DNA muutus. DNA ja geenid Geneetilise informatsiooni voog DNA RNA valk

Me kõik teame, et inimese välimus, mõned harjumused ja isegi haigused on päritud. Kogu see teave elusolendite kohta on kodeeritud geenidesse. Kuidas need kurikuulsad geenid välja näevad, kuidas nad toimivad ja kus nad asuvad?

Seega on iga inimese või looma kõigi geenide kandja DNA. Selle ühendi avastas Johann Friedrich Miescher aastal 1869. Keemiliselt on DNA desoksüribonukleiinhape. Mida see tähendab? Kuidas kannab see hape kogu meie planeedi elu geneetilist koodi?

Alustuseks vaatame, kus DNA asub. Inimese rakus on palju organelle, mis täidavad erinevaid funktsioone. DNA asub tuumas. Tuum on väike organell, mis on ümbritsetud spetsiaalse membraaniga, mis talletab kogu geneetilise materjali – DNA.

Mis on DNA molekuli struktuur?

Kõigepealt vaatame, mis on DNA. DNA on väga pikk molekul, mis koosneb struktuurielementidest – nukleotiididest. Nukleotiide on 4 tüüpi – adeniin (A), tümiin (T), guaniin (G) ja tsütosiin (C). Nukleotiidide ahel näeb skemaatiliselt välja selline: GGAATTSTAAG.... See nukleotiidide järjestus on DNA ahel.

DNA struktuuri dešifreerisid esmakordselt 1953. aastal James Watson ja Francis Crick.

Ühes DNA molekulis on kaks nukleotiidide ahelat, mis on spiraalselt üksteise ümber keerdunud. Kuidas need nukleotiidahelad kokku kleepuvad ja spiraaliks keerduvad? See nähtus on tingitud komplementaarsuse omadusest. Komplementaarsus tähendab, et ainult teatud nukleotiidid (komplementaarsed) võivad olla kahes ahelas üksteise vastas. Seega on vastupidine adeniin alati tümiin ja vastupidine guaniin on alati ainult tsütosiin. Seega on guaniin komplementaarne tsütosiiniga ja adeniin tümiiniga.Selliseid erinevates ahelates üksteise vastas olevaid nukleotiidipaare nimetatakse ka komplementaarseteks.

Skemaatiliselt saab seda kujutada järgmiselt:

G-C
T-A
T-A
C-G

Need komplementaarsed paarid A - T ja G - C moodustavad keemilise sideme paari nukleotiidide vahel ning side G ja C vahel on tugevam kui A ja T vahel. Side tekib rangelt komplementaarsete aluste vahel, see tähendab moodustumist. mittekomplementaarse G ja A vahelise sideme loomine on võimatu.

DNA "pakend", kuidas saab DNA ahelast kromosoom?

Miks need DNA nukleotiidahelad ka üksteise ümber keerduvad? Miks seda vaja on? Fakt on see, et nukleotiidide arv on tohutu ja nii pikkade ahelate mahutamiseks on vaja palju ruumi. Sel põhjusel keerlevad kaks DNA ahelat spiraalselt teise ümber. Seda nähtust nimetatakse spiraliseerumiseks. Spiraliseerimise tulemusena lühenevad DNA ahelad 5-6 korda.

Mõnda DNA molekuli kasutab keha aktiivselt, teisi aga harva. Sellised harva kasutatavad DNA molekulid läbivad lisaks heliliseerumisele veelgi kompaktsema "pakendamise". Sellist kompaktset paketti nimetatakse superspireerimiseks ja see lühendab DNA ahelat 25-30 korda!

Kuidas DNA heeliksit pakendatakse?

Ülikerimiseks kasutatakse histooni valke, millel on niidi- või niidirulli välimus ja struktuur. Nendele "spiraalidele" - histooni valkudele - keritakse spiraalseid DNA ahelaid. Nii pakitakse pikk hõõgniit väga kompaktselt kokku ja võtab väga vähe ruumi.

Kui on vaja kasutada ühte või teist DNA molekuli, toimub "lahtikeeramise" protsess, see tähendab, et DNA niit "keeratakse" "poolist" - histooni valk (kui see oli sellele keritud) - "lahti keritakse" ja keritakse lahti. spiraal kaheks paralleelseks ahelaks. Ja kui DNA molekul on sellises keerdumata olekus, siis saab sealt välja lugeda vajalikku geneetilist informatsiooni. Veelgi enam, geneetilise teabe lugemine toimub ainult keerdumata DNA ahelatest!

Superspiraalkromosoomide komplekti nimetatakse heterokromatiin ja teabe lugemiseks saadaolevad kromosoomid - eukromatiin.

Mis on geenid, milline on nende suhe DNA-ga?

