Матричная теория биосинтеза белка

Каким образом происходит синтез белка в рибосомах? М-лы белков представляют собой полипептидные цепочки, сост. из отдельных аминокислот (АК). Но АК недостаточно активны, чтобы соединиться. Поэтому АК должны активироваться под действием особых ферментов (каждый специфичен). Источником энергии - (АТФ). В результате активирования АК становится более лабильной и под действием того же фермента связывается с т-РНК. Каждой АК соответствует строго специфическая т-РНК. Она находит «свою» АК и переносит ее в рибосому. Такая РНК - транспортная.Рибосома представляет собой как бы конвейер для сборки цепочки белка из поступающих в него различных АК.Возникает вопрос: от чего зависит порядок связывания между собой отдельных АК? Оказывается, что одновременно с т-РНК, на которой «сидит» своя АК, в рибосому поступает «сигнал» от ДНК, которая содержится в ядре, в рибосоме синтезируется тот или иной белок, тот или иной фермент (так как ферменты являются белками). Направляющее влияние ДНК на с-з белка осуществляется не непосредственно, а с помощью особого посредника - матричной или информационной РНК (м-РНК или и-РНК). И- РНК синтезируется в ядре под влиянием ДНК, поэтому ее состав отражает состав ДНК. Ген.информация, закодированная в ДНК, передается на и-РНК и далее на белок.Молекула и- РНК поступает в рибосому и как бы прошивает ее. Тот ее отрезок, кот. находится в данный момент в рибосоме, определенный кодоном (триплет), взаимодействует совершенно специфично с подходящим к нему по строению триплетом (антикодоном) в т- РНК, которая принесла в рибосому АК. Т- РНК со своей АК подходит к определенному кодону и-РНК и соединяется с ним; к следующему, соседнему участку и-РНК присоединяется другая т-РНК с другой АК и т.д., до тех пор пока не будет считана вся цепочка и-РНК и пока не нанижутся все АК в соответствующем порядке, образуя мол-лу белка. А т-РНК, которая доставила АК к определенному участку полипептидной цепи, освобождается от своей АК и выходит иэ рибосомы. Затем снова в цитоплазме к ней может присоединиться нужная АК, и она снова перенесет ее в рибосому. Основные этапы передачи ген. информации: синтез на ДНК как на матрице и-РНК (транскрипция) и с-з в рибосомах полипептидной цепи по программе, содержащейся в и-РНК (трансляция), универсальны для всех живых существ. Однако у эукариот транскрипция и трансляция строго разделены в пространстве и времени: синтез различных РНК происходит в ядре, после чего м-лы РНК должны покинуть пределы ядра, пройдя через ядерную мембрану. Затем в цитоплазме РНК транспортируются к месту синтеза белка— рибосомам. После этого наступает трансляция.У бактерий, ядерное вещество которых не отделено от цитоплазмы мембраной, транскрипция и трансляция идут одновременно.На современ. схемах видно, как на матрице бактериальной ДНК, в тех участках, где к ДНК прикреплены молекулы РНК-полимеразы (фермента, катализирующего транскрипцию ДНК в РНК), происходит синтез молекул и-РНК. Нити и-РНК, расположенные перпендикулярно к линейной молекуле ДНК, продвигаются вдоль матрицы и увеличиваются в длине. По мере удлинения нитей РНК к ним присоединяются рибосомы, которые, продвигаясь, в свою очередь, вдоль нити РНК по направлению к ДНК, ведут синтез белка Изложенная теория биосинтеза белка получила название матричной теории. Матричной эта теория называется потому, что нуклеиновые кислоты играют как бы роль матриц, в которых записана вся информация относительно последовательности аминокислотных остатков в молекуле белка.

58БелкиСинтез белков. Механизм регуляции. Манипулирование способностью РНК-полимеразы связываться с молекулой ДНК является важным регулирующим механизмом, контролирующим образование белков. Инициация транскрипции может происходить несколькими путями. Часто это зависит от присоединения к ДНК особых молекул (активаторов транскрипции), в результате чего конформация ДНК изменяется и позволяет РНК-полимеразе присоединиться к молекуле ДНК. Иногда это может зависеть от удаления особого типа соединений, обычно белков (репрессоров), которые блокируют участок связывания РНК-полимеразы. Например, клетки печени способны превращать глюкозу в форму, подходящую для хранения, так называемый гликоген. Ферменты, которые ответственны за это превращение, «учитываются» с ДНК только при высоком уровне глюкозы. Повышенный уровень глюкозы вызывает изменение конформации ДНК. Эти изменения приводят к удалению блока на промотерном участке, в результате чего РНК-полимераза присоединяется к ДНК. У прокариот, если какой-нибудь участок транскрибируется, то он автоматически транслируется, т.е. регуляция синтеза белка у прокариот осуществляется на уровне транскрипции.У эукариот транскрипция и трансляция пространственно разделены (транскрипция в ядре, трансляция в цитоплазме), и регуляция синтеза белка происходит в три этапа - транскрипция, экспорт из ядра, трансляция. Регуляция синтеза белка у эукариот осуществляется в основном на уровне трансляции, когда регуляторные вещества присоединяются к управляющим участкам 3’-НТО и 5’-НТО.5'-НТО отвечает за частоту трансляции; 3'-НТО отвечает за время жизни иРНК в цитоплазме.Транскрипция у эукариот регулируется почти так же, как у прокариот. Разница: у эукариот транскрипция может не только подавляться репрессорами, присоединенными к операторам, но и стимулироваться активаторами, присоединенными к энхансерам.Опероны у эукариот пространственные, т.е. участок, к которому присоединен репрессор, может находиться не в том же участке хромосомы, где лежат промотор и структурные гены, и приближаться к ним за счет укладки ДНК в интерфазном ядре.