На чем синтезируется трнк
На чем синтезируется трнк
Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: АЦГГТААТТГЦТАТЦ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.
Генетический код (иРНК)
основание
основание
Правила пользования таблицей
Первый нуклеотид в триплете берётся из левого вертикального ряда, второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится искомая аминокислота.
1) Синтезируемая тРНК — УГЦ-ЦАУ-УАА-ЦГА-УАГ (по принципу комплементарности на основе указанной цепи ДНК)
2) Так как антикодон тРНК — третий триплет — УАА по условию, то кодон на иРНК по принципу комплементарности — АУУ
3) Пользуясь таблицей генетического кода определяем, что кодон на иРНК — АУУ — кодирует аминокислоту иле
Транскрипция и трансляция
Удвоение ДНК происходит в синтетическом периоде интерфазы. При этом общее число хромосом не меняется, однако каждая из них содержит к началу деления две молекулы ДНК: это необходимо для равномерного распределения генетического материала между дочерними клетками.
Транскрпиция (лат. transcriptio — переписывание)
Образуется несколько начальных кодонов иРНК.
Нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая место для передвигающейся РНК-полимеразы. Молекула иРНК быстро растет.
Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)
Рибосома делает шаг, и иРНК продвигается на один кодон: такое в фазу элонгации происходит десятки тысяч раз. Молекулы тРНК приносят новые аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК. Аминокислоты соединяются друг с другом: между ними образуются пептидные связи, молекула белка растет.
Примеры решения задачи №1
Без практики теория мертва, так что скорее решим задачи! В первых двух задачах будем пользоваться таблицей генетического кода (по иРНК), приведенной вверху.
«Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦГА-ТГГ-ТЦЦ-ГАЦ. Определите последовательность нуклеотидов во второй цепочке ДНК, последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода»
По принципу комплементарности мы нашли вторую цепочку ДНК: ГЦТ-АЦЦ-АГГ-ЦТГ. Мы использовали следующие правила при нахождении второй нити ДНК: А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.
Вернемся к первой цепочке, и именно от нее пойдем к иРНК: ГЦУ-АЦЦ-АГГ-ЦУГ. Мы использовали следующие правила при переводе ДНК в иРНК: А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г.
Зная последовательность нуклеотидов иРНК, легко найдем тРНК: ЦГА, УГГ, УЦЦ, ГАЦ. Мы использовали следующие правила перевода иРНК в тРНК: А-У, У-А, Г-Ц, Ц-Г. Обратите внимание, что антикодоны тРНК мы разделяем запятыми, в отличие кодонов иРНК. Это связано с тем, что тРНК представляют собой отдельные молекулы (в виде клеверного листа), а не линейную структуру (как ДНК, иРНК).
Пример решения задачи №2
«Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАГ-ЦАА-АЦГ-ГЦТ-АЦЦ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК»
Пример решения задачи №3
Длина фрагмента молекулы ДНК составляет 150 нуклеотидов. Найдите число триплетов ДНК, кодонов иРНК, антикодонов тРНК и аминокислот, соответствующих данному фрагменту. Известно, что аденин составляет 20% в данном фрагменте (двухцепочечной молекуле ДНК), найдите содержание в процентах остальных нуклеотидов.
Теперь мы украсили теорию практикой. Что может быть лучше при изучении новой темы? 🙂
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Синтез трнк
Синтез тРНК осуществляется из РНК полимеразы для безъядерных клеток – прокариот, из РНК полимеразы III для клеток, содержащих ядро – эукариот. тРНК транспортирует аминокислоту до рибосомы, синтезируемой белок. Длина рибонуклеиновой кислоты измеряется 73 до 93 нуклеотидами, и она участвует в создании белка, присоединяясь к кодону мРНК для формирования белкового комплекса.
Строение и функции рибонуклеиновой кислоты
тРНК имеют форму в виде четырёхлистного клевера с тремя петлями и одним открытым концом с тремя нуклеотидами для присоединения аминокислоты. Центральная петля напротив открытого конца снабжена антикодоном для соединения с информационной иРНК для завершения комплекса. Захват аминокислоты и присоединение тРНК к иРНК происходит в присутствии АТФ (аденозинтрифосфат), отвечающего за обмен энергии.
Процесс формирования белка начинается с присоединения иРНК к рибосоме. Рибонуклеиновая кислота – тРНК присоединяет аминокислоту, доставляет её и после взаимодействия собственного антикодона с кодоном иРНК входит в рибосому. иРНК сдвигается и вводит новую тРНК с аминокислотой и освобождает ранее введённую тРНК.
Процесс синтеза тРНК
Рибонуклеиновая кислота в зависимости от особенностей клеток, где происходит построение белков, создаётся из РНК полимеразы, подвергаемой транскрипции с многостадийным процессингом, приводящим тРНК к обычной пространственной структуре, включающим удаление некоторых копий ДНК, лишних последовательностей, модифицирование нуклеотидов и добавление последовательности с антикодоном.
После окончательного формирования синтезированные трнк должны транспортироваться в цитоплазму, где их задействуют в синтезе белка. Для этого используется экспортин-t – белок, направляющий молекулу по Ran-зависимой траектории. Задача транспортной частицы распознать окончательно синтезированную тРНК, идентифицировав правильно сформированные спиральные участки, концы и пространственную структуру.
Инжиниринговая компания «Фармконтракт-Синтез» разрабатывает и реализует проекты молекулярного биохимического синтеза аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и других частиц с использованием передовых систем и приборов, обеспечивающих наблюдение за операциями и контроль параметров. Мы самостоятельно устанавливаем оборудование и обеспечиваем его сервисное обслуживание.
На чем синтезируется трнк
Для каждой аминокислоты существует своя тРНК.
тРНК является одноцепочечной РНК, однако в функциональной форме имеет конформацию «клеверного листа». В ней выделяют 4 части, выполняющие различные функции. Первая часть-акцепторный «стебель», образованный 2 комплементарно соединёнными концевыми частями. Он состоит из 7 пар оснований. 3′-конец этого стебля несколько длиннее. Он формирует одноцепочечный участок, который заканчивается последовательностью ЦЦА со свободной ОН-группой. К этому концу присоединяется транспортируемая аминокислота. 3 остальные части представляют собой комплементарно спаренные последовательности нуклеотидов, которые заканчиваются неспаренными участками, образующими петли. Средняя часть состоит из 5 пар нуклеотидов и содержит в центре своей петли антикодон. Аминокислота ковалентно присоединяется к 3′-концу молекулы с помощью специфичного для каждого типа тРНК фермента аминоацил-тРНК-синтетазы.
На участке C находится антикодон, соответствующий аминокислоте.
тРНК синтезируются обычной РНК-полимеразой в случае прокариот и РНК-полимеразой III в случае эукариот. Транскрипты генов тРНК подвергаются многостадийному процессингу, который в конце концов приводит к формированию типичной для тРНК пространственной структуры. Процессинг тРНК включает 5 ключевых этапов:
* удаление 5′-лидерной нуклеотидной последовательности;
* удаление 3′-концевой последовательности;
* добавление последовательности CCA на 3′-конец;
* вырезание интронов (у эукариот и архей);
модификации отдельных нуклеотидов.По окончании созревания эукариотические тРНК должны быть перенесены в цитоплазму, где они участвуют в биосинтезе белка. Транспорт тРНК осуществляется по Ran-зависимому пути при участии транспортного фактора экспортина t (Los1 у дрожжей), который распознаёт характерную вторичную и третичную структуру зрелой тРНК: короткие двуспиральные участки и правильно процессированные 5′- и 3′-концы. Такой механизм обеспечивает экспорт из ядра только зрелых тРНК. Предположительно, экспортин 5 может быть вспомогательным белком, способным переносить тРНК через ядерные поры наряду с экспортином t.
