Белки копирование

До сих пор не раскрыты в деталях молекулярные механизмы передачи генетической информации, закодированной в нуклеотидной последовательности ДНК. Различают три основных этапа реализации генетической информации. На первом этапе-этапе репликации происходит образование дочерних молекул ДНК, первичная структура которых идентична родительской ДНК (копирование ДНК). Репликация ДНК является ключевой функцией делящейся клетки и частью таких биологических процессов, как рекомбинация, транспозиция и репарация. На втором этапе, названном транскрипцией, генетическая информация, записанная в первичной структуре ДНК, переписывается в нуклеотидную последовательность РНК (синтез молекулы РНК на матрице ДНК). На третьем этапе-этапе трансляции генетическая информация, содержащаяся уже в нуклеотидной последовательности молекулы РНК, переводится в аминокислотную последовательность белка. Далее представлены основные итоги исследований и наши представления о биосинтезе полимерных молекул ДНК, РНК и белка, полученные к середине 1996 г. [c.478]

Нормальное размножение клеток требует высокой точности копирования ДНК-матрицы. Генетический материал живых организмов имеет огромные размеры. Даже у бактерий ДНК-полимераза должна практически безошибочно скопировать молекулу ДНК длиной около 3-10 п. н. Оказывается, у всех организмов точность работы репликативной машины (включаюш.ей не только ДНК-полимеразы, но и другие белки см. ниже) как раз такова, чтобы обеспечить безошибочное воспроизведение всего генома или допустить лишь малое число ошибок. Так, у бактерий ошибки синтеза ДНК происходят не чаще чем один раз на много миллионов нуклеотидов. Молекулярные взаимодействия, на которых основаны ферментативные реакции, в частности синтез ДНК, не могут быть абсолютно надежными, кроме того, точность процесса связана с его скоростью. Для того чтобы обеспечить высокую точность наряду с высокой скоростью репликации, природе пришлось прибегнуть к специальным механизмам, один из которых — механизм коррекции. [c.47]

Транскрипция. ДНК служит шаблоном, с которого копируются синтезируемые соединения. Но синтез белков происходит без непосредственного участия ДНК. Белки синтезируются в клеточных рибосомах, а ДНК в рибосомах не содержится. Информация передается от ДНК к рибосомам — центрам синтеза белков — посредством информационной рибонуклеиновой кислоты или матричной РНК, обозначаемой мРНК. Копирование (считывание информации с ДНК) представляется в следующем виде. На ДНК строится мРНК- Переписывание ин- [c.104]

Область наших поисков будет значительно сужена, если мы примем во внимание тот факт, что белки — это макромолекулы. Если их специфическая последовательность и структура должна быть закодирована, то, пожалуй, приходится предположить (ибо это самый рациональный механизм) существование своего рода негатива , с которого происходит копирование, подобно тому как это происходит, скажем, при печатании фотографий. И действительно, уже довольно давно была предложена так называемая матричная теория белкового синтеза. [c.43]

Физиологическое значение нуклеиновых кислот огромно они содержатся во всех клетках как в свободном, так и в связанном с белками состоянии многие вирусы почти полностью состоят из нуклеотидов. Именно нуклеиновые кислоты управляют биосинтезом протеинов из аминокислот. ДНК служат хранителями и источниками генетической информации (генетического кода) и способны к точному копированию (воссозданию) самих себя. В ДНК заложена своего рода программа для синтеза различных РНК, которые, в свою очередь, служат матрицами для синтеза белков. [c.552]

Функции ДНК. В последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК закодирована генетическая информация. Основными функциями ДНК являются, во-первых, обеспечение воспроизводства самой себя в ряду клеточных поколений и поколений организмов, во-вторых, обеспечение синтеза белков. Эти функции ДНК обусловлены тем, что молекулы ДНК служат матрицей в первом случае для репликации, т. е. копирования информации в дочерних молекулах ДНК, во втором — для транскрипции, т. е. для перекодирования информации в структуру РНК. [c.184]

