Что это — трансляция в биологии? Основные этапы трансляции

Трансляцией называют осуществляемый рибосомойсинтезабелка из аминокислот на матрице информационной (или матричной) РНК (иРНК или мРНК).

Механизм трансляции

Синтез белка является основой жизнедеятельности клетки. Для осуществления этого процесса в клетках всех без исключения организмов имеются специальные органеллы — рибосомы. Рибосомы представляют собой рибонуклеопротеидные комплексы, построенные из двух субъединиц: большой и малой. Функция рибосом заключается в узнавании трехбуквенных (трехнуклеотидных) кодонов мРНК, сопоставлении им соответствующих аминокислот и присоединении этих аминокислот к растущей белковой цепи. Двигаясь вдоль молекулы мРНК рибосома распознает кодон за кодоном и синтезирует белок в соответствии с информацией, заложенной в молекуле мРНК.

Для узнавания аминокислот в клетке имеются специальные «адаптеры», молекулы транспортной РНК (тРНК). Эти молекулы, имеющие форму клеверного листа, имеют участок (антикодон), комплементарный кодону мРНК, а также другой участок, к которому присоединяется аминокислота, соответствующая этому кодону. Присоединение аминокислот к тРНК осущетвляется в энегро-зависимой реакции ферментами аминоацил-тРНК-синтетазами, а получившаяся молекула называется аминоацил-тРНК. Таким образом, специфичность трансляции определяется взаимодействием между кодоном мРНК и антикодоном тРНК, а также специфичностью аминоацил-тРНК-синтеназ, присоединяющих аминокислоты строго к соответствующим им тРНК (например, кодону GGU будет соответствовать тРНК, содержащая антикодон CCA, а к этой тРНК будет присоединяться только аминокислота глицин). Механизмы трансляции прокариот и эукариот существенно отличаются, поэтому многие вещества, подавляющие прокариотическую трансляцию в значительно меньшей степени действуют на трансляцию высших организмов, что позволяет использовать их в медицинской практике как антибактериальные средства безопасные для организма млекопитающих.

Процесс трансляции разделяют на инициацию — узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза, элонгацию — собственно синтез белка и терминацию — узнавание стоп-кодона и отделение продукта.

Инициация трансляции

Синтез белка всегда начинается с AUG-кодона, кодирующего метионин. Этот кодон обычно называют стартовым или инициаторным. Инициация трансляции предусматривает узнавание рибосомой этого кодона и привлечение инициаторной аминоацил-тРНК. Для инициации трансляции необходимо также наличие определенных нуклеотидных последовательностей в районе стартового кодона. Существование последовательности, отличающей стартовый AUG от внутренних совершенно неаобходимо, так как в противном случае инициация синтеза белка происходила бы хаотично на всех AUG-кодонах.

Процесс инициации обеспечивается специальными белками — инициаторными факторами (англ. initiation factors, сокращенно IF; эукариотические инициаторные факторы обозначают eIF, от англ. eukaryotes).

Механизмы инициации трансляции у про- и эукариот существенно отличаются: прокариотические рибосомы потенциально способны находить стартовый AUG и инициировать синтез на на любых участках мРНК.

У эукариот существуют два механизма нахождения рибосомой стартового AUG. Наиболее распространен, так называемый сканирующий механизм, при котором рибосома, двигаясь вдоль молекулы мРНК от ее 5′-конца «сканирует» один кодон за другим, пока не наткнется на инициаторный AUG. Для привлечения рибосомы к 5′-концу мРНК требуется специальная структура, кэп — 7-метилгуанин, прикрепленный к 5′-концевому нуклеотиду мРНК. Второй механизм эукариотической инициации трансляции не требует наличия кэп-структуры и позволяет инициировать трансляцию с внутреннего участка мРНК, называется IRES-зависимым механизмом. IRES (от англ. Internal Ribosomal Entry Site, участок внутренней посадки рибосомы) — участок мРНК, обладающий выраженной вторичной стуктурой, позволяющей ему направлять рибосомы на стартовый AUG. По IRES-зависимому механизму инициируется синтез лишь на небольшой части клеточных мРНК, а также на РНК некоторых вирусов.

Механизм инициации трансляции у прокариот

Малая рибосомная субъединица (30S) прокариот, если она не вовлечена в данный момент в трансляцию, существует в комплексе с инициаторными факторами IF1, IF3, и, в некоторых случаях, IF2. Рассмотрим основные функции этих белков: IF3, связанный с 30S-субъединицей, предотвращает ассоциацию с большой (50S) субъединицей рибосомы, тем самым сохраняя ее свободное состояние до связывания с матричной РНК. Этот белок также принимает участие в связывании мРНК и тРНК, а также IF2. IF2 взаимодействует с тРНК, а также обладает способностью расщеплять ГТФ. IF1 является, по-видимому, не обязательным фактором (у некоторых видов он отсутствует) повышающим сродство малой субчастицы к IF2 и IF3. Комплекс 30S субчастицы с инициаторными факторами способен узнавать специальные последовательности мРНК, так называемые участки связывания рибосомы (англ. RBS — ribosomt-binding site). Эти участки содержат, во-первых, инициаторный AUG, и, во-вторых, специальную последовательность Шайн-Дальгарно с которой комплементарно связывается рибосомная 16S РНК. Последовательность Шайн-Дальгарно служит для того, чтобы отличать инициаторный AUG от внутренних. После того, как 30S-субъединица связалась с мРНК к ней привлекается инициаторная аминоацил-тРНК и IF2, если они еще не были включены в комплекс. Затем присоединяется 50S-субчастица, происходит гидролиз ГТФ и диссоциация инициаторных факторов. Собранная рибосома начинает синтезировать полипептидную цепь.

Категории:

В 

В 

—>

Трансляция (translation, лат. translatio — передача) — процесс преобразования генетической информации, записанной в мРНК, в соответствующую аминокислотную последовательность полипептида. В ходе трансляции молекулы транспортных РНК переносят к рибосоме, содержащей мРНК, аминокислоты, соответствующие определенному триплету мРНК, где они последовательно соединяются между собой пептидными связями с образованием полипептида.В 

Трансляция — второй этап считывания генетической информации; первый этап — транскрипция.

Смотрите также:

Словарь терминов по биотехнологии В.З. Тарантула: алфавитный указательИнициация трансляции (initiation of translation)РНК метилирование (RNA methylation)Инициирующий кодон (стартовый кодон)Фактор терминации (termination factor)Фактор элонгацииФенотипическая супрессия (phenotypic suppression)ТРАНСЛЯЦИЯ

Генетика человека с основами общей генетики. Учебное пособие

6.3. Транскрипция 6.5. Перенос генетической информации в природе

6.4. Трансляция

Трансляцией называется процесс синтеза полипептидной цепочки на нити матричной РНК. Данный процесс протекает на рибосомах, поэтому вначале необходимо рассмотреть этот важнейший органоид клетки.

Рибосомы представляют собой миниатюрные клеточные «фабрики белка». Они являются клеточными органоидами, состоящими из белков (примерно 40 %) и р-РНК (60 %). Это самый многочисленный органоид – их число в клетке может достигать 10 млн.

Все рибосомы состоят из двух субъединиц – малой и большой (рис. 6.4). Размер рибосом и их субъединиц выражается скоростью седиментации частиц в растворе (S – константа Сведберга). Рибосомы прокариот характеризуются значениями 70S (30S + 50S), эукариот – 80S (40S + 60S). Рибосомы хлоропластов и митохондрий похожи на рибосомы прокариот, но отличаются значительной вариабельностью по размерам. Рибосомы содержат два участка – А (аминоацильный) и Р (пептидильный), являющимися основными каталитическими центрами. Помимо них, имеются и другие центры связывания ферментов. Специфичность участков определяется сочетанием соответствующих областей обеих субъединиц. При диссоциации субъединиц их специфичность теряется.

image

— AD —

Рис. 6.4. Структура рибосомы

Как уже говорилось выше, рибосомы эукариот имеют в своем составе 4 разновидности р-РНК. Три из них образуются из единого предшественника (45S-РНК), синтез которого происходит в специализированной ядерной структуре – ядрышке – при помощи РНК-полимеразы-1. В ядрышках эукариот концентрируются петли хромосом, содержащие гены р-РНК. Эти гены обычно имеют много копий. Так, у человека 200 копий генов р-РНК располагаются на концах 5 пар хромосом (т. е. они имеются на 10 хромосомах из 46), поэтому сразу после митоза можно видеть 10 маленьких ядрышек, которые быстро сливаются в одно большое. Синтез 4-й р-РНК (5S-РНК) происходит вне ядрышка (у человека на 1-й хромосоме).

После поступления м-РНК на рибосомы и начинается процесс трансляции, в котором выделяют 4 стадии:

1. Стадия активации аминокислот. Активация свободных аминокислот осуществляется при помощи особых ферментов (аминоацил-т-РНК-синтетаз) в присутствии АТФ. Для каждой аминокислоты существуют свои ферменты и свои т-РНК. Активированная аминокислота присоединяется к своей т-РНК с образованием комплекса аминоацил-т-РНК (аа-т-РНК). Только активированные аминокислоты способны образовывать пептидные связи и формировать полипептидные цепочки.

2. Инициация. Начинается с присоединения лидирующего 5′-конца и-РНК с малой субъединицей диссоциированной рибосомы. Соединение происходит так, что стартовый кодон (обычно АУГ) оказывается в «недостроенном» Р-участке. Комплекс аа-т-РНК с помощью антикодона т-РНК присоединяется к стартовому кодону и-РНК. Имеются многочисленные (особенно у эукариот) белки – факторы инициации.

У прокариот стартовый кодон кодирует N-формилметионин, а у эукариот – N-метионин. В дальнейшем эти аминокислоты вырезаются ферментами и не входят в состав белка. После образования инициирующего комплекса происходит объединение субъединиц и «достраивание» Р– и А-участков рибосом.

3. Элонгация. Начинается с присоединения в А-участке и-РНК второго комплекса аа-т-РНК с антикодоном, комплементарным следующему кодону и-РНК. На рибосоме оказываются две аминокислоты, между которыми возникает пептидная связь. После соединения аминокислот первая т-РНК освобождается от аминокислоты и покидает рибосому. Рибосома перемещается вдоль нити и-РНК на один триплет (в направлении 5′ ? 3′). Вторая аа-т-РНК перемещается в Р-участок, освобождая А-участок, который занимает следующая аа-т-РНК. Таким же образом присоединяются 4-я, 5-я и т. д. аминокислоты, принесенные своими т-РНК.

4. Терминация. Завершение синтеза полипептидной цепочки. Наступает тогда, когда рибосома дойдет до одного из терминирующих кодонов. Имеются особые белки (факторы терминации), которые узнают эти участки.

На одной молекуле и-РНК может располагаться несколько рибосом (такое образование называется полисома), что позволяет осуществлять синтез нескольких полипептидных цепей одновременно.

Процесс биосинтеза белка проходит с участием большего количества специфических биохимических взаимодействий. Он представляет собой фундаментальный процесс природы. Несмотря на чрезвычайную сложность (особенно в клетках эукариот), синтез одной молекулы белка длится всего 3–4 секунды.

По аналогии с геномом, в последнее время получает распространение термин «протеом» как совокупность функциональных белков клетки. Необходимо заметить, что если гены во всех клетках организма одинаковы, то наборы белков весьма разнообразны, меняясь в разных типах клеток по ходу онтогенеза.

Содержание6.1. Структурно-функциональная организация гена6.2. Генетический код6.3. Транскрипция6.4. Трансляция6.5. Перенос генетической информации в природе6.6. Регуляция экспрессии генов у прокариот6.7. Регуляция экспрессии генов у эукариот

Похожие книги из библиотеки

imageФито-, ароматерапия и другие средства при лечении голосовых связок

Фито-, ароматерапия и другие средства при лечении голосовых связок

Данное пособие – редкость. Рецепты для него собраны со всего мира. Никто до меня не объединял их на страницах одной книги. Мне – удалось. Тем лучше. Надеюсь, вам пригодится. Хорошего здоровья. Книга о теле

Книга о теле

Эта книга — не программа оздоровления, не сборник диет или комплексов физических упражнений. Кэмерон Диас делится в ней своим личным опытом — рассказывает, как стала прислушиваться к своему телу и научилась понимать, любить его и помогать ему. Она убеждена: сильное, выносливое и красивое тело позволит покорить любые вершины — в карьере, в любви, в творчестве. Оно поможет сделать жизнь долгой, здоровой и счастливой. Кэмерон Диас, бывшая модель, ныне «самая известная блондинка Голливуда», дебютировала в кино в 21 год в фильме «Маска» (1994), где успешно сыграла рядом с Джимом Кэрри. Всемирную популярность ей принесли фильмы «Ангелы Чарли», «Все без ума от Мэри», «Банды Нью-Йорка», «Ванильное небо» и другие. Сандра Барк — писательница, автор целого ряда бестселлеров по версии «Нью-Йорк Таймс». Охотно работает в тандеме с увлеченными людьми, помогая им превратить интересные идеи в популярные книги. Пора лечиться правильно. Медицинская энциклопедия

Пора лечиться правильно. Медицинская энциклопедия

«Пора лечиться правильно» — это книга-путеводитель для тех, кто хочет быть здоровым, кто привык жить по принципу «доверяй, но проверяй», кто верит в возможности настоящей доказательной медицины и желает сам разобраться в том, что происходит с его организмом. Издание состоит из пяти ключевых для отечественного здравоохранения разделов. Первый посвящен различным сердечно-сосудистым заболеваниям, включая стенокардию, гипертонию, инфаркт и инсульт. Во втором разделе рассматриваются различные заболевания желудочно-кишечного тракта, такие как гастрит, язвы, синдром раздраженного кишечника, а также менее серьезные, но не менее проблемные состояния: изжога, тошнота, запор, диарея и др. Третий раздел — исчерпывающая информация о суставных заболеваниях — остеопороз, артроз, ревматоидный артрит и многие другие. Четвертый раздел рассказывает о различных эндокринных заболеваниях, включая болезни щитовидной железы и, конечно, сахарный диабет. В последнем, пятом разделе представлена исчерпывающая информация о современных лекарственных препаратах — как настоящих, так и абсолютно бесполезных (вы действительно будете удивлены), а также о самых популярных анализах: когда и кому они показаны, а в каких случаях могут быть бесполезны и даже вредны. Эта книга поможет вам лучше разобраться в своем состоянии, научит говорить с врачом на одном языке, а также станет помощником и наставником в непростом деле борьбы за собственное здоровье. Лечение позвоночника и суставов. Метод Валентина Дикуля. Упражнения, процедуры, мази

Лечение позвоночника и суставов. Метод Валентина Дикуля. Упражнения, процедуры, мази

Боль в спине, скованность при движении, артрит… Для многих эти слова – не пустой звук, а реальность. За ними страдания, походы по врачам, обследования, болезненное лечение. Но есть и те, кто смог разобраться в своей болезни, понять ее причину, устранить ее, организовать свою жизнь так, чтобы боль ушла. Эта книга дает каждому из нас возможность победить болезнь. Здесь вы найдете не только всю самую необходимую информацию по строению и работе позвоночника и суставов. В центре этой книги уникальная система оздоровления – система Валентина Дикуля. Упражнения и советы помогут в борьбе с такими болезнями, как остеохондроз, артрит, радикулит. Также вы сможете самостоятельно готовить настои, бальзамы, мази, которые помогут снять боль, восстановить подвижность суставов и позвоночника.

Футбольные сборные Турции и Италии проведут матч в рамках ЕВРО-2020 (Чемпионата Европы по футболу).

Турция за последние 3 личные встречи со сборной Италии, не смогла ни разу одержать победу — 2 ничьи на товарищеских матчах, и проигрыш со счётом 1:2 на чемпионате Европы 2000 года.

Италия вот уже в десятый раз примет участие в финальной части ЧЕ. Сборной Италии только лишь в 1968 году удалось завоевать трофей ЧЕ. В этой встрече, итальянская сборная является фаворитом матча.

Турция – Италия 11.06.2021 прямая трансляция

Трансляция в биологии, процесс биосинтеза полипептидных цепей белков в живых клетках. Заключается в «считывании» генетической информации, «записанной» в виде последовательности нуклеотидов в молекулах информационных (матричных) рибонуклеиновых кислот (иРНК, или мРНК), причём нуклеотидная последовательность иРНК определяет последовательность аминокислот в синтезируемых белках (см. Генетический код, Оперон). Т. осуществляется особыми внутриклеточными частицами — рибосомами, с которыми связываются иРНК и активированные аминокислотные производные транспортных РНК (ак-тРНК) (см. схему). При этом ак-тРНК «узнают» в иРНК определённые тройки нуклеотидов (кодоны), соответствующие связанным с ними аминокислотам. Узнавание происходит за счёт комплементарного взаимодействия (см. Комплементарность) кодона иРНК с антикодоном (3 нуклеотидных остатка, комплементарных кодону) тРНК. Полипептидная цепь белка синтезируется в так называемом пептидилтрансферазном центре рибосомы, который подразделяется на пептидильный и аминокислотный участки. Пептидильный участок служит для связывания тРНК, к которой прикреплен растущий полипептид (пептидил-тРНК), аминокислотный — для связывания ак-тРНК. Пептидная связь, соединяющая остатки аминокислот в белках, образуется за счёт реакции концевой карбоксильной группы (-СООН) пептида в пептидил-ТРНК1 с аминогруппой (-NH2) аминокислоты в ак-тРНК2. Т. о., после образования пептидной связи пептидная цепь оказывается связанной с тРНК2, расположенной в аминокислотном участке. Вслед за этим происходит перемещение пептидил-тРНК2 в пептидильный участок и вытеснение оттуда свободной TPHK1. При этом иРНК смещается относительно рибосомы на один кодон. Далее с аминокислотным участком рибосомы связывается новая ак-тРНК и т.д. В процессе Т. рибосома движется вдоль цепи иРНК, что сопровождается последовательным наращиванием полипептида в направлении от его N-кoнца к С-концу. Эту стадию Т. называют элонгацией (удлинением); по механизму она отличается от инициации (начала) и терминации (окончания) Т., сигналом для которых служит связывание с рибосомой соответствующих кодонов иРНК. Все стадии Т. катализируются специфическими белковыми факторами и гуанозинтрифосфатом (ГТФ). Кроме клеточных и РНК, их роль в процессе Т. могут выполнять вирусные РНК и синтетические полинуклеотиды, что широко используется при изучении механизма биосинтеза белка в бесклеточных системах.

См. также Белки (раздел Биосинтез белка), Молекулярная генетика.Лит.: Спирин А. С., Гаврилова Л. П., Рибосома, 2 изд., М., 1971; Молекулярные основы биосинтеза белков, М., 1971; Ленинджер А., Биохимия, пер. с англ., М., 1974, гл. 30.А. А. Богданов.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий