНК в комплексе с РНК-полимеразой, ? (сигма), ?(РО)-факторами, продуктом гена nus-A называется промотором. Синтез РНК начинается со стартовой точки, в качестве которой выступает пара оснований в ДНК, которая первой включается в транскрипт. ДНК, предшествующая стартовой точке, называется «последовательностью против хода транскрипции», а расположенная за нею – «последовательностью по ходу транскрипции».
Транскрипция протекает слева - направо, то есть в направлении 5/-3/. Последовательность, расположенная слева это «-», а справа «+»-последовательно ть. Следовательно, экранируемый РНК-полимеразой фрагмент ДНК находится в пределах от -20 до+20, то есть по обе стороны от стратовой точки расположено по 20 нуклеотидов.
Для осуществления процесса узнавания ДНК ферментом РНК-полимеразой нужен другой участок, который лежит против хода транскрипции на расстоянии 70-80 п.н., а поблизости расположен белок-активатор катаболизма (БАК), или САР-белок.
Против хода транскрипции от стартовой точки расположена область, состоящая из шести нуклеотидных пар. Это блок (ящик) Прибнова с последовательностью ТАТААТ. Это среднестатистическая последовательность, но чаще всего она представлена канонической последовательностью T 80A 95t 45A 60a 50T 96 , где цифрами показана частота встречаемости оснований. Заглавные буквы обозначают основания, которые встречаются чаще 54 % случаев, а строчные - менее этой величины. Таким образом среднестатистическая последовательность ящика Прибнова представлена в основном парами А-Т, что связано с расплетением (плавлением)ДНК, поскольку в таких парах присутствует двойная водородная связь, тогда как в Г-Ц –парах – тройная, и направление матричного синтеза непременно пройдет в сторону более слабой связи. Следовательно, ящик Прибнова ориентирует направление синтеза в направлении 5/-3/. Центр блока Прибнова расположен примерно на расстоянии 10 п.н. от стартовой точки против хода транскрипции. На расстоянии 35 пар нуклеотидов (п.н.) расположен участок «-35». Это область узнавания. Пока не известны детали реакции узнавания, но типичный просмотр использует положение -35 и -10 для взаимодействия с РНК-полимеразой.
Как только будет инициирована транскрипция (сборка первых шести нуклеотидов), так сразу же диссоциирует ? - фактор, а вместо него присоединяется p– фактор, который нужен только для того, чтобы сбросить готовую РНК и ДНК. В процессе элонгации участвует еще и продукт гена nus A. Он специфичен и предназначен для указания терминатора.
Во главе транскрибируемого оперона стоит ген оператор. Если белок-репрессор, имеющий две –спирали, укладывается между витками ДНК, то РНК-полимераза на способна преодолеть этот барьер и транскрипция, и синтез белка мгновенно останавливается. Устраняется обе альфа- спирали с помощью индукторов различной природы.
За геном-оператором следует спейсерный участок (2000 п.н.). Это нетранскибируемый участок, за которым уже располагаются структурные гены.
Явление терминации протекает следующим образом. Как только РНК-полимераза в комплексе с белком nus A достигает терминатора (палиндрома или шпильки), так сразу же продукт гена nus A узнает его, а отстающий на некоторое расстояние р-фактор, сбрасывает готовый продукт (РНК) с цепи ДНК.
В 1960 году С.М. Гершензон предсказал присутствие фермента обратной транскрипции, однако, спустя десять лет американский ученый Г. Темин вернулся к этому вопросу и подробно изучил явление обратной транскрипции на вирусах Рауса. Вирусы Рауса – это онкогенные, РНК – содержащие вирусы. Попадая в клетку реципиента, они синтезируют по правилу комплементарности азотистых оснований ДНК, которая, в свою очередь, навязывает информацию ДНК реципиента, и тем самым подавляет ее. При этом развивается опухолевая ткань. Замечено, что обратная транскрипция идет с помощью ревертазы (обратной транскриптазы), которую и предсказал С.М. Гершензон (Украина). Сегодня основная догма молекулярной генетики записывается так:
ДНК <=> РНК a БЕЛОК
На передачу информации с белка на кислоты природа наложила строгий запрет.


2.3.Трансляция
и т.д.................

Смотреть работу подробнее



Скачать работу


Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
© 2009...2023
WEBKURSOVIK.RU – ЭФФЕКТИВНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТУ
webkursovik@yandex.ru