В общих чертах механизм и последовательность процессов репликации у прокариот и эукариот сходны. Однако есть и некоторые различия. Пять основных различий перечислены ниже

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

1) Продолжительность клеточного цикла у эукариот варьирует от 10 мин до 200 часов. Поэтому и продолжительность репликации у эукариот больше, чем у прокариот.

2) Роль точек инициации репликации прокариот (ориджинов) у эукариот выполняют автономно реплицирующиеся последовательности (ARS). С этими автономно реплицирующимися последовательностями связываются специальные белки, инициирующие процесс репликации.

3) Размеры репликонов у эукариот значительно меньше, чем у прокариот, хотя в пределах генома одного вида они могут варьировать десятикратно

4) В клетках прокариот фрагменты Оказаки синтезируются длиной от 1000 до 2000 нуклеотидов. У эукариот они значительно короче – от 100 до 200 нуклеотидов.

5) Скорость синтеза ДНК у прокариот в области репликационной вилки (1000 нуклеотидов/с) на порядок выше, чем у эукариот (около 100 нуклеотидов/с). Высокую скорость репликации обеспечивает указанные выше ферменты – геликаза, топоизомераза, дестабилизирующие белки, ДНК-полимераза, РНК-праймаза, ДНК-лигаза и др., совместно действующие в области репликативной вилки (рис. 2.25). Вместе с тем, меньшая скорость репликативного синтеза у эукариот объясняется большей степенью конденсации (упаковки) ДНК в хромосомах, а также более сложной и тщательной «проверкой» правильности синтезируемой дочерней цепи специальными репарирующими системами.

Трансляция – собственно биосинтез белка. Компоненты аппарата трансляции: аминокислоты, тРНК, аминоацил-тРНК-синтетаза, мРНК, рибосомы, АТФ, ГТФ, Mg, белковые факторы. Этапы трансляции. Инициация – инициаторная аминоацил-тРНК, факторы инициации, диссоциация рибосомы, образование инициирующего комплекса и его связывание с мРНК, поиск старт-кодона, большая субъединица завершает инициацию – формирование 80S рибосомы. Регуляция биосинтеза белка на уровне инициации.

трансляция - это последовательное включение аминокислот в строящиеся пептидные цепи в соответствии с последовательностью кодонов в мРНК, осуществляется рибосомой..

Вещества участвующие в трансляции: рибосомальные субъеденицы рРНК+рибосомальные белки; мРНК; тРНК; аминокислоты находящиеся в цитоплазме; аминоацил - тРНК-синтетаза; белковые факторы.

Подготовительная стадия - формирование аминоацит-тРНК (аа-тРНК). Аминокислоты соединяются с тРНК посредством аминоацил-тРНК-синтетазы с использование АТФ.

Инициация трансляции

1.Сборка субъединиц рибосом обеспечивается функциональными центрами рибосом, эти центры находятся на контактирующих поверхностях субъединиц.

Между большой и малой субъединицей находится серия небольших углублений где находиться мРНК, пептидил тРНК(синтезированный на данный момент пептид связанный с тРНК) и очередная аминоация-тРНК.

Таким образом рибосома в собранном виде является суперферментом :

- ориентирует участников относительно др/др ;

-катализирует реакции меду ними.

Центры связывания рибосом:

1. М-центр образован 18SрРНК комплиментарным 5-9 нуклеотидом 5' нетранслируемому ферменту мРНК;

2. П-центр (пептидный центр)- с ним вначале процесса связывается инициирующая аа-тРНК, на последних стадиях пептидил-тРНК.

3. Е-центр -тРНК потерявшая связь пептидом перед тем как покинуть рибосому

4. А-центр - место связывания очередной аа-тРНК;

5. Пептидтрансферазный центр (ПТФ-центр)-катализирует перенос пептида с пептидил-тРНК на поступившую в А-центр аа-тРНК.

Малая субъединица содержит 18SрРНК М-центр, основная часть А-центра и небольшая часть П-центра.

Большая субъединица содержит остальные части А и П центра и ПТФ-центр.

Распределение Центров и обеспечивает сборку субъединиц рибосом.

2. Связывание мРНК (5' нетранслируемый участок) с малой (40S) субъединицей рибосом. при этом инициирующий кодон АУГ- кодирует метионин оказывается на уровне П центра рибосомы. в итоге в Пцентре собранной рибосомы оказывается инициирующий кодон мРНК (АУГ) и связанная с ним Мет-тРНК.

Факторы инициации:

IF3 - связан с 30S (малой) субеденицей рибосомы и препятствует преждевременному связыванию с большой. принимает участие в связывании мРНК и тРНК

IF2 - учавствует в связывании инициирующей аа-тРНК. в состав комплекса входит ГТФ.

IF1 - способствует присоединению к IF2 новых молекул ГТФ и Мет-тРНК

При установке Мет-тРНК на свое место в П-центре и связывании большой и малой субъединиц рибосом ГТФ гидролизуется до ГДФ при этом создается термодинамический стимул для процесса.

У эукариот механизм поиска стартового кодона несколько отличается и существует 2 механизма

кэпзависимый (сканирующий) - рибосома (точнее, её малая субъединица) садится на 5'-конец мРНК в области кэпа и двигается вдоль молекулы мРНК, «сканируя» один кодон за другим, пока не наткнётся на инициаторный AUG. Для привлечения рибосомы к 5'-концу мРНК требуется специальная структура, кэп — 7-метилгуанин, прикреплённый к 5'-концевому нуклеотиду мРНК. далее происходит объеденение субъединиц на старт кодоне.

кэпнезависимый (внутренняя инициация) - IRES-зависимый механизм, рибосома садится на внутренний участок мРНК, называемый IRES (участок внутренней посадки рибосомы) — участок мРНК, обладающий выраженной вторичной структурой, позволяющей ему направлять рибосомы на стартовый АУГ кодон.

Элонгационный цикл – реакция пептидации и транслокации в рибосомах. Факторы элонгации, поступление аминоацил-т РНК в рибосому, транспептизация, транслокация. Терминация: освобождение полипептида и диссоциация рибосом, кодоны терминации, белковые факторы, последовательность событий терминации. Процессинг пробелка: конформационные изменения и химическая модификация.

По завершении инициации рибосома располагается на мРНК таким образом, что в Р-центре находится инициирующий кодон AUG с присоединённой к нему Мет-тРНК, а в А- центре - триплет, кодирующий включение первой аминокислоты синтезируемого белка. Далее начинается самый продолжительный этап белкового синтеза - элонгация, в ходе которого рибосома с помощью аа-тРНК последовательно "читает" мРНК в виде триплетов нуклеотидов, следующих за инициирующим кодоном в направлении от 5' к 3'-концу, наращивая полипептидную цепочку за счёт последовательного присоединения аминокислот.

Включение каждой аминокислоты в белок происходит в 3 стадии, в ходе которых:

1. аа-тРНК каждой входящей в белок аминокислоты связывается с А-центром рибосомы;

2. пептид от пептидил-тРНК, находящейся в Р-центре, присоединяется к α-NH₂-гpyппe аминоацильного остатка аа-тРНК А-центра с образованием новой пептидной связи;

3. удлинённая на один аминокислотный остаток пептидил-тРНК перемещается из А-центра в Р-центр в результате транслокации рибосомы.

1. Связывание аминоацил-тРНК в А-центре.Кодон мРНК, располагающийся в А-центре рядом с инициирующим кодоном, определяет природу аа-тРНК, которая будет включена в А-центр. аа_-тРНК взаимодействует с рибосомой в виде тройного комплекса, состоящего из фактора элонгации EF-1, аа-тРНК и ГТФ. Комплекс эффективно взаимодействует с рибосомой лишь в том случае, если антикодон аа-тРНК комплементарен и антипараллелен ко-дону мРНК в А-центре. Включение аа-тРНК в рибосому происходит за счёт энергии гидролиза ГТФ до ГДФ и неорганического фосфата.

2. Образование пептидной связипроисходит сразу же после отщепления комплекса EF-1 и ГДФ от рибосомы. Эта стадия процесса получила название реакции транспептидации(рис. 4-39).

В ходе этой реакции остаток метионина Мет-тРНК связывается с a-аминогруппой первой аминокислоты, присоединённой к тРНК и расположенной в А-центре, образуется первая пептидная связь.

3. Транслокация- третья стадия элонгации. К рибосоме присоединяется фактор элонгации EF-2 и за счёт энергии ГТФ продвигает рибосому по мРНК на один кодон к 3'-концу. В результате дипептидил-тРНК, которая не меняет своего положения относительно мРНК, из А-центра перемещается в Р-центр. Свободная от метионина тРНК покидает рибосому, а в область А-центра попадает следующий кодон.

По завершении третьей стадии элонгации рибосома в Р-центре имеет дипептидил-тРНК, а в А-центр попадает триплет, кодирующий включение в полипептидную цепь второй аминокислоты. Начинается следующий цикл стадии элонгации, в ходе которого на рибосоме снова проходят вышеописанные события. Повторение таких циклов по числу смысловых кодонов мРНК завершает весь этап элонгации.

Терминация

Терминация трансляции наступает в том случае, когда в А-центр рибосомы попадает один из стоп-кодонов: УАГ, УАА или УГА. Для стоп-кодонов нет соответствующих тРНК. Вместо этого к рибосоме присоединяются 2 белковых высвобождающих фактора RF или фактора терминации.Один из них с помощью пептидилтрансферазного центра катализирует гидролитическое отщепление синтезированного пептида от тРНК. Другой за счёт энергии гидролиза ГТФ вызывает диссоциацию рибосомы на субъединицы.

Матричная природа процесса трансляции проявляется в том, что последовательность поступления аминоацил-тРНК в рибосому для синтеза белка строго детерминирована мРНК. Рибосома сканирует цепь мРНК в виде триплетов и последовательно отбирает из окружающей среды "нужные" аа-тРНК, освобождая в ходе элонгации деацилированные тРНК.

Малая и большая субъединицы рибосомы в процессе трансляции выполняют разные функции: малая субъединица присоединяет мРНК и декодирует информацию с помощью тРНК и механизма транслокации, а большая субъединица ответственна за образование пептидных связей.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 700; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!