Жив ли Христос?
Воскрес ли Христос из мертвых?
Исследователи изучают факты

Иисус Христос объявил:
Я есмь Путь, и Истина, и Жизнь.
Кто же Он на самом деле ?

Важные Материалы о Жизни и Смерти.

Генетический код. Генетический контроль функции клетки. Синтез белка.

Регуляции внутри­клеточных процессов

text_fields
text_fields
arrow_upward

Все клеточные функции осуществляются специфическими белка­ми — ферментами. Поэтому основной механизм регуляции внутри­клеточных процессов связан с влиянием на эти функции указанных белков — ферментов. Эта регуляция осуществляется через усиление или ослабле­ние синтеза ферментов на генетическом уровне, контролируемом ДНК, но может быть направлена и на изменение активности уже синтезированных ферментов, как стимулируя, так и тормозя ее. В обоих способах регуляции внутриклеточных процессов участвуют гормоны, медиаторы (вещества, выделяемые нервными окончания­ми), а также продукты, синтезируемые в самой клетке. В последнем случае регуляция генетического контроля функции клеток осуществляется  по  принципу  обратной  связи.

Передача генетического кода

text_fields
text_fields
arrow_upward

ДНК передает генетический код клеткам-потомкам и воспроизво­дит этот код, т.е. управляет синтезом белков в клетке, определяя характер синтезируемых ферментов, структурных и секретируемых белков. Для выполнения первой задачи во время деления сомати­ческих клеток (митоза) две цепи, составляющие молекулу ДНК, раз­деляются, и каждая из них оказывается матрицей для синтеза новой цепи, подобной первой. Биосинтез новой цепи ДНК называется репликацией. Репликация ДНК катализируется ДНК-полимеразой и может продолжаться 8-12 часов. Количество ДНК, представленное в каждой из двух дочерних клеток, равно ее количеству, содержаще­муся в материнской клетке, т.к. в придачу к цепи ДНК, отделив­шейся во время митоза и переданной в дочернюю клетку, добав­ляется дополнительная, вновь синтезированная цепь ДНК. Эти клетки называются диплоидными (2N).

В случае деления половых клеток (мейоза) одна диплоидная клетка после двух быстро следующих друг за другом делений дает начало 4 клеткам, содержащим по одному набору хромосом, т.е. половину хромосомного материала по сравнению с содержащимся в соматических клетках. Эти клетки называются гаплоидными. Диплоидный набор восстанавливается объединением двух половых клеток, но половина ДНК происходит из половой клетки матери,  а другая половина  — из клетки отца.

Синтез белка и регуляция синтеза

text_fields
text_fields
arrow_upward
Рис. 1.10. Схема синтеза белка в клетке.
Рис. 1.10. Схема синтеза белка в клетке.

Управление синтезом белка вклю­чает в себя два этапа:

1) воспроизведение последовательности нуклеотидов, представленных в ДНК, в последовательностях РНК, называемое генетической транскрипцией,

2) использование информа­ции  РНК, для синтеза белков из аминокислот (трансляция).

Синтез белков организуется ДНК с различными типами РНК:

Первый тип — Информационный (иРНК),
Второй тип — Рибосомальный (рРНК),
Третий тип — Транспортный (тРНК).

Первый тип РНК – Информационный (иРНК)

Информационный РНК, синтезируется в ядре клетки. Ее синтез на одной из двух цепей ДНК катализируется РНК-полимеразой (рис. 1.10).

Синтезируемая иРНК повторяет последовательность нуклеотидов, составляющих генетический код ДНК. Генетический код представлен последовательностями триплетов оснований нукле­отидов, т.е.  каждые  три последовательных  основания  есть  «слово» кода. Каждый триплет кодирует позицию одной аминокислоты. Отсюда триплеты иРНК определяют порядок включения аминокис­лот в молекулу белка во время ее синтеза в клетке. Например, два последовательных триплета (гуанин-гаунин-гаунин, ГГГ и гуанин-тимидин-тимидин, ГТТ) ответственны за размещение двух амино­кислот — пролина и глютаминовой кислоты в молекуле белка. Ко­дирующий триплет иРНК называется кодоном. Следовательно, цепь кодонов, в свою очередь, составляет матрицу для синтеза амино­кислотной цепи белка. Синтез иРНК предваряется активацией нуклеотидов, присоединением к каждому из них двух фосфатных ради­калов, полученным от АТФ клетки, т.е. идет с потреблением энер­гии.

РНК-полимераза «узнает» участок, с которого начинается транскрипция ДНК, так называемый промотор, присоединяется к нему, расплетает двойную спираль ДНК и, перемещаясь вдоль одной из ее цепей, вдоль составляющих ее структурных генов, образует нить РНК, подобную «списываемому» участку матрицы. Когда РНК-поли­мераза достигает конца копируемого участка (терминатора), на ко­тором заканчивается информация о синтезируемом белке, синтез молекулы РНК прерывается, она отделяется от матрицы в нуклеоплазму,  а двойная  спираль ДНК вновь  восстанавливается.

Описанная транскрипция генов ДНК происходит на участке, на­зываемом опероном (рис.1.11).

Схема функции оперона
Рис.1.11 Схема функции оперона

В его состав помимо промотора, структурных генов и терминатора входит оператор, расположенный за промотором, с которым взаимодействует регуляторный белок — репрессор. Репрессор, взаимодействуя с оператором, разрешает или тормозит движение РНК-полимеразы. Это объясняется тем, что репрессорный белок существует в двух различных формах, одна из которых, связываясь с оператором, тормозит транскрипцию, другая же этого эффекта не производит. Например, гемопротеин, связан­ный с  молекулой кислорода,  тормозит в клетках почек транскрипцию генов, ответственных за синтез гормона эритропоэтина. При гипоксии почек гемопротеин лишается молекулы О2, его сродство к оператору понижается и синтез эритропоэтина активируется (глава 6). Сродство репрессора к оператору может повышаться или пони­жаться под влиянием различных клеточных продуктов реакции, ка­тализируемой ферментами, синтез которых контролируется опероном. Так, увеличение количества синтезируемого вещества угнетает оперон по механизму отрицательной обратной связи, что позволяет клетке регулировать процесс транскрипции и количество синтезиру­емого белка. Обработанная ферментами нуклеоплазмы иРНК посту­пает через поры в ядре  в цитоплазму и прикрепляется  к рРНК.

Второй тип РНК – Рибосомальный (рРНК)

Рибосомальный РНК. Ею образовано около 60% массы рибосом. Гены ДНК для формирования рРНК локализованы в пяти различных хромосомах, что связано с высокой потребностью клетки в данном типе РНК. Синтезированная рРНК накапливается в нуклеоле, где формируются изначальные субъединицы рибосом. Затем они высвобождаются из нуклеолы и поступают в цитоплазму, где объединяются, формируя зрелые, функционирующие рибосомы, со­стоящие из маленьких и больших субъединиц (первые содержат 1 молекулу РНК и белки, вторые — 3 молекулы РНК и большое количество белков). иРНК и тРНК образуют комплекс с маленькой субъединицей. Большая субъединица удерживает растущую полипеп­тидную цепь, обеспечивает функции ферментов, поддерживающих пептидные связи между формирующими полипептидную цепочку аминокислотами.

Третий тип РНК – Транспортный (тРНК)

Транспортный РНК. В клетке много различных типов тРНК, но каждый из них комбинируется только с одной из 20 аминокислот, «узнает» кодон соответствующей аминокислоты на иРНК и транспортирует аминокислоту к этому месту. Таким образом, каждая тРНК является переносчиком специфической для нее аминокислоты к месту сборки белка — к полисомам. Аминокислоты вступают в синтез определенного белка после активации их молекулой АТФ, т.е. лишь активированная АТФ аминокислота соединяется с молекулой специфической тРНК. Специфический кодон в тРНК, который позволяет ей узнавать комплементарный кодон в иРНК — это также триплет нуклеотидных оснований и называется он антикодон. Во время формирования молекулы белка антикодоновые основания соединяются водородными мостиками с основаниями кодона иРНК. Благодаря этому, аминокислоты выстраиваются одна за другой вдоль цепи иРНК, образуя соответствующую последовательность аминокислот в  молекуле  белка.

По мере того, как аминокислоты соединяются одна с другой в последовательности, определяемой порядком расположения трипле­тов иРНК, рибосома скользит вдоль цепи иРНК, наращивая поли­пептидную цепь. Когда рибосома достигает конца цепи иРНК, она освобождает синтезированный белок и молекулу тРНК, которая вновь используется в трансляции. Клетками много раз может быть использована  и молекула иРНК.

Иисус Христос объявил: Я есмь Путь, и Истина, и Жизнь. Кто же Он на самом деле ?

Жив ли Христос? Воскрес ли Христос из мертвых? Исследователи изучают факты