Самокоррекция ДНК (ДНК-редактирование)

В процессе редупликации ДНК полимераза иногда делает ошибки (неправильно включает нуклеотиды). Она проверяет свою работу. Если обнаруживает ошибку, то вырезает последние нуклеотиды и включает в ДНК новые.

Это процесс называется самокоррекция ДНК. Она уменьшает частоту ошибок при редупликации (неправильно включенные нуклеотиды) в 10 раз – с 1/100000 нуклеотидов до 10/1000000

Значение редупликации: в результате редупликации образуется две дочерние ДНК, которые как две капли воды похожи на материнскую молекулу ДНК. При делении клеток дочерние ДНК расходятся в дочерние клетки. Таким образом, редупликация обеспечивает передачу наследственной информации в дочерние клетки.

Строение РНК

РНК – это полимер, состоящий из мономеров – нуклеотидов. Главные отличия РНК от ДНК:

1) ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, РНК - из одной;

2) ДНК содержит моносахарид дезоксирибозу, РНК - рибозу;

3) ДНК содержит Тимин, РНК - Урацил

Виды РНК и функции

Все перечисленные РНК закодированы в ДНК и синтезируются в ядре клетки. Общая функция всех РНК – обеспечивают синтез белка.

Что такое ген?

Термин «ген» предложил В. Йогансен в 1909 г. Ген ( в узком смысле слова) – это участок ДНК, в котором закодирована информация о строении одного белка.

Однако, в ДНК закодированы не только белки, но и строение всех видов РНК. В ДНК также находятся регуляторные участки, которые регулируют процессы транскрипции: ускоряют или замедляют транскрипцию, блокируют транскрипцию или, наоборот, активируют.

Ген в более широком смысле слова – это участок ДНК, который кодирует первичную структуру белка, рРНК, тРНК, или регулирует транскрипцию другого гена.

Классификация генов. В зависимости от выполняемых функций выделяют две группы генов:

1. Структурные гены – это гены, которые кодируют белок или РНК (рРНК, тРНК или др. вид РНК).

2. Регуляторные гены – гены, которые регулируют процессы биосинтеза белка (у эукариот – это промоторы –место присоединения РНК-полимеразы, энхансеры – ускоряют транскрипцию, сайленсеры - тормозят)

Что такое ген?

Строение гена эукариот, кодирующего белок:

1) Промотор –участок гена, к которому присоединяется фермент РНК-полимераза. Определенные участки промотора (ГЦ-мотивы, ЦААТ-бокс) нужны для присоединения регуляторных белков. ТАТА-бокс – участок, где много АТ-пар. Здесь ДНК начинает раскручиваться.

2) Транскриптон – транскрибируемый участок гена. Он включает :

· лидер- нужен для соединения иРНК с рибосомой,

· участок гена, кодирующий полипептид начинается с инициального триплета и заканчивается стоп-кодоном. У эукариот он состоит из экзонов и интронов. Экзоны кодируют белки, а интроны – нет. Интроны в последующем вырезаются из иРНК.

· трейлер- необходим для отсоединения иРНК от рибосомы,

3) Терминатор – место окончания транскрипции.

Типичный ген человека состоит примерно из 28 000 оснований и имеет 8 экзонов. Он кодирует полипептид, состоящий в среднем из 447 аминокислот.

Самый длинный ген, найденный в геноме человека, это ген мышечного белка дистрофина, содержащий 2,4 · 106 п.н.

Что такое генетический код?

Генетический код – система записи генетической информации о строении белков в ДНК в виде определенной последовательности нуклеотидов

Основные свойства генетического кода:

1. Триплетность
2. Вырожденность (избыточность)
3. Специфичность
4. Неперекрываемость
5. Однонаправленность
6. Наличие инициирующего кодона (АУГ) и нонсенс-кодонов
7. Колинеарность
8. Универсальность

Экспрессия гена

Под экспрессией гена понимают реализацию записанной в нем наследственной информации. Синтез белка – это процесс, который обеспечивает реализацию наследственной информации в клетке. Согласно центральной догме молекулярной биологии он идет в следующем направлении:

ДНК → иРНК → белок →признак.

Этапы синтеза белка

1. Транскрипция – синтез иРНК
2. Активация аминокислот и соединение с тРНК
3. Трансляция - синтез первичной структуры белка в рибосоме
4. Посттрансляционные процессы образование пространственных структур белка (вторичной, третичной, четвертичной), модификация аминокислот.

Транскрипция.

Транскрипция – это синтез иРНК. У эукариот трнаскрипция имеет свои осрбенности.

Ген эукариот состоит из экзонов и интронов. Интроны – не кодируют белок. Они вырезаются из иРНК. Таким образом, транскрипция у эукариот включает два этапа:

1) Синтез про-иРНК (незрелой иРНК), которая полностью комплементарна гену.

2) Процессинг-созревание иРНК. Процессинг включает:

• сплайсинг (вырезание интронов и сшивание экзонов),

• образование кэпа и поли-А-хвоста. Кэп (модифицированный гуанин) прикрепляется к начальному концу иРНК, поли-А-хвост – большое количество А-нуклеотидов прикрепляются к концу иРНК. Кэп и хвост обеспечивают стабильность иРНК в цитоплазме.