На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, 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

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


реферат Биосинтез нуклеиновых кислот

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 27.06.2012. Сдан: 2011. Страниц: 6. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Министерство  по образованию Российской Федерации 
 

Кафедра органической химии 
 
 
 

  
 
 
 

Семестровая работа
по дисциплине:
«Основы биохимии»
на тему:
 «Биосинтез  нуклеиновых кислот»

                                              

         

 
 
 
 
 
  
 
 
 
 

Волгоград 2010.
 

Содержание 

Введение                                                                                                                   3
1 Структура  нуклеиновых кислот
   1.1 Первичная  структура          4
   1.2 Дезоксирибонуклеиновые  кислоты       6
   1.3 Рибонуклеиновые кислоты          8
2 Биосинтез нуклеиновых кислот

  2.1 Репликация                   10

   2.2 Транскрипция                                                                                            13

   2.3 Трансляция                          19

Заключение                   21
Список использованной литературы               22 
         Введение
 

      Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды), биополимеры,  осуществляющие хранение и передачу генетической информации во всех живых организмах, а также участвующие в биосинтезе белков.
      Нуклеиновой кислоты открыты в 1869-1872 г. Ф. Мишером в ядрах (отсюда называется от лат. nucleus-ядро) клеток гноя и в сперме лосося. В 1889 г. Р. Альтман выделил их в чистом виде (им же предложен термин «нуклеиновой кислоты»). В 1944 О. Эйвери показал, что с помощью ДНК наследств. признаки могут быть  переданы от одной клетки к другой и что ДНК, таким образом, является «веществом наследственности».
      Макромолекулярную структура ДНК (двойная спираль) установлена в 1953г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком на основании данных рентгеноструктурного анализа, полученных Р. Франклин и М. Уилкинсом. Нуклеотидный состав ДНК и РНК из многих объектов изучен Э. Чаргаффом и А. Н. Белозерским в 40-50-х гг.
      Изучение  первичной структуры нуклеиновых кислот начато с середины 60-х гг. с установления нуклеотидной последовательности тРНК (Р. Холли). Функции большинства РНК установлены к началу 60-х гг. Было показано, что они участвуют в реализации генетической информации, закодированной в ДНК.
      Начиная с середины 70-х гг. создавались методы получения рекомбинантных нуклеиновой кислоты (образуются, напр., в результате встраивания участка ДНК, в т.ч. гена, в плазмиду), которые существенно расширили возможности структурно-функционального исследований Нуклеиновой кислоты и создали базу для использования достижений молекулярной биологии и генетики в биотехнологии.
 

        1 Структура нуклеиновых кислот
       1.1 Первичная структура
       Нуклеиновая кислота представляет собой последовательность остатков нуклеотидов. Последние в  молекуле нуклеиновой кислоты образуют неразветвленные цепи. В зависимости от природы углеводного остатка в нуклеотиде (D-дезоксирибозы или D-рибозы) нуклеиновой кислоты подразделяют соответственно на дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК) кислоты.
       В молекуле ДНК гетероциклы, входящие в остаток нуклеотида, представлены двумя пуриновыми основаниями – адeнином и гуанином, и двумя пиримидиновыми основаниями – тимином и цитозином; РНК вместо тимина содержит урацил. Кроме того, в нуклеиновой кислоты в небольших количествах обнаруживаются модифицированные (в основном метилированные) остатки нуклеозидов – минорные нуклеозиды, которыми особенно богаты транспортные рибонуклеиновые кислоты (тРНК).
       Отдельные нуклеотидные остатки связаны между  собой в полинуклеотидных цепях 3?-5?-фосфодиэфирными связями (рисунок 1). Стандартная запись нуклеотидной последовательности осуществляется в направлении от 5?-конца к 3?-концу (каждый нуклеотид обозначают буквой, присвоенной основанию, которое он содержит; например, последовательность приведенного участка ДНК записывается как ACGT).
       Свойства ДНК и РНК различны. Так, РНК легко расщепляется щелочами до мононуклеотидов (благодаря наличию группы 2?-ОН), в то время как полинуклеотидные цепи ДНК в тех же условиях стабильны. Это структурное различие определяет и меньшую устойчивость к воздействию кислот N-гликозидных связей (связь между гетероциклом и остатком рибозы) в ДНК по сравнению с РНК. 


Рисунок 1 - Структура нуклеиновых кислот
 

        1.2 Дезоксирибонуклеиновые  кислоты
       Нуклеотидный  состав ДНК подчиняется ряду правил (правила Чаргаффа), важнейшее среди которых одинаковое содержание аденина и тимина, цитозина и гуанина у любой клеточной ДНК. Нуклеотидный состав РНК подобным правилам не подчиняется.
       Пространственная структура ДНК описывается как комплекс двух полинуклеотидных антипараллельных цепей (рисунок 2), закрученных относительно общей оси, так что углевод-фосфатные цепи составляют периферию молекулы, а азотсодержащие гетероциклы направлены внутрь (двойная спираль Уотсона-Крика). Антипараллельность полинуклеотидных цепей выражается в том, что на одном и том же конце спирали одна полинуклеотидная цепь содержит (незамещенную или замещенную) группу 5?-ОН, а другая 3?-ОН. Фундаментальное свойство двойной спирали ДНК состоит в том, что ее цепи комплементарны друг другу вследствие того, что напротив аденина одной цепи всегда находится тимин другой цепи, а напротив цитозина всегда находится гуанина. Комплементарное спаривание аденина с тимином и цитозина с гуанин осуществляется посредством водородных связей.
       Классическая двойная спираль Уотсона-Крика получила название В-формы ДНК. Она правозакрученная, плоскости гетероциклических оснований перпендикулярны оси спирали, а число пар остатков нуклеотидов на один виток спирали равно примерно 10; расстояние между витками 3,4 нм. При изменении ионной силы и состава растворителя двойная спираль изменяет свою форму и даже может превращаться в левозакрученную спираль (Z-форму), которая содержит в одном витке около 12 остатков нуклеотидов. При дегидратации В-формы образуется А-форма ДНК-правозакрученная двойная спираль, содержащая в одном витке около 11 остатков нуклеотидов, плоскости гетероцикличных оснований повернуты примерно на 20° относительно перпендикуляра к оси спирали. Двойная спираль ДНК способна денатурировать (например, при повышении температуры) с полным расхождением комплементарных цепей, которые сохраняют способность к ассоциации с восстановлением (рекатурацией) двойной спирали при возвращении к исходным условиям. Подробно изучены также конформации фрагментов ДНК.
 

Рисунок 2– Двойная спираль ДНК (стрелками показано направление полинуклеотидной цепи). 

       Установлено, что молекула ДНК в клетке представляет собой совокупность генов, регуляторных участков (последовательностей, связывающихся с регуляторными белками и управляющих уровнем экспрессии генов), районов, участвующих в организации генов в хромосомах, а также последовательностей, функции которых еще не известны.
       У прокариот (бактерии и синезеленые  водоросли) ДНК организована в виде компактного образования – нуклеотида, который содержит всю хромосомную ДНК клетки длиной в несколько миллионов пар нуклеотидов (м.п.н.). Кроме того, у многих прокариог и эукариот (все организмы, за исключением прокариот) обнаружены нехромосомные ДНК (плазмиды) размером от несколько тысяч пар нуклеотидов (т.п.н.) до несколько десятков т.п.н. (м.п.н. и т.п.н. – принятые единицы длины двухцепочечной молекулы нуклеиновой кислоты).
       Многие ДНК образуют кольцевые структуры. В том случае, если обе полинуклеотидные цепи ДНК ковалентно непрерывны, ДНК может находиться в сверхспирализованной (сверхскрученной) форме. В клетках сверхспирализация осуществляется ферментами ДНК-гиразами.
       Хромосомные ДНК эукариот локализованы в клеточном  ядре, где вместе с гистонами и  негистоновыми белками образуют хроматин-нуклеопротеид, из которого организованы хромосомы. Размеры ДНК в отдельных эукариотических хромосомах колеблются в широких пределах от 103 до 105 т.п.н.
       Геномы  многих вирусов бактерий (бактериофагов), животных и в более редких случаях растений представлены ДНК. Такие клеточные органеллы, как митохондрии и хлоропласты, имеют также свою собственную ДНК размером от нескольких десятков до нескольких сотен т.п.н.
       1.3 Рибонуклеиновые кислоты
       РНК, как правило, построены из одной  полинуклеотидной цепи, характерный  элемент вторичной структуры  которой – «шпильки», перемежающиеся однотяжевыми участками (рисунок 3). Шпилька – двутяжевая спиральная структура, образующаяся в результате комплементарного спаривания оснований (аденина с урацила и цитозина с гуанина). Шпильки и соединяющие их однотяжевые участки РНК укладываются в компактную третичную структуру.

Рисунок 3 – Участок РНК бактериофага 

       Для тРНК вторичная структура имеет  характерную форму, которую называют «клеверным листом». Известны редкие примеры целиком двуспиральных молекул РНК.
       Двуспиральные гибридные комплексы (ДНК и РНК) могут быть искусственно получены из комплементарных однотяжевых ДНК и РНК. Функционально активные РНК имеют размер от 70-150 до несколько тысяч нуклеотидных остатков.
       Известно  несколько типов РНК. Рибосомные рибонуклеиновые кислоты (рРНК), связываясь с рибосомными белками, образуют рибосомы, в которых осуществляется синтез белка. Матричные рибонуклеиновые кислоты (мРНК) служат матрицами для синтеза белков (трансляции). Транспортные рибонуклеиновые кислоты (тРНК) осуществляют связывание соответствующей аминокислоты и ее перенос к рибосомам. Обнаружены так называемые малые ядерные РНК, участвующие в превращение первичных продуктов транскрипции в функционирующие молекулы; антисмысловые РНК участвуют в регуляции биосинтеза белка и репликации плазмидных ДНК.
       В виде РНК представлены геномы многих вирусов (РНК-содержащие вирусы), в которых матрицами для синтеза РНК служат вирусные РНК. Некоторые РНК обладают ферментативной активностью, катализируя расщепление и образование фосфодиэфирных связей в своих собственных или других молекулах РНК.
       2 Биосинтез нуклеиновой кислоты

       2.1 Репликация 

 
     В основе биосинтеза нуклеиновых кислот, как и биосинтеза белков, лежит  матричный принцип, т.е. новая молекула строится на ранее существующей как ее отпечаток, или реплика.
     В случае ДНК происходит удвоение числа  молекул, и образованные молекулы являются точной копией материнских. Этот процесс  носит название репликации. При репликации возникает еще одна проблема. ДНК имеет двуспиральную структуру, в которой основания уже образуют комплементарные пары, а нити как бы намотаны одна на другую. Поэтому перед началом синтеза ДНК необходимо разделить нити и сделать основания доступными для образования новых пар. Этот процесс требует довольно больших затрат энергии, поскольку структура двойной спирали ДНК поддерживается большим числом водородных связей.
     Расплетание ДНК в клетке осуществляют специальные ферменты, называемые хеликазами (от лат. helix – спираль). Такой фермент движется вдоль молекулы ДНК и разделяет ее нити. Эти процессы осуществляются за счет энергии гидролиза АТФ, т.е. хеликазы являются также АТФазами. Молекулы ДНК имеют большую длину, а хеликазы, передвигаясь вдоль них, расплетают лишь небольшой участок, поэтому две нити ДНК не расходятся полностью.
     Возникшие в результате однонитевые участки  нестабильны. С одной стороны, они  стремятся восстановить двунитевую структуру, а т.к. они комплементарны и связаны друг с другом, это  может произойти легко и быстро. С другой стороны, однонитевая ДНК может легко разорваться. Поэтому образовавшиеся однонитевые участки покрываются специальным белком, связывающимся только с однонитевой ДНК, защищающим ее и мешающим ей восстановить двуспиральную структуру. Только после этого начинается синтез новой ДНК.
     Его проводит фермент ДНК-полимераза. Особенность этого фермента состоит в том, что он осуществляет присоединение новых нуклеотидов к концу уже существующей цепочки в том случае, если она связана с более длинной комплементарной цепью. Но после расплетания ДНК образовались однонитевые участки, а концов, которые можно было бы удлинять, нет. Поэтому перед началом работы ДНК-полимеразы специальный фермент синтезирует короткие молекулы РНК, служащие затравками, к концам которых ДНК-полимераза присоединяет нуклеотиды.
     Поскольку для образования связей между  нуклеотидами нужна энергия, используются трифосфаты нуклеотидов, содержащих дезоксирибозу, т.е. дезокси-АТФ, дезокси-ГТФ, дезокси-ЦТФ  и дезокси-ТТФ. Эти нуклеотиды содержат по две макроэргические связи, энергии которых с избытком хватает на образование межнуклеотидных связей и на перемещение молекулы ДНК-полимеразы вдоль нити ДНК.
     То, какой нуклеотид будет присоединен, определяется матричной цепью. Против аденина в матрице фермент присоединяет тимин, против тимина – аденин, против гуанина – цитозин, а против цитозина – гуанин. В таком случае фосфат присоединяемого нуклеотида будет находиться рядом с гидроксилом предшествующего, и между ними будет образовываться связь. Если же в ферменте окажется другой, некомплементарный, нуклеотид, фосфат и гидроксил окажутся на достаточно большом расстоянии друг от друга, и связь между ними образоваться не сможет.
     В результате работы ДНК-полимеразы образуется вторая нить ДНК, комплементарная матричной, т.е. образуется двуспиральная молекула, такая же, как и до начала синтеза.
     Однако  такой процесс может идти лишь на одной из двух матричных нитей. Так как фосфат в нуклеотидах  присоединен к 5 положению дезоксирибозы, то вторую связь он должен образовывать с гидроксилом в 3 положении предыдущего нуклеотида, т.е. цепочка ДНК наращивается на 3'-конце. Это значит, что синтез начинается всегда с 5'-конца и идет в направлении к 3'-концу. В двуспиральной ДНК комплементарные нити направлены в противоположные стороны, поэтому по одной из них фермент движется в направлении от 3'-конца к 5'-концу вслед за хеликазой и синтезирует новую нить ДНК от 5'-конца к 3'-концу.
     По  второй матричной нити фермент должен двигаться от 5'-конца к 3'-концу и синтезировать цепочку от 3'-конца к 5'-концу, чего он делать не может. Поэтому синтез на этой нити идет в виде отдельных, относительно коротких фрагментов.
     После того, как хеликаза расплела достаточно протяженный участок, непосредственно  за ней образуется затравка и ДНК-полимераза начинает удлинять ее, двигаясь в направлении, противоположном движению хеликазы. Дойдя до конца однонитевого участка, она заканчивает работу и отделяется от матрицы. За это время хеликаза расплетает новый участок, в конце которого образуется новая затравка и начинается синтез нового фрагмента ДНК.
     Таким образом, по одной матричной нити синтез идет непрерывно, а на второй синтезируются отдельные фрагменты. Затем специальный фермент удаляет РНК-затравки, и ДНК-полимераза застраивает образовавшиеся бреши. Однако она не может соединить между собой фрагменты, синтезированные на второй нити. Для этого в клетках есть фермент, называемый ДНК-лигаза. Она образует связь между последним нуклеотидом одного фрагмента и первым нуклеотидом следующего с использованием энергии АТФ.
     После того, как синтез пройдет вдоль  всей молекулы ДНК-матрицы, образуются две двуспиральные молекулы, идентичные материнской. При этом в каждой молекуле одна из нитей будет старой, входившей в состав материнской ДНК и служившей матрицей при синтезе, а вторая – вновь синтезированной. Механизм синтеза, дающий такой продукт, получил название полуконсервативного.
     Важным  свойством процесса синтеза ДНК является высокая точность. Обычно при репликации совершается не более одной ошибки на 1 млрд присоединенных нуклеотидов. Это значит, что у бактерий, например, один неправильный нуклеотид приходится на тысячу клеток. Понятно, что такая точность позволяет живым организмам сохранять свои генетические свойства в неограниченном ряду поколений.
Однако  некоторое количество ошибок при  репликации ДНК все же происходит. Кроме того, на ДНК в клетке воздействуют различные химические и физические факторы, вызывающие изменение оснований в ДНК или ее разрывы. Это должно приводить к возникновению мутаций или гибели клетки.
     Чтобы предотвратить такие последствия, существует большая группа ферментов, которые узнают участки ДНК, в  которых нарушается принцип комплементарности, т.е. расстояния между цепями ДНК отличаются от обычных или одно из оснований в паре отсутствует. В таких участках разрушается поврежденная нить, и это место застраивается ДНК-полимеразой с образованием правильных пар оснований. Этот процесс называется репарацией ДНК. У некоторых микроорганизмов ферменты репарации работают так активно, что эти микроорганизмы могут жить в воде охлаждающих контуров ядерных реакторов в условиях очень высокой радиации.

       2.2 Транскрипция 

       Транскрипция  – синтез РНК на ДНК, то есть синтез комплементарной нити РНК на молекуле ДНК осуществляется ферментом РНК-полимеразой.
       В процессе транскрипции можно выделить три этапа. Первый этап - инициация  транскрипции – начало синтеза нити РНК, образуется первая связь между  нуклеотидами. Затем идет наращивание нити, ее удлинение – элонгация (второй этап), и, когда синтез завершен, происходит терминация (третий этап), освобождение синтезированной РНК.
       РНК-полимераза при этом «слезает» с ДНК и  готова к новому циклу транскрипции. Бактериальная РНК-полимераза изучена очень подробно. Она состоит из нескольких белковых-субъединиц: двух ?-субъединиц (это маленькие субъединицы), ?- и ??-субъединиц (большие субъединицы) и ?-субъединицы. Вместе они образуют так называемый минимальный фермент, или кор-фермент. К этому кор-ферменту может присоединяться ?-субъединица. ?-субъединица необходима для начала синтеза РНК, для инициации транскрипции. После того, как инициация осуществилась, ?-субъединица отсоединяется от комплекса, и дальнейшую работу (элонгацию цепи) ведет кор-фермент. При присоединении к ДНК ?-субъединица распознает участок, на котором должна начинаться транскрипция. Он называется промотор. Промотор – это последовательность нуклеотидов, указывающих на начало синтеза РНК. Без ?-субъединицы кор-фермент промотор распознать не может ?-субъединица вместе с кор-ферментом называется полным ферментом, или холоферментом.
       Связавшись  с ДНК, а именно с промотором, который  распознала ?-субъединица, холофермент  расплетает двунитевую спираль и  начинает синтез РНК. Участок расплетенной ДНК – это точка инициации транскрипции, первый нуклеотид, к которому должен комплементарно быть присоединен рибонуклеотид. Инициируется транскрипция, ?-субъединица уходит, а кор-фермент продолжает элонгацию цепи РНК. Затем происходит терминация, кор-фермент освобождается и становится готов к новому циклу синтеза.

Рисунок 4 – Общая схема транскрипционного цикла 

       РНК наращивается на 3?-конце. Присоединением каждого нуклеотида кор-фермент делает шаг по ДНК и сдвигается на один нуклеотид. Так как все в мире относительно, то можно сказать, что кор-фермент неподвижен, а сквозь него «протаскивается» ДНК.
       Размер  белкового комплекса, составляющего кор-фермент, 150 ?. Размеры РНК-полимеразы - 150?115?110?. То есть это такая наномашина. Скорость работы РНК-полимеразы – до 50 нуклеотидов в секунду. Комплекс кор-фермента с ДНК и РНК называется элонгационным комплексом (рисунок 5). В нем находится ДНК-РНК гибрид. То есть это участок, на котором ДНК спарена с РНК, и 3?-конец РНК открыт для дальнейшего роста. Размер этого гибрида – 9 пар оснований. Расплетенный участок ДНК занимает примерно 12 пар оснований.
       
Рисунок 5 – Элонгационный комплекс 

       РНК-полимераза связанна с ДНК перед расплетенным участком. Этот участок называется передним дуплексом ДНК, его размер – 10 пар оснований. Полимераза связана  также с более длинной частью ДНК, называемой задним дуплексом ДНК. Размер матричных РНК, которые синтезируют РНК-полимеразы у бактерий, могут достигать 1000 нуклеотидов и больше. В эукариотических клетках размер синтезируемых ДНК может достигать 100000 и даже нескольких миллионов нуклеотидов. Правда, неизвестно, существуют ли они в таких размерах в клетках, или в процессе синтеза они могут успеть процессировать.
       Элонгационный комплекс довольно стабилен, т.к. он должен выполнить большую работу. То есть, сам по себе он с ДНК не «свалится». Он способен перемещаться по ДНК со скоростью до 50 нуклеотидов в  секунду. Этот процесс называется перемещение (или, транслокация). Взаимодействие ДНК с РНК-полимеразой (кор-ферментом) не зависит от последовательности этой ДНК, в отличие от ?-субъединицы. И кор-фермент при прохождении определенных сигналов терминации завершает синтез ДНК.
       Разберем  более подробно молекулярную структуру  кор-фермента. Как было сказано выше, кор-фермент состоит из ?- и ?-субъединиц. Они соединены так, что образуют как бы «пасть» или «клешню». ?-субъединицы  находятся в основании этой «клешни», и выполняют структурную функцию. С ДНК и РНК они, по-видимому, не взаимодействуют. ?-субъединица – небольшой белок, который также выполняет структурную функцию. Основная часть работы приходится на долю ?- и ??-субъединиц. На рисунке ??-субъединица показана наверху, а ?-субъединица - внизу.
       Внутри  «пасти», которая называется главным  каналом, находится активный центр  фермента. Именно здесь происходит соединение нуклеотидов, образование  новой связи при синтезе РНК. Главный канал в РНК-полимеразе – это то место, где во время элонгации находится ДНК. Еще в этой структуре сбоку есть так называемый вторичный канал, по которому подаются нуклеотиды для синтеза РНК.
       Распределение зарядов на поверхности РНК-полимеразы обеспечивает ее функции. Распределение  очень логично. Молекула нуклеиновой кислоты заряжена отрицательно. Поэтому полость главного канала, где должна удерживаться отрицательно заряженная ДНК, выложена положительными зарядами. Поверхность РНК-полимеразы выполнена отрицательно заряженными аминокислотами, чтобы ДНК к ней не прилипала.
       РНК-полимераза работает как молекулярная машина, и в ней есть различные детали, каждая из которых выполняет свою функцию. Например, нависающая над «пастью» часть ??- субъединицы удерживает передний ДНК-дуплекс. Эта часть называется "заслонкой". После связывания с ДНК заслонка опускается, проходя путь в 30 ангстрем, и зажимает ДНК так, чтобы она не могла выпасть в процессе транскрипции.
       Внутри «пасти» находится активный центр РНК-полимеразы, то есть то место, где непосредственно происходит комплементарное взаимодействие поступившего по боковому каналу рибонуклеоиздтрифосфата с ДНК-матрицей. Если вновь прибывший нуклеотид комплементарен матрице, то он ферментативно пришивается к свободному 3' –концу РНК. По характеру реакция образования новой связи в РНК относится к реакциям нуклеофильного замещения. В ней участвуют два иона магния. Один ион постоянно находится в активном центре, а второй ион магния поступает с нуклеотидом и после образования новой связи между рибонуклеотидами уходит, затем поступает новый нуклеотид со своим новым ионом магния.
       При выходе из РНК-полимеразы ДНК-РНК гибрид должен быть расплетен. В этом участвует структура, называемая «шип».
       В транслокации, то есть перемещении  РНК-полимеразы по нити ДНК, участвует  ?-спиральная структура, снизу вверх торчащая из ?-субъединицы.
     РНК-полимераза является представителем молекулярных машин. Помимо того, что в начале синтеза ДНК опускается заслонка, меняется конформация других частей РНК-синтазы, в ней во время роста  цепи РНК происходят циклические изменения, не такие сильные, как при начале синтеза цепи. В начале заслонка опускается на 30 ?, а при каждом шаге фермента ДНК протягивается на один нуклеотид. В перемещении по ДНК участвует элемент РНК-полимеразы F-спираль (альфа-спиральная структуры, точащая из бета-субъединицы вверх в главный канал). F-спираль при этом изгибается, перемещается вместе с комплексом РНК-ДНК, освобождается от них и опять выпрямляется. Перемещается F-спираль за один шаг на 3,4 ?. Именно такой шаг у РНК-полимеразы.
       Изменение конформации различных частей РНК-полимеразы происходит за счет изменения потенциальной  энергии, что связано с электростатическими  и гидрофобными взаимодействиями. Если молекулу РНК-синтазы «потрясти» (а  «трясет» ее, также как и все  другие молекулы в клетке, броуновское движение), то она начнет принимать конформацию с более низкой потенциальной энергией. То есть, источником движения молекулярной машины является энергия теплового движения отдельных ее составляющих, а устройство машины таково, что это движение приводит к нужному результату. При этом молекулярная машина потребляет энергию, которая, в основном, идет на изменение состояния тех или иных связей.

     2.3 Трансляция

     Перейдем  к трансляции – синтезу белков. Она проводится рибосомами. Рибосома состоит из двух субчастиц: большой и малой.
     Каждая  субчастица состоит из нескольких десятков белков, каждый из которых уже изучен, известно, каким образом каждый белок  уложен в субчастицу. При исследовании белков используют метод электрофореза, то есть в электрическом поле в специальном геле или специальном носителе молекулы белков разъединяются в зависимости от их заряда и молекулярного веса, то есть под действием поля они начинают двигаться и могут отодвигаться друг от друга на разное расстояние. Другим методом разделения белков является хроматография, в результате этого метода на носителе получают пятнышки, каждый из которых соответствует отдельному белку.
     Белки в рибосоме держатся на каркасе, состоящем  из рибосомной РНК. Формирование рибосомы начинается с того, что рибосомная РНК сворачивается и на нее в определенном порядке начинают налипать белки. На рисунке представлена рибосомная РНК. В ней самокомплементарные участки нити РНК спариваются, образуя шпильки (вторичная структура), и затем РНК сворачивается (третичная структура РНК), образуя каркас субчастиц.
     Еще один вид РНК, участвующей в синтезе  белка, это транспортная РНК (тРНК). Молекулы тРНК относительно небольшие (по сравнению с рибосомногй или  матричной РНК). Все тРНК имеют  общую вторичную структуру. За счет спаривания комплементарных участков молекулы тРНК образуется три "стебля" с петлями на концах и один «стебель», образованный 5'- и 3'-концами молекулы тРНК (иногда образуется еще дополнительная пятая петля). Изображение этой структуры похоже на крест или клеверный лист. «Голова» на этом листе представлена антикодонной петлей, здесь находится антикод – те три нуклеотида, которые комплементарно взаимодействуют с кодоном в мРНК. Противоположный антикодонной петле стебель, образованный концами молекулы, называется акцепторным стеблем – сюда присоединяется соответствующая аминокислота. Распознают подходящие друг другу тРНК и аминокислоты специальные ферменты, называемые аминоацил-тРНК синтетазами. Для каждой аминокислоты есть своя аминоацил-тРНК синтетаза.
     В рибосоме находится матричная РНК (мРНК). С кодоном (тремя нуклеотидами) мРНК комплементарно связан антикодон  транспортной РНК, на которой висит  остаток аминокислоты. На рисунке  видна такая структура (тРНК вместе с аминокислотой, которая называется аминоцил-тРНК).
Процесс трансляции, также как и процесс  транскрипции, связан с перемещением вдоль молекулы нуклеиновой кислоты, разница в том, что рибосома шагает на три нуклеотида, в то время  как РНК-полимераза - на один.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.