Биосинтез белка: роль транскрипции и его место проведения (3 видео)

Генетическая информация, заключенная в ДНК каждой живой клетки, представляет собой невероятно сложную и удивительную систему. Но как именно она используется для создания белков, выполняющих огромное количество функций в организме?

Итак, процесс, в результате которого генетическая информация переводится в белковую структуру, называется биосинтезом белка. Этот процесс состоит из двух основных этапов: транскрипции и трансляции.

Транскрипция происходит в ядре клетки. В этом процессе длинная последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК переписывается в молекулу РНК. РНК-молекула, полученная в результате транскрипции, называется матричной РНК. Она содержит информацию о последовательности аминокислот, из которых будет состоять белок.

Роль транскрипции в процессе биосинтеза белка заключается в том, что она является своего рода «рабочим чертежом» для создания белка. Она передает информацию о последовательности аминокислот, которая будет определять структуру и свойства будущего белка. Без транскрипции биосинтез белка был бы невозможен.

Содержание

Ядерная транскрипция
Рибонуклеопротеины
ДНК-зависимая РНК-полимераза
Транскрипционные факторы
Цитоплазматическая транскрипция
Перенос мРНК через ядерную мембрану
Рибосомы и аминоацил-тРНК-синтетазы
📸 Видео

Видео:Синтез белка: транскрипция | самое простое объяснениеСкачать

Ядерная транскрипция

В процессе ядерной транскрипции, специальные молекулы — рибонуклеопротеины, образуют прекурсорный РНК-комплекс (прерРНК), который включает в себя полимеразу РНК, связанные факторы и каркас молекулы РНК.

Для инициации транскрипции в ядре используются специальные транскрипционные факторы, которые связываются с промоторами генов и регулируют степень и момент активации транскрипции.

После завершения процесса транскрипции, прерРНК проходит последовательность модификаций, включая сплайсинг и добавление пленки на 5′-конец, после чего она покидает ядро и направляется к рибосомам в цитоплазму для процесса трансляции и синтеза белка.

Важным элементом ядерной транскрипции является ДНК-зависимая РНК-полимераза, которая производит синтез РНК-цепи по матрице ДНК и определяет последовательность нуклеотидов в синтезируемой молекуле РНК.

Таким образом, ядерная транскрипция является ключевым шагом в процессе биосинтеза белка и позволяет клеткам регулировать активность своих генов и синтезировать необходимые для жизнедеятельности белок продукты.

Рибонуклеопротеины

Рибонуклеопротеины выполняют различные функции в организме. Они участвуют в процессе транскрипции, которая является первым этапом синтеза белка. В ходе транскрипции РНК-полимераза связывается с ДНК и копирует ее информацию в молекулы РНК — мРНК, тРНК и рРНК. В этом процессе рибонуклеопротеины действуют в качестве важных кофакторов, которые обеспечивают правильное присоединение и стабильность РНК-полимеразы.

Кроме того, рибонуклеопротеины также участвуют в процессе сплайсинга РНК — это механизм, при котором интроны (бесполезные участки РНК) удаляются, а экзоны (функциональные участки РНК) объединяются. Рибонуклеопротеины, называемые сплайсосомами, играют ключевую роль в точном и эффективном сплайсинге РНК.

Кроме участия в транскрипции и сплайсинге, некоторые рибонуклеопротеины принимают участие в транспорте и метаболизме РНК. Например, они помогают перемещать РНК из ядра в цитоплазму, где мРНК связывается с рибосомами и происходит процесс трансляции, то есть синтез белка на основе информации, закодированной в мРНК.

Таким образом, рибонуклеопротеины выполняют важную функцию в процессе биосинтеза белка, регулируя транскрипцию, сплайсинг и транспорт РНК. Они являются ключевыми компонентами клеточного механизма, обеспечивающего формирование функциональных белков, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма.

ДНК-зависимая РНК-полимераза

РНК-полимераза связывается с определенным участком ДНК, называемым промотором, и начинает синтезировать комплементарную ему РНК-цепь. Она считывает последовательность нуклеотидов ДНК и соединяет нуклеотиды РНК в цепь, используя эту последовательность в качестве матрицы.

РНК-полимераза обладает высокой специфичностью, то есть она способна распознавать определенные промоторы и стартовые (инициациионные) кодоны инициирующие синтез новой цепи РНК.

Существует несколько типов РНК-полимераз, каждая из которых специализируется на синтезе определенных классов РНК. РНК-полимераза I синтезирует рибосомальную РНК (рРНК), РНК-полимераза II — мессенджерную РНК (мРНК), РНК-полимераза III — тРНК, рибосомальные и другие малые РНК.

ДНК-зависимая РНК-полимераза является ключевым ферментом в процессе биосинтеза белка, поскольку синтезирует мРНК, которая содержит код для синтеза белка. Без РНК-полимеразы биосинтез белка в клетке был бы невозможен.

Транскрипционные факторы

Транскрипционные факторы могут увеличивать или уменьшать активность РНК-полимеразы, влиять на скорость синтеза мРНК и на то, какие гены будут экспрессироваться. Они играют ключевую роль в регуляции генной экспрессии и определяют различия в клеточной специализации.

Конкретные транскрипционные факторы связываются с определенными последовательностями ДНК, состоящими из специфических нуклеотидных баз. Белки могут содержать различные целевые домены, которые определяют их способность связываться с ДНК. Некоторые транскрипционные факторы могут также взаимодействовать с другими белками и формировать комплексы, участвующие в процессе транскрипции.

Транскрипционные факторы могут быть активированы различными сигнальными путями в клетке, такими как гормоны или механическое растяжение ДНК. Когда транскрипционные факторы связываются с ДНК, они помогают РНК-полимеразе приступить к транскрипции гена и поддерживают процесс синтеза мРНК.

Изучение транскрипционных факторов позволяет понять, как происходит регуляция генной экспрессии и какие гены играют ключевую роль в развитии организмов. Транскрипционные факторы являются важными мишенями для различных лекарственных препаратов, поскольку их воздействие может изменить экспрессию определенных генов и привести к терапевтическому эффекту.

Видео:Биосинтез белка за 3 минуты (даже меньше)Скачать

Цитоплазматическая транскрипция

Цитоплазматическая транскрипция начинается после того, как РНК-полимераза II завершает синтез мРНК в ядре клетки. Затем, синтезированная мРНК покидает ядро через специальные поры в ядреной мембране и перемещается в цитоплазму.

В цитоплазме мРНК связывается с рибосомами – органеллами, ответственными за синтез белка. Рибосомы читают код информации, содержащейся в мРНК, и синтезируют соответствующую последовательность аминокислот. Для синтеза белка необходимы аминоацил-тРНК-синтетазы, которые связывают соответствующие аминокислоты с транспортными РНК (тРНК).

Цитоплазматическая транскрипция является важным этапом в биосинтезе белка, так как именно на этом этапе происходит синтез аминокислот по информации, закодированной в мРНК. Далее, эти аминокислоты будут соединяться в полипептидные цепи и формировать конечный белок, который несет определенные функциональные свойства для клетки.

Перенос мРНК через ядерную мембрану

Перенос мРНК осуществляется с помощью ядерных пор различных размеров, которые позволяют молекулам мРНК проникать через ядерную мембрану. Этот процесс контролируется специальными белками, называемыми нуклеопоринами, которые служат для транспортировки мРНК через поры.

Нуклеопорины представляют собой сложные структуры, состоящие из белковых подединиц, которые образуют канал, позволяющий проходить молекулам мРНК. Эти белки также участвуют в распознавании молекул мРНК и определении их цели в цитоплазме.

Перенос мРНК через ядерную мембрану осуществляется с высокой эффективностью и точностью. Это позволяет клетке контролировать процесс синтеза белка и обеспечивает правильную сборку белковых структур, таких как ферменты, гормоны и структурные компоненты клетки.

Важным моментом в переносе мРНК является проверка на наличие ошибок в молекуле мРНК. Если обнаруживается ошибка, то молекула мРНК разрушается и не доходит до цитоплазмы, чтобы избежать синтеза неправильного белка. Этот механизм гарантирует, что только правильные молекулы мРНК будут транслироваться в белки.

Рибосомы и аминоацил-тРНК-синтетазы

Аминоацил-тРНК-синтетазы — это группа ферментов, ответственных за синтез аминоацил-тРНК (транспортных РНК), которые являются необходимыми компонентами для процесса трансляции. Они катализируют присоединение аминокислоты к соответствующей тРНК путем формирования связи между аминокислотой и адениловым остатком AMP, связанным с тРНК.

Рибосомы и аминоацил-тРНК-синтетазы сотрудничают в процессе биосинтеза белка. Аминоацил-тРНК-синтетазы загружают тРНК с соответствующей аминокислотой, а затем рибосомы используют эту тРНК для синтеза белка, следуя последовательности нуклеотидов, определенной мРНК.