Этапы созревания ирнк

Процесс биосинтеза белка в клетке этапы, трансляция, транскрипция, генетический код (Таблица)

Этапы созревания ирнк

Биосинтез белка — это процесс состоящий из множества стадий синтеза и созревания белков, который протекает в живых организмах.

В биосинтезе белка выделяют два основных этапа: синтез полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием молекул и-РНК и т-РНК (трансляция), и посттрансляционные модификации полипептидной цепи.

Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии. Синтез каждого конкретного белка определяется участком ДНК (геном) с определенной последовательностью нуклеотидов.

Наследственная информация, заключенная в ДНК, передается по наследству с помощью репликации (удвоение).

Генетическая информация, записанная в виде последовательности нуклеотидов ДНК, в процессе транскрипции переписывается в нуклеотидную последовательность РНК, которая, в свою очередь, определяет последовательность аминокислот соответствующей белковой молекулы.

Из-за ядерной оболочки в клетках человека (и других эукариот) процессы транскрипции и трансляции проходят в разных структурах и разделены во времени.

Биосинтез белка этапы таблица

Этапы биосинтеза белкаОписание протекания этапов
ТранскрипцияСинтез и-РНК (происходит В ядре) Транскрипция – это синтез молекулы РНК с последовательностью оснований, комплементарной участкуДНК, информация с гена ДНК переписывается на и-РНК. Молекула и-РНК несет информацию одного гена. Ген – отрезок ДНК, состоящий из нескольких сот нуклеотидов, содержащий информацию о структуре одного белка. При этом с одного гена может «переписываться» множество молекул и-РНК. Они подвергаются в ядре процессингу, после чего транспортируются из ядра в цитоплазму, где выполняют свои функции.В клетках существует три типа РНК:Информационная (и-РНК) – переносит информацию о нуклеотидной последовательности ДНК к рибосомамРибосомная (р-РНК) – в комплексе с рибосомными белками образует малые и большие субъединицы рибосом. Из этих субъединиц в присутствии цитоплазматических факторов инициации и зрелой и-РНК собираются рибосомы.Транспортные (т-РНК) – выполняют двойную функцию: они присоединяют молекулу аминокислоты, транспортируют ее к рибосоме и узнают триплет, соответствующий этой аминокислоте в молекуле и-РНК.
 Соединение аминокислот с молекулами т-РНК (в цитоплазме)Т-РНК состоит из 70-80 нуклеотидов. В цепочке т-РНК имеются нуклеотидные звенья, комплементарные друг другу. При сближении они слипаются, образуя структуру, напоминающую лист клевера. К «черешку присоединяется» определенная аминокислота, а на «верхушке» кодовый триплет нуклеотидов, соответетвующий определенной аминокислоте. Для каждой из 20 аминокислот существует своя т-РНК.
«Сборка белка» (происходит в рибосомах)и-РНК из ядра направляется к рибосомам, на одной молекуле и-РНК одновременно располагаются несколько рибосом. Этот комплекс называется полирибосомой, что обеспечивает одновременный синтез большого количества одинаковых молекул белка. т-РНК с прикрепленными к ним аминокислотами подходят к рибосомам и своим кодовым концом дотрагиваются до триплета нуклеотидов и-РНК, которая проходит в этот момент через рибосому. В это время противоположный конец т-РНК с аминокислотой попадает в место «сборки белка» и, если кодовый триплет т-РНК окажется комплементарным триплету и-РНК, находящемуся в данный момент в рибосоме, аминокислота отделяется от т-РНК и попадает в состав белка, а рибосома делает «шаг» на один триплет по и-РНК . Отдав аминокислоту, т-РНК покидает рибосому, ей на смену приходит другая, с иной аминокислотой; составляется следующее звено в строящейся белковой молекуле. Трансляция – перенос информации о структуре белка (последовательность расположенных аминокислот) с гена ДНК на и-РНК. Когда синтез молекулы белка закончен, рибосома сходит с и-РНК, образовавшийся белок поступает в ЭПС и через нее в другие части клетки, а рибосома поступает на другую и-РНК и участвует в синтезе другого белкаКодон – три азотистых основания (триплет) в РНК или ДНК.

Генетический код

ДНК состоит из генов (специфические последовательности оснований, кодирующие конкретные белки), регуляторов («включают» и «выключают» гены) и некодирующих последовательностей – больших отрезков с неясной функцией (избыточная ДНК).

Генетический код, основан на триплетах, или кодонах, – три нуклеотида определяют присоединение к полипептидной цепи одной аминокислоты

Свойства генетического кода

ПризнакСвойства генетического кода
Триплетен Генетический код, основан на триплетах, или кодонах, – три нуклеотида определяют присоединение к полипептидной цепи одной аминокислоты
ВырожденБольшинство аминокислот кодируются более чем одним триплетом. Одна и та же аминокислота может кодироваться разными триплетами, но первые два нуклеотида для них всегда одинаковы. Всего в генетическом коде есть 64 кодона, три из которых (UAA, UGA и UAG) являются стоп-кодонами, завершающими синтез полипептидной цепи.
Не перекрываетсяГенетический код не перекрывается, хотя в нем отсутствуют знаки, отделяющие один триплет от другого
Универсалену всех живых организмов, а также вирусы и бактерии, одинаковые кодоны (триплеты) кодируют одинаковые аминокислоты.

На таблице ниже показаны положение азотистого основания в кодоне. Триплетные комбинации азотистых оснований и-РНК (U, C, A, G) определяют аминокислоты. Звездочкой обозначены стартовые кодоны. Триплеты ochre, amber и opal действуют как стоп-кодоны.

_______________

Источник информации:

1. Общая биология / Левитин М. Г. — 2005.

2. Биология для поступающих в вузы / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. — 2008.

3. Биохимия в схемах и таблицах / И. В. Семак – Минск — 2011.

Источник: https://infotables.ru/biologiya/81-biokhimiya/1049-protsess-biosinteza-belka

Процессинг РНК

Этапы созревания ирнк

Процессинг – это созревание синтезированной на ДНК преРНК и преобразование её в зрелую РНК. Проходит в ядре клетки у эукариот.

Составные части процессинга

  1. Удаление нуклеотидов. Результат: значительное уменшение длины и массы исходной РНК.
  2. Присоединение нуклеотидов. Результат: незначительное увеличение длины и массы исходной РНК.
  3. Модификация (видоизменение) нуклеотидов. Результат: появление в составе РНК редких “экзотических” минорных (“меньших”) нуклеотидов.

Удаление нуклеотидов

1. Отщепление отдельных нуклеотидов по одному с концов цепи РНК. Осуществляется ферментами экзонуклеазами. Обычно преРНК начинается на 5'-конце АТФ или ГТФ, а на 3'-конце заканчивается участками ГЦ. Они нужны только для самой транскрипции, но не нужны для работы РНК, поэтому и отщепляются.

2. Отрезание фрагментов РНК, состоящих из нескольких нуклеоидов. Осуществляется ферментами эндонуклеазами. Таким способом с концов преРНК удаляются спейсерные последовательности нуклеотидов.

3. Разрезание преРНК на отдельные индивидуальные молекулы РНК. Осуществляется ферментами эндонуклеазами. Таким способом получаются рибосомальные РНК (рРНК) и гистоновые (мРНК).

4. Сплайсинг. Это вырезание срединных участков (интронных последовательностей) из преРНК и затем её сшивание. Вырезание осуществляется ферментами эндонуклеазами, а сшивание – лигазами. В результате получается мРНК, состоящая только из экзонных последовательностей нуклеотидов. Все пре-мРНК подвергаются сплайсингу, кроме гистоновых.

В результате удаления нуклеотидов в мРНК может, например, вместо 9200 нуклеотидов остаться всего 1200.

В среднем после процессинга в зрелой мРНК остаётся только 13% от длины пре-мРНК, а 87% теряется.

Присоединение нуклеотидов

К пре-мРНК с начального 5'-конца  присоединяется с помощью нетипичной пирофосфатной связи модифицированный 7-метилгуаниловый нуклеотид, это компонент “колпачка” (“шапочки”) мРНК. Этот колпачок создаётся ещё на начальном этапе синтеза РНК, для того чтобы защитить нарождающуюся РНК от нападок ферментов-экзонуклеаз, отщепляющих концевые нуклеотиды от РНК.

После завершения синтеза пре-мРНК к её конечному участку со стороны  3'-конца ферментом полиаденилатполимеразой последовательно приращиваются адениловые нуклеотиды, так что получается полиадениловый “хвост” из примерно 200-250 А-нуклеотидов. Мишенью для этого процесса служат последовательности ААУААА и ГГУУУГУУГГУУ в конце преРНК. В результате у преРНК отрезается её собственный хвостик и заменяется на полиА-хвост.

: Снабжение преРНК шапочкой и хвостиком

У пре-тРНКхвост на её 3'-конце создаётся последовательным присоединением трёх нуклеотидов: Ц, Ц и А. Они образуют акцепторную ветвь транспортной РНК.

Модификация нуклеотидов

Важно отметить, что модифицированные минорные нуклеотиды появляются в созревающей РНК именнов в результате процессинга, а не встраиваются в РНК в процессе её синтеза на ДНК.

В нуклеотидах колпачка пре-мРНК происходит метилирование рибозы.

В пре-рРНК метилируются рибозные остатки выборочно по всей длине цепи, с частотой примерно 1%, т.е. 1 нуклеотид из 100.

В пре-тРНК модификация происходит наиболее разнообразно. Например, если уридин восстанавливается, то получается дигидроуридин, если изомеризуется, то получается псевдоуридин, если метилируется, то получается метилуридин, Аденозин может дезаминироваться, превращаясь в инозин, а если затем метилируется, то получается метилинозин. Происходят и другие модификации нуклеотидов.

: Подробно о процессинге

Итог процессинга

Исходные преРНК укорачиваются и модифицируются.

В ядре клетки появляются зрелые РНК разных видов: рРНК (28S, 18S, 5,8S, 5S), тРНК (по 1-3 вида для каждой из 20 аминокислот), мРНК (тысячи вариантов в зависимости от количества экспрессированных в данной клетке генов).

Здесь же в ядре рРНК связываются с рибосомными белками и формируют большие и малые субъединицы рибосом. Они покидают ядро и выходят в цитоплазму. А мРНК связываются с транспортными белками и в таком виде выходят из ядра в цитоплазму.

Источник: https://kineziolog.su/node/626

Процессинг – это… Процессинг РНК (посттранскрипционные модификации РНК)

Этапы созревания ирнк

Именно данная стадия отличает реализацию имеющейся генетической информации у таких клеток, как эукариоты и прокариоты.

Интерпретация данного понятия

В переводе с английского данный термин означает «обработка, переработка». Процессинг – это процесс образования зрелых молекул рибонуклеиновой кислоты из пре-РНК. Иначе говоря, это совокупность реакций, которые приводят к трансформации первичных продуктов транскрипции (пре-РНК разных типов) в уже функционирующие молекулы.

Что касается процессинга р- и тРНК, он чаще всего сводится к отсечению с концов молекул лишних фрагментов. Если говорить об иРНК, то здесь можно отметить, что у эукариот данный процесс протекает многоступенчато.

Итак, после того, как мы уже узнали, что процессинг – это превращение первичного транскрипта в зрелую молекулу РНК, стоит перейти к рассмотрению его особенностей.

Основные особенности рассматриваемого понятия

Сюда можно отнести следующие:

  • модификацию как концов молекулы, так и РНК, по ходу которой к ним присоединяются специфические последовательности нуклеотидов, показывающие место начала (конца) трансляции;
  • сплайсинг – отсечение неинформативных последовательностей рибонуклеиновой кислоты, которые соответствуют интронам ДНК.

Что касается прокариот, их иРНК не подвержена процессингу. Она имеет способность работать сразу по окончании синтеза.

Где протекает рассматриваемый процесс?

У любого организма процессинг РНК протекает в ядре. Он осуществляется посредством особых ферментов (их группой) для каждого отдельно взятого типа молекул.

Также процессингу могут быть подвержены такие продукты трансляции, как полипептиды, которые непосредственно считаны с иРНК.

Данным изменениям подвергаются так называемые молекулы-предшественники большинства белков – коллагена, иммуноглобулинов, пищеварительных ферментов, некоторых гормонов, после чего начинается реальное их функционирование в организме.

Мы уже узнали, что процессинг – это процесс образования зрелых РНК из пре-РНК. Теперь стоит углубиться в природу самой рибонуклеиновой кислоты.

РНК: химическая природа

Это рибонуклеиновая кислота, представляющая собой сополимер пиримидиновых и пуриновых рибонуклеитидов, которые соединены друг с другом, точно так же, как и в ДНК, 3’ – 5’-фосфодиэфирными мостиками.

Несмотря на то что эти 2 вида молекул схожи, они отличаются по нескольким признакам.

Отличительные признаки РНК и ДНК

Во-первых, у рибонуклеиновой кислоты присутствует углеродный остаток, к которому примыкают пиримидиновые и пуриновые основания, фосфатные группы, – рибоза, у ДНК же – 2’-дезоксирибоза.

Во-вторых, отличаются и пиримидиновые компоненты. Сходными составляющими выступают нуклеотиды аденина, цитозина, гуанина. В РНК вместо тимина присутствует урацил.

В-третьих, РНК имеет 1-цепочечную структуру, а ДНК – 2-цепочечная молекула. Но в цепи рибонуклеиновой кислоты присутствуют участки с противоположной полярностью (комплементарной последовательностью), благодаря которым ее единичная цепь способна сворачиваться и образовывать «шпильки» – структуры, наделенные 2-спиральными характеристиками (как показано на рисунке выше).

В-четвертых, ввиду того, что РНК – одиночная цепь, которая комплементарна лишь 1-ой из цепей ДНК, гуанин не обязательно должен присутствовать в ней в таком же содержании, как и цитозин, а аденин – как урацил.

В-пятых, РНК можно гидролизовать щелочью до 2’, 3’-циклических диэфиров мононуклеотидов.

Роль промежуточного продукта в гидролизе играет 2’, 3’, 5-триэфир, неспособный к образованию в ходе аналогичного процесса для ДНК ввиду отсутствия у нее 2’-гидроксильных групп.

По сравнению с ДНК щелочная лабильность рибонуклеиновой кислоты выступает полезным свойством и для диагностических целей, и для аналитических.

Сведения, содержащиеся в 1-цепочечной РНК, как правило, реализуются в качестве последовательности пиримидиновых и пуриновых оснований, иначе говоря, в виде первичной структуры полимерной цепи.

Данная последовательность комплементарна генной цепочки (кодирующей), с которой происходит «считывание» РНК. Из-за данного свойства молекула рибонуклеиновой кислоты может специфически связываться с кодирующей цепью, однако не способна этого делать с некодирующей ДНК-цепью. Последовательность РНК, кроме замены T на U, аналогична той, которая относится к некодирующей цепи гена.

Типы РНК

Практически все они вовлечены в такой процесс, как биосинтез белка. Известны следующие типы РНК:

  1. Матричные (мРНК). Это молекулы цитоплазматической рибонуклеиновой кислоты, которые выполняют функции матриц синтеза белка.
  2. Рибосомная (рРНК). Это молекула цитоплазматической РНК, выполняющая роль таких структурных компонентов, как рибосомы (органелл, участвующий в белковом синтезе).
  3. Транспортные (тРНК). Это молекулы транспортных рибонуклеиновых кислот, которые принимают участие в переводе (трансляции) информации мРНК в последовательность аминокислот уже в белках.

Существенная часть РНК в виде 1-ых транскриптов, которые образуются в эукариотических клетках, в том числе клетки млекопитающих, подвержена в ядре процессу деградации, и не играет в цитоплазме информационной или структурной роли.

В человеческих клетках (культивируемых) найден класс малых ядерных рибонуклеиновых кислот, непосредственно не участвующих в белковом синтезе, однако оказывающих воздействие на процессинг РНК, а также общую клеточную «архитектуру». Их размеры варьируют, они содержат 90 – 300 нуклеотидов.

Рибонуклеиновая кислота – основной генетический материал у ряда вирусов растений, животных. Некоторые вирусы, содержащие РНК, никогда не проходят такую стадию, как обратная транскрипция РНК в ДНК.

Но все же для многих вирусов животных, к примеру для ретровирусов, характерен обратный перевод их РНК-генома, направляемый РНК-зависимой обратной транскриптазой (ДНК-полимеразой) с формированием 2-спиральной ДНК-копии.

В большинстве случаев появляющийся 2-спиральный ДНК-транскрипт внедряется в геном, в дальнейшем обеспечивая экспрессию вирусных генов и наработку новейших копий РНК-геномов (также вирусных).

Посттранскрипционные модификации рибонуклеиновой кислоты

Ее молекулы, синтезирующиеся с РНК-полимеразами, всегда функционально неактивны, выступают предшественниками, а именно пре-РНК. Они трансформируются в уже зрелые молекулы лишь после того, как пройдут соответствующие посттранскрипционные модификации РНК – этапы ее созревания.

Формирование зрелых мРНК начитается в ходе синтеза РНК и полимеразы II на этапе элонгации. Уже к 5’-концу постепенно растущей нити РНК прикрепляется 5’-концом ГТФ, затем отщепляется ортофосфат. Далее гуанин метилируется с появлением 7-метил-ГТФ. Такую особую группу, находящуюся в составе мРНК, именуют «кэпом» (шапочкой либо колпачком).

В зависимости от разновидности РНК (рибосомные, транспортные, матричные, пр.) предшественники подвергаются различным последовательным модификациям. К примеру, предшественники мРНК подвергаются сплайсингу, метилированию, кэпированию, полиаденилированию, иногда и редактированию.