По-видимому, наиболее важным открытием из сделанных когда-либо в биологии было установление того факта, что рассмотренный выше или какой-либо другой процесс копирования уже существуюш их белковых цепей вообще не протекает в организме и что информация о последовательности аминокислот в молекулах ферментов хранится в хромосомах и используется (но терминологии, применяющейся в вычислительной технике) для программирования в белоксиитезирующих системах (рибосомах), обеспечивая правильное воспроизведение последовательности аминокислот. Эта программа хранится не в виде аминокислотной последовательности полипептидных цепей и не в какой-либо иной форме, имеющей прямое структурное или химическое сходство с рассматриваемой аминокислотой, а в виде кода, записанного на лентах нуклеиновой кислоты, при этом каждой аминокислоте соответствует определенное, состоящее из трех букв, кодовое слово (кодон), которое по своей химической структуре не имеет ничего общего с данной аминокислотой. Таким образом, последовательность аминокислот в полипептидной цепи фермента закодирована в виде последовательности нуклеотидов в полинуклеотидной цепи нуклеиновой кислоты. Буквы кодона не следует понимать как некие символы, записанные на бумаге, они представлены пуриновыми или пиримидиновыми основаниями. Записывая нуклеотидные последовательности, принято обозначать нуклеотиды первыми буквами их химического названия например, кодон для метионина представляет собой последовательность из трех нуклеотидов— аденина, урацила и гуанина — и записывается AUG. Информация о последовательности аминокислот в белках хранится в хромосомах, точнее, в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Последняя отличается от рибонуклеиновой кислоты (РНК) тем, что содержит восстановленный сахар (дезоксирибозу) и метилированные урациловые группы (иногда бывают метилированы и другие основания). [c.6]

Вирусы настолько просты, что обходятся без собственного аппарата считывания наследственной информации и использования ее для синтеза белков. Они существуют лишь потому, что паразитируют на организмах, обладающих клеточным строением (бактериях и эукариотах) и аппаратом матричного копирования генетической информации и синтеза белков, который вирусы и используют для собственного воспроизведения. В результате их многогранной деятельности люди болеют гриппом, корью, свинкой, полиомиелитом (детским спинным параличом), бешенством, СПИДом, оспой и т. д. Животные и растения, в том числе домашние, тоже страдают (и нередко погибают) от вирусных заболеваний. [c.90]

Ну, все же, — настаивал Дельбрюк, — неужели нет никаких гипотез, пусть чисто умозрительных Тимофеев-Ресовский задумался на минутку и воскликнул Ну, как же. Мой учитель Николай Константинович Кольцов считает, что ген — это полимерная молекула, скорее всего, молекула белка , Ну и что это объясняет — длинный Дельбрюк прямо-таки кричал на широкоплечего, могучего Тимофеева-Ресовского. От того, что мы назовем ген белком, мы поймем, как гены удваиваются Ведь главная-то загадка в этом Ты же сам рассказывал нам, как в роду Габсбургов из поколения в поколение переходила характерная форма губы Что делает возможным столь точное копирование генов в течение веков Каков механизм Разве Химия дает нам такие примеры Во всяком случае, я никогда ничего подобного не слышал. Нет, тут нужна совер-ше ш0 иная идея. Тут действительно таится загадка. Великая загадка. Возможно, новый закон природы. Сейчас главный вопрос — как к этому подступиться экспериментально . [c.9]

Так, начиная с одного конца, последовательно удлиняется полипептидная цепь, пока не будет занят последний кодон и не присоединится последняя аминокислота. Таким образом, конечный, завершающий этап белкового синтеза — трансляция, или перевод, с языка нуклеотидов на язык аминокислот --- также выяснен. На рис. 21 схематически изображен синтез белка, начиная с первого его этапа — копирования. [c.65]

Когда при транскрипции РНК в качестве матрицы используется только одна цепь ДНК, складывается впечатление, что в процессе копирования одной цепи вторая — остается неактивной. Однако это не так. Показано, что синтезированная РНК в присутствии нативной ДНК стимулирует биосинтез белка в белоксинтезирующей системе, тогда как РНК, транскрибированная с денатурированной ДНК, подобного эффекта не дает. Отсюда следует, что нативная структура ДНК имеет решающее значение для синтеза биологически активной РНК. [c.39]

В целом, довольно правдоподобно выглядит версия, что первым репликатором была РНК. Эта гипотеза значительно выиграла бы, если бы мы могли собрать простую систему копирования в пробирке без использования белка. Для облегчения задачи мы могли бы начать с одной сформированной заранее нити РНК, имеющей несколько произвольную последовательность оснований, и попытаться создать ее комплементарную спутницу, доставив необходимые исходные материалы. Для проведения реакции нам обязательно понадобятся четыре их типа, а также химическая энергия в некоторой форме. Подобные эксперименты проводились до сих пор с довольно скромными успехами. Лучший по исполнению на сегодняшний день — это эксперимент, проведенный Лесли Оргелом и его коллегами, которые поли-Ц (полицитидиловую кислоту) в качестве шаблона (то есть РНК, каждое основание которой составляет цитозин) снабдили химически активированной формой Г, обычного комплемента Ц. В присутствии ионов цинка (Zn +) (ион, найденный во всех современных ферментах, которые полимеризируют нуклеиновую кислоту) Г медленно объединяются друг с другом в правильное соединение (называемое 3 -5 ) для образования поли-Г значительной длины. В инкубационной смеси можно обнаружить молекулы, насчитывающие 0 двадцати Г в ряд, а более длинные, вероятно, будут присутствовать в Количествах, не поддающихся современным методам обнаружения. Бо- [c.69]

Особая роль принадлежит метаболизму азотсодержащих соединений в случае вирусных заболеваний. Самый синтез вирусного белка представляет собой искажение нормального метаболизма клеток хозяина. Размножение вируса слагается из двух основных процессов, разделенных во времени и пространстве,— репродукции нуклеиновой кислоты и белка, входящих в состав вирусной частицы. Копирование нуклеиновой кислоты, несущей информацию для новообразования как самой нуклеиновой кислоты, так и белковой части вируса, возможно лишь после ее освобождения от белковой оболочки. Процесс этот еще нельзя считать окончательно исследованным. [c.130]

ДНК служит универс. хранителем и источником генетич. информации, записанной в ввде специфич. последовательности оснований и определяющей св-ва живого организма она способна к конвариантной редупликации (точному само-копированию), у нек-рых вирусов в этой роли выступает РНК. На ДНК, как на матрице, синтезируются матричные, или информационные, РНК (мРНК), служащие матрицами при синтезе белка рибосомные РНК (рРНК), образующие структурную (и, частично, функциональную) основу белок-синтезирующего аппарата клетки транспортные РНК (тРНК), участвующие в синтезе белка в кач-ве адапторных молекул-переносчиков аминокислот. [c.394]

Появление клеток, в которых протекают определенные метаболические процессы, предполагает образование системы ферментов, способных катализировать отдельные реакции в сложной цепи. Специфичность каждого фермента определяется— хотя и очень косвенным путем — его аминокислотной последовательностью. Таким образом, появление определенного набора ферментов при формировании новой клетки означает, что, по-видимому, должна была существовать какая-то форма записи, в которой хранится информация об аминокислотной последовательности всех белков. Эта запись должна отвечать не только за правильную аминокислотную последовательность у вновь синтезирующихся белковых молекул, но также и за собственное копирование и передаваться от одного поколения клеток другому. Какова могла быть природа этой записи Могла ли существовать более простая система, функционировавшая в добиологический период, когда еще не была развита система кодирования [c.131]

Белковые молекулы, напротив, могут принимать бесчисленное множество разных форм и очень тонко приспосабливать их к специфическим нуждам. Скелет белковой молекулы более гибок, и, кроме того, к ней могут быть присоединены боковые группы разных видов число этих видов в современных белках может достигать 20. Отсюда исключительное разнообразие каталитических функций, которые способны выполнять белки. Вместе с тем, как известно, не существует общего прямого механизма для репликации белков посредством копирования. Причина заключается в том, что аминокислоты не реагируют друг с другом специфически, т. е. одна аминокислота не обязательно всегда реагирует с определенной другой аминокислотой, как это делают нуклеотиды (основания). Взаимодействия между белковыми цепями идут скорее на уровне третичной структуры и по своей природе отличаются от взаимодействия между нуклеотидами. [c.26]

Для того чтобы заработал естественный отбор, нам необходим до статочно точный механизм копирования. И здесь есть некоторый проблеск надежды Если полимеризация РНК по какой либо причине была довольно распространенной, то, вероятнее всего, она со временем привела к появлению какой-либо молекулы, похожей на молекулы транспортной РНК, которые повсеместно используются в современном син тезе белка. Петли такой молекулы могли помочь сгущению нуклеотидов в короткие цепочки, длина которых составляет лишь три остатка, и они могли быть лучшими предшественниками процесса репликации, чем единичные нуклеотиды [c.67]

Особое значение имеет антивирусное действие интерферонов, на котором основан главный защитный механизм у человека и животных, действующий против многочисленных вирусных возбудителей. После проникновения вируса в клетку активируется в нормальном состоянии неактивный ген интерферона клетки. Следует перенос информации на мРНК и инициация ри-босомного биосинтеза белка в цитоплазме. После завершения синтеза присоединяется углеводный компонент и полная молекула интерферона секре-тируется клеткой. Взаимодействием со специфическим рецептором на поверхности клетки интерферон индуцирует образование внутриклеточных ферментов, которые препятствуют копированию вирусной информации, т. е. блокируя синтез вирусных белков, прерывают цепь инфекционного процесса. [c.430]

Обнаружена информационная РНК. Эго молекула-посредник между геном и белком. Установлен факт копирования ДНК РНК с помощью фермента РНК-полимеразы. [c.39]

ДНК-полимераза-р (М=45000) характеризуется устойчивостью к действию агентов, блокирующих HS-группы, хорошо выраженной способностью ускорять при pH 8,4 реакцию копирования и ДНК, и АТ-кополимера, является основным белком (р1 9,2). В клетке содержится в количестве 8000 молекул, локализованных в ядре и участвующих в репарации ДНК. [c.250]

Копирование генетической информации, заложенной в ДНК, с образованием молекул мРНК представляет собой первый этап в цепи реакций, приводящих к синтезу большого множества жизненно необходимых клетке белков. Поэтому неудивительно, что этот процесс находится под строгим контролем. [c.200]

Мы не знаем, возможно ли образование терминальной затравки. Принято считать, что РНК-полимераза связывается в сайте, расположенном рядом с участком, в котором осуществляется включение основания. Были предложены две гипотезы, объясняющие возможность копирования конца. Во-первых, ДНК может образовывать необычную структуру, например шпильку, что приведет к отсутствию свободного конца. Иная возможность реализуется у Parame ium. Показано, что при репликации ее линейной митохондриальной ДНК образуются поперечные сшивки. (В некоторых случаях проблема решается путем превращения линейного репликона в кольцевую или конкатемерную молекулу.) Во-вторых, допустимо также вмешательство белка, делающее затравочную реакцию возможной. [c.429]

Одно, впрочем, совершенно ясно, и, несомненно, читатель уже отме-. ТИЛ про себя эту особенность описанного процесса (биосинтеза белка), которую мне хочется подчеркнуть с какой же удивительной точностью должны происходить копирование и перевод, чтобы в живой клетке все шло так упорядоченно, как мы к этому привыкли Одна-единственная ошибка при копировании или переводе чревата очень серьезными последствиями в полипептид включится неправильная аминокислота, образуется неправильный белок, неправильный апофермент (а следовательно, и фермент) и соответствующая реакция обмена в клетке пойдет по неверному пути. А что будет, если химикам удастся долучить искусственную мРНК, подсунуть ее клетке, и, таким образом, заставить клетку созда- [c.65]

Продуктом, образующимся путем копирования структурного гена, является ИРНК. Она и несет дальше информационную эстафету . Как говорилось ранее, ИРНК может иметь константу седиментации 30—40 з, т. е. молекулярный вес порядка 10 , что по сути де.па составляет размер целого оперона, который считывается непрерывно, т. е. без занятых нри репликации ИРНК на ДНК. Между разными онеронами должны существовать разделяющие занятые . Молекулярный вес бактериальной ДНК — порядка 10 . В хромосоме несколько сот молекул соединены в одну линейную последовательность с помощью белка. Можно полагать, что скрепляющие звенья белка и являются запятыми , химически разделяющими опероны друг от друга. [c.498]

