Глава 11. Биосинтез белка
11.1. Нуклеиновые кислоты. ДНК, РНК
Нуклеиновые кислоты являются высокомолекулярными веществами, играющими главную роль в живых организмах как хранители генетической информации, которая проявляется в синтезе необходимых организму животных белков. Нуклеиновые кислоты включают азотные компоненты (пурины и пиримидины), пентозы (рибозу или дезоксирибозу) и фосфорную кислоту.
Главные пиримидины, обнаруживаемые в нуклеиновых кислотах, являются цитозин, тимин и урацил:
Аденин и гуанин являются основными пуриновыми основаниями, присутствующими в нуклеиновых кислотах:
Вещество, образованное в результате присоединения вышеназванных оснований к пентозе, называется нуклеозидом:
Нуклеозиды в нуклеиновых кислотах, этерифицируются фосфорной кислотой, образуя нуклеотиды: дезоксиаденозинмонофосфат (дАМФ), дезоксигуанозинмонофосфат (дГМФ), дезоксицитидинмонофосфат (дЦМФ), дезокситимидинмонофосфат (дТМФ)
Нуклеиновые кислоты являются полинуклеотидами с очень большой молекулярной массой в несколько миллионов. Нуклеиновая кислота, содержащая рибозу, называется рибонуклеиновой кислотой (РНК), в то время как содержащая дезоксирибозу, – дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК).
Нуклеотиды в нуклеиновох кислотах выстраиваются в определенном порядке. ДНК состоит из двойной скрученной полинуклеотидной спирали (рис. 11.1).
Каждая нитка состоит из единиц дезоксирибозы и фосфатных групп. К каждой сахарной группе примыкает один из четырех основа-
ний – цитозин, тимин, аденин или гуанин. Основания на двух нитках спирали соединены попарно водородными связями, тимин на одной нитке всегда спарен с аденином, на другой – цитозин – с гуанином. Последовательности оснований вдоль этих ниток представляют генетическую информацию живой клетки. ДНК находится в ядре клетки, как часть хромосомной структуры.
Биосинтез белка в клетках тканей и органов является сложным многоступенчатым процессом. Совершается он в специальных органеллах – рибосомах. Помимо ДНК, в нем принимают участие рибонуклеиновые кислоты (РНК). Существуют три основные вида РНК: матричная (информационная) мРНК, рибосомная рРНК и транспортная тРНК. У них разные функции.
11.2. Гены и их структура
Информация о структуре белков и РНК записана в участках ДНК, называемых генами и цистронами. Ген – это участок ДНК, кодирующий один белок. Цистрон – участок ДНК, кодирующий одну полипептидную цепь.Если белок состоит из нескольких разных полипептидных цепей (субъединиц), то его ген включает несколько цистронов. Например,у животных и человека цистроны нередко располагаются в разных хромосомах и обычно тоже называются генами, например, ген α-цепи и ген β- цепи гемоглобина.
Кроме генов всех белков организма, в хромосомах имеются также гены РНК: матричных РНК (их тысячи), четырех видов рибосомных РНК и нескольких десятков видов транспортных РНК.
Четыре вида рРНК синтезируются в ядре (а точнее, в ядрышках), объединяются с рибосомными белками, формируя субъединицы рибосом. Эти субъединицы через ядерные поры перемещаются в цитоплазму. Туда же перемещаются и многочисленные мРНК (в комплексе со специальными белками), а также тРНК.
Общая совокупность генов, определяющих наследственную информацию организма, называется геномом. Всего в геноме (хромосомах) человека и животных число генов составляет около 30000.
Передача генетической информации с ДНК на мРНК называется транскрипцией (считывание). В генах участки связывания РНКполимеразы (фермента, синтезирующего РНК на ДНК) называются промоторами . Связывание РНК-полимеразы с промотором осуществляется с участием белков – факторов транскрипции. Эти факторы имеются во всех клетках и необходимы для «прочтения» любого функционирующего гена.
В процессе транскрипции гена образуемые мРНК называют предшественниками мРНК (пре-мРНК), т.к. им необходимо еще пройти в ядре процесс созревания.
