Question

Под воздействием неблагоприятных факторов участки двойной спирали ДНК потерялм способность раскручиваться. Как это отразится на этапах синтеза белка?

Answer 1

Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.

В клетках эукариотов (например, животных или растений) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеоид, прикреплена изнутри к клеточной мембране. У них и у низших эукариот (например, дрожжей) встречаются также небольшие автономные, преимущественно кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. Кроме того, одно- или двухцепочечные молекулы ДНК могут образовывать геном ДНК-содержащих вирусов.

С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы и фосфатной группы. В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула спирализована. В целом структура молекулы ДНК получила название «двойной спирали».

В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин — только с цитозином. Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, наиболее важными из которых являются информационные, или матричные (мРНК), рибосомальные (рРНК) и транспортные (тРНК). Все эти типы РНК синтезируются на матрице ДНК за счёт копирования последовательности ДНК в последовательность РНК, синтезируемой в процессе транскрипции, и принимают участие в биосинтезе белков (процессе трансляции). Помимо кодирующих последовательностей, ДНК клеток содержит последовательности, выполняющие регуляторные и структурные функции. Кроме того, в геноме эукариот часто встречаются участки, принадлежащие «генетическим паразитам», например,транспозонам.

Answer 2

Если участки двойной спирали ДНК потеряли способность раскручиваться под воздействием неблагоприятных факторов, это может иметь серьезное воздействие на синтез белка. Рассмотрим этапы синтеза белка (процесс трансляции) и как изменение структуры ДНК может повлиять на каждый из них:

1. Инициация: В этом этапе Рибосома (органелла, где происходит синтез белка) связывается с мРНК (матричной РНК), а также с инициирующим аминоацил-тРНК (тРНК, несущей первый аминокислотный остаток для синтезируемого белка). Если ДНК не может раскручиваться, мРНК не сможет быть полностью экспонированной для связывания с рибосомой, что затруднит начало синтеза белка.

2. Элонгация: В этом этапе Рибосома пошагово считывает кодоны мРНК, а к антикодонам тРНК присоединяются соответствующие аминокислоты. Если участки ДНК не раскручиваются, мРНК не сможет быть полностью доступной для считывания кодонов, что приведет к сбоям в процессе синтеза белка.

3. Терминация: Этот этап заключается в завершении синтеза белка и отсоединении рибосомы от мРНК. Если ДНК не раскручивается, то синтез белка может быть внезапно прекращен, что может привести к образованию неполноценных белков или даже к полному сбою в процессе.

Таким образом, неблагоприятные изменения в структуре ДНК, приводящие к потере способности участков раскручиваться, могут существенно затруднить или даже полностью блокировать синтез белка. Это может привести к серьезным нарушениям в клеточном обмене веществ и функционировании организма в целом.