На долю белков приходится обычно более половины сухой массы клетки и синтез их играет главную роль в таких процессах, как рост и дифференцировка клеток, поддержание их структуры и функции. Синтез белка зависит от совместного действия нескольких классов молекул РНК и ему предшествует ряд подготовительных этапов. Сначала в результате копирования ДНК, несущей информацию о синтезируемом белке, образуется молекула матричной РНК (мРНЮ. Одновременно в цитоплазме клетки к каждой из 20 аминокислот, из которых строится белок, присоединяется молекула специфической транспортной РНК (мРНК), а к субъединицам рибосомы, на которой происходит синтез, присоединяются некоторые вспомогательные белковые факторы. Началом синтеза белка считается тот момент, когда эти компоненты объединяются [c.253]

Одна из наиболее пагубных для организма хозяина особенностей ВИЧ состоит в его ярко выраженной способности мутировать. Механизм мутаций связан с вирусной обратной транскрип-тазой. Фермент, обеспечивающий синтез ДНК на вирусной РНК как матрице, допускает неточности копирования, что приводит к ошибкам в последовательности нуклеотидов в ДНК. Мутации являются множественными, и от одного и того же больного можно вьщелить несколько мутантных линий ВИЧ. Особенно опасны мутации, затрагивающие участок генома, контролирующего синтез белка р120. Как уже говорилось, именно этот белок вступает во взаимодействие с С04-корецептором Т-клеток. При этом основные нейтрализующие антитела также образуются к этому белку, 378 [c.378]

Все природные ДНК, за немногим исключением, являюt я совершенными двойными спиралями, состоящими из двух комплементарных одиночных цепей. Тем не менее, согласно современным представлениям, в процессе копирования хранимой в ДНК информации при репликации или в процессе считывания этой информации при транскрипции в молекуле ДНК должны образовываться локальные одноцепочечные области путем расплетания двойной спирали с помощью белков-посредников. Поэтому эксперименты, в которых изучаются характеристики перехода между двух- и одноцепочечной конформациями ДНК, имеют первостепенное биологическое значение. Большинство физических исследований таких переходов были проведены на ДНК в отсутствие белков. Простота этой системы значительно облегчает ее изучение. Некоторые из этих экспериментов мы рассмотрим в данной главе. В конечном счете нам не избежать сложной проблемы учета белков, чтобы понять их роль в рассматриваемых физических процессах. [c.262]

Воспроизведение — это биологический процесс копирования структуры, при котором атомы и молекулы располагаются в ряд вдоль идентичных им частиц. Во внутриклеточном копировании участвуют многие органеллы и различные химические реакции, но основные характеристики процесса обнаруживаются уже у минералов. Копирование ДНК по ДНК осуществляется с помощью белков, но расположение мононуклеотидов в позициях, необходимых для синтеза новой цепи ДНК, происходит без участия белков (Kornberg, 1980). Это такой же чисто физический процесс, как и размещение одинаковых атомов вдоль плоскостей кристалла. Еще Бернал (Bernal, 1965), подчеркивая сходство воспроизведения с кристаллизацией, указывал, что основной принцип воспроизведения заложен в самой кристаллизации . [c.148]

А. Поток генетической информации направлен от нуклеиновых кислот (ДНК/РНК) к белкам и никогда в обратном направлении.Это означает, что последовательности оснований ДНК и РНК могут служить матрицами для синтеза других ДНК- или РНК-последовательностей, а аминокислотные последовательности в белках никогда не служат матрицей для синтеза РНК (или ДНК) последовательности оснований. Основные процессы копирования нуклеиновых кислот — это ДНК- ДНК (репликация ДНК), ДНК- (РНК (транскрипция), РНК->(РНК (репликация РНК) и РНК->(ДНК (обратная транскрипция). Аминокислотные последовательности, составляющие белки, определяются последовательностью оснований в молекуле мРНК. Этот сложный процесс, называемый трансляцией, проходит в рибосомах на цитоплазме (см. приложение). [c.52]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология