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:


Лекции Транскрипция процесс переноса генетической информации от ДНК к РНК. Природа информационной связи между ДНК и белками. Строение и организация единиц транскрипции у прокариот и эукариот. Синтез РНК - выделение стадий инициации, элонгации и терминации.

Информация:

Тип работы: Лекции. Предмет: Биология. Добавлен: 21.07.2009. Сдан: 2009. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):


ЛЕКЦИЯ
СТРУКТУРА ТРАНСКРИПТОНОВ И ТРАНСКРИПЦИЯ ПРО - И ЭУКАРИОТ
Транскрипция - процесс переноса генетической информации от ДНК к РНК. Все виды РНК - мРНК, рРНК и тРНК - синтезируются в соответствии с последовательностью оснований в ДНК, служащей матрицей. Сразу же следует указать на то, что матрицей для синтеза РНК служит та нить ДНК, которую иногда называют «защитной» - несмысловая цепь (3?>5?). Мы сохраним название «кодирующей» или «смысловая» (5?>3?) для той нити ДНК, которая не служит матрицей для синтеза РНК. Ведь именно ее последовательность нуклеотидов будет в точности воспроизводить РНК, синтезированная по матрице другой, комплементарной, нити ДНК. (прозрачка 1)
В некоторых случаях (бактериофаг фХ174) все мРНК транскрибируются с одной и той же цепи. Очень редко транскрипция идет на обеих цепях в одном и том же месте, так что образующиеся цепи РНК оказываются комплиментарны друг другу; возможно, подобный способ транскрипции имеет особое регуляторное значение
В основу концепции взаимосвязи генотипа и фенотипа была положена теория «один ген - один фермент». Однако эта теория не учитывала молекулярную природу носителей генетической информации и способ передачи этой информации от генов к белкам. Не содержала она и ни каких предположений о механизме регуляции экспрессии генов
Экспрессия генов - это процесс реализации информации закодированной в структуре ДНК, на уровне РНК и белков.
Прогресс в этих областях наметился сразу после того, как были установлены следующие ключевые положения:
показано, что гены - это участки ДНК;
расшифрована молекулярная структура ДНК;
установлено, что структура и функции белков определяются их уникальной аминокислотной последовательностью;
обнаружено, что передача информации от ДНК к белкам осуществляется с помощью РНК;
разработаны относительно простые бактериальные генетические системы, позволяющие связать мутационные изменения в генах со структурными изменениями в соответствующих белках;
разработаны системы для изучения синтеза РНК и сборки белков in vitro.
Природу информационной связи между ДНК и белками удалось понять, проводя генетические и биохимические исследования мутаций в данном гене и сопоставляя их со специфическими изменениями в аминокислотной последовательности соответствующего белка, благодаря этим исследованиям была выявлена также коллинеарность последовательностей нуклеотидов в ДНК и аминокислот в белках. Наличие такой корреляции подразумевало существование генетического кода, связывающего нуклеотидные и аминокислотные последовательности обоих полимеров (генетический код), какие химические процессы управляют трансляцией генетического кода и как они регулируются при формировании свойственным разным клеткам и организмам фенотипов?
Сейчас природа генетического кода известна, составлен словарь, переводящий нуклеотидную последовательность в аминокислотную. Установлены и особенности различных этапов экспрессии генов и их регуляция, хотя многие молекулярные детали еще ждут своего разъяснения.
Процесс транскрипции у про- и эукариот существенно отличается
Транскрипция у прокариот

