Универсальность.
Непрерывность.
Неперекрываемость.
Вырожденность.
Триплетность.
3. однозначность и наличие знаков препинания.
Транскрипцией называется перенос информации с ДНК на РНК. Причем матрицей для синтеза РНК служит только одна из двух цепей молекулы ДНК, называемая кодогенной цепью. Данный процесс происходит в ядре по принципу комплементарности. В транскрипции различают 4 стадии:
1. Связывание РНК-полимеразы (фермента, осуществляющего синтез РНК) с промотором.
2. Инициация – начало синтеза иРНК. В реакции участвуют нуклеотидтрифосфаты. Инициация – образование первой связи между двумя нуклеотидами (первый обычно АТФ или ГТФ).
3. Элонгация – рост цепи РНК. Для этого процесса необходимы ионы магния. В процессе элонгации образуется молекула РНК, состоящая из нуклеотидмонофосфатов, и освобождается пирофосфат (Н4Р2О7).
4. Терминация – завершение синтеза РНК в участках-терминаторах.
Пройдя через поры ядерной оболочки, иРНК направляется к рибосомам, где осуществляется расшифровка генетической информации.
Трансляцией называется процесс синтеза белка на рибосомах, направляемый матрицей иРНК. Стадии:
1. Стадия активации аминокислот. Каждая аминокислота взаимодействует с молекулой АТФ под действием особого фермента, специфичного для каждой аминокислоты. Все эти ферменты носят общее название кодазы.
2. Присоединение фосфорилированных аминокислот к тРНК с образованием комплекса. Фермент при этом освобождается.
3. Собственно трансляция, или полимеризация, аминокислотных остатков с образованием пептидных связей.
4. Конформационная стадия (белок приобретает необходимую форму).
Две первые стадии идут в цитоплазме. Третья стадия – в рибосомах.
ПОСТТРАНСКРИПЦИОННЫЕ И ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Внутри самого структурного гена также различают участки смысловые (экзоны) и несмысловые, «молчащие» (интроны), т.е. ген имеет прерывистую, мозаичную структуру. На матрице структурного гена синтезируется так называемая про-иРНК, копия всего гена. Затем про-иРНК подвергается созреванию, или процессингу, в ходе которого там же в ядре все несмысловые участки вырезаются, а концы кодирующих последовательностей соединяются. Этот процесс называется сплайсингом. Все интроны вырезаются не всегда. При изменении условий часть из них может остаться в зрелой иРНК подобно экзонам. Иногда же вырезаются какие-либо экзоны. Таким образом, один ген способен кодировать структуру нескольких белков.
По окончании трансляции первая аминокислота в белковой цепи вырезается. Полученный полипептид имеет только первичную структуру, чтобы он приобрел функциональную активность, по выходу из рибосомы синтезируется вторичная, третичная, а у некоторых белков – четвертичная структура.
РЕГУЛЯЦИЯ БИОСИНТЕЗА БЕЛКА
Регуляцию процессов биосинтеза белков описали в 1961 г. описали французские ученые Франсуа Жакоб, Андре-Мишель Львов, Жан Люсьен Моно у бактерий. За эту работу они получили нобелевскую премию. У прокариот можно выделить структуру, называемую опероном. Это участок ДНК, состоящий из следующих частей:
1. Промотор – определенная последовательность нуклеотидов, которая связывается с ферментом РНК-полимеразой. Процесс связывания является первым этапом в последующей транскрипции.
2. Оператор – участок ДНК, связанный с белком-репрессором. До тех пор, пока эта связь не нарушена, РНК-полимераза не будет считывать информацию.
3. Ряд структурных генов, кодирующих информацию обо всех ферментах, участвующих в расщеплении определенного субстрата или синтезе какого-либо вещества.
4. Терминатор – участок ДНК, на котором заканчивается считывание.
При поступлении субстрата в клетку его молекулы связываются с белком-репрессором, который после этого теряет способность взаимодействовать с оператором, происходит инициация, а РНК-полимераза начинает синтезировать иРНК, комплементарную структурным генам (элонгация). Затем в рибосомах синтезируются соответствующие ферменты, расщепляющие данный субстрат. Если субстрата не остается, освобождается белок-репрессор, который вновь блокирует оператор, и синтез иРНК и ферментов прекращается. Таким образом, бактерия синтезирует только те ферменты, которые ей необходимы в данный момент, что позволяет экономить энергию. Другой вариант регуляции связан с накоплением конечного вещества какого-либо биохимического процесса. Это вещество является одновременно корепрессором, который, связываясь с репрессором, делает его активным, и активность оператора подавляется.
У эукариот регуляция активности генов значительно сложнее. На нее влияют гормоны, медиаторы, другие биологически активные вещества, причем транскрипция, выход иРНК и трансляция регулируются отдельно и могут быть разделены во времени. Кроме того, структурные гены, кодирующие белки, необходимые для выполнения одной функции, могут быть расположены в разных хромосомах. Структура самих генов эукариот также более сложная.
У эукариот собственно гены разделены участками «молчащей», нетранскрибируемой ДНК – спейсерами. Они играют важную роль в регуляции транскрипции. На них, в частности, расположены последовательности нуклеотидов, усиливающие или угнетающие ее (например, при связывании гормонов). Функции промотора выполняет так называемый блок TATAAT, обогащенный последовательностями аденина и тимина (иногда встречаются и другие последовательности). Затем идет собственно ген, а затем участок-терминатор. После чего вновь идет спейсерный участок.