Реализация на генетичната информация Печат

Митологични основи на Менделовите закони. Скаченост на гените и кросинговър.

Реализация на генетичната информация.

Реализацията на генетичната информация се осъществява в два последователни етапа.

Първи етап — транскрип­ция (лат. транскрибо — пре­писване). ДНК носи информа­ция за подреждането на амино­киселините в полипептидните вериги. ДНК обаче се намира в ядрата на клетките (с малки из­ключения), а белтъците се син­тезират върху рибозомите. Следователно ДНК не може да осъществява пряк контрол върху синтезирането на бел­тъците. За реализирането на записаната в ДНК информация е необходимо тя да бъде изнесе­на от ядрото чрез някакъв пос­редник. Това става чрез молеку­ли РНК по следния начин: Вър­ху участък от единична верига на ДНК, голям колкото един или няколко гена, става матрич­но синтезиране на РНК. Специ­ален ензим (ДНК-зависима РНК-полимераза) разплита двойната спирала на ДНК в единия край на участъка и „пълзи" по него до другия му край. Едновременно с това се изгражда молекула РНК, комплементарна на едната верига от разплетения участък от ДНК. С пълзенето на ензима нараства и молекулата на син­тезираната РНК (фиг. 1.23.).

Наследствената информа­ция на даден ген се препис­ва върху молекулата РНК съгласно матричния прин­цип.

Синтезираната по този начин РНК се нарича информационна (матрична, или посредник) — иРНК (мРНК).

Етапът на преписване на наследствената информация върху молекулата иРНК се нарича транскрипция.

Той се осъществява в клетъч­ното ядро.

Втори етап — транслация (лат. транслацио — предаване). Наследствената информация трябва обаче освен да бъде из­несена от ядрото и да се преве­де от „езика на нуклеиновите киселини" на „езика на белтъ­ците". Необходимо е нуклеотидната последователност да се реализира в аминокиселинна последователност. Това се осъществява по следния начин:

Синтезираната молекула иРНК се отделя от матричната верига ДНК и напуска ядрото, като преминава в цитоплазмата. Тук иРНК се свързва с рибозо­мите. Образуват се т. нар. полирибозомен (полизомен) комплекс. На всяка рибозома се синтезира полипептидна ве­рига. По такъв начин наследст­вената информация, преписана в една молекула иРНК, се ре­ализира в едновременното син­тезиране на няколко полипептидни вериги, които са идентич­ни. Тук особено важна роля иг­раят различните молекули тРНК. Те имат сходен строеж. По дължината на молекулата им повечето нуклеотиди комплементират едни с други. Така се образуват големи двуверижни участъци (фиг. 1.24.). На опре­делено място от молекулата на тРНК остават несдвоени 3 пос­ледователни нуклеотида. Те се наричат антикодон и са комплементарни на съответен кодон от иРНК. Транспортните РНК се свързват с определени аминокиселини и чрез антикодона си „разпознават" мястото, ко­ето трябва да заеме съответната свързана аминокиселина в син­тезиращата се полипептидна ве­рига. Транспортните РНК се различават по антикодона си и биват 61 вида. Аминокиселините „намират" съответните им кодони не пряко, а чрез пренасящите ги тРНК.

При свързването на аминоки­селините със съответните им молекули тРНК се изразходва енергия. Този процес се осъ­ществява с участието на ензи­ми, които са специфични за раз­личните аминокиселини.

Когато иРНК навлезе с пър­вите си два кодона в рибозомата, към тях чрез антикодоните си се присъединяват две моле­кули тРНК. Те носят съответни­те аминокиселини. Подредени близо една до друга, с посред­ничеството на ензими на рибо-зомата двете аминокиселини се свързват с пептидна връзка. Образува се дипептид, свързан с втората тРНК. Първата тРНК напуска рибозомата, а тя се придвижва по дължината на иРНК и обхваща третия ù ко­дон. Към него се присъединява трета тРНК, носеща трета ами­нокиселина. Отново с посред­ничеството на рибозомни ензи­ми втората и третата аминоки­селина се свързват с пептидна връзка. Образува се трипептид, свързан с третата тРНК. Втора­та тРНК напуска рибозомата, а тя обхваща четвъртия кодон и т. н. (фиг. 1.25.). Така при пос­ледователното преминаване на кодоните на иРНК през рибозо­мата нараства полипептидната верига.

Всяка аминокиселина за­ема онова място от поли­пептидната верига, което е закодирано в молекулата на ДНК, преписано от мо­лекулата на иРНК и раз­познато от съответната тРНК. Първичната струк­тура на белтъчната моле­кула зависи изцяло от ин­формацията, преписана в молекулата иРНК, и не за­виси от тРНК, рибозомите и ензимите, участващи в транслацията.

Ако към тРНК, рибозоми и ен­зими, изолирани от бактерийни клетки, се прибави иРНК от някой вирус, винаги се синтезира виру­сен белтък. Това показва, че вина­ги се осъществява преписаната ин­формация, а клетъчните структури и ензимите, участващи в трансла­цията й, не оказват никакво вли­яние.