Транскрипция и трансляция, подготовка к ЕГЭ по биологии

И транскрипция, и трансляция относятся к матричным биосинтезам. Матричным биосинтезом называется синтез биополимеров (нуклеиновых кислот, белков) на матрице — нуклеиновой кислоте ДНК или РНК. Процессы матричного биосинтеза относятся к пластическому обмену: клетка расходует энергию АТФ.

Матричный синтез можно представить как создание копии исходной информации на несколько другом или новом «генетическом языке». Скоро вы все поймете — мы научимся достраивать по одной цепи ДНК другую, переводить РНК в ДНК и наоборот, синтезировать белок с иРНК на рибосоме. В данной статье вас ждут подробные примеры решения задач, генетический словарик пригодится — перерисуйте его себе :)

Возьмем 3 абстрактных нуклеотида ДНК (триплет) — АТЦ. На иРНК этим нуклеотидам будут соответствовать — УАГ (кодон иРНК). тРНК, комплементарная иРНК, будет иметь запись — АУЦ (антикодон тРНК).

Три нуклеотида в зависимости от своего расположения будут называться по-разному: триплет, кодон и антикодон. Обратите на это особое внимание.

Репликация ДНК — удвоение, дупликация (лат. replicatio — возобновление, лат. duplicatio — удвоение)

Процесс синтеза дочерней молекулы ДНК по матрице родительской ДНК. Нуклеотиды достраивает фермент ДНК-полимераза по принципу комплементарности. Переводя действия данного фермента на наш язык, он следует следующему правилу: А (аденин) переводит в Т (тимин), Г (гуанин) — в Ц (цитозин).

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.

Транскрипция (лат. transcriptio — переписывание)

Транскрипция представляет собой синтез информационной РНК (иРНК) по матрице ДНК. Несомненно, транскрипция происходит в соответствии с принципом комплементарности азотистых оснований: А — У, Т — А, Г — Ц, Ц — Г (загляните в «генетический словарик» выше).

До начала непосредственно транскрипции происходит подготовительный этап: фермент РНК-полимераза узнает особый участок молекулы ДНК — промотор и связывается с ним. После связывания с промотором происходит раскручивание молекулы ДНК, состоящей из двух цепей: транскрибируемой и смысловой. В процессе транскрипции принимает участие только транскрибируемая цепь ДНК.

Транскрипция осуществляется в несколько этапов:

  • Инициация (лат. injicere — вызывать)

    • Образуется несколько начальных кодонов иРНК.

  • Элонгация (лат. elongare — удлинять)

    • Нити ДНК последовательно расплетаются, освобождая место для передвигающейся РНК-полимеразы.

    Молекула иРНК быстро растет.

  • Терминация (лат. terminalis — заключительный)

    • Достигая особого участка цепи ДНК — терминатора, РНК-полимераза получает сигнал к прекращению синтеза иРНК. Транскрипция завершается. Синтезированная иРНК направляется из ядра в цитоплазму.

Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)

Куда же отправляется новосинтезированная иРНК в процессе транскрипции? На следующую ступень — в процесс трансляции. Он заключается в синтезе белка на рибосоме по матрице иРНК. Последовательность кодонов иРНК переводится в последовательность аминокислот.

Перед процессом трансляции происходит подготовительный этап, на котором аминокислоты присоединяются к соответствующим молекулам тРНК. Трансляцию можно разделить на несколько стадий:

  • Инициация

    • Информационная РНК (иРНК, синоним — мРНК (матричная РНК)) присоединяется к рибосоме, состоящей из двух субъединиц. Замечу, что вне процесса трансляции субъединицы рибосом находятся в разобранном состоянии.

    Первый кодон иРНК, старт-кодон, АУГ оказывается в центре рибосомы, после чего тРНК приносит аминокислоту, соответствующую кодону АУГ — метионин.

  • Элонгация

    • 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.

    Доставка нужных аминокислот осуществляется благодаря точному соответствию 3 нуклеотидов (кодона) иРНК 3 нуклеотидам (антикодону) тРНК. Язык перевода между иРНК и тРНК выглядит как: А (аденин) — У (урацил), Г (гуанин) — Ц (цитозин). В основе этого также лежит принцип комплементарности.

    Движение рибосомы вдоль молекулы иРНК называется транслокация. Нередко в клетке множество рибосом садятся на одну молекулу иРНК одновременно — образующаяся при этом структура называется полирибосома (полисома). В результате происходит одновременный синтез множества одинаковых белков.

  • Терминация

    • Синтез белка — полипептидной цепи из аминокислот — в определенный момент завершатся. Сигналом к этому служит попадание в центр рибосомы одного из так называемых стоп-кодонов: УАГ, УГА, УАА. Они относятся к нонсенс-кодонам (бессмысленным), которые не кодируют ни одну аминокислоту. Их функция — завершить синтез белка.

Существует специальная таблица для перевода кодонов иРНК в аминокислоты. Пользоваться ей очень просто, если вы запомните, что кодон состоит из 3 нуклеотидов. Первый нуклеотид берется из левого вертикального столбика, второй — из верхнего горизонтального, третий — из правого вертикального столбика.

На пересечении всех линий, идущих от них, и находится нужная вам аминокислота :)

Давайте потренируемся: кодону ЦАЦ соответствует аминокислота Гис, кодону ЦАА — Глн. Попробуйте самостоятельно найти аминокислоты, которые кодируют кодоны ГЦУ, ААА, УАА.

Кодону ГЦУ соответствует аминокислота — Ала, ААА — Лиз. Напротив кодона УАА в таблице вы должны были обнаружить прочерк: это один из трех нонсенс-кодонов, завершающих синтез белка.

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»

Объяснение:

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»

Обратите свое пристальное внимание на слова «Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент цепи ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК «. Эта фраза кардинально меняет ход решения задачи: мы получаем право напрямую и сразу синтезировать с ДНК фрагмент тРНК — другой подход здесь будет считаться ошибкой.

Итак, синтезируем напрямую с ДНК фрагмент молекулы тРНК: АУЦ-ГУУ-УГЦ-ЦГА-УГГ. Это не отдельные молекулы тРНК (как было в предыдущей задаче), поэтому не следует разделять их запятой — мы записываем их линейно через тире.

Третий триплет ДНК — АЦГ соответствует антикодону тРНК — УГЦ. Однако мы пользуемся таблицей генетического кода по иРНК, так что переведем антикодон тРНК — УГЦ в кодон иРНК — АЦГ. Теперь очевидно, что аминокислота кодируемая АЦГ — Тре.

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.

Один триплет ДНК состоит из 3 нуклеотидов, следовательно, 150 нуклеотидов составляют 50 триплетов ДНК (150 / 3). Каждый триплет ДНК соответствует одному кодону иРНК, который в свою очередь соответствует одному антикодону тРНК — так что их тоже по 50.

По правилу Чаргаффа: количество аденина = количеству тимина, цитозина = гуанина. Аденина 20%, значит и тимина также 20%. 100% — (20%+20%) = 60% — столько приходится на оставшиеся цитозин и гуанин. Поскольку их процент содержания равен, то на каждый приходится по 30%.

Теперь мы украсили теорию практикой. Что может быть лучше при изучении новой темы? :)

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023

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.

Транскрипция (биология) | это.

.. Что такое Транскрипция (биология)?

У этого термина существуют и другие значения, см. Транскрипция.

Транскрипция (фотография под трансмиссионным электронным микроскопом). Begin — начало транскрипции, End — конец транскрипции, DNA — ДНК.

Транскри́пция (от лат. transcriptio — переписывание) — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.

Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5′- к 3′- концу, то есть по матричной цепи ДНК РНК-полимераза движется в направлении 3′->5′[1]

Транскрипция состоит из стадий инициации, элонгации и терминации.

Содержание

  • 1 Инициация транскрипции
  • 2 Элонгация транскрипции
  • 3 Терминация
  • 4 Транскрипционные фабрики
  • 5 Обратная транскрипция
  • 6 Примечания

Инициация транскрипции

Инициация транскрипции — сложный процесс, зависящий от последовательности ДНК вблизи транскрибируемой последовательности (а у эукариот также и от более далеких участков генома — энхансеров и сайленсеров) и от наличия или отсутствия различных белковых факторов.

Элонгация транскрипции

Момент перехода РНК-полимеразы от инициации транскрипции к элонгации точно не определен. Три основных биохимических события характеризуют этот переход в случае РНК-полимеразы кишечной палочки: отделение сигма-фактора, первая транслокация молекулы фермента вдоль матрицы и сильная стабилизация транскрипционного комплекса, который кроме РНК-полимеразы включает растущую цепь РНК и транскрибируемую ДНК. Эти же явления характерны и для РНК-полимераз эукариот. Переход от инициации к элонгации сопровождается разрывом связей между ферментом, промотором, факторами инициации транскрипции, а в ряде случаев — переходом РНК-полимеразы в состояние компетентности в отношении элонгации (например, фосфорилирование CTD-домена у РНК-полимеразы II). Фаза элонгации заканчивается после освобождения растущего транскрипта и диссоциации фермента от матрицы (терминация).

На стадии элонгации в ДНК расплетено примерно 18 пар нуклеотидов. Примерно 12 нуклеотидов матричной нити ДНК образует гибридную спираль с растущим концом цепи РНК. По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди нее происходит расплетание, а позади — восстановление двойной спирали ДНК. Одновременно освобождается очередное звено растущей цепи РНК из комплекса с матрицей и РНК-полимеразой. Эти перемещения должны сопровождаться относительным вращением РНК-полимеразы и ДНК. Трудно себе представить, как это может происходить в клетке, особенно при транскрипции хроматина. Поэтому не исключено, что для предотвращения такого вращения двигающуюся по ДНК РНК-полимеразу сопровождают топоизомеразы.

Элонгация осуществляется с помощью основных элонгирующих факторов, необходимых, чтобы процесс не останавливался преждевременно[2].

В последнее время появились данные, показывающие, что регуляторные факторы также могут регулировать элонгацию. РНК-полимераза в процессе элонгации делает паузы на определенных участках гена. Особенно четко это видно при низких концентрациях субстратов. В некоторых участках матрицы длительные задержки в продвижении РНК-полимеразы, т.  н. паузы, наблюдаются даже при оптимальных концентрациях субстратов. Продолжительность этих пауз может контролироваться факторами элонгации.

Терминация

У бактерий есть два механизма терминации транскрипции:

  • ро-зависимый механизм, при котором белок Rho (ро) дестабилизирует водородные связи между матрицей ДНК и мРНК, высвобождая молекулу РНК.
  • ро-независимый, при котором транскрипция останавливается, когда только что синтезированная молекула РНК формирует стебель-петлю, за которой расположено несколько урацилов (…УУУУ), что приводит к отсоединению молекулы РНК от матрицы ДНК.

Терминация транскрипции у эукариот менее изучена. Она завершается разрезанием РНК, после чего к её 3′ концу фермент добавляет несколько аденинов (…АААА), от числа которых зависит стабильность данного транскрипта[3]. 

Транскрипционные фабрики

Существует ряд экспериментальных данных, свидетельствующих о том, что транскрипция осуществляется в так называемых транскрипционных фабриках: огромных, по некоторым оценкам, до 10 МДа комплексах, которые содержат около 8 РНК-полимераз II и компоненты последующего процессинга и сплайсинга, а также корректирования новосинтезированного транскрипта[4]. В ядре клетки происходит постоянный обмен между пулами растворимой и задействованной РНК-полимеразы. Активная РНК-полимераза задействована в таком комплексе, который в свою очередь является структурной организовывающей компактизацию хроматина единицей. Последние данные[5] свидетельствуют о том, что транскрипционные фабрики существуют и в отсутствие транскрипции, они фиксированы в клетке (пока не ясно, взаимодействуют ли они с ядерным матриксом клетки или нет) и представляют собой независимый ядерный субкомпартмент. Комплекс транскрипционных фабрик, содержащих РНК полимеразу I, II или III, был проанализирован с помощью масс-спектрометрии.[6]