Vaatame nüüd, mis on geenid. On teada, et on geene, mis määravad veregrupi, silmade, juuste, naha värvi ja paljud teised meie keha omadused. Geen on DNA rangelt määratletud osa, mis koosneb teatud arvust nukleotiididest, mis on paigutatud rangelt määratletud kombinatsiooni. Asukoht DNA rangelt määratletud osas tähendab, et konkreetsel geenil on oma koht ja seda kohta on võimatu muuta. On kohane tuua selline võrdlus: inimene elab kindlal tänaval, kindlas majas ja korteris ning inimene ei saa omavoliliselt teise majja, korterisse ega teisele tänavale kolida. Teatud arv nukleotiide geenis tähendab, et igal geenil on konkreetne arv nukleotiide ja see ei saa muutuda rohkemaks ega vähemaks. Näiteks insuliini tootmist kodeeriv geen on 60 aluspaari pikkune; hormooni oksütotsiini tootmist kodeeriv geen on 370 bp.

Range nukleotiidjärjestus on iga geeni jaoks ainulaadne ja rangelt määratletud. Näiteks AATTAATA järjestus on insuliini tootmist kodeeriva geeni fragment. Insuliini saamiseks kasutatakse just sellist järjestust, näiteks adrenaliini saamiseks kasutatakse teistsugust nukleotiidide kombinatsiooni. Oluline on mõista, et ainult teatud nukleotiidide kombinatsioon kodeerib teatud "toodet" (adrenaliin, insuliin jne). Selline ainulaadne teatud arvu nukleotiidide kombinatsioon, mis seisab "oma kohal" - see on geen.

Lisaks geenidele asuvad DNA ahelas nn "mittekodeerivad järjestused". Sellised mittekodeerivad nukleotiidjärjestused reguleerivad geenide talitlust, aitavad kaasa kromosoomide spiraliseerumisele ning tähistavad geeni algus- ja lõpp-punkte. Praeguseks on enamiku mittekodeerivate järjestuste roll siiski ebaselge.

Mis on kromosoom? sugukromosoomid

Inimese geenide kogumit nimetatakse genoomiks. Loomulikult ei saa kogu genoomi pakkida ühte DNA-sse. Genoom on jagatud 46 paariks DNA molekule. Ühte DNA molekulide paari nimetatakse kromosoomiks. Nii et just nendes kromosoomides on inimesel 46 tükki. Iga kromosoom kannab endas rangelt määratletud geenide komplekti, näiteks 18. kromosoom sisaldab silmavärvi kodeerivaid geene jne. Kromosoomid erinevad üksteisest pikkuse ja kuju poolest. Levinumad vormid on X- või Y-kujulised, kuid on ka teisi. Inimesel on kaks ühesuguse kujuga kromosoomi, mida nimetatakse paaristeks (paarideks). Seoses selliste erinevustega on kõik paaris kromosoomid nummerdatud – neid on 23 paari. See tähendab, et on olemas kromosoomipaar #1, paar #2, #3 jne. Iga konkreetse tunnuse eest vastutav geen asub samas kromosoomis. Kaasaegsetes spetsialistide käsiraamatutes võib geeni lokalisatsiooni näidata näiteks järgmiselt: kromosoom 22, pikk käsi.

Millised on kromosoomide erinevused?

Kuidas muidu kromosoomid üksteisest erinevad? Mida tähendab mõiste pikk käsi? Võtame X-kujulised kromosoomid.DNA ahelate ristumine võib toimuda rangelt keskel (X) või mitte tsentraalselt. Kui selline DNA ahelate ristumiskoht ei toimu tsentraalselt, siis lõikepunkti suhtes on ühed otsad pikemad, teised lühemad. Selliseid pikki otsi nimetatakse tavaliselt kromosoomi pikaks käeks ja lühikesi otsi vastavalt lühikeseks käeks. Y-kujulised kromosoomid on enamasti hõivatud pikkade kätega ja lühikesed on väga väikesed (neid pole skemaatilisel pildil isegi näidatud).

Kromosoomide suurus kõigub: suurimad on paaride nr 1 ja nr 3 kromosoomid, kõige väiksemad paaride nr 17, nr 19 kromosoomid.

Lisaks kuju ja suurusele erinevad kromosoomid ka oma funktsioonide poolest. 23 paarist on 22 paari somaatilised ja 1 paar seksuaalsed. Mida see tähendab? Somaatilised kromosoomid määravad kindlaks kõik indiviidi välised tunnused, tema käitumisreaktsioonide omadused, päriliku psühhotüübi, see tähendab iga inimese kõik tunnused ja omadused. Sugukromosoomipaar määrab inimese soo: mees või naine. Inimese sugukromosoome on kahte tüüpi – X (X) ja Y (Y). Kui need on kombineeritud kui XX (x - x) - see on naine ja kui XY (x - y) - on meie ees mees.

Pärilikud haigused ja kromosoomikahjustused

Küll aga toimuvad genoomi "lagunemised", siis avastatakse inimestel geneetilised haigused. Näiteks kui 21 kromosoomipaaris on kahe asemel kolm kromosoomi, sünnib inimene Downi sündroomiga.

Geneetilises materjalis on palju väiksemaid "lagunemisi", mis ei too kaasa haiguse algust, vaid vastupidi, annavad häid omadusi. Kõiki geneetilise materjali "lagunemisi" nimetatakse mutatsioonideks. Negatiivseks loetakse mutatsioone, mis põhjustavad haigusi või organismi omaduste halvenemist, positiivseks aga mutatsioone, mis viivad uute kasulike omaduste tekkeni.

