7. Обратная транскрипция, ее медицинское и хозяйственное значение
Имеется медицинское и хозяйственное значение-метод генной инженерии.
Например, инсулин. Ген человеческого инсулина встроили в кишечную палочку. Взяли РНК у человека, построили с помощью обратной транскрипции ДНК, ген инсулина.
Применение обратной транскрипции в молекулярной биологии вирусов
Значение для вирусов
Обратная транскрипция необходима, в частности, для осуществления жизненного цикла ретровирусов, например, вирусов иммунодефицита человека и T-клеточной лимфомы человека типов 1 и 2. После попадания вирусной РНК в клетку обратная транскриптаза, содержащаяся в вирусных частицах, синтезирует комплементарную ей ДНК, а затем на этой цепи ДНК, как на матрице, достраивает вторую цепь.
Значение для эукариот
Ретротранспозоны эукариот кодируют обратную транскриптазу, которая используется ими для встраивания в геном хозяина подобно тому, как это происходит у вирусов.
Роль в генетической инженерии и молекулярной биологии
В генетической инженерии обратную транскриптазу используют для получения кДНК — копии эукариотического гена, не содержащей интронов. Для этого из организма выделяют зрелую мРНК, кодирующую соответствующий генный продукт (белок, РНК) и проводят с ней в качестве матрицы обратную транскрипцию. Полученную кДНК можно трансформировать в клетки бактерий для получения трансгенного продукта.
8. Трансляция у прокариот и у экариот
В прокариотических клетках процесс трансляции сопряжен с синтезом мРНК: они происходят практически одновременно. В значительной степени это связано с недолговечностью бактериальной мРНК, которая достаточно быстро подвергается распаду.
Трансляция у прокариот начинается вскоре после образования 5'-конца мРНК, раньше, чем заканчивается ее синтез. В результате вслед за РНК-полимеразой по мРНК движутся рибосомы, осуществляющие сборку пептидных цепей. Через некоторое время после начала транскрипции (около 1 мин) и до завершения трансляции 3'-конца матрицы начинается деградация ее 5'-конца. Ввиду того что время жизни разных мРНК не одинаково, количество белка, синтезированного на разных матрицах, различно.
Соединение рибосомы с мРНК обусловлено комплементарным взаимодействием нуклеотидов одной из рРНК с нуклеотидной последовательностью лидера мРНК.
У эукариот трансляция осуществляется в цитоплазме, куда попадает из ядра зрелая мРНК. Копированный конец мРНК распознается малой субчастицей рибосомы, затем лидирующая последовательность, содержащая до 100 нуклеотидов, взаимодействует с рРНК. Синтез белка в эукариотической клетке, осуществляемый на моноцистронной мРНК, завершается после прохождения рибосомой по всей мРНК, вплоть до узнавания ею кодона-терминатора, прекращающего образование пептидных связей.
9. Строение и функции рибосом у про- и эукариот
Любая рибосома клетки состоит из двух субъединиц: большой и малой. Между ними образуется небольшая щель, по диаметру в точности подходящая для молекулы мРНК, которая там должна находиться. Рибосомы представляют собой сложные нуклеопротеидные комплексы, т. к. в состав как малой, так и большой субъединицы входят молекулы рибосомальной РНК и белки. Белки выполняют функцию каркаса, а РНК, которые обладают рибозимной (ферментативной) активностью, используются в процессе трансляции.
Т. к. прокариоты и эукариоты – это две разные группы организмов, у них есть отличия в составе рибосом, а значит, и полисом тоже. Упрокариот в цитоплазме находится большое количество 70S рибосом (S – это константа седиментации, которая показывает скорость осаждения частиц в центрифуге). Они образованы большой 50S субъединицей и малой 30S субъединицей. В состав большой субъединицы у прокариот входят 5S и 23S РНК. В свою очередь, малая субъединица образована 16S РНК. В бактериальных клетках образуется много полисом. Это связано с тем, что у них процесс синтеза белка идет очень быстро: трансляция начинается еще до того, как закончится процесс транскрипции. По этой же причине концентрация рибосом в клетке самая большая возле нуклеоида. Уэукариот наблюдаются отличия в значениях константы седиментации элементов рибосомы. Для нее это значение равно 80, для большой и малой субъединиц – 60 и 40 соответственно. В составе большой субъединицы выделяют 5S, 28S и 5,8S РНК, а в малой - 18S РНК. И упрокариот, и у эукариот полисомы ускоряют процесс синтеза белка. Это очень важно, когда необходимо быстрое образование копий молекул белков. Высокая скорость синтеза особо характерна для бактерий, т. к. их матричная РНК существует непродолжительное время, и за этот промежуток необходимо синтезировать как можно больше молекул белка.