Обратная транскрипция

Основная статья: Обратная транскрипция

Схема обратной транскрипции

Некоторые вирусы (такие как ВИЧ, вызывающий СПИД), имеют возможность транскрибировать РНК в ДНК. ВИЧ имеет РНК-геном, который встраивается в ДНК. В результате, ДНК вируса может быть объединено с геномом клетки-хозяина. Главный фермент, ответственный за синтез ДНК из РНК, называется ревертазой. Одной из функций ревертазы является создание комплементарной ДНК (кДНК) из вирусного генома. Ассоциированый фермент рибонуклеаза H расщепляет РНК, а ревертаза синтезирует кДНК из двойной спирали ДНК. кДНК интегрируется в геном клетки-хозяина с помощью интегразы. Результатом является синтез вирусных протеинов клеткой-хозяином, которые образуют новые вирусы. В случае с ВИЧ так же программируется апоптоз (смерть клетки) Т-лимфоцитов.[7] В иных случаях клетка может остаться распростанителем вирусов.

Некоторые клетки эукариотов содержат фермент теломеразу, так же проявляющую активность обратной транскрипции. С её помощью синтезируются повторяющиеся последовательности в ДНК. Теломераза часто активирутся в раковых клетках для бесконечной дупликации генома без потери кодирующей протеины последовательности ДНК.

Примечания

  1. ↑ Alberts Bruce Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition.  — New York and London: Garland Science. — ISBN ISBN 0-8153-3218-1
  2. ↑ Nikolov DB, Burley SK (1997). «RNA polymerase II transcription initiation: a structural view.». Proc Natl Acad Sci U S A 94 (7): 15-22. PMID 8990153.
  3. ↑ Lewin, Benjamin (2007). Genes IX. Sudbury, MA: Jones and Bartlett Publishers. ISBN 0-7637-4063-2
  4. ↑ Cook PR. The organization of replication and transcription. Science 284(5421):1790-5, 1999 PMID: 10364545
  5. ↑ Mitchell JA and Fraser P. Transcription factories are nuclear subcompartments that remain in the absence of transcription. Genes and Development.2(1):20-5. 2008 . PMID: 18172162
  6. ↑ Nature Methods (2011)[ http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/full/nmeth.1705.html The proteomes of transcription factories containing RNA polymerases I, II or III]
  7. ↑ Колесникова, И. Н. Некоторые особенности механизмов апоптоза при ВИЧ-инфекции. Диссертация (2000 г.). Архивировано из первоисточника 18 февраля 2012. Проверено 20 февраля 2011.

9.2: Транскрипция — Биология LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    35713

    • Чему вы научитесь: Излагать процесс транскрипции

    Вам когда-нибудь приходилось что-то транскрибировать? Возможно, кто-то оставил сообщение на вашей голосовой почте, и вам пришлось записать его на бумаге. Или, может быть, вы делали заметки в классе, а затем аккуратно переписывали их, чтобы облегчить повторение.

    Как показывают эти примеры, транскрипция представляет собой процесс перезаписи информации. Транскрипция — это то, что мы делаем в нашей повседневной жизни, и это также то, что наши клетки должны делать более специализированным и узко определенным образом. В биологии транскрипция — это процесс копирования последовательности ДНК гена в аналогичный алфавит РНК.

    Цели обучения
    • Понимание основных этапов транскрипции ДНК в РНК
    • Понять разницу между пре-РНК и мРНК

    Этапы транскрипции

    Процесс Транскрипция происходит в цитоплазме у прокариот и в ядре у эукариот. Он использует ДНК в качестве шаблона для создания молекулы РНК (мРНК). Во время транскрипции образуется цепь мРНК, комплементарная цепи ДНК. На рис. 1 показано, как это происходит. В конечном итоге части транскрибируемой мРНК будут превращены в функциональные белки.

    Рисунок 1. Обзор транскрипции. Транскрипция использует последовательность оснований в цепи ДНК для создания комплементарной цепи мРНК. Триплеты представляют собой группы из трех последовательных нуклеотидных оснований в ДНК. Кодоны представляют собой комплементарные группы оснований в мРНК.

    Вы также можете посмотреть это более подробное видео о транскрипции.

    Рисунок 2. Транскрипция происходит в три стадии — инициация, элонгация и терминация — все показаны здесь.

    Транскрипция происходит в три этапа: инициация, элонгация и терминация. Этапы показаны на рис. 2.

    Шаг 1: Инициация

    Инициация — начало транскрипции. Это происходит, когда фермент РНК-полимераза связывается с областью гена, называемой промотором . Это сигнализирует ДНК о раскручивании, чтобы фермент мог «считывать» основания в одной из цепей ДНК. Теперь фермент готов образовать цепь мРНК с комплементарной последовательностью оснований.

    Этап 2: Элонгация

    Элонгация представляет собой добавление нуклеотидов к цепи мРНК. РНК-полимераза считывает размотанную цепь ДНК и строит молекулу мРНК, используя комплементарные пары оснований. Во время этого процесса аденин (А) в ДНК связывается с урацилом (U) в РНК.

    Этап 3: Терминация

    Терминация является окончанием транскрипции и происходит, когда РНК-полимераза пересекает стоп-(терминирующую) последовательность гена. Нить мРНК завершена, и она отделяется от ДНК.

    В этом видео представлен обзор этих шагов. Вы можете остановить просмотр видео на 5:35. (После этого он обсуждает перевод, который мы обсудим в следующем результате.)

    Посетите эту анимацию BioStudio, чтобы увидеть процесс прокариотической транскрипции.

    пре-РНК и мРНК

    После транскрипции эукариотические пре-мРНК должны пройти несколько этапов обработки, прежде чем их можно будет транслировать. Эукариотические (и прокариотические) тРНК и рРНК также подвергаются процессингу, прежде чем они смогут функционировать в качестве компонентов механизма синтеза белка.

    Обработка мРНК

    Перед трансляцией эукариотическая пре-мРНК подвергается интенсивному процессингу. Дополнительные этапы, связанные с созреванием эукариотической мРНК, создают молекулу с гораздо более длительным периодом полужизни, чем у прокариотической мРНК. Эукариотические мРНК существуют в течение нескольких часов, тогда как типичные E. coli мРНК длится не более пяти секунд.

    Тремя наиболее важными этапами процессинга пре-мРНК являются добавление стабилизирующих и сигнальных факторов на 5′- и 3′-концах молекулы и удаление промежуточных последовательностей, которые не определяют соответствующие аминокислоты.

    5′-кэпирование

    Кэп добавляется к 5′-концу растущего транскрипта с помощью фосфатной связи. Это дополнение защищает мРНК от деградации. Кроме того, факторы, участвующие в синтезе белка, распознают кэп, чтобы помочь инициировать трансляцию рибосомами.

    3′-поли-А-хвост

    После завершения удлинения фермент, называемый поли-А-полимеразой, добавляет к пре-мРНК цепочку из примерно 200 остатков А, называемую поли-А-хвостом . Эта модификация дополнительно защищает пре-мРНК от деградации и сигнализирует об экспорте клеточных факторов, необходимых для транскрипта, в цитоплазму.

    Сплайсинг пре-мРНК

    Эукариотические гены состоят из экзонов , которые соответствуют последовательностям, кодирующим белок ( ex- on означает, что они являются ex спрессованными), а int входящие последовательности, называемые интронами ( int ron обозначают их int вставную роль), которые удаляются из пре-мРНК во время процессинга. Последовательности интронов в мРНК не кодируют функциональные белки.

    Все интроны пре-мРНК должны быть полностью и точно удалены перед синтезом белка. Если в процессе произойдет ошибка хотя бы на один нуклеотид, рамка считывания воссоединенных экзонов сместится, и полученный белок окажется нефункциональным. Процесс удаления интронов и повторного соединения экзонов называется сращивание (рис. 3).