Kuid enamiku haiguste puhul, millega inimesed tänapäeval põevad, ei ole tegemist päriliku haigusega, vaid ainult eelsoodumusega. Näiteks lapse isal imendub suhkur aeglaselt. See ei tähenda, et laps sünnib diabeediga, kuid lapsel on eelsoodumus. See tähendab, et kui laps kuritarvitab maiustusi ja jahutooteid, tekib tal diabeet.

Tänapäeval on nn predikatiiv ravimit. Selle meditsiinipraktika osana tuvastatakse inimesel eelsoodumused (vastavate geenide tuvastamise alusel) ja seejärel antakse talle soovitused - millist dieeti järgida, kuidas töö- ja puhkerežiimi õigesti vahelduda, et mitte. haigeks jääma.

Kuidas lugeda DNA-sse kodeeritud teavet?

Aga kuidas saate lugeda DNA-s sisalduvat teavet? Kuidas tema enda keha seda kasutab? DNA ise on omamoodi maatriks, kuid mitte lihtne, vaid kodeeritud. DNA maatriksist teabe lugemiseks kantakse see esmalt spetsiaalsele kandjale - RNA-le. RNA on keemiliselt ribonukleiinhape. See erineb DNA-st selle poolest, et suudab läbi tuumamembraani rakku tungida, samas kui DNA-l see võime puudub (seda võib leida ainult tuumast). Kodeeritud teavet kasutatakse lahtris endas. Niisiis on RNA kodeeritud teabe kandja tuumast rakku.

Kuidas toimub RNA süntees, kuidas sünteesitakse valke RNA abil?

DNA ahelad, millest tuleb infot “lugeda”, on lahti keeratud, neile läheneb spetsiaalne ensüüm “ehitaja” ja sünteesib paralleelselt DNA ahelaga komplementaarse RNA ahela. RNA molekul koosneb ka 4 tüüpi nukleotiididest – adeniinist (A), uratsilist (U), guaniinist (G) ja tsütosiinist (C). Sel juhul täiendavad järgmised paarid: adeniin - uratsiil, guaniin - tsütosiin. Nagu näete, kasutab RNA erinevalt DNA-st tümiini asemel uratsiili. See tähendab, et “ehitaja” ensüüm töötab järgmiselt: kui ta näeb DNA ahelas A, siis seob ta Y RNA ahelaga, kui G, siis C jne. Seega moodustub igast aktiivsest geenist transkriptsiooni käigus matriit – RNA koopia, mis suudab läbida tuumamembraani.

Kuidas konkreetne geen kodeerib valgu sünteesi?

Pärast tuumast lahkumist siseneb RNA tsütoplasmasse. Juba tsütoplasmas võib RNA olla maatriksina ehitatud spetsiaalsetesse ensüümsüsteemidesse (ribosoomidesse), mis suudavad RNA informatsioonist juhindudes sünteesida valgu vastavat aminohappejärjestust. Nagu teate, koosneb valgu molekul aminohapetest. Kuidas õnnestub ribosoomil teada saada, milline aminohape kasvava valguahela külge kinnituda? Seda tehakse kolmikkoodi alusel. Kolmikkood tähendab, et RNA ahela kolme nukleotiidi järjestus ( kolmik, näiteks GGU) kodeerib ühte aminohapet (antud juhul glütsiini). Iga aminohapet kodeerib konkreetne kolmik. Ja nii, ribosoom "loeb" tripleti, määrab, milline aminohape tuleks järgmisena lisada, kui teave loetakse RNA-sse. Kui aminohapete ahel moodustub, võtab see teatud ruumilise kuju ja muutub valguks, mis on võimeline täitma ensümaatilisi, ehituslikke, hormonaalseid ja muid talle määratud funktsioone.

Iga elusorganismi valk on geeniprodukt. Just valgud määravad geenide kõik erinevad omadused, omadused ja välised ilmingud.

Aega, milles me elame, iseloomustavad hämmastavad muutused, tohutud edusammud, mil inimesed saavad vastuseid üha uutele ja uutele küsimustele. Elu liigub kiiresti edasi ja see, mis veel hiljuti võimatuna näis, hakkab teoks saama. On täiesti võimalik, et see, mis täna tundub ulmežanri süžee, omandab peagi ka reaalsuse jooni.

Kahekümnenda sajandi teise poole üks olulisemaid avastusi olid nukleiinhapped RNA ja DNA, tänu millele jõudis inimene looduse saladuste lahtiharutamisele lähemale.

Nukleiinhapped

Nukleiinhapped on suure molekulmassiga orgaanilised ühendid. Nende hulka kuuluvad vesinik, süsinik, lämmastik ja fosfor.

Need avastas 1869. aastal F. Misher, kes uuris mäda. Kuid tol ajal ei peetud tema avastust eriti tähtsaks. Alles hiljem, kui neid happeid leiti kõigist looma- ja taimerakkudest, tuli arusaamine nende tohutust rollist.

Nukleiinhappeid on kahte tüüpi: RNA ja DNA (ribonukleiin- ja desoksüribonukleiinhapped). See artikkel on pühendatud ribonukleiinhappele, kuid üldise arusaamise huvides kaalume ka seda, mis on DNA.

Mida

DNA koosneb kahest ahelast, mis on vastavalt komplementaarsuse seadusele ühendatud lämmastikualuste vaheliste vesiniksidemetega. Pikad ahelad on keerdunud spiraaliks, üks pööre sisaldab ligi kümmet nukleotiidi. Topeltheeliksi läbimõõt on kaks millimeetrit, nukleotiidide vaheline kaugus on umbes pool nanomeetrit. Ühe molekuli pikkus ulatub mõnikord mitme sentimeetrini. Inimese raku tuumas oleva DNA pikkus on peaaegu kaks meetrit.

DNA struktuur sisaldab kogu DNA-d, millel on replikatsioon, mis tähendab protsessi, mille käigus ühest molekulist moodustub kaks täiesti identset tütarmolekuli.

Nagu juba märgitud, koosneb ahel nukleotiididest, mis omakorda koosnevad lämmastiku alustest (adeniin, guaniin, tümiin ja tsütosiin) ja fosforhappejäägist. Kõik nukleotiidid erinevad lämmastikualuste poolest. Kõigi aluste vahel ei teki vesiniksidemeid, näiteks adeniin saab kombineerida ainult tümiini või guaniiniga. Seega on kehas sama palju adenüülnukleotiide kui tümidüülnukleotiide ja guanüülnukleotiidide arv on võrdne tsütidüülnukleotiididega (Chargaffi reegel). Selgub, et ühe ahela järjestus määrab teise ahela jada ja ahelad näivad üksteist peegeldavat. Sellist mustrit, kus kahe ahela nukleotiidid asetsevad korrapäraselt ja on ka valikuliselt ühendatud, nimetatakse komplementaarsuse põhimõtteks. Lisaks vesinikuühenditele interakteerub kaksikheeliks ka hüdrofoobselt.

Need kaks ahelat on vastassuunas, see tähendab, et nad asuvad vastassuundades. Seetõttu on ühe ahela kolme "-ots" vastas teise ahela viis.

Väliselt meenutab see keerdtreppi, mille reelinguks on suhkru-fosfaatkarkass ja astmed täiendavad lämmastiku alused.

Mis on ribonukleiinhape?

RNA on nukleiinhape, millel on monomeerid, mida nimetatakse ribonukleotiidideks.

Keemiliste omaduste poolest on see väga sarnane DNA-ga, kuna mõlemad on nukleotiidide polümeerid, mis on fosforüülitud N-glükosiid, mis on ehitatud pentoosi (viie süsinikuga suhkru) jäägile, mille viiendal süsinikuaatomil on fosfaatrühm ja lämmastikalus esimese süsinikuaatomi juures.

Tegemist on ühe polünukleotiidahelaga (välja arvatud viirused), mis on palju lühem kui DNA oma.

Üks RNA monomeer on järgmiste ainete jäägid:

• lämmastiku alused;
• viie süsiniku monosahhariid;
• fosforhapped.

RNA-del on pürimidiini (uratsiil ja tsütosiin) ja puriini (adeniin, guaniin) alused. Riboos on RNA nukleotiidi monosahhariid.

Erinevused RNA ja DNA vahel

Nukleiinhapped erinevad üksteisest järgmiste omaduste poolest:

• selle kogus rakus sõltub füsioloogilisest seisundist, vanusest ja elundikuuluvusest;
• DNA sisaldab süsivesikute desoksüriboosi ja RNA sisaldab riboosi;
• lämmastiku alus DNA-s on tümiin ja RNA-s on see uratsiil;
• klassid täidavad erinevaid funktsioone, kuid sünteesitakse DNA maatriksil;
• DNA koosneb topeltheeliksist, RNA aga ühest ahelast;
• see ei ole iseloomulik DNA-s toimimisele;
• RNA-l on rohkem väiksemaid aluseid;
• ketid on väga erineva pikkusega.

Õppe ajalugu

RNA raku avastas esmakordselt saksa biokeemik R. Altman pärmirakke uurides. Kahekümnenda sajandi keskel tõestati DNA roll geneetikas. Alles seejärel kirjeldati RNA tüüpe, funktsioone jne. Kuni 80-90% raku massist langeb rRNA-le, mis koos valkudega moodustavad ribosoomi ja osalevad valkude biosünteesis.

Eelmise sajandi kuuekümnendatel väideti esmakordselt, et peab olema teatud liik, mis kannab endas valgusünteesi geneetilist informatsiooni. Pärast seda tehti teaduslikult kindlaks, et on olemas sellised informatiivsed ribonukleiinhapped, mis esindavad geenide komplementaarseid koopiaid. Neid nimetatakse ka messenger-RNA-ks.

Neisse salvestatud teabe dekodeerimisel osalevad nn transporthapped.

