Биология в 3 томах. Tом 3 - Тейлор Д.
ISBN 5-03-003687-3
Скачать (прямая ссылка):
23.8.1. Роль РНК
РНК содержится во всех живых клетках в виде одноцепочечных молекул. Она отличается от ДНК тем, что содержит в качестве пентозы рибозу (вместо дезоксирибозы), а в качестве одного из пиримидиновых оснований — урацил (вместо тимина). Анализ РНК, содержащейся в клетках, показал, что существуют три типа РНК, участвующих в синтезе белковых молекул. Это матричная, или информационная, РНК (мРНК), транспортная РНК (тРНК) и рибосомная РНК (рРНК). Все три РНК синтезируются непосредственно на ДНК, а количество РНК в каждой клетке находится в прямой зависимости от количества вырабатываемого этой клеткой белка.
23.8.2. Матричная РНК
Как показали анализы, мРНК составляет 3—5% всей РНК клетки. Это одноцепочечная молекула, образующаяся на одной из цепей ДНК в процессе, называемом транскрипцией. При синтезе мРНК копируется только одна цепь молекулы ДНК. Синтез мРНК будет описан позднее. Последовательность оснований в мРНК представляет собой комплементарную копию соответствующей цепи ДНК; длина ее варьирует в зависимости от длины полипептидной цепи, которую она кодирует. Большая часть мРНК находится в клетке лишь короткое время. У бактерий это может быть всего несколько минут, тогда как в раз-
_Непрерывность жизни_171_
вивающихся эритроцитах мРНК может служить матрицей для синтеза гемоглобина в течение нескольких дней.
23.8.3. Рибосомная РНК
Рибосомная РНК составляет примерно 80% всей РНК клетки. Она кодируется генами, находящимися в ДНК нескольких хромосом, расположенных в участке ядрышка, известном под названием ядрышкового организатора. Последовательность оснований в рРНК сходна у всех организмов — от бактерий до высших растений и животных. рРНК содержится в цитоплазме, где она связана с белковыми молекулами, образуя вместе с ними клеточные органеллы, называемые рибосомами (разд. 5.10.4).
На рибосомах происходит синтез белка. Здесь «код», заключенный в мРНК, транслируется в аминокислотную последовательность полипептидной цепи.
23.8.4. Транспортная РНК
Существование транспортной РНК (тРНК) было постулировано Криком и продемонстрировано Хоглендом в 1955 г. У каждой аминокислоты имеется собственная семья молекул тРНК. Они доставляют содержащиеся в цитоплазме аминокислоты к рибосоме. Таким образом, тРНК служит промежуточной молекулой между триплет-ным кодом в мРНК и аминокислотной последовательностью полипептидной цепи. На долю тРНК приходится примерно 15% всей клеточной РНК; у этих РНК самая короткая полинуклео-тидная цепь — в нее входит в среднем 80 нуклео-тидов. В каждой отдельной клетке содержится более 20 различных молекул тРНК (идентифицировано уже 60). Все молекулы тРНК имеют сходную основную структуру (см. рис. 23.25).
На 5'-конце молекулы тРНК всегда находится гуанин, а на З'-конце — последовательность оснований ЦЦА. Последовательность нуклеоти-дов в остальной части молекулы варьирует и может содержать «необычные» основания, такие как инозин и псевдоурацил. Последовательность оснований в триплете антикодона (рис. 23.25) строго соответствует той аминокислоте, которую переносит данная молекула тРНК. Каждая аминокислота присоединяется к одной из своих специфичных тРНК при участии фермента амино-ацил-тРНК-синтетазы. В результате образуется
БОТАНИКА
ММА им. И.М. Сеченова
Д. Тейлор, Н. Грин, У. Стаут. БИОЛОГИЯ, т. 3
172
Глава 23
Аминокислота присоединяется к этому концевому А
Водородные связи между комплементарными основаниями
Анти кодон
Рис. 23.25. Одна из предложенных моделей строения транспортной РНК(тРНК). Молекула состоит из 80 нуклеотидов, но пар, образованных в результате комплементарного связывания оснований, только 21.
комплекс аминокислота-тРНК, известный как аминоацил-тРНК, в котором энергия связи между концевым нуклеотидом А в триплете ЦЦА и аминокислотой достаточна, чтобы в дальнейшем могла образоваться связь с соседней аминокислотой. Таким образом синтезируется полипептидная цепь.
23.8.5. Резюме
Процесс синтеза белка слагается из двух этапов, схематически представленных на рис. 23.26.
* Клеточная мембрана
ЦИТОПЛАЗМА тРНК/Аминокислоты мРНК —a—>PnoocoMa
Оболочка ядра
Трансляция
Полипептид
1. Транскрипция — синтез мРНК на ДНК. При этом некоторый участок ДНК (ген) копируется с образованием мРНК.
2. Трансляция — перевод последовательности оснований в молекуле мРНК в последовательность аминокислот в молекуле белка.
23.8.6. Транскрипция
Транскрипцией называют процесс, посредством которого последовательность оснований в одном из участков цепи ДНК «переписывается» в комплементарную последовательность оснований мРНК. Двойная спираль ДНК раскручивается в результате разрыва относительно слабых водородных связей между основаниями двух одиночных цепей ДНК. Только одна из этих цепей может быть выбрана в качестве матрицы для
Нетранскри-бируемая цепь
РНК-поли-мераза
2 Двойная спираль ДНК
—Транскрибируемая цепь
Направление транскрипции
Свободные Г нуклеотиды V
Спаривание оснований
Одиночная цепь мРНК, транск рибируемая с молекулы ДНК