    Практический вопрос
    Рисунок 3. Сплайсинг пре-мРНК включает точное удаление интронов из первичного транскрипта РНК. Процесс сплайсинга катализируется белковыми комплексами, называемыми сплайсосомами, которые состоят из белков и молекул РНК, называемых snRNAs. Сплайсосомы распознают последовательности на 5′- и 3′-концах интрона.

    Ошибки при сплайсинге вызывают рак и другие болезни человека. Какие виды мутаций могут привести к ошибкам сплайсинга?

    Показать ответ

    Подумайте о различных возможных исходах, если возникнут ошибки сплайсинга. Мутации в последовательности распознавания сплайсосомы на каждом конце интрона или в белках и РНК, составляющих сплайсосому, могут нарушать сплайсинг. Мутации могут также добавлять новые сайты распознавания сплайсосом. Ошибки сплайсинга могут привести к сохранению интронов в сплайсированной РНК, вырезанию экзонов или изменению местоположения сайта сплайсинга.

    Посмотрите, как удаляются интроны во время сплайсинга РНК на этом сайте.

    Проверьте свое понимание

    Ответьте на вопросы ниже, чтобы проверить, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе. В этом коротком тесте , а не учитываются при подсчете вашей оценки в классе, и вы можете пересдавать его неограниченное количество раз.

    Используйте этот тест, чтобы проверить свое понимание и решить, следует ли (1) изучить предыдущий раздел дальше или (2) перейти к следующему разделу.

    https://assessments.lumenlearning.co…sessments/6898

    Авторы и авторство

    Лицензионный контент CC, оригинал

    • Введение в транскрипцию. Авторы: : Шелли Картер и Люмен Леринг. Предоставлено : Lumen Learning. Лицензия : CC BY: Attribution

    Содержимое по лицензии CC, совместное использование ранее

    • Обзор транскрипции. Предоставлено : Академией Хана. Расположен по адресу : https://www.khanacademy.org/science/biology/gene-expression-central-dogma/transcription-of-dna-into-rna/a/overview-of-transcription. Лицензия : CC BY-NC-SA: Attribution-NonCommercial-ShareAlike
    • Транскрипция ДНК в РНК. Предоставлено : CK-12. Расположен по адресу : www.ck12.org/biology/Transcription-of-DNA-to-RNA/lesson/Transcription-of-DNA-to-RNA-BIO/. Лицензия : CC BY-NC: Attribution-NonCommercial
    • Биология. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/contents/[email protected]. Лицензия : CC BY: Attribution . Условия лицензии : Загрузите бесплатно по адресу http://cnx.org/contents/185cbf87-c72…[email protected]

    Все права защищены. Содержание

    • Транскрипция и перевод. Автор : Bozeman Science. Расположен по адресу : https://youtu.be/h4b9АрупXZг. Лицензия : Все права защищены . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube

    9.2: Транскрипция распространяется по лицензии CC BY-NC-SA и была создана, изменена и/или курирована LibreTexts.

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Лицензия
        CC BY-NC-SA
        Программа OER или Publisher
        Люмен
      2. Теги
          На этой странице нет тегов.

      Транскрипция ДНК. Стадии. Обработка

      Транскрипция ДНК — это процесс, при котором генетическая информация, содержащаяся в ДНК, перезаписывается в информационную РНК (мРНК) с помощью РНК-полимеразы . Затем эта мРНК выходит из ядра, где она действует как основа для трансляции ДНК. Контролируя выработку мРНК в ядре , клетка регулирует скорость экспрессии генов.

      В этой статье мы рассмотрим процесс транскрипции ДНК, включая посттранскрипционную модификацию мРНК и ее важность.

      РНК против ДНК

      РНК, как и ДНК, представляет собой полимер из трех субъединиц, соединенных фосфодиэфирными связями . Однако, как подробно показано в таблице ниже, существуют ключевые различия в мономерных звеньях для каждого соединения.

      ДНК РНК
      Сахар Дезоксирибоза Рибоза
      Основания Аденин, гуанин, цитозин, тимин Аденин, гуанин, цитозин, урацил
      Структура Двухцепочечная спираль Одноцепочечная спираль

      По Difference_DNA_RNA-DE[CC BY-SA 3. 0], через Wikimedia Commons

      Рисунок 1 – Сравнение ДНК и РНК , удлинение и терминация. Эти шаги также участвуют в репликации ДНК.

      Инициация

      Транскрипция катализируется ферментом РНК-полимеразой , который прикрепляется к молекуле ДНК и перемещается вдоль нее, пока не распознает промоторную последовательность . Эта область ДНК указывает на начальную точку транскрипции, и в молекуле ДНК может быть несколько промоторных последовательностей. Факторы транскрипции представляют собой белки, контролирующие скорость транскрипции; они также связываются с последовательностями промотора с помощью РНК-полимеразы.

      После связывания с последовательностью промотора РНК-полимераза раскручивает часть двойной спирали ДНК, обнажая основания на каждой из двух цепей ДНК.

      Удлинение

      Одна цепь ДНК ( матричная цепь ) считывается в направлении от 3′ к 5′ (от трех простых до пяти простых) и, таким образом, обеспечивает матрицу для новой молекулы мРНК. Другая цепь ДНК называется кодирующей цепью . Это связано с тем, что его последовательность оснований идентична синтезированной мРНК, за исключением замены тиаминовых оснований на урацил .

      РНК-полимераза использует поступающие рибонуклеотидов для формирования новой цепи мРНК. Он делает это, катализируя образование фосфодиэфирных связей между соседними рибонуклеотидами, используя комплементарное спаривание оснований (от A до U, от T до A, от C до G и от G до C). Основания могут быть добавлены только к 3’-концу, поэтому цепь удлиняется в направлении от 5’ до 3’ .

      Терминация

      Элонгация продолжается до тех пор, пока РНК-полимераза не встретит последовательность остановки. В этот момент транскрипция останавливается, и РНК-полимераза высвобождает матрицу ДНК.

      Изменено из Calibuon в английской Викиучебнике [общественное достояние], через Wikimedia Commons

      как пре-мРНК . Обработка должна произойти, чтобы преобразовать это в зрелых мРНК. В том числе:

      5′-кэппинг

      Кэппинг описывает добавление метилированного гуанинового кэпа к 5′-концу мРНК. Его присутствие необходимо для распознавания молекулы рибосомами и для защиты незрелой молекулы от деградации РНКазами.

      Полиаденилирование

      Полиаденилирование описывает добавление поли(А)-хвоста к 3′-концу мРНК. Поли(А)-хвост состоит из нескольких молекул аденозинмонофосфата. Это помогает стабилизировать РНК, что необходимо, поскольку РНК гораздо более нестабильна, чем ДНК.

      Сплайсинг

      Сплайсинг позволяет генетической последовательности одной пре-мРНК кодировать множество различных белков, сохраняя генетический материал. Этот процесс зависит от последовательности и происходит внутри транскрипта. Он включает:

      • Удаление интронов (некодирующих последовательностей) путем вырезания сплайсосом
      • Соединение экзонов (кодирующая последовательность) путем лигирования

      Автор: Томас Шафи [CC BY 4. 0], Wikimedia Commons

      Рисунок 3 – Посттранскрипционная модификация пре-мРНК

      К концу транскрипции образуется зрелых мРНК . Это действует как система обмена сообщениями, позволяющая осуществлять трансляцию и синтез белка.

      Внутри зрелой мРНК находится открытая рамка считывания (ORF). Этот регион будет переведен в белок. Он транслируется блоками из трех нуклеотидов, называемыми кодонами. На 5’- и 3’-концах также находится нетранслируемых областей (UTR). Они не транслируются во время синтеза белка.

      Клиническая значимость – Фенилкетонурия (ФКУ)

      ФКУ возникает из-за замены одной пары оснований (G на A) в ферменте фенилаланингидроксилазе. Это приводит к пропуску интронов и образованию нестабильной мРНК. ФКУ является одним из нескольких генетических состояний, на наличие которых у младенцев проверяют с помощью теста на каплю крови новорожденного (укол из пятки).