Биосинтез ДНК, РНК и белка. Репликация, транскрипция
» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>
БИОСИНТЕЗ ДНК, РНК И БЕЛКА
БИОСИНТЕЗ ДНК
Репликация — процесс удвоения ДНК (синтез ДНК на матрице ДНК).
4) потребность в праймере (затравке);
Ферменты и белки, участвующие в репликации (их > 40), объединены в единый комплекс — реплисому.
Хеликаза — раскручивает двойную спираль ДНК в репликационной вилке.
Топоизомераза — снимает напряжение, возникающее в репликационной вилке, и предотвращает обратное скручивание цепей.
Праймаза — синтезирует праймеры. Праймаза является РНК-полимеразой, поэтому образующиеся праймеры представляют собой олигорибонуклеотиды.
ДНК-полимераза — главный фермент процесса. Компоненты, необходимые для её работы: матрица, затравочный олигонуклеотид (праймер), субстраты (активированные нуклеотиды — дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ), ионы магния. ДНК-полимераза катализирует реакцию:
Для образования фосфодиэфирной связи используется энергия макроэргического субстрата. Большинство ДНК-полимераз обладают способностью исправлять ошибки, допущенные при синтезе, путем отщепления неправильно присоединенного нуклеотида и замены его на нужный.
ДНК-лигаза — сшивает фрагменты, образующиеся после удаления праймеров и достройки ДНК.
После окончания репликации ДНК подвергается метилированию (защита от нуклеаз).
У прокариот есть три ДНК-полимеразы — ДНК-полимераза III (непосредственно ведет репликацию), ДНК-полимераза II (участвует в репарации), ДНК-полимераза I (отвечает за удаление праймеров и достройку на их месте ДНК).
БИОСИНТЕЗ РНК
Транскрипция — биосинтез РНК на матрице ДНК. В отличие от репликации, транскрипции подвергается не вся молекула ДНК. Единицей транскрипции является оперон (у прокариот) или транскриптон (у эукариот).
Инициация транскрипции: холофермент РНК-полимеразы связывается с матрицей в области промотора, вызывает локальное плавление ДНК и начинает синтез РНК. Одна из субъединиц фермента (σ-фактор) отвечает только за узнавание промотора и после инициации синтеза отсоединяется от других субъединиц.
Структура РНК-полимеразы прокариот
Элонгация: наращивание цепи РНК осуществляет коровая полимераза.
Терминация: в гене имеются терминирующие последовательности; белковый ρ (ро)-фактор вызывает отсоединение РНК-полимеразы от матрицы. Образовавшаяся молекула РНК у прокариот содержит информацию о нескольких белках (полицистронный транскрипт) и сразу же подвергается трансляции.
В ядре у эукариот имеется 3 типа РНК полимераз (I — синтезирует рРНК, II — для иРНК, III — для тРНК). Все виды РНК синтезируются в виде предшественников и нуждаются в процессинге (созревании). После процессинга РНК транспортируется из ядра в цитоплазму.
Созревание тРНК. От предшественника тРНК отщепляются дополнительные олигонуклеотиды на 3’- и 5’- концах, вырезаются интроны, достраивается акцепторный участок (ЦЦА), формируется петля антикодона, проводится модификация нуклеотидов (образуются псевдоуридин, дигидроуридин и т. п.).
Созревание рРНК. рРНК синтезируется в виде крупных предшественников, из которых затем удаляются интроны, молекулы разрезаются на фрагменты разного размера, метилируются, объединяются с белками (образуются малая и большая субъединицы рибосом).
БИОСИНТЕЗ БЕЛКА
Трансляция — биосинтез белка на матрице иРНК. Участники трансляции: иРНК, рибосомы, белковые факторы инициации, элонгации и терминации, ГТФ, аминоацил-тРНК.
Последовательность нуклеотидов иРНК определяет последовательность включения аминокислот в синтезируемый белок. При этом одну аминокислоту кодирует последовательность из трех нуклеотидов (триплет, кодон). Существует 4 3 = 64 кодона (3 из них не кодируют аминокислоты — бессмысленные или нонсенс-кодоны). Общий набор кодонов составляет генетический код. Свойства генетического кода: триплетность; специфичность (1 кодон —
1 аминокислота); вырожденность (или избыточность, 61 кодон для 20 аминокислот); однонаправленность; неперекрываемость; отсутствие знаков препинания; универсальность.
Роль тРНК в биосинтезе белка: 1) транспорт аминокислот на рибосомы; 2) адапторная функция, т. е. тРНК является посредником при переводе с языка нуклеиновых кислот (последовательность нуклеотидов) на язык белков (последовательность аминокислот). Адапторная функция осуществляется благодаря наличию в структуре тРНК акцепторного участка для аминокислоты и антикодона для связи с иРНК.
Рекогниция — процесс узнавания аминокислотой своей тРНК. Специфичность связывания обеспечивает фермент АРСаза (аминоацил-тРНК-синтетаза), который катализирует
Собственно трансляция проходит в три этапа: инициация, элонгация и терминация.
Элонгация: в аминоацильный участок поступает следующая аминоацил-тРНК. Фермент пептидилтрансфераза образует пептидную связь между активированной карбо-ксильной группой первой аминокислоты и аминогруппой второй аминокислоты. Образованный при этом дипептид «зависает» в аминоацильном центре. Затем с помощью транслоказы и энергии ГТФ рибосома перемещается по иРНК на один кодон, аминоацильный участок освобождается, туда поступает новая аминокислота.
Терминация наступает тогда, когда в аминоацильном участке оказывается один из терминирующих (нонсенс) кодонов. К таким кодонам присоединяются специальные белки (рилизинг-факторы), которые высвобождают синтезированный пептид и вызывают диссоциацию субъединиц рибосомы.
Многие белки синтезируются в неактивном виде (в виде предшественников) и после схождения с рибосом подвергаются постсинтетической модификации. Виды модификации белков:
Регуляция биосинтеза белка в клетке
Синтез белка в клетке можно регулировать на этапе транскрипции, созревания иРНК, транспорта ее из ядра в цитоплазму, изменяя стабильность иРНК, в процессе трансляции и посттрансляционной модификации. Регуляция на самых ранних этапах (на уровне экспрессии генов) является наиболее выгодной и потому широко используется.
Примером регуляции экспрессии генов является работа lac-оперона у E. coli. Lac-опе-рон содержит 3 структурных гена ферментов, участвующих в метаболизме лактозы. В отсутствие лактозы оперон заблокирован белком репрессором.
В присутствии индуктора (лактозы) репрессор меняет свою конформацию и отсоединяется от ДНК. Однако если в этот момент в среде имеется глюкоза (более доступный источник энергии), транскрипция не идет. В том случае, если глюкоза отсутствует, в клетке увеличивается уровень цАМФ (сигнал «голода») и цАМФ в комплексе со специальным белком (catabolite activator protein) связывается с промотором. Только в присутствии этого белка РНК-полимераза может образовать прочную связь с промотором и начать транскрипцию.
Белковые факторы, которые способствуют связыванию РНК-полимеразы с промотором, называются факторами транскрипции.
Регуляторная часть генов эукариот устроена более сложно. Имеются энхансеры (элементы, усиливающие транскрипцию), сайленсеры (ослабляющие), адапторные элементы. Факторы транскрипции могут связываться с любым из этих элементов, тем самым регулировать функции генов. В качестве индукторов биосинтеза белка на генетическом уровне могут выступать не только субстраты (лактоза для лактазы), но и стероидные гормоны, витамин Д, тиреоидные гормоны, ионы металлов и др.