Передача генетической информации при делении клетки, от родителя к потомству, либо через векторы происходит благодаря матричным процессам – синтезе одной биомолекулы, несущей информацию, на основе матрицы другой биомолекулы.
Центральная догма молекулярной биологии описывает пути передачи генетической информации в клетке по генеральной схеме ДНК –> матричная РНК –> белок. Матричная РНК (мРНК) называется еще мессенджер-РНК, от слова «посыльный» или «курьер».
Главными путями передачи генетической информации являются:
ДНК –> ДНК (репликация ДНК)
ДНК –> мРНК (транскрипция у прокариот)
ДНК –> пре-мРНК –> зрелая мРНК (транскрипция и созревание РНК, или сплайсинг, у эукариот); в ходе сплайсинга из генов вырезаются некодирующие вставки – интроны, и сшиваются между собой кодирующие фрагменты – экзоны
мРНК –> белок (трансляция)
Специальными путями передачи информации являются:
мРНК –> ДНК (обратная транскрипция, для РНК-содержащих вирусов, или ретровирусов)
РНК –> РНК (репликация РНК)
Репликация ДНК у про- и эукариот идет с помощью набора специальных ферментов. Главнейшие из них – это ДНК-полимеразы, которые достраивают комплиментарную цепь на основе одноцепочечной молекулы, используя свободные мононуклеотиды в качестве строительных блоков. При репликации ДНК образует репликационную вилку. Репликационная вилка и ферменты, участвующие в репликации ДНК у эукариот, показаны на схеме. При этом образуется лидирующая цепь и запаздывающая цепь, поскольку процесс достройки комплиментарной цепи может идти только в направлении от 5' к 3'-концу ДНК (для достраиваемой цепи). По этой причине на лидирующей цепи достройка идет непрерывно, а на запаздывающей – прерывисто, с образованием сшиваемых фрагментов Оказаки. ДНК-полимераза, осуществляющая достройку комплиментаной цепи, способна начать работу только при наличии короткого участка двойной цепи. Короткий фрагмент, инициирующий синтез комплиментарной цепи, называется затравкой, или праймером.
Транскрипция происходит с участием фермента транскриптазы. Транскрипция и созревание мРНК у эукариот происходят в клеточном ядре. Трансляция происходит на молекулярных машинах биосинтеза белка – рибосомах. Трансляция может происходить на рибосомах, свободно плавающих в цитоплазме (это характерно для прокариот) или закрепленных на эндоплазматической сети (это характерно для эукариот). На рибосоме соединяются, согласно принципу кодон-антикодон транспортная РНК, несущая определенную аминокислоту, и матричная РНК.
По генерализованной схеме, индивидуальные белки или специальные виды РНК кодируются индивидуальными генами (один ген – > один белок, или одна молекула РНК). Экспрессия («выражение») гена – это процесс, при котором заложенная в гене информация используется для синтеза функционального продукта. Функциональным продуктом может являться: (1) белок, (2) рибосомальная РНК (rRNA), (3) транспортная РНК (transfer RNA - tRNA), (4) малая ядерная РНК (snRNA). Последний из видов РНК принимает участие в сплайсинге и в процессе формирования рРНК. В случае применения векторов наибольший практический интерес представляет, несомненно, экспрессия белок-кодирующего гена.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему