Leben in Kohlenstoffform existiert aufgrund der Anwesenheit von Proteinmolekülen. Und die Proteinbiosynthese in der Zelle ist die einzige Möglichkeit zur Genexpression. Die Umsetzung dieses Prozesses erfordert jedoch den Start einer Reihe von Prozessen, die mit dem "Entpacken" genetischer Informationen, der Suche nach dem gewünschten Gen, seinem Lesen und seiner Reproduktion verbunden sind. Der Begriff „Transkription“ in der Biologie bezieht sich lediglich auf den Prozess der Übertragung von Informationen von einem Gen auf Boten-RNA. Dies ist der Beginn der Biosynthese, also der direkten Umsetzung der Erbinformation.
Speicherung genetischer Informationen
In den Zellen lebender Organismen ist die genetische Information im Zellkern, in den Mitochondrien, in den Chloroplasten und in den Plasmiden lokalisiert. Mitochondrien und Chloroplasten enthalten eine kleine Menge tierischer und pflanzlicher DNA, während bakterielle Plasmide der Ort der Speicherung von Genen sind, die für eine schnelle Anpassung an Umweltbedingungen verantwortlich sind.
In viralen Körpern werden Erbinformationen auch in Form von RNA- oder DNA-Polymeren gespeichert. Der Prozess ihrer Umsetzung ist aber auch mit der Notwendigkeit der Transkription verbunden. In der Biologie ist dieser Prozess von herausragender Bedeutung, da dieser Prozess zur Realisierung von Erbinformationen führt und die Proteinbiosynthese auslöst.
In tierischen Zellen wird die Erbinformation durch ein DNA-Polymer repräsentiert, das kompakt im Zellkern verpackt ist. Daher müssen vor der Proteinsynthese oder dem Ablesen eines Gens einige Schritte durchlaufen werden: Abwickeln von kondensiertem Chromatin und „Freisetzen“ des gewünschten Gens, seine Erkennung durch Enzymmoleküle, Transkription.
In der Biologie und biologischen Chemie wurden diese Stufen bereits untersucht. Sie führen zur Synthese eines Proteins, dessen Primärstruktur im gelesenen Gen kodiert wurde.
Transkriptionsschema in eukaryotischen Zellen
Obwohl die Transkription in der Biologie nicht ausreichend untersucht wurde, wird ihr Ablauf traditionell in Form eines Diagramms dargestellt. Es besteht aus Initiation, Elongation und Termination. Dies bedeutet, dass der gesamte Prozess in drei Komponenten seiner Phänomene unterteilt wird.
Die Initiation ist eine Reihe von biologischen und biochemischen Prozessen, die zum Beginn der Transkription führen. Die Essenz der Verlängerung besteht darin, die Molekülkette weiter aufzubauen. Termination ist eine Reihe von Prozessen, die zur Terminierung der RNA-Synthese führen. Übrigens wird im Zusammenhang mit der Proteinbiosynthese der Prozess der Transkription in der Biologie meist mit der Synthese von Boten-RNA gleichgesetzt. Darauf aufbauend soll später eine Polypeptidkette synthetisiert werden.
Einleitung
Die Initiation ist der am wenigsten verstandene Transkriptionsmechanismus in der Biologie. Was dies aus biochemischer Sicht ist, ist unbekannt. Das heißt, die spezifischen Enzyme, die für den Start der Transkription verantwortlich sind, werden überhaupt nicht erkannt. Ebenfalls unbekannt sind die intrazellulären Signale und Wege ihrer Übertragung, die auf die Notwendigkeit der Synthese eines neuen Proteins hinweisen. Für die Zytologie und Biochemie ist dies eine grundlegende Aufgabe.
Verlängerung
Eine zeitliche Trennung von Initiierung und Elongation ist noch nicht möglich, da Laboruntersuchungen zur Bestätigung spezifischer Enzyme und Triggerfaktoren nicht möglich sind. Daher ist diese Grenze sehr bedingt. Die Essenz des Elongationsprozesses wird auf die Elongation einer wachsenden Kette reduziert, die auf der Grundlage einer DNA-Matrizenregion synthetisiert wird.
Es wird angenommen, dass die Elongation nach der ersten Translokation der RNA-Polymerase und dem Beginn der Anheftung des ersten Cadons an die Startstelle der RNA beginnt. Im Verlauf der Elongation werden Kadone in Richtung des 3'-5'-Strangs in den entspiralisierten und in zwei Stränge aufgeteilten DNA-Bereich abgelesen. Gleichzeitig werden der wachsenden RNA-Kette neue Nukleotide hinzugefügt, die komplementär zur DNA-Matrizenregion sind. In diesem Fall wird die DNA auf eine Breite von 12 Nukleotiden, also auf 4 Kanons, „gestickt“.
Das RNA-Polymerase-Enzym bewegt sich entlang der wachsenden Kette, und „hinter“ ihm erfolgt die umgekehrte „Vernetzung“ der DNA zu einer doppelsträngigen Struktur mit der Wiederherstellung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Nukleotiden. Dies beantwortet teilweise die Frage, was in der Biologie als Transkription bezeichnet wird. Die Elongation ist die Hauptphase der Transkription, weil in ihrem Verlauf der sogenannte Mediator zwischen Gen- und Proteinsynthese aufgebaut wird.
Beendigung
Der Terminationsprozess bei der Transkription eukaryotischer Zellen ist kaum verstanden. Bisher haben Wissenschaftler ihre Essenz auf die Beendigung der DNA-Ablesung am 5"-Ende und die Hinzufügung einer Gruppe von Adeninbasen an das 3"-Ende der RNA reduziert. Letzteres Verfahren ermöglicht es, die chemische Struktur der resultierenden RNA zu stabilisieren. Es gibt zwei Arten der Termination in Bakterienzellen. Dies ist ein Rho-abhängiger und Rho-unabhängiger Prozess.
Die erste verläuft in Gegenwart des Rho-Proteins und wird auf einen einfachen Bruch von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen der DNA-Matrizenregion und der synthetisierten RNA reduziert. Die zweite, Rho-unabhängige, tritt nach dem Auftreten der Stammschleife auf, wenn sich dahinter ein Satz Uracilbasen befindet. Diese Kombination führt zur Ablösung der RNA von der DNA-Matrize. Es ist offensichtlich, dass die Transkriptionstermination ein enzymatischer Prozess ist, aber seine spezifischen Biokatalysatoren wurden noch nicht gefunden.
Virale Transkription
Virale Körper haben kein eigenes Proteinbiosynthesesystem und können sich daher nicht vermehren, ohne die Zellen auszubeuten. Aber Viren haben ihr eigenes genetisches Material, das realisiert und in die Gene infizierter Zellen eingebaut werden muss. Dazu verfügen sie über eine Reihe von Enzymen (oder nutzen Zellenzymsysteme), die ihre Nukleinsäure transkribieren. Das heißt, dieses Enzym synthetisiert basierend auf der genetischen Information des Virus ein Analogon der Boten-RNA. Aber es ist überhaupt keine RNA, sondern ein DNA-Polymer, das beispielsweise beim Menschen zu Genen komplementär ist.
Dies verstößt völlig gegen die traditionellen Prinzipien der Transkription in der Biologie, was am Beispiel des HIV-Virus betrachtet werden sollte. Sein Enzym Reversetase aus viraler RNA ist in der Lage, DNA zu synthetisieren, die zu menschlicher Nukleinsäure komplementär ist. Der Prozess der Synthese komplementärer DNA aus RNA wird als reverse Transkription bezeichnet. Dies ist in der Biologie die Definition des Prozesses, der für die Einbettung der Erbinformation des Virus in das menschliche Genom verantwortlich ist.
Wir begegnen dem Konzept der Transkription beim Erlernen einer Fremdsprache. Es hilft uns, unbekannte Wörter richtig umzuschreiben und auszusprechen. Was versteht man unter diesem Begriff in der Naturwissenschaft? Die Transkription ist in der Biologie ein Schlüsselprozess im Reaktionssystem der Proteinbiosynthese. Er ist es, der es der Zelle erlaubt, sich mit Peptiden zu versorgen, die in ihr Aufbau-, Schutz-, Signal-, Transport- und andere Funktionen erfüllen. Nur das Umschreiben von Informationen vom DNA-Locus zum informationsgebenden Ribonukleinsäuremolekül startet den Proteinsyntheseapparat der Zelle, der biochemische Übersetzungsreaktionen bereitstellt.
In diesem Artikel werden wir die Stadien der Transkription und Proteinsynthese betrachten, die in verschiedenen Organismen ablaufen, und auch die Bedeutung dieser Prozesse in der Molekularbiologie bestimmen. Außerdem geben wir eine Definition dessen, was Transkription ist. In der Biologie können Erkenntnisse über die für uns interessanten Prozesse aus ihren Teilbereichen wie Zytologie, Molekularbiologie und Biochemie gewonnen werden.
Merkmale von Matrixsynthesereaktionen
Für diejenigen, die mit den im Rahmen der allgemeinen Chemie untersuchten Grundtypen chemischer Reaktionen vertraut sind, werden die Prozesse der Matrixsynthese völlig neu sein. Der Grund dafür ist folgender: Solche Reaktionen, die in lebenden Organismen ablaufen, sorgen dafür, dass Elternmoleküle mit einem speziellen Code kopiert werden. Es wurde nicht sofort entdeckt, es ist besser zu sagen, dass die Idee der Existenz von zwei verschiedenen Sprachen zur Speicherung von Erbinformationen über zwei Jahrhunderte ihren Weg fand: vom Ende des 19. bis Mitte des 20.. Um sich besser vorstellen zu können, was Transkription und Translation in der Biologie sind und warum sie mit den Reaktionen der Matrixsynthese zusammenhängen, wenden wir uns für eine Analogie dem technischen Vokabular zu.
Alles ist wie in der Typografie
Stellen Sie sich vor, wir müssten zum Beispiel hunderttausend Exemplare einer beliebten Zeitung drucken. Das gesamte Material, das in ihn eintritt, wird auf dem Mutterträger gesammelt. Diese erste Probe wird als Matrix bezeichnet. Dann wird es auf Druckmaschinen vervielfältigt – es werden Kopien angefertigt. Ähnliche Prozesse finden in einer lebenden Zelle statt, in der nur DNA- und mRNA-Moleküle als Vorlagen dienen und Boten-RNA und Proteinmoleküle als Kopien dienen. Schauen wir sie uns genauer an und finden heraus, dass Transkription in der Biologie die Reaktion der Matrixsynthese genannt wird, die im Zellkern stattfindet.
Der genetische Code ist der Schlüssel zum Mysterium der Proteinbiosynthese
In der modernen Molekularbiologie streitet niemand darüber, welche Substanz Träger erblicher Eigenschaften ist und Daten zu ausnahmslos allen Proteinen des Körpers speichert. Dies ist natürlich Desoxyribonukleinsäure. Es ist jedoch aus Nukleotiden aufgebaut, und die Proteine, deren Zusammensetzung darin gespeichert sind, werden durch Aminosäuremoleküle repräsentiert, die keine chemische Affinität zu DNA-Monomeren haben. Mit anderen Worten, wir haben es mit zwei verschiedenen Sprachen zu tun. In einem von ihnen sind die Wörter Nukleotide, in dem anderen Aminosäuren. Was wird als Übersetzer fungieren, der die als Ergebnis der Transkription erhaltenen Informationen neu kodiert? Die Molekularbiologie glaubt, dass diese Rolle vom genetischen Code übernommen wird.
Einzigartige Eigenschaften des Mobilfunkcodes
Dies ist der Code, dessen Tabelle unten dargestellt ist. Zytologen, Genetiker, Biochemiker arbeiteten an seiner Entstehung. Zudem wurden Erkenntnisse aus der Kryptografie in die Entwicklung des Codes eingebracht. Aufgrund seiner Regeln ist es möglich, die Primärstruktur des synthetisierten Proteins zu ermitteln, da die Übersetzung in der Biologie der Prozess ist, Informationen über die Struktur eines Peptids aus der Sprache der Nukleotide und RNA in die Sprache der Aminosäuren eines Proteinmoleküls zu übersetzen .
Die Idee der Kodierung in lebenden Organismen wurde erstmals von G. A. Gamov geäußert. Weitere wissenschaftliche Entwicklungen führten zur Formulierung ihrer Grundregeln. Zunächst wurde festgestellt, dass die Struktur von 20 Aminosäuren in 61 Boten-RNA-Tripletts verschlüsselt ist, was zu dem Konzept der Code-Degeneration führte. Als nächstes fanden wir die Zusammensetzung von Nonsense-Codons heraus, die die Rolle des Startens und Stoppens des Prozesses der Proteinbiosynthese spielen. Dazu kamen Aussagen über seine Kollinearität und Universalität, die die kohärente Theorie des genetischen Codes vervollständigten.
Wo findet Transkription und Übersetzung statt?
In der Biologie haben mehrere ihrer Abteilungen, die sich mit Struktur und biochemischen Prozessen in der Zelle befassen (Zytologie und Molekularbiologie), die Lokalisierung von Matrixsynthesereaktionen bestimmt. Die Transkription erfolgt also im Kern unter Beteiligung des Enzyms RNA-Polymerase. In seinem Karyoplasma wird aus freien Nukleotiden nach dem Prinzip der Komplementarität ein mRNA-Molekül synthetisiert, das Informationen über die Struktur des Peptids von einem Strukturgen abschreibt.
Dann verlässt es den Zellkern durch die Poren in der Kernmembran und landet im Zytoplasma der Zelle. Hier muss sich die mRNA mit mehreren Ribosomen zu einem Polysom verbinden, einer Struktur, die bereit ist, Ribonukleinsäuremoleküle zu transportieren. Ihre Aufgabe ist es, Aminosäuren an den Ort einer anderen Reaktion der Matrixsynthese zu bringen - der Translation. Betrachten wir die Mechanismen beider Reaktionen im Detail.
Merkmale der Bildung von i-RNA-Molekülen
Transkription in der Biologie ist das Umschreiben von Informationen über die Struktur eines Peptids von einem strukturellen DNA-Gen zu einem Ribonukleinsäuremolekül, was als Information bezeichnet wird. Wie wir bereits gesagt haben, kommt es im Zellkern vor. Zuerst bricht das Enzym DNA-Restriktionsenzym die Wasserstoffbrückenbindungen, die die Ketten der Desoxyribonukleinsäure verbinden, und seine Helix entwindet sich. Das Enzym RNA-Polymerase heftet sich an freie Polynukleotidregionen. Es aktiviert den Zusammenbau einer Kopie - eines i-RNA-Moleküls, das neben informativen Abschnitten - Exons - auch leere Nukleotidsequenzen - Introns - enthält. Sie sind Ballast und müssen entfernt werden. Dieser Vorgang wird in der Molekularbiologie Verarbeitung oder Reifung genannt. Es vervollständigt die Transkription. Die Biologie erklärt dies kurz so: Erst nach dem Verlust unnötiger Monomere kann die Nukleinsäure den Zellkern verlassen und ist bereit für weitere Schritte der Proteinbiosynthese.
Reverse Transkription bei Viren
Nicht-zelluläre Lebensformen unterscheiden sich auffallend von prokaryotischen und eukaryotischen Zellen nicht nur in ihrer äußeren und inneren Struktur, sondern auch in den Reaktionen der Matrixsynthese. In den siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts bewies die Wissenschaft die Existenz von Retroviren - Organismen, deren Genom aus zwei RNA-Ketten besteht. Unter der Wirkung des Enzyms Reversetase kopieren solche Viruspartikel DNA-Moleküle aus Ribonukleinsäure-Abschnitten, die dann in den Karyotyp der Wirtszelle eingeführt werden. Wie Sie sehen, geht das Abschreiben von Erbinformationen in diesem Fall in die entgegengesetzte Richtung: von RNA zu DNA. Diese Form des Kodierens und Lesens ist beispielsweise typisch für Krankheitserreger, die verschiedene Arten onkologischer Erkrankungen verursachen.
Ribosomen und ihre Rolle im Zellstoffwechsel
Im Zytoplasma der Zelle laufen Reaktionen des Kunststoffaustauschs ab, zu denen die Biosynthese von Peptiden gehört. Um ein fertiges Proteinmolekül zu erhalten, reicht es nicht aus, die Nukleotidsequenz eines Strukturgens zu kopieren und ins Zytoplasma zu übertragen. Es werden auch Strukturen benötigt, die Informationen lesen und die Verbindung von Aminosäuren zu einer einzigen Kette durch Peptidbindungen sicherstellen. Dies sind Ribosomen, deren Struktur und Funktion von der Molekularbiologie große Aufmerksamkeit geschenkt wird. Wir haben bereits herausgefunden, wo die Transkription stattfindet - das ist das Karyoplasma des Kerns. Ort der Translationsprozesse ist das zelluläre Zytoplasma. Darin befinden sich die Kanäle des endoplasmatischen Retikulums, auf denen proteinsynthetisierende Organellen, Ribosomen, in Gruppen sitzen. Ihre Anwesenheit sorgt jedoch noch nicht für das Einsetzen von plastischen Reaktionen. Wir brauchen Strukturen, die Protein-Monomer-Moleküle – Aminosäuren – an das Polysom liefern. Sie werden Transport-Ribonukleinsäuren genannt. Was sind sie und welche Rolle spielen sie bei der Übersetzung?
Träger von Aminosäuren
Kleine Transport-RNA-Moleküle haben in ihrer räumlichen Konfiguration einen Abschnitt, der aus einer Sequenz von Nukleotiden besteht - einem Anticodon. Für die Umsetzung translationaler Prozesse ist es notwendig, dass ein Initiativkomplex entsteht. Es sollte das Templat-Triplett, Ribosomen und die komplementäre Region des Transportmoleküls enthalten. Sobald ein solcher Komplex aufgebaut ist, ist dies ein Signal, mit dem Aufbau des Proteinpolymers zu beginnen. Sowohl die Übersetzung als auch die Transkription sind in der Biologie Assimilationsprozesse, die immer mit der Aufnahme von Energie einhergehen. Für ihre Umsetzung bereitet sich die Zelle im Voraus vor und sammelt eine große Anzahl von Adenosintriphosphorsäuremolekülen an.
Die Synthese dieses Energiestoffs erfolgt in Mitochondrien – den wichtigsten Organellen ausnahmslos aller eukaryontischen Zellen. Es geht dem Beginn von Matrixsynthesereaktionen voraus und nimmt einen Platz in der präsynthetischen Phase des Zelllebenszyklus und nach Replikationsreaktionen ein. Die Spaltung von ATP-Molekülen begleitet Transkriptionsprozesse und Translationsreaktionen, die dabei freigesetzte Energie wird von der Zelle in allen Phasen der Biosynthese organischer Substanzen genutzt.
Übersetzungsstufen
Zu Beginn der Reaktionen, die zur Bildung eines Polypeptids führen, binden 20 Arten von Proteinmonomeren an bestimmte Transportsäuremoleküle. Parallel dazu findet in der Zelle die Bildung eines Polysoms statt: An der Stelle des Startcodons werden Ribosomen an die Matrix angehängt. Der Start der Biosynthese beginnt und die Ribosomen bewegen sich entlang der mRNA-Tripletts. Dafür eignen sich Moleküle, die Aminosäuren transportieren. Ist das Codon im Polysom komplementär zum Anticodon von Transportsäuren, dann verbleibt die Aminosäure im Ribosom und die entstehende Polypeptidbindung verbindet sie mit den bereits vorhandenen Aminosäuren. Sobald die Protein-synthetisierende Organelle das Stop-Triplett (meist UAG, UAA oder UGA) erreicht, stoppt die Translation. Dadurch wird das Ribosom zusammen mit dem Proteinpartikel von der mRNA getrennt.
Wie erhält ein Peptid seine native Form?
Die letzte Stufe der Translation ist der Prozess des Übergangs der Primärstruktur des Proteins in die Tertiärform, die die Form eines Kügelchens hat. Enzyme entfernen darin unnötige Aminosäurereste, fügen Monosaccharide oder Lipide hinzu und synthetisieren zusätzlich Carboxyl- und Phosphatgruppen. All dies geschieht in den Hohlräumen des endoplasmatischen Retikulums, wo das Peptid nach Abschluss der Biosynthese eintritt. Als nächstes gelangt das native Proteinmolekül in die Kanäle. Sie dringen in das Zytoplasma ein und sorgen dafür, dass das Peptid in einen bestimmten Bereich des Zytoplasmas gelangt und dann für die Bedürfnisse der Zelle verwendet wird.
In diesem Artikel haben wir herausgefunden, dass Translation und Transkription in der Biologie die Hauptreaktionen der Matrixsynthese sind, die der Erhaltung und Weitergabe der erblichen Anlagen des Organismus zugrunde liegen.
Legen Sie zunächst die Abfolge der Schritte in der Proteinbiosynthese fest, beginnend mit der Transkription. Die gesamte Abfolge von Prozessen, die während der Synthese von Proteinmolekülen ablaufen, kann in 2 Stufen zusammengefasst werden:
Transkription.
Übertragung.
Struktureinheiten der Erbinformation sind Gene - Abschnitte des DNA-Moleküls, die für die Synthese eines bestimmten Proteins kodieren. Hinsichtlich der chemischen Organisation unterscheidet sich das Vererbungs- und Variabilitätsmaterial von Pro- und Eukaryoten nicht grundlegend. Das genetische Material in ihnen wird im DNA-Molekül präsentiert, das Prinzip der Aufzeichnung der Erbinformationen und des genetischen Codes ist ebenfalls üblich. Dieselben Aminosäuren in Pro- und Eukaryoten werden durch dieselben Codons verschlüsselt.
Das Genom moderner prokaryotischer Zellen ist durch eine relativ geringe Größe gekennzeichnet, die DNA von Escherichia coli hat die Form eines etwa 1 mm langen Rings. Es enthält 4 x 10 6 Basenpaare, die etwa 4000 Gene bilden. 1961 entdeckten F. Jacob und J. Monod die cistronische oder kontinuierliche Organisation prokaryotischer Gene, die vollständig aus codierenden Nukleotidsequenzen bestehen und vollständig während der Proteinsynthese realisiert werden. Die Erbsubstanz des DNA-Moleküls von Prokaryoten befindet sich direkt im Zytoplasma der Zelle, wo sich auch die für die Genexpression notwendige tRNA und Enzyme befinden Expression ist die funktionelle Aktivität von Genen oder Genexpression. Daher kann mit DNA synthetisierte mRNA sofort als Matrize im Translationsprozess der Proteinsynthese dienen.
Das eukaryotische Genom enthält viel mehr Erbmaterial. Beim Menschen beträgt die Gesamtlänge der DNA im diploiden Chromosomensatz etwa 174 cm, er enthält 3 x 10 9 Basenpaare und umfasst bis zu 100.000 Gene. 1977 wurde in der Struktur der meisten eukaryotischen Gene eine Diskontinuität entdeckt, die als "Mosaik"-Gen bezeichnet wurde. Es hat kodierende Nukleotidsequenzen exonisch und Intron Grundstücke. Nur Exon-Informationen werden für die Proteinsynthese verwendet. Die Anzahl der Introns variiert in verschiedenen Genen. Es wurde festgestellt, dass das Hühner-Ovalbumin-Gen 7 Introns und das Säugetier-Procollagen-Gen 50 enthält. Die Funktionen von stillen DNA-Introns wurden noch nicht vollständig aufgeklärt. Es wird angenommen, dass sie Folgendes bereitstellen: 1) die strukturelle Organisation von Chromatin; 2) einige von ihnen sind offensichtlich an der Regulation der Genexpression beteiligt; 3) Introns können als Informationsspeicher für Variabilität betrachtet werden; 4) sie können eine schützende Rolle spielen, indem sie die Wirkung von Mutagenen übernehmen.
Transkription
Der Vorgang des Umschreibens von Informationen im Zellkern von einem Teil eines DNA-Moleküls in ein mRNA-Molekül (mRNA) wird als bezeichnet Transkription(lat. Transcriptio - Umschreiben). Das Primärprodukt des Gens, mRNA, wird synthetisiert. Dies ist der erste Schritt in der Proteinsynthese. Auf dem entsprechenden DNA-Abschnitt erkennt das Enzym RNA-Polymerase das Zeichen des Beginns der Transkription - Vorschau Als Ausgangspunkt gilt das erste DNA-Nukleotid, das vom Enzym in das RNA-Transkript aufgenommen wird. Kodierende Regionen beginnen in der Regel mit dem Codon AUG, manchmal wird GUG in Bakterien verwendet. Wenn die RNA-Polymerase an den Promotor bindet, wird die DNA-Doppelhelix lokal entdrillt und einer der Stränge wird nach dem Prinzip der Komplementarität kopiert. mRNA wird synthetisiert, ihre Montagegeschwindigkeit erreicht 50 Nukleotide pro Sekunde. Während sich die RNA-Polymerase bewegt, wächst die mRNA-Kette, und wenn das Enzym das Ende der Kopierstelle erreicht - Terminator bewegt sich die mRNA von der Matrize weg. Die DNA-Doppelhelix hinter dem Enzym wird repariert.
Die Transkription von Prokaryoten findet im Zytoplasma statt. Da die DNA ausschließlich aus codierenden Nukleotidsequenzen besteht, dient die synthetisierte mRNA daher sofort als Matrize für die Translation (siehe oben).
Die Transkription von mRNA in Eukaryoten findet im Zellkern statt. Es beginnt mit der Synthese von großen Molekülen – Vorläufern (pro-mRNA), genannt unreife oder Kern-RNA.Das Primärprodukt des Gens – pro-mRNA ist eine exakte Kopie der transkribierten DNA-Region, einschließlich Exons und Introns. Der Prozess der Bildung von reifen RNA-Molekülen aus Vorläufern wird genannt wird bearbeitet. Die mRNA-Reifung erfolgt durch Spleißen sind Stecklinge durch Enzyme einschränken Introns und Verbindung von Stellen mit transkribierten Exonsequenzen durch Ligaseenzyme. (Abb.) Reife mRNA ist viel kürzer als pro-mRNA-Vorläufermoleküle, die Größe der Introns in ihnen variiert von 100 bis 1000 Nukleotiden oder mehr. Introns machen etwa 80 % aller unreifen mRNA aus.
Jetzt hat sich gezeigt, dass es möglich ist alternatives Spleißen, bei dem Nukleotidsequenzen aus einem Primärtranskript in seinen verschiedenen Regionen deletiert werden können und mehrere reife mRNAs gebildet werden. Diese Art des Spleißens ist charakteristisch für das Immunglobulin-Gensystem in Säugetieren, das es ermöglicht, verschiedene Arten von Antikörpern basierend auf einem einzigen mRNA-Transkript zu bilden.
Nach Abschluss der Prozessierung wird die reife mRNA selektiert, bevor sie den Zellkern verlässt. Es wurde festgestellt, dass nur 5 % der reifen mRNA in das Zytoplasma gelangen und der Rest im Zellkern gespalten wird.
Übertragung
Translation (lat. Translatio - Transfer, Transfer) - Übersetzung von Informationen, die in der Nukleotidsequenz des mRNA-Moleküls enthalten sind, in die Aminosäuresequenz der Polypeptidkette (Abb. 10). Dies ist die zweite Stufe der Proteinsynthese. Beim Transfer reifer mRNA durch die Poren der Kernhülle entstehen spezielle Proteine, die mit dem RNA-Molekül einen Komplex bilden. Zusätzlich zum mRNA-Transport schützen diese Proteine die mRNA vor den schädlichen Wirkungen zytoplasmatischer Enzyme. Bei der Übersetzung spielen tRNAs eine zentrale Rolle, sie sorgen für die exakte Übereinstimmung der Aminosäure mit dem Code des mRNA-Tripletts. Der Prozess der Translationsdekodierung findet in Ribosomen statt und wird in Richtung von 5 nach 3 durchgeführt. Der Komplex aus mRNA und Ribosomen wird als Polysom bezeichnet.
Die Translation kann in drei Phasen unterteilt werden: Initiation, Elongation und Termination.
Einleitung.
In diesem Stadium ist der gesamte Komplex, der an der Synthese des Proteinmoleküls beteiligt ist, zusammengesetzt. Es gibt eine Vereinigung von zwei Ribosomen-Untereinheiten an einer bestimmten Stelle der mRNA, die erste Aminoacyl-tRNA ist daran befestigt, und dies setzt den Rahmen für das Lesen von Informationen. Jedes mRNA-Molekül enthält eine Stelle, die komplementär zur rRNA der kleinen Untereinheit des Ribosoms ist und von ihr spezifisch kontrolliert wird. Daneben befindet sich das initiierende Startcodon AUG, das für die Aminosäure Methionin kodiert.
Verlängerung
- umfasst alle Reaktionen vom Moment der Bildung der ersten Peptidbindung bis zur Anlagerung der letzten Aminosäure. Das Ribosom hat zwei Stellen für die Bindung von zwei tRNA-Molekülen. Die erste t-RNA mit der Aminosäure Methionin befindet sich in einem Abschnitt, Peptidyl (P), und von dort aus beginnt die Synthese eines beliebigen Proteinmoleküls. Das zweite t-RNA-Molekül dringt in die zweite Stelle des Ribosoms ein – Aminoacyl (A) und heftet sich an sein Codon. Zwischen Methionin und der zweiten Aminosäure wird eine Peptidbindung gebildet. Die zweite tRNA wandert zusammen mit ihrem mRNA-Codon zum Peptidylzentrum. Die Bewegung der tRNA mit der Polypeptidkette vom Aminoacylzentrum zum Peptidylzentrum wird begleitet von der Fortbewegung des Ribosoms entlang der mRNA um einen Schritt, der einem Codon entspricht. Die tRNA, die das Methionin geliefert hat, kehrt in das Zytoplasma zurück und das Amnoacylzentrum wird freigesetzt. Es erhält eine neue t-RNA mit einer durch das nächste Codon verschlüsselten Aminosäure. Zwischen der dritten und zweiten Aminosäure wird eine Peptidbindung gebildet, und die dritte tRNA wandert zusammen mit dem mRNA-Codon zum Peptidylzentrum Der Prozess der Verlängerung, Verlängerung der Proteinkette. Es wird fortgesetzt, bis eines der drei Codons, die nicht für Aminosäuren kodieren, in das Ribosom eintritt. Dies ist ein Terminatorcodon und es gibt keine entsprechende tRNA dafür, sodass keine der tRNAs einen Platz im Aminoacylzentrum einnehmen kann.
Beendigung
- Vervollständigung der Polypeptidsynthese. Es ist mit der Erkennung eines der Terminationscodons (UAA, UAG, UGA) durch ein spezifisches ribosomales Protein verbunden, wenn es in das Aminoacylzentrum eintritt. An das Ribosom wird ein spezieller Terminationsfaktor angehängt, der die Trennung von Ribosomenuntereinheiten und die Freisetzung des synthetisierten Proteinmoleküls fördert. Wasser wird an die letzte Aminosäure des Peptids gebunden und sein Carboxylende von der tRNA getrennt.
Der Aufbau der Peptidkette erfolgt mit hoher Geschwindigkeit. In Bakterien bei einer Temperatur von 37°C wird es durch die Addition von 12 bis 17 Aminosäuren pro Sekunde an das Polypeptid ausgedrückt. In eukaryotischen Zellen werden zwei Aminosäuren in einer Sekunde an ein Polypeptid angefügt.
Die synthetisierte Polypeptidkette tritt dann in den Golgi-Komplex ein, wo der Aufbau des Proteinmoleküls abgeschlossen wird (zweite, dritte, vierte Struktur erscheinen nacheinander). Hier kommt es zu einer Komplexierung von Eiweißmolekülen mit Fetten und Kohlenhydraten.
Der gesamte Prozess der Proteinbiosynthese wird in Form eines Schemas dargestellt: DNA ® pro mRNA ® mRNA ® Polypeptidkette ® Protein ® Proteinkomplexierung und deren Umwandlung in funktionell aktive Moleküle.
Auch die Stufen der Umsetzung der Erbinformation verlaufen ähnlich: Zunächst wird sie in die Nukleotidsequenz der mRNA transkribiert und dann unter Beteiligung der tRNA in die Aminosäuresequenz des Polypeptids auf Ribosomen übersetzt.
Die Transkription von Eukaryoten wird unter der Wirkung von drei Kern-RNA-Polymerasen durchgeführt. Die RNA-Polymerase 1 befindet sich im Nukleolus und ist für die Transkription von rRNA-Genen verantwortlich. Die RNA-Polymerase 2 kommt im Kernsaft vor und ist für die Synthese des mRNA-Vorläufers verantwortlich. RNA-Polymerase 3 ist eine kleine Fraktion im Kernsaft, die kleine rRNAs und tRNAs synthetisiert. RNA-Polymerasen erkennen spezifisch die Nukleotidsequenz des Transkriptionspromotors. Eukaryotische mRNA wird zunächst als Vorläufer (pro-mRNA) synthetisiert, ihr werden Informationen aus Exons und Introns zugeschrieben. Die synthetisierte mRNA ist größer als für die Translation erforderlich und weniger stabil.
Bei der Reifung des mRNA-Moleküls werden Introns mit Hilfe von Restriktionsenzymen herausgeschnitten und Exons mit Hilfe von Ligaseenzymen zusammengenäht. Die Reifung von mRNA wird Prozessierung genannt, und die Verbindung von Exons wird Spleißen genannt. Daher enthält reife mRNA nur Exons und ist viel kürzer als ihr Vorgänger, pro-mRNA. Introngrößen variieren von 100 bis 10.000 Nukleotiden oder mehr. Intons machen etwa 80 % aller unreifen mRNA aus. Derzeit ist die Möglichkeit des alternativen Spleißens nachgewiesen, bei dem Nukleotidsequenzen aus einem Primärtranskript in seinen verschiedenen Regionen deletiert werden können und mehrere reife mRNAs gebildet werden. Diese Art des Spleißens ist charakteristisch für das Immunglobulin-Gensystem in Säugetieren, das es ermöglicht, verschiedene Arten von Antikörpern basierend auf einem einzigen mRNA-Transkript zu bilden. Nach Abschluss der Prozessierung wird die reife mRNA selektiert, bevor sie aus dem Zellkern in das Zytoplasma freigesetzt wird. Es wurde festgestellt, dass nur 5 % der reifen mRNA eindringt und der Rest im Zellkern gespalten wird. Die Transformation der primären Transkripte eukaryotischer Gene, verbunden mit ihrer Exon-Intron-Organisation und in Verbindung mit dem Übergang reifer mRNA vom Kern zum Zytoplasma, bestimmt die Merkmale der Realisierung der genetischen Information von Eukaryoten. Daher ist das eukaryotische Mosaikgen kein Cistronom-Gen, da nicht die gesamte DNA-Sequenz für die Proteinsynthese verwendet wird.
Die Transkription in der Biologie ist ein mehrstufiger Prozess des Ablesens von Informationen aus der DNA, die eine Komponente darstellt.Nukleinsäure ist der Träger der genetischen Information im Körper, daher ist es wichtig, sie richtig zu entschlüsseln und für den weiteren Zusammenbau auf andere zelluläre Strukturen zu übertragen von Peptiden.
Definition von "Transkription in der Biologie"
Die Proteinsynthese ist der wichtigste lebenswichtige Prozess in jeder Zelle des Körpers. Ohne die Bildung von Peptidmolekülen ist es unmöglich, eine normale Lebensaktivität aufrechtzuerhalten, da diese organischen Verbindungen an allen Stoffwechselprozessen beteiligt sind, strukturelle Bestandteile vieler Gewebe und Organe sind und im Körper eine signalgebende, regulierende und schützende Rolle spielen.
Der Prozess, mit dem die Proteinbiosynthese beginnt, ist die Transkription. Die Biologie unterteilt es kurz in drei Stadien:
- Einleitung.
- Verlängerung (Wachstum der RNA-Kette).
- Beendigung.
Die Transkription ist in der Biologie eine ganze Kaskade von Schritt-für-Schritt-Reaktionen, in deren Ergebnis RNA-Moleküle auf der DNA-Vorlage synthetisiert werden. Darüber hinaus werden auf diese Weise nicht nur Informationsribonukleinsäuren gebildet, sondern auch Transport-, Ribosomen-, Kleinkern- und andere.
Wie jeder biochemische Prozess hängt auch die Transkription von vielen Faktoren ab. Zunächst einmal sind dies Enzyme, die sich zwischen Prokaryoten und Eukaryoten unterscheiden. Diese spezialisierten Proteine helfen dabei, Transkriptionsreaktionen genau zu initiieren und durchzuführen, was für eine qualitativ hochwertige Proteinproduktion wichtig ist.
Transkription von Prokaryoten
Da die Transkription in der Biologie die Synthese von RNA auf einer DNA-Matrize ist, ist das Hauptenzym in diesem Prozess die DNA-abhängige RNA-Polymerase. In Bakterien gibt es für alle Moleküle nur einen Typ solcher Polymerasen.
Die RNA-Polymerase vervollständigt gemäß dem Prinzip der Komplementarität die RNA-Kette unter Verwendung der Matrizen-DNA-Kette. Dieses Enzym hat zwei β-Untereinheiten, eine α-Untereinheit und eine σ-Untereinheit. Die ersten beiden Komponenten haben die Funktion, den Körper des Enzyms zu bilden, und die verbleibenden zwei sind dafür verantwortlich, das Enzym auf dem DNA-Molekül zu halten bzw. den Promotorteil der Desoxyribonukleinsäure zu erkennen.
Übrigens ist der Sigma-Faktor eines der Zeichen, an denen dieses oder jenes Gen erkannt wird. Der lateinische Buchstabe σ mit dem Index N beispielsweise bedeutet, dass diese RNA-Polymerase Gene erkennt, die bei Stickstoffmangel in der Umwelt angeschaltet werden.
Transkription in Eukaryoten
Im Gegensatz zu Bakterien ist die Transkription bei Tieren und Pflanzen etwas komplizierter. Erstens gibt es in jeder Zelle nicht nur eine, sondern gleich drei Typen unterschiedlicher RNA-Polymerasen. Unter ihnen:
- RNA-Polymerase I. Sie ist verantwortlich für die Transkription ribosomaler RNA-Gene (mit Ausnahme der 5S-RNA-Untereinheiten des Ribosoms).
- RNA-Polymerase II. Seine Aufgabe ist es, normale Informations(Matrix)-Ribonukleinsäuren zu synthetisieren, die weiter an der Translation beteiligt sind.
- RNA-Polymerase III. Die Funktion dieses Polymerasetyps besteht darin, ebenso wie 5S-ribosomale RNA zu synthetisieren.
Zweitens reicht es für die Promotorerkennung in eukaryotischen Zellen nicht aus, nur eine Polymerase zu haben. An der Transkriptionsinitiierung sind auch spezielle Peptide beteiligt, die als TF-Proteine bezeichnet werden. Nur mit ihrer Hilfe kann die RNA-Polymerase auf der DNA sitzen und mit der Synthese eines Ribonukleinsäuremoleküls beginnen.
Bedeutung der Transkription
Das auf der DNA-Matrix gebildete RNA-Molekül heftet sich anschließend an die Ribosomen, wo Informationen daraus abgelesen und ein Protein synthetisiert werden. Der Prozess der Peptidbildung ist sehr wichtig für die Zelle, weil ohne diese organischen Verbindungen ist eine normale Lebenstätigkeit nicht möglich: Sie sind vor allem die Grundlage für die wichtigsten Enzyme aller biochemischen Reaktionen.
Die Transkription in der Biologie ist auch eine Quelle für rRNAs, die auch tRNAs sind, die an der Übertragung von Aminosäuren während der Translation zu diesen Nicht-Membranstrukturen beteiligt sind. Es können auch snRNAs (kleine Kernkerne) synthetisiert werden, deren Funktion darin besteht, alle RNA-Moleküle zu spleißen.
Fazit
Translation und Transkription spielen in der Biologie eine äußerst wichtige Rolle bei der Synthese von Proteinmolekülen. Diese Prozesse sind Hauptbestandteil des zentralen Dogmas der Molekularbiologie, das besagt, dass RNA auf der DNA-Matrix synthetisiert wird und RNA wiederum die Grundlage für den Beginn der Bildung von Proteinmolekülen ist.
Ohne Transkription wäre es unmöglich, die in Desoxyribonukleinsäure-Tripletts kodierten Informationen zu lesen. Dies beweist einmal mehr die Bedeutung des Prozesses auf biologischer Ebene. Jede Zelle, ob prokaryotisch oder eukaryotisch, muss ständig neue und neue Proteinmoleküle synthetisieren, die im Moment benötigt werden, um das Leben zu erhalten. Daher ist die Transkription in der Biologie die Hauptstufe in der Arbeit jeder einzelnen Zelle des Körpers.
RNA-Biosynthese - Transkription - der Vorgang des Ablesens genetischer Informationen aus DNA, bei dem die DNA-Nukleotidsequenz als RNA-Nukleotidsequenz kodiert wird. Als Energie und Substrat verwendet - Nukleosid-3-phosphat mit Ribose. Es basiert auf Komplementaritätsprinzip- ein konservativer Prozess - eine neue einzelsträngige RNA wird während der gesamten Interphase synthetisiert, beginnt in bestimmten Bereichen - Promotoren, endet in Terminatoren, und der Abschnitt dazwischen - ein Operon (Trancrypton) - enthält manchmal ein oder mehrere funktionell verwandte Gene enthält Gene, die keine Proteine codieren. Transkriptionsunterschiede: 1) einzelne Gene werden transkribiert. 2) keine Grundierung erforderlich. 3) Ribose ist in RNA enthalten, nicht Desoxyribose.
Transkriptionsschritte: 1) Bindung von RNA-Polymerase an DNA. 2) Initiation - die Bildung einer RNA-Kette. 3) Verlängerung oder Wachstum der RNA-Kette. 4) Kündigung.
Stufe 1 – die Stelle, an die sich die RNA-Polymerase bindet, wird Promotor genannt (40 Nukleotidpaare) – sie hat eine Stelle für Erkennung, Anheftung und Initiation. Die RNA-Polymerase, die den Promotor erkennt, sitzt darauf und es bildet sich ein geschlossener Promotorkomplex, in dem die DNA spiralisiert wird und der Komplex leicht dissoziieren und in einen offenen Promotorkomplex übergehen kann - die Bindungen sind stark, die stickstoffhaltige Base wendet sich nach außen.
Stufe 2 - Einleitung Die RNA-Synthese besteht in der Bildung mehrerer Glieder in der RNA-Kette, die Synthese beginnt auf einem DNA-Strang 3'-5' und geht in Richtung 5'-3'. Die Stufe endet mit der Abtrennung der b-Untereinheit.
Stufe 3 - Verlängerung- Verlängerung der RNA-Kette - tritt aufgrund der Core-rRNA-Polymerase auf. Der DNA-Strang wird an 18 Paaren entspiralisiert und an 12 - einem Hybrid - einem gemeinsamen Hybrid aus DNA und RNA. RNA-Polymerase bewegt sich entlang der DNA-Kette und nach der Wiederherstellung der DNA-Kette. Wenn die RNA in Eukaryoten 30 Nukleotide erreicht, wird am 5'-Ende eine schützende CEP-Struktur gebildet.
Stufe 4 - Beendigung- tritt auf Abschlusswiderständen auf. In der Kette gibt es eine GC-reiche Stelle und dann 4 bis 8 aufeinanderfolgende A. Nach dem Passieren der Stelle wird im RNA-Produkt eine Haarnadel gebildet und das Enzym geht nicht weiter, die Synthese stoppt. Eine wichtige Rolle spielt der Proteinterminationsfaktor - Rho und Tower. Während der Synthese hemmte Pyrophosphat das Rho-Protein, weil das Enzym hat aufgehört (Haarnadel) die Synthese von Phosphorsäure hat aufgehört. Das Rho-Protein wird aktiviert und zeigt Nukleosid-Phosphatase-Aktivität, die zur Freisetzung von RNA, RNA-Polymerase, führt, die weiter mit der Untereinheit kombiniert wird.
Wird bearbeitet - RNA-Reifung. Beinhaltet: 1) die Bildung von CEP am 5'-Ende ist an der Bindung an das Ribosom beteiligt. 2) Polyadenylierung tritt am 3'-Ende auf und es wird ein Schwanz von einhundert bis zweihundert Adenylnukleotiden gebildet, er schützt das '-Ende vor der Wirkung von Nukleasen und hilft, Kernporen zu passieren und spielt eine Rolle bei der Anheftung an das '-Ende Ribosom. 3) Spleißen - nichtkodierende Sequenzen werden ausgeschnitten - Introns. Dies geschieht auf zwei Arten: a) wird vom Spleißosom durchgeführt - es ist ein Nukleoprotein, das eine Reihe von Proteinen und kleine Kern-RNA enthält. Am Anfang werden Introns herausgeschleift, sodass nur codierende Sequenzen – Exons – übrig bleiben. Endonuklease-Enzyme werden geschnitten und Ligasen ligieren die verbleibenden Exons. DANN. Die Introns sind weg. Alternatives Spleißen - Auf derselben Nukleinsäuresequenz bildet RNA mehrere Proteine. Selbstspleißen ist die Selbstentfernung von Introns. Spleißstörungen: 1) systemischer Lupus erythematodes. 2) Phenylketonurie. 3) Hämoglobinopathie. Matrix-RNA von Prokaryoten wird nicht verarbeitet, weil Sie haben keine Introns. tRNA-Verarbeitung. Die tRNA-Vorstufe wird gespalten und das Nukleotid 5'-3'Q P wird abgespalten Am 3'-Ende wird die CCA-Sequenz mit einer OH-Gruppe und am 5'-Ende eine phosphorylierte Purinbase angehängt. Duhydrouridin-Schleife – ARSase. rRNA-Verarbeitung. Der rRNA-Vorläufer, proribosomale 45S-RNA, wird im Nukleolus synthetisiert und Ribonukleasen ausgesetzt, um 5.8S 18S 28S zu bilden. Sie sind zu 70 % spiralisiert. rRNA spielt eine Rolle bei der Bildung des Ribosoms und ist an katalytischen Prozessen beteiligt. Die Untereinheit wird im Zellkern aus rRNA gebildet. Die kleine Untereinheit ist 30S, die große Untereinheit ist 50S und das Ribosom 70S wird in Prokaryoten gebildet, in Eukaryoten 40S + 60S = 80S. Die Ribosomenbildung erfolgt im Zytoplasma.
Ribosomenstellen für die RNA-Bindung: 1) in kleinen Untereinheiten, die die Shine-Dalgorn-mRNA-Sequenz 5'GGAGG3' 3'CCUCC5' aufweisen. Messenger-RNA ist an die kleine Untereinheit gebunden. In Eukaryoten CEP-Bindungsstelle für mRNA. tRNA-Bindungsstelle: a) P-Stelle – Peptidylzentrum für die Bindung von mRNA an die wachsende Peptidkette – Peptidyl-tRNA-Bindung. b) A-Schnitt - für die Verbindung von tRNA mit einer Aminosäure - Aminoacylstelle 2) In der großen Untereinheit der E-Schnitt mit Peptidyltransferase-Aktivität.
umgekehrte Transkription charakteristisch für Retroviren oder Viren, die RNA enthalten - HIV-Infektionsvirus, Onkoviren.
Auf der RNA-Kette erfolgt die DNA-Synthese unter der Wirkung des Enzyms Reverse Transkriptase oder Reversetase oder DNA-RNA-Polymerase. Beim Eindringen in die Wirtszelle findet eine DNA-Synthese statt, bei der sie in die Wirts-DNA integriert wird und die Transkription ihrer RNA und die Synthese ihrer eigenen Proteine beginnen.
Genetischer Code, seine Eigenschaften. Der genetische Code ist die Nukleotidsequenz des rRNA-Moleküls, die Codewörter für jede Aminosäure enthält. Es besteht aus einer bestimmten Sequenz von Nukleotiden im DNA-Molekül.
Charakteristisch. 1) Der genetische Code ist Triplett - d.h. Jedes a/k ist mit drei Nukleotiden verschlüsselt. 2) der genetische Code für a/c ist degeneriert oder redundant – die überwiegende Mehrheit von a/c wird von mehreren Codons codiert. Es werden insgesamt 64 Tripletts gebildet, von denen 61 Tripletts ein bestimmtes a/c codieren, und drei Tripletts – AUG, UAA, UGA sind Nonsense-Codons, weil Sie codieren keines der 20 a / c, sie erfüllen die Funktion, die Synthese zu beenden. 3) Der genetische Code ist kontinuierlich, es gibt keine Satzzeichen, d.h. Signale, die das Ende eines Tripletts und den Beginn eines anderen anzeigen. Der Code ist linear, unidirektional, kontinuierlich. Zum Beispiel - ATSGUTSGATSTS. 4) das AUG-Triplett dient als Syntheseaktivierungscodon. 5) Der genetische Code ist universell.
22. Sendung - Proteinbiosynthese. Übersetzungsstufen: 1) Initiation. 2) Dehnung. 3) Kündigung. Einleitung- Klimaanlage ist aktiviert.
Die initiierende aatRNA wird mit dem 1 a/c des zukünftigen Proteins nur mit der Carboxylgruppe interagieren, und das 1 a/c kann nur die NH 2 -Gruppe zur Synthese geben, d.h. Die Proteinsynthese beginnt am N-Terminus.
Assemblierung des Initiierungskomplexes auf einem kleinen Subpartikel. Faktoren: 30S mRNA Fomylmethionyl tRNA IF 123 Mg 2+ GTP ist eine Energiequelle
Die kleine, mit Initiationsfaktoren beladene Untereinheit findet auf der mRNA das Startcodon AUG oder GUG und legt danach den Leserahmen fest; das Startcodon wird in die P-Stelle platziert. Formlmethionyl-tRNA nähert sich ihm, was von der Freisetzung des Faktors IF 3 begleitet wird, dann verbindet sich die große Untereinheit und IF 1 und IF2 werden freigesetzt, es findet eine Hydrolyse von 1GTP statt und ein Ribosom wird gebildet. Verlängerung ist der Arbeitszyklus des Ribosoms. Umfasst drei Schritte: 1) Bindung von aatRNA an die A-Stelle; P-Stelle ist besetzt – Elongationsfaktoren EF-TU, EF-TS und GTP werden benötigt. Verlängerungsfaktoren in Prokaryoten: EF-TU, EF-TS, EF-G. 3 )Translokation– Zuerst verlässt die EF-G-deacylierte tRNA der P-Stelle das Ribosom und bewegt 1 Triplett in Richtung des 3’-Endes; die Bewegung des Peptids von A zur P-Stelle – GTP wird verwendet und der Elongationsfaktor – EF-G-Translokase, A – die Stelle ist wieder frei und der Vorgang wird wiederholt. Beendigung– Erkennung der Terminationscodons UAA, UGA, UAG mit Hilfe der Freisetzungsfaktoren RF 1 2 3. Wenn ein terminales Codon in die A-Stelle eintritt, heftet sich keine tRNA daran, sondern einer der Terminationsfaktoren, der die Elongation blockiert, wird angehängt, was von einer Aktivierung der Esteraseaktivität der Peptidyltransferasestelle E begleitet wird. Es findet eine Hydrolyse der Esterbindungen zwischen dem Peptid und der tRNA statt, das Ribosom verlässt das Peptid, die tRNA und dissoziiert in Untereinheiten, die dann verwendet werden können.
Die Strukturbildung erfolgt gleichzeitig mit Hilfe von Chaperonproteinen - Hitzeschockproteinen. Die Synthese einer Peptidbindung verbraucht 1 ATP für die Aminoacylierung von tRNA (Anlagerung einer Aminosäure), 1 GTP für die Verbindung von aatRNA mit der A-Stelle und 1 GTP für die Translokation. Der Energieverbrauch beträgt etwa 4 makroerge Bindungen für die Synthese einer Peptidbindung.
23. Lactose-Operon. Die Replikation wird durch die Konzentration des DNA-Proteins und des Guanosintetraphosphats reguliert. Die Hauptregulation der Genexpression erfolgt auf der Ebene der Transkription (abhängig vom Stadium der Zellentwicklung, allen Faktoren, der Wirkung von Hormonen und anderen regulatorischen Komponenten). In verschiedenen Gewebezellen werden nur 5 % der Gene exprimiert, 97 % sind still - Junk-DNA - Transkriptionsregulatoren sind Chronomere und eine Reihe regulatorischer Sequenzen. Wenn die Bindung eines regulatorischen Proteins an die DNA eine Transkription verursacht, dann ist dies eine positive (+) Regulation, wenn die Transkriptionsunterdrückung eine negative (-) Regulation ist. Positive Regulierung- Das Gen wird ausgeschaltet, die Anheftung des Regulatorproteins führt zum Beginn der Synthese, wodurch das Gen eingeschaltet wird. DANN. ein regulatorisches Protein kann ein Induktor oder ein Aktivator sein . Negative Regulierung- Das Gen ist eingeschaltet, die RNA-Synthese läuft, wenn ein proteinregulatorischer Faktor (Inhibitor oder Repressor der Proteinsynthese) hinzugefügt wird, wird das Gen ausgeschaltet. Viele Hormone und andere Faktoren beeinflussen die Anheftung des Regulatorproteins. E. coli-Lactose-Operon- Negativregulierung. Die Hauptelemente seiner Arbeit: im DNA-Molekül - eine regulatorische Stelle, ein Promotor, ein Pro-Operon und drei Strukturgene: Lag 1, Lag 2, Lag 3 und Terminator. Lag 1 - führt die Synthese des Enzyms Laktase oder Beta-Galactosidase durch. Lag 2 ist ein Permiase-Enzym, das am Transport von Laktose durch die Membran beteiligt ist. Lag 3 ist das Enzym Transacylase. Regulator - mRNA-Synthese am Ribosom, führt zur Bildung eines Repressorproteins, es heftet sich an den Operator (weil es eine Affinität hat), sitzt darauf und seit ihm die Regionen des Promotors und des Operons überlappen – die RNA-Polymerase kann nicht an den Promotor binden und die Transkription wird ausgeschaltet. Glucose und Galactose stellen Repressor- und Operator-Ähnlichkeit bereit. Wenn keine Ähnlichkeit besteht, interagiert Laktose mit dem Repressor, ändert seine Transformation und sitzt nicht auf dem Operon, weil verliert die Ähnlichkeit damit. Die RNA-Polymerase sitzt auf dem Promotor und die Transkription der Boten-RNA beginnt. Laktose ist ein Induktor, und der Prozess ist Induktion, eine Form der Herunterregulierung, die so genannt wird, weil die Transkription durch die Zugabe eines Repressors beendet wird und seine Spaltung die Synthese einleitet. Positive Regulierung - TATA-Faktor– hat Ähnlichkeiten mit dem TATA-Box-Bereich. Der TATA-Faktor sitzt auf der TATA-Box – ein Signal für die RNA-Polymerase, um ihren Promotor zu erkennen, sitzt darauf und beginnt mit der Transkription benachbarter Gene. Bei Prokaryoten überwiegt die negative Regulation, bei Eukaryoten ist dies nicht förderlich. Enhancer-Sites (Transkriptions-Enhancer) + regulatorisches Protein führt zu einer erhöhten Transkription. Sincers + regulatorisches Protein à schaltet die Transkription aus und verändert die Struktur der Chromosomen.
