Механизм трансляции
· Транскрипция состоит из подготовительного и трёх основных этапов
Подготовительный этап
q На этом этапе происходит присоединение аминокислот к соответствующим тРНК ( осуществляется в цитоплазме )
q тРНК имеет структуру , состоящую из четырёх петель : антикодоновой , акцепторной и двух боковых
q К акцепторной петле соответствующих тРНК с помощью ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз присоединяются аминокислоты , которые транспортируются к рибосомам ( соответствие аминокислот тРНК определяется триплетом нуклеотидов - антикодоном , расположенным на антикодоновой петле тРНК )
q Триплеты нуклеотидов антикодона тРНК комплементарны триплетам кодонов мРНК
1. Инициация
q Осуществляется в рибосомах
v Рибосома состоит из двух субъединиц – большой и малой ; в нерабочем состоянии они обычно не связаны друг сдругом ( диссоциированы ) ; в процессе трансляции субъединицы объединяются , образуя функциональный центр рибосомы – ФРЦ , состоящий из мРНК и двух субъединиц ( в ФЦР всегда находятся два триплета мРНК )
v В цельной рибосоме выделяют два активных центра ( сайта )
1.А - сайт ( аминокислотный или акцепторный ) – центр присоединения тРНК с аминокислотой и её декодирования
2.Р - сайт ( пептидальный ) – центр присоединения аминокислоты к пептидной цепочке и удержания тРНК с растущей полипептидной цепью
v Непосредственной связи между мРНК и растущей белковой цепью нет – она осуществляется через тРНК в Р-сайте
q Инициация начинается с того , что малая субъединица рибосомы перекрывает два кодона мРНК ( в том числе первый из них - кодон инициации АУГ , с которого начинаются все мРНК эукариот )
q К кодону инициации , который локализуется в Р-сайте , присоединяется ( связывается ) комплементарный ему антикодон тРНК с первой аминокислотой метионином ( с метионина начинается синтез любой молекулы белка эукариот ; она является неспецифической и после окончания синтеза удаляется )
q После образования комплекса между кодоном и антикодоном присоединяется большая субъединица рибосомы
q Ко второму триплету мРНК ( в А-сайте ) присоединяется другая тРНК со второй аминокислотой ( начиная со второй все аминокислоты специфичны для каждого белка ) , антикодон которой комплементарен кодону мРНК
q Между обеими аминокислотами на Р- и А-сайтах образуется первая пептидная связь ( образуется дипептид )
2. Элонгация ( продолжение синтеза )
q После этого первая аминокислота отсоединяется от своей тРНК и « повисает » на соединённой с ней аминокислоте второй тРНК ( свободная первая тРНК освобождается из комплекса с рибосомой и уходит в цитоплазму а Р-сайт становится незанятым )
q Рибосома « делает шаг » , продвигается вдоль мРНК на следующий триплет ( кодон ) ; при этом тРНК с аминокислотами перемещается из А-сайта в Р-сайт ( движение рибосомы вдоль мРНК называется транслокацией )
q Цикл элонгации повторяется многократно , что сопровождается удлинением полипептида
3. Терминация ( окончание синтеза )
q Синтез полипептидной цепи идёт до тех пор , пока один из трёх стоп-кодонов мРНК ( это кодоны УАА , УГА и УАГ ) не достигнут А-сайта рибосомы ; в этот момент готовая белковая цепь отделяется , а рибосома диссоциирует на субъединицы
q Таким образом , последовательность нуклеотидов в мРНК определяет последовательность аминокислот в полипептиде
· Вновь синтезированные полипептидные молекулы ( белки ) подвергается различным посттрансляционным модификациям – созреванию или процессингу : приобретают вторичную , третичную или четвертичную структуру , претерпевают фосфорилирование и т. д. ( после этого белковые молекулы поступают в каналы эндоплазматической сети и транспортируются по ней к месту назначения )
v Скорость сборки одной молекулы белка состоящей из 300 аминокислот , составляет 1 – 2 мин.
· Синтез белка могут вести одновременно несколько рибосом ( до 80 ) ; такие группы рибосом , осуществляющие синтез белка на одной молекуле мРНК называются полисомами ( полирибосомами )
· Таким образом , реализация генетической информации ( экспрессия генов ) происходит по следующей схеме : транскрипция трансляция
ген ДНК мРНК полипептид ( белок-фермент ) ------ реакция метаболизма ( обмена веществ ) ------признак организма -------свойство организма
q Передача генетической информации у организмов с клеточной формой жизни имеет одностороннюю направленность