Фермент, ведущий матричный синтез РНК называется «РНК-полимераза» (не синтезируют РНК-праймеры для репликации, РНК-праймеры синтезируют специальные РНК-полимеразы - праймазы). Он копирует информацию, «записанную» в гене. Так мы будем называть участок ДНК, направляющий комплементарный синтез молекул РНК. Одни из этих молекул кодируют далее синтез белков, а также элементов, участвующих в регулировании этого синтеза. Такие РНК условимся называть «информационными» (иРНК). Другие гены направляют (непосредственно) синтез стабильных молекул клеточных РНК. Впрочем, иногда гены нескольких функционально связанных белков располагаются на ДНК рядом, в виде «кластера» генов и «прочитываются» РНК-полимеразой за один проход. Такую группу генов именуют «опероном». Соответствующая ему иРНК направляет рибосомальный синтез всех этих белков.
В клетке E.coli одна и та же РНК-полимераза (ДНК-зависимая РНК-полимераза) ведет синтез всех типов РНК (информационных -- иРНК, рибосомальных -- рРНК и транспортных -- тРНК). Для холофермента РНК-полимеразы известны: молекулярный вес М ~ 487 тыс. дальтон и 5 субъединиц: две ?, одна ?, одна ??, одна ? и одна ? (?2?????). Альтернативная, форма фермента, называемая кор-ферментом или кором, лишена ?-субъединицы (т.е. кор-фермент + ?-субъединица = холофермент). ?-субъединица участвует в связывании рибонуклеозидтрифосфатов в реакциях инициации и элонгации. Комплекс ?- и ??-субъединиц (?2??) участвует в неспецифическом прочном связывании с ДНК и в специфичном взаимодействии фермента с промоторами - сайтами, детерминирующими инициацию транскрипции. ?-субъединица (прозрачка 5) обеспечивает эффективное связывание холофермента с промотором, а при ее отсоединении оставшийся кор-фермент переключается на элонгацию. ?-субъединица может снова стимулировать инициацию, специфически связавшись с другой молекулой РНК-полимеразы.
У высших организмов известны три различных фермента: РНК-полимераза I, РНК-полимераза II, РНК-полимераза III.
Место посадки РНК-полимеразы строго фиксировано «промотором» -- участком ДНК, как правило, обогащенным стоящими подряд основаниями А и Т. Промоторы различных генов сходны по своему строению, но не тождественны.
РНК-полимераза снимается с ДНК по достижении ею «терминатора» -- определенной последовательности нуклеотидов ДНК, нередко образующих небольшие петли -- комплементарно спаренные участки одной нити. Терминатор всегда располагается дальше «стоп-кодона» -- тройки нуклеотидов, определяющих окончания синтеза белка по матрице иРНК.
Синтез РНК на ДНК-матрице

Двухцепочечная молекула ДНК - это физиологическая матрица для синтеза всех клеточных РНК. Даже если геном, как у некоторых вирусов, представлен одноцепочечной ДНК, последняя перед транскрипцией обязательно переходит в двуцепоччечную репликативную форму. Транскрибирована может быть любая из двух цепей геномной ДНК. Однако матрицей при транскрипции отдельного гена обычно служит только какая-то одна из низ (прозрачка 1).
Нуклеотидными предшественниками для синтеза РНК являются четыре рибонуклеозид 5?трифосфата: АТФ, ГТФ, УТФ и ЦТФ (прозрачка 2). Многие РНК содержат модифицированные нуклеотиды, но изменения в основаниях и рибозных остатках происходят после полимеризации, т.е. посттракскипционно. Тем не менее РНК-полимеразы могут использовать рибонуклеозид 5?трифосфаты, отличные от указанных четырех при условии, что модифицированные основания обладают способностью к спариванию, сравнимой с таковой для А, Г, Ц и У.
РНК-полимеразы катализируют реакцию присоединения 3`-ОН-группы нуклеотида, находящегося на растущем конце цепи, к ?-фосфату следующего рибонуклеозид 5?трифосфата (прозрачка 3). Многократное повторение этой реакции приводит к постепенному удлинению цепи РНК. Образование каждой новой фосфодиэфирной связи сопровождается высвобождением неорганического пирофосфата; быстрый гидролиз пирофосфата до неорганического фосфата in vivo делает реакцию образования фосфодиэфирной связи энергетически выгодной.
Транскрипция аналогична репликации в том смысле, что для ее осуществления также нужна ДНК-матрица (прозрачка 3). Порядок присоединения нуклеотидов определяется комплементарным спариванием оснований. Чтобы могло происходить комплементарное спаривание каждого следующего нуклеозидтрифосфата с матричным транскрибируемым основанием, спираль ДНК во время транскрипции должна раскручиваться с помощью РНК-полимеразы (прозрачка 4). Растущая цепь РНК остается связанной с ферментом и спаренной своим растущим концом с участком матричной цепи длиной 20-30 нуклеотидов; остальная часть образовавшейся цепи не связана ни с ферментом, ни с ДНК. По мере продолжения транскрипции временно разошедшиеся цепи ДНК воссоединяются и восстанавливается исходная дуплексная структура.
Отсюда различия транскрипции и репликации:
транскрипция - консервативна (двойная спираль ДНК сохраняется, а синтезированная РНК отделяется), а репликация - полуконсервативна (обе цепи исходного дуплекса паспределяются по двум дочерним спиралям);
репликация начинается только с затравки, а инициации синтеза РНК с помощью РНК-полимеразы идет de novo, начинаясь с рибонуклеозидтрифосфата, соответствующего первому нуклеотиду в цепи РНК
Наращивание РНК идет в направлении 5` - к 3`-концу вдоль матричной цепи, ориентированной в направлении 3?>5?, т.е. антипараллельно (прозрачка 3). Несмотря на процессвный характер элонгации (фермент не отделяется от матрицы на протяжении всего раунда транскрипции), ее скорость вдоль матрицы непостоянна в некоторых местах фермент делает остановки; возможно, это происходит там, гле в одноцепочечнтной ДНК или в самой РНК образуются внутрицепочечные дуплексы, мешающие продвижению полимеразы. Такие паузы могут при определенных обстоятельствах приводить к преждевременной терминации транскрипции. сигналами для нормальной терминации и отделению синтезированной РНК и полимеразы от матрицы являются особые структуры РНК-шпильки.
Каков механизм однонаправленного движения РНК-полимеразы вдоль матричной ДНК остается неясным. Неизвестно пока и как расплетается и заплетается вновь во время транскрипции дуплекс ДНК и почему восстановление этого дуплекса более выгодно, чем образование дуплекса ДНК-РНК. Можно лишь отметить, что поскольку РНК-полимераза одна осущесествляет эти функции in vitro даже в случае ковалентнозамкнутых кольцевых матричных ДНК, все секреты, по-видимому, кроются в самом этом ферменте. Для сравнения вспомним, что ДНК-полимеразы не способны к инициации синтеза новых цепей de novo и что в процессах расплетания и восстановления дуплексов при репликации двуцепочечной ДНК участвуют геликазы и топоизомеразы.

Инициация транскрипции

Транскрипция инициируется при образовании стабильного комплекса между холоферментом и специфической последовательностью, называемой промотором и располагающейся в начале всех транскрипционных единиц. Изучение нуклеотидной последовательности более чем 50 разных промоторных сайтов прокариот и мутационный анализ выявили только два консервативных участка, по-видимому играющих ключевую роль в узнавании им функционировании промотора. Одна из этих последовательностей состоит из 6-7 пар оснований и расположена примерно на расстоянии примерно 10 оснований до того нуклеотида, с которого начинается транскрипция (+1); этот сигнал обычно обозначают как - 10-последовательность, или Прибнов-бокс - в честь ее открывателя. Сравнительный анализ - 10-последовательностей примерно пятьдесят промоторов прокариот показал, что все они немного отличаются от консенсус-последовательности ТАТААТ (прозрачка 8). Подчеркнутая Т присутствует почти во всех промотороах, тогда как по другим позициям в каждом промоторе может наблюдаться от одного до нескольких вариантов.

Вторая последовательность, длина которой обычно равна девяти нуклеотидам расположена на расстоянии примерно 35 оснований до сайта инициации (35-последовательность) и также встречается в большинстве промоторов прокариот. Нуклеотидная последовательность сегмента между - 35- и - 10- участками не является критической, важно лишь расстояние между этими участками. - 35-последовательность участвует в связывании РНК-полимеразы, которое предшествует перемещению фермента в Прибнов-бокс. Возможно, РНК-полимераза вызывает локальное раскручивание спирали, начиная этот процесс с Прибнов-бокса, и создает условия для инициации синтеза РНК (прозрачка 9).

Остается открытым вопрос, достаточно ли простого связывания РНК-полимеразы с промотором для локального расхождения цепей вблизи сайта инициации синтеза РНК или РНК-полимераза расплетает спираль в стартовом сайте. Независимо от механизма образование «открытого» промоторного комплекса позволяет РНК-полимеразе осуществить спаривание первого и второго рибонуклеозидтрифосфатов с матричной цепью и катализировать образование первой фосфодиэфирной связи.

Различия в эффективности транскрипции индивидуальных генов отчасти зависят от структуры их промоторов:

конкретная нуклеотидная последовательность - 35-участка определяет прочность взаимодействия РНК-полимеразы с промоторной последовательностью

конкретная нуклеотидная последовательность - 10-участка определяет эффективность образования «открытого» промоторного комплекса

мутации в этих участках приводят к значительным изменениям способности многих промоторов обеспечивать инициацию транскрипции

если промотор малоэффективен, то инициация транскрипции облегчается включением белков вблизи с - 35- последовательностью, именно они увеличивают вероятность того, что она будет обнаружена РНК-полимеразой и свяжется с ней; кроме того, связывание белков-активаторов может привести также к изменению структуры ДНК и тем самым способствовать инициации транскрипции

повышению или снижению эффективности некоторых промоторов может способствовать изменение топологической структуры ДНК (например, увеличение числа отрицательных сверхвитков)

Терминация транскрипции и отделение цепей РНК

Последовательности ДНК, являющиеся сигналами остановки транскрипции, называются транскрипционными терминаторами. Обнаружено два типа сигналов терминации - ?-зависимый и ?-независимый терминаторы. Оба они имеют некоторые общие признаки (прозрачка 11). И тот и другой содержат инвертированные повторы, благодаря чему 3`-концы РНК-транскриптов складываются с образованием шпилек разной длины. Стебли шпилек ?-независимых терминаторов обычно содержат ГЦ-богатые участки; один из них находится вблизи основания стебля, и к нему примыкает участок, состоя и т.д.................


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


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