Эукариоты: общая характеристика

Клетка эукариот выступает доменом живых организмов, а в ней содержится ядро. Кроме бактерий, архей, любые организмы являются ядерными. Растения, грибы, животные, включая группу организмов, именуемую протистами, – все выступают эукариотическими организмами.

Они бывают как 1-клеточными, так и многоклеточными, однако у всех общий план клеточного строения.

Принято считать, что эти настолько непохожие организмы имеют одно и то же происхождение, ввиду чего группа ядерных воспринимается в качестве монофилетического таксона наивысшего ранга.

На основании распространенных гипотез, эукариоты возникли 1,5 – 2 млрд. лет тому назад. Важная роль в их эволюции отводится симбиогенезу – симбиозу эукариотической клетки, имевшей ядро, способной к фагоцитозу, и бактерий, проглоченных ей, – предшественников пластид и митохондрий.

Прокариоты: общая характеристика

Это 1-клеточные живые организмы, которые не обладают ядром (оформленным), остальными мембранными органоидами (внутренними). Единственной крупной кольцевой 2-цепочечной молекулой ДНК, содержащей основную часть генетического клеточного материала, является та, которая не образует комплекс с белками-гистонами.

К прокариотам относят археи и бактерии, включая цианобактерии. Потомки безъядерных клеток – органеллы эукариот – пластиды, митохондрии. Они подразделяются на 2 таксона в рамках ранга домена: Археи и Бактерии.

Данные клетки не имеют ядерной оболочки, упаковка ДНК происходит без привлечения гистонов. Тип их питания осмотрофный, а генетический материал представлен одной молекулой ДНК, которая замкнута в кольцо, и имеется лишь 1 репликон. У прокариот остаются органоиды, которые имеют мембранное строение.

Отличие эукариот от прокариот

Основополагающая особенность клеток эукариот связана с нахождением в них генетического аппарата, который расположен в ядре, где он защищен оболочкой. Их ДНК линейная, связанная с белками-гистонами, прочими белками хромосом, которые отсутствуют у бактерий.

Как правило, в их жизненном цикле присутствуют 2 ядерные фазы. Одна имеет гаплоидный набор хромосом, а впоследствии сливаясь, 2 гаплоидные клетки формируют диплоидную, которая содержит уже 2-ой набор хромосом. Бывает и так, что при последующем делении клетка снова становится гаплоидной.

Такого рода жизненный цикл, а также диплоидность в целом, не характерны для прокариот.

Самым интересным отличием является наличие особых органелл у эукариот, которые имеют собственный генетический аппарат и размножаются делением. Эти структуры окружены мембраной.

Данными органеллами выступают пластиды и митохондрии. По жизнедеятельности и строению они удивительно схожи с бактериями.

Данное обстоятельство натолкнуло ученых на мысль касательно того, что они – потомки бактериальных организмов, которые вступили в симбиоз с эукариотами.

У прокариот имеется малое количество органелл, ни одна из которых не окружена 2-ой мембраной. В них отсутствует эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы.

Еще 1 важное отличие эукариот от прокариот – присутствие явления эндоцитоза у эукариот, включая фагоцитоз у большинства групп. Последним называется способность захватывать посредством заключения в мембранный пузырь, а затем переваривать различные твердые частицы.

Данный процесс обеспечивает важнейшую защитную функцию в организме. Возникновение фагоцитоза, предположительно, связано с тем, что их клетки имеют средние размеры.

Прокариотические же организмы несоизмеримо меньше, ввиду чего в ходе эволюции эукариот возникла потребность, связанная со снабжением клетки значительным количеством пищи. В результате среди них возникли первые подвижные хищники.

Процессинг как один из этапов биосинтеза белка

Это второй этап, который начинается после транскрипции. Процессинг белков протекает лишь у эукариот. Это созревание иРНК. Если быть точным, это удаление участков, которые не кодируют белок, и присоединение управляющих.

Заключение

В данной статье описано, что представляет собой процессинг (биология). Также рассказано, что такое РНК, перечислены ее типы и посттранскрипционные модификации. Рассмотрены отличительные особенности эукариот и прокариот.

Напоследок стоит напомнить, что процессинг – это процесс образования зрелых РНК из пре-РНК.

Источник: https://FB.ru/article/191718/protsessing---eto-protsessing-rnk-posttranskriptsionnyie-modifikatsii-rnk

Все о медицине
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: