ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ В КЛЕТКЕ. БИОСИНТЕЗ БЕЛКА И НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ - КЛЕТКА КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

• Геном — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма.

Генетическая (наследственная) информация закодирована в виде последовательности нуклеотидов ДНК, а у некоторых вирусов — РНК.

Геном эукариот локализован в ядре, митохондриях, а у растений также в пластидах.

Митохондрии и пластиды обладают относительной автономностью, однако часть митохондриальных и пластидных белков кодируются ядерным геномом.

• Ген — это элементарная единица генетической информации. Ген представляет собой участок ДНК, кодирующий последовательность белка (полипептида) или функциональной РНК.

Структура гена

Промотор

Структурная часть

Терминатор

Структурная часть гена кодирует белок или РНК.

Промотор и терминатор — регуляторные участки. На промоторе инициируется считывание гена, а на терминаторе — прекращается.

Аминокислотная последовательность белков кодируется генетическим кодом — определённой последовательностью нуклеотидов. Каждой аминокислоте соответствует триплет — последовательность из трёх нуклеотидов. Генетический код является избыточным (вырождённым). Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту, но некоторые протеиногенные аминокислоты могут кодироваться 2—6 триплетами. Три триплета не кодируют аминокислоты, а обозначают прекращение синтеза белка, их называют стоп-кодонами. Триплет, кодирующий метионин, является также инициирующим кодоном, если локализуется в начале информационной РНК.

• Репликация (от лат. replicatio — возобновление) — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК.

Синтез ДНК осуществляется полуконсервативным способом: молекула ДНК расплетается, и каждая из цепей служит матрицей для синтеза дочерней цепи по принципу комплементарности. В результате репликации образуются две копии, каждая из которых несёт одну материнскую и одну вновь синтезированную цепь.

Биосинтез белка

Биосинтез белка протекает в два основных этапа: транскрипцию и трансляцию.

• Транскрипция (от лат. transcriptio — переписывание) — это биосинтез информационной РНК (иРНК) на соответствующих участках ДНК.

В процессе транскрипции информация считывается только с одной из цепей ДНК, которую называют кодирующей. Фермент РНК-полимераза подбирает нуклеотиды РНК, комплементарные соответствующим нуклеотидам кодирующей цепи ДНК.

Синтезированные молекулы иРНК через ядерные поры транспортируются в цитоплазму, где используются как матрицы для синтеза белка — трансляции.

• Трансляция (от лат. translatio — передача) — это биосинтез полипептидной цепи на молекуле иРНК.

Для синтеза белка необходимо наличие рибосом, с которыми связывается иРНК. Аминокислоты, необходимые для синтеза, активируются путём присоединения к соответствующей транспортной РНК (тРНК) и последовательно доставляются к месту синтеза. Молекулы тРНК, несущие аминокислоты, присоединяются к соответствующему кодону иРНК. Каждая очередная аминокислота присоединяется к предыдущей посредством пептидной связи. После образования связи иРНК смещается относительно рибосом на один кодон. По достижении стопкодона синтез прекращается, белок отделяется от рибосомы и транспортируется к месту назначения.