Hiljem hakati välja töötama meetodeid nukleotiidjärjestuse tuvastamiseks ja RNA struktuuri kindlakstegemiseks happeruumis. Nii leiti, et mõned neist, mida nimetati ribosüümideks, suudavad lõhustada polüribonukleotiidahelaid. Selle tulemusena hakkasid nad oletama, et ajal, mil planeedil sündis elu, toimis RNA ilma DNA ja valkudeta. Lisaks viidi kõik muudatused läbi tema osalusel.

Ribonukleiinhappe molekuli struktuur

Peaaegu kõik RNA-d on üksikud polünukleotiidide ahelad, mis omakorda koosnevad monoribonukleotiididest - puriini- ja pürimidiinalustest.

Nukleotiide tähistatakse aluste algustähtedega:

• adeniin (A), A;
• guaniin (G), G;
• tsütosiin (C), C;
• uratsiil (U), U.

Need on omavahel ühendatud kolme- ja viiefosfodiestersidemetega.

RNA struktuuris on väga erinev arv nukleotiide (mitu kümneid kuni kümneid tuhandeid). Need võivad moodustada sekundaarse struktuuri, mis koosneb peamiselt lühikestest kaheahelalistest kiududest, mis on moodustatud täiendavatest alustest.

Ribnukleiinhappe molekuli struktuur

Nagu juba mainitud, on molekulil üheahelaline struktuur. RNA saab oma sekundaarse struktuuri ja kuju nukleotiidide omavahelise interaktsiooni tulemusena. See on polümeer, mille monomeeriks on nukleotiid, mis koosneb suhkrust, fosforhappejäägist ja lämmastikalusest. Väliselt on molekul sarnane ühe DNA ahelaga. Nukleotiidid adeniin ja guaniin, mis on osa RNA-st, on puriinid. Tsütosiin ja uratsiil on pürimidiini alused.

Sünteesi protsess

RNA molekuli sünteesimiseks on matriitsiks DNA molekul. Tõsi, toimub ka vastupidine protsess, kui ribonukleiinhappe maatriksile moodustuvad uued desoksüribonukleiinhappe molekulid. See juhtub teatud tüüpi viiruste replikatsiooni ajal.

Biosünteesi aluseks võivad olla ka teised ribonukleiinhappe molekulid. Selle transkriptsioon, mis toimub raku tuumas, hõlmab paljusid ensüüme, kuid kõige olulisem neist on RNA polümeraas.

Liigid

Sõltuvalt RNA tüübist erinevad ka selle funktsioonid. Neid on mitut tüüpi:

• informatiivne i-RNA;
• ribosomaalne r-RNA;
• transport t-RNA;
• alaealine;
• ribosüümid;
• viiruslik.

Info ribonukleiinhape

Selliseid molekule nimetatakse ka maatriksiks. Need moodustavad umbes kaks protsenti raku kogumahust. Eukarüootsetes rakkudes sünteesitakse need DNA mallidel olevates tuumades, seejärel liiguvad nad tsütoplasmasse ja seonduvad ribosoomidega. Lisaks saavad neist valkude sünteesi mallid: neid ühendavad aminohappeid kandvad ülekande-RNA-d. Nii toimubki informatsiooni transformatsiooni protsess, mis realiseerub valgu ainulaadses struktuuris. Mõnes viiruse RNA-s on see ka kromosoom.

Jacob ja Mano on selle liigi avastajad. Selle ahel, millel pole jäik struktuur, moodustab kumerad silmused. Ei tööta, i-RNA koguneb voltidesse ja voldib palliks ning rullub töökorras lahti.

MRNA kannab teavet sünteesitava valgu aminohapete järjestuse kohta. Iga aminohape kodeeritakse kindlas kohas, kasutades geneetilisi koode, mida iseloomustavad:

• triplett - neljast mononukleotiidist on võimalik ehitada kuuskümmend neli koodonit (geneetiline kood);
• mitteristumine - teave liigub ühes suunas;
• järjepidevus - tööpõhimõte on, et üks mRNA on üks valk;
• universaalsus – üht või teist tüüpi aminohappeid kodeeritakse kõigis elusorganismides ühtemoodi;
• degeneratsioon - on teada kakskümmend aminohapet ja kuuskümmend üks koodonit, see tähendab, et neid kodeerivad mitmed geneetilised koodid.

Ribosomaalne ribonukleiinhape

Sellised molekulid moodustavad valdava enamuse raku RNA-st, nimelt kaheksakümmend kuni üheksakümmend protsenti koguarvust. Nad ühinevad valkudega ja moodustavad ribosoome - need on organellid, mis teostavad valgusünteesi.

Ribosoomid on kuuskümmend viis protsenti rRNA-st ja kolmkümmend viis protsenti valku. See polünukleotiidahel paindub kergesti koos valguga.

Ribosoom koosneb aminohapete ja peptiidide piirkondadest. Need asuvad kontaktpindadel.

Ribosoomid liiguvad vabalt õigetesse kohtadesse. Nad ei ole väga spetsiifilised ja ei suuda mitte ainult lugeda mRNA-st teavet, vaid moodustavad nendega ka maatriksi.

Transport ribonukleiinhapet

tRNA-sid on enim uuritud. Need moodustavad kümme protsenti raku ribonukleiinhappest. Seda tüüpi RNA-d seonduvad aminohapetega tänu spetsiaalsele ensüümile ja viiakse ribosoomidesse. Sel juhul kannavad aminohappeid transpordimolekulid. Siiski juhtub, et aminohapet kodeerivad erinevad koodonid. Siis kannavad neid mitu transpordi-RNA-d.

Kui see passiivne, kõverdub see palliks ja toimides sarnaneb see ristikulehega.

See sisaldab järgmisi jaotisi:

• aktseptori tüvi, millel on ACC nukleotiidjärjestus;
• ribosoomi külge kinnitamise koht;
• antikoodon, mis kodeerib selle tRNA-ga seotud aminohapet.

Ribonukleiinhappe väiksemad liigid

Viimasel ajal on RNA liigid täienenud uue klassiga, nn väikeste RNA-dega. Tõenäoliselt on need universaalsed regulaatorid, mis lülitavad embrüonaalses arengus geene sisse või välja ning kontrollivad ka rakkudes toimuvaid protsesse.

Hiljuti on tuvastatud ka ribosüümid, mis osalevad aktiivselt RNA happe kääritamisel, toimides katalüsaatorina.

Viiruslikud happed

Viirus on võimeline sisaldama kas ribonukleiinhapet või desoksüribonukleiinhapet. Seetõttu nimetatakse neid koos vastavate molekulidega RNA-d sisaldavateks. Sellise viiruse sattumisel rakku toimub pöördtranskriptsioon – ribonukleiinhappe baasil ilmub uus DNA, mis integreeritakse rakkudesse, tagades viiruse olemasolu ja paljunemise. Teisel juhul toimub komplementaarse RNA moodustumine sissetuleval RNA-l. Viirused on valgud, elutegevus ja paljunemine toimub ilma DNAta, kuid ainult viiruse RNA-s sisalduva teabe alusel.

replikatsioon

Üldise arusaamise parandamiseks on vaja arvestada replikatsiooniprotsessiga, mille tulemuseks on kaks identset nukleiinhappemolekuli. Nii algab rakkude jagunemine.

See hõlmab DNA polümeraase, DNA-st sõltuvaid, RNA polümeraase ja DNA ligaase.

Replikatsiooniprotsess koosneb järgmistest etappidest:

• despiralisatsioon - toimub ema DNA järjestikune lahtikerimine, haarates kogu molekuli;
• vesiniksidemete katkemine, mille käigus ahelad lahknevad ja ilmub replikatsioonikahvel;
• dNTP-de kohandamine emaahelate vabanenud alustele;
• pürofosfaatide lõhustumine dNTP molekulidest ja fosforodiestersidemete moodustumine vabanenud energia tõttu;
• hingamine.

Pärast tütarmolekuli moodustumist jaguneb tuum, tsütoplasma ja ülejäänu. Seega moodustuvad kaks tütarrakku, mis on kogu geneetilise teabe täielikult vastu võtnud.

Lisaks on kodeeritud rakus sünteesitavate valkude esmane struktuur. DNA osaleb selles protsessis kaudselt, mitte otse, mis seisneb selles, et DNA-l toimub valkude, moodustumisel osaleva RNA süntees. Seda protsessi nimetatakse transkriptsiooniks.

Transkriptsioon

Kõigi molekulide süntees toimub transkriptsiooni ajal, see tähendab geneetilise teabe ümberkirjutamisel konkreetsest DNA operonist. Protsess sarnaneb mõnes mõttes replikatsiooniga ja mõnes mõttes on see väga erinev.

Sarnasused on järgmised osad:

• algus tuleb DNA despiraliseerumisest;
• ahelate aluste vahel on vesiniksidemete katkemine;
• NTF-id on nendega täiendavalt kohandatud;
• tekivad vesiniksidemed.

Erinevused replikatsioonist:

• transkriptsiooni ajal keeratakse lahti ainult transkriptonile vastav DNA osa, replikatsiooni ajal aga kogu molekul;
• transkriptsiooni ajal sisaldavad häälestatavad NTP-d riboosi ja tümiini asemel uratsiili;
• teave kantakse maha ainult teatud piirkonnast;
• pärast molekuli moodustumist katkevad vesiniksidemed ja sünteesitud ahel ning ahel libiseb DNA-lt maha.

Normaalseks funktsioneerimiseks peaks RNA primaarstruktuur koosnema ainult eksonitest maha kantud DNA lõikudest.

Äsja moodustunud RNA alustab küpsemisprotsessi. Vaiksed piirkonnad lõigatakse välja ja informatiivsed piirkonnad liidetakse polünukleotiidahela moodustamiseks. Lisaks on igal liigil ainult talle omased transformatsioonid.

mRNA-s toimub kinnitumine esialgse otsa külge. Polüadenülaat liitub lõpliku saidiga.

Aluseid muudetakse tRNA-s vähemtähtsate liikide moodustamiseks.

r-RNA-s on metüülitud ka üksikud alused.

Kaitske hävitamise eest ja parandage valkude transporti tsütoplasmasse. RNA küpses olekus on nendega ühendatud.

Desoksüribonukleiin- ja ribonukleiinhapete tähtsus

Nukleiinhapetel on organismide elus suur tähtsus. Nad salvestavad, kannavad tsütoplasmasse ja pärivad tütarrakkudele teavet igas rakus sünteesitud valkude kohta. Neid leidub kõigis elusorganismides, nende hapete stabiilsus mängib olulist rolli nii rakkude kui ka kogu organismi normaalseks funktsioneerimiseks. Kõik muutused nende struktuuris põhjustavad muutusi rakus.

Peaaegu pool sajandit tagasi, 1953. aastal, avastasid D. Watson ja F. Crick geeniaine – desoksüribonukleiinhappe (DNA) – struktuurse (molekulaarse) organiseerituse põhimõtte. DNA struktuur andis võtme geeniaine täpse paljunemise – reduplikatsiooni – mehhanismile. Nii tekkis uus teadus – molekulaarbioloogia. Sõnastati nn molekulaarbioloogia keskne dogma: DNA – RNA – valk. Selle tähendus seisneb selles, et DNA-sse salvestatud geneetiline informatsioon realiseerub valkude kujul, kuid mitte otse, vaid seotud polümeeri - ribonukleiinhappe (RNA) kaudu ja see tee nukleiinhapetest valkudeni on pöördumatu. Seega sünteesitakse DNA DNA-l, tagades oma reduplikatsiooni, st algse geneetilise materjali reprodutseerimise põlvkondade kaupa; RNA sünteesitakse DNA-st, mille tulemuseks on geneetilise teabe ümberkirjutamine või transkriptsioon RNA mitmeks koopiaks; RNA molekulid toimivad valkude sünteesi mallidena – geneetiline informatsioon tõlgitakse polüpeptiidahelate kujule. Erijuhtudel saab RNA-d transkribeerida DNA-ks ("pöördtranskriptsioon") ja ka RNA-ks kopeerida (replikatsioon), kuid valk ei saa kunagi olla nukleiinhapete matriitsiks (vt täpsemalt).

Niisiis määrab organismide pärilikkuse DNA, st valkude ja nendega seotud tunnuste kogum, mis paljuneb põlvkondade kaupa. Valkude biosüntees on elusaine keskne protsess ja nukleiinhapped pakuvad sellele ühelt poolt programmi, mis määrab sünteesitud valkude kogu komplekti ja spetsiifikat, ning teiselt poolt mehhanismi selle programmi täpseks reprodutseerimiseks põlvkondade kaupa. . Järelikult taandub elu tekkimine selle kaasaegses rakulises vormis päriliku valgu biosünteesi mehhanismi tekkeks.

VALGU BIOSÜNTEES

Molekulaarbioloogia keskne dogma postuleerib ainult viisi geneetilise teabe ülekandmiseks nukleiinhapetelt valkudele ja sellest tulenevalt ka elusorganismi omadustele ja omadustele. Selle raja realiseerimismehhanismide uurimine keskse dogma formuleerimisele järgnenud aastakümnetel näitas RNA palju mitmekesisemaid funktsioone kui lihtsalt geenide (DNA) kaudu valkudeni teabe kandja ja valgusünteesi maatriks. .

Joonisel fig. 1 kujutab valgu biosünteesi üldist skeemi rakus. sõnumitooja RNA(messenger RNA, messenger RNA, mRNA), mis kodeerib valke, millest oli eespool juttu, on vaid üks rakulise RNA kolmest põhiklassist. Nende põhiosa (umbes 80%) on teine ​​RNA klass - ribosomaalne RNA, mis moodustavad universaalsete valke sünteesivate osakeste – ribosoomide – struktuurse raami ja funktsionaalsed keskused. Just ribosomaalsed RNA-d vastutavad nii struktuurselt kui ka funktsionaalselt ultramikroskoopiliste molekulaarmasinate, mida nimetatakse ribosoomideks, moodustamise eest. Ribosoomid saavad geneetilist teavet mRNA molekulide kujul ja valmistavad viimaste poolt programmeeritud valke rangelt kooskõlas selle programmiga.

Valkude sünteesimiseks aga infost või programmist üksi ei piisa – vaja on ka materjali, millest neid teha. Valkude sünteesi materjalivoog läheb ribosoomidesse läbi rakulise RNA kolmanda klassi - RNA ülekandmine(transfer RNA, ülekande RNA, tRNA). Nad seovad kovalentselt - aktsepteerivad - aminohappeid, mis toimivad valkude ehitusmaterjalina, ja sisenevad ribosoomidesse aminoatsüül-tRNA kujul. Ribosoomides interakteeruvad aminoatsüül-tRNA-d mRNA koodonitega - kolmest nukleotiidist koosnevate kombinatsioonidega, mille tulemusena translatsiooni käigus koodonid dekodeeritakse.

RIBONUKLEIINHAPPED

Niisiis, meil on peamiste rakuliste RNA-de komplekt, mis määrab tänapäevase elusaine põhiprotsessi - valkude biosünteesi. Need on mRNA, ribosomaalne RNA ja tRNA. RNA sünteesitakse DNA-l, kasutades ensüüme - RNA polümeraase, mis teostavad transkriptsiooni -, kirjutades kaheahelalise DNA teatud lõigud (lineaarsed segmendid) ümber üheahelaliseks RNA-ks. Rakuvalke kodeerivad DNA piirkonnad transkribeeritakse mRNA-na, samas kui ribosomaalse RNA ja tRNA arvukate koopiate sünteesiks on raku genoomis spetsiaalsed piirkonnad, millest toimub intensiivne ümberkirjutamine ilma hilisema valkudeks translatsioonita.

RNA keemiline struktuur. Keemiliselt on RNA DNA-ga väga sarnane. Mõlemad ained on nukleotiidide lineaarsed polümeerid. Iga monomeer – nukleotiid – on fosforüülitud N-glükosiid, mis on ehitatud viiesüsinikulisest suhkrujäägist – pentoosist, mis kannab fosfaatrühma viienda süsinikuaatomi hüdroksüülrühmal (esterside) ja lämmastikku sisaldavat alust esimese süsinikuaatomi juures ( N-glükosiidside). Peamine keemiline erinevus DNA ja RNA vahel seisneb selles, et RNA monomeeri suhkrujääk on riboos ja DNA monomeeriks on desoksüriboos, mis on riboosi derivaat, mille teise süsinikuaatomi juures ei ole hüdroksüülrühma (joonis 2). ).

Nii DNA-s kui RNA-s on nelja tüüpi lämmastiku aluseid: kaks puriini alust – adeniin (A) ja guaniin (G) – ning kaks pürimidiinalust – tsütosiin (C) ja uratsiil (U) või selle metüülitud derivaat tümiin (T).

Uratsiil on iseloomulik RNA monomeeridele, tümiin aga DNA monomeeridele ning see on teine ​​erinevus RNA ja DNA vahel. Monomeerid – RNA ribonukleotiidid või DNA desoksüribonukleotiidid – moodustavad polümeeri ahela, moodustades suhkrujääkide vahele (pentoosi viienda ja kolmanda süsinikuaatomi vahel) fosfodiestersildu. Seega võib nukleiinhappe - DNA või RNA - polümeeri ahelat kujutada lineaarse suhkru-fosfaadi karkassina, mille kõrvalrühmadeks on lämmastiku alused.

RNA makromolekulaarne struktuur. Põhiline makrostruktuuriline erinevus kahe nukleiinhapete tüübi vahel on see, et DNA on üks topeltheeliks, st makromolekul, mis koosneb kahest komplementaarsest seotud polümeeriahelast, mis on spiraalselt keerdunud ümber ühise telje (vt [ , ]), ja RNA on üksik. -ahelaline polümeer. Samal ajal viivad külgrühmade - lämmastikaluste - vastastikmõjud omavahel, aga ka suhkru-fosfaadi karkassi fosfaatide ja hüdroksüülidega selleni, et üheahelaline RNA polümeer voldib enda külge ja keerdub kompaktne struktuur, mis sarnaneb valgu polüpeptiidahela voltimisega kompaktseks gloobuliks. Sel viisil võivad ainulaadsed RNA nukleotiidjärjestused moodustada ainulaadseid ruumilisi struktuure.

RNA spetsiifilist ruumilist struktuuri demonstreeriti esmakordselt ühe tRNA aatomstruktuuri dešifreerimisel 1974. aastal [, ] (joonis 3). 76 nukleotiidist monomeerist koosneva tRNA polümeeri ahela voltimine viib väga kompaktse kerakujulise südamiku moodustumiseni, millest väljuvad täisnurga all kaks eendit. Need on lühikesed kaksikheeliksid, mis sarnanevad DNA-ga, kuid on organiseeritud sama RNA ahela lõikude interaktsiooni kaudu. Üks eenditest on aminohapete aktseptor ja osaleb valgu polüpeptiidahela sünteesis ribosoomil, teine ​​aga on mõeldud komplementaarseks interaktsiooniks mRNA kodeeriva tripleti (koodoniga) samas ribosoomis. Ainult selline struktuur on võimeline spetsiifiliselt interakteeruma proteiin-ensüümiga, mis seob aminohapet tRNA-ga, ja ribosoomiga translatsiooni ajal, st olla nende poolt spetsiifiliselt "äratuntud".

Eraldatud ribosomaalsete RNA-de uurimine andis järgmise rabava näite kompaktsete spetsiifiliste struktuuride moodustumisest seda tüüpi veelgi pikematest lineaarsetest polümeeridest. Ribosoom koosneb kahest ebavõrdsest osast – suurtest ja väikestest ribosoomi alamosakestest (subühikutest). Iga subühik on üles ehitatud ühest kõrge polümeeriga RNA-st ja erinevatest ribosomaalsetest valkudest. Ribosomaalse RNA ahelate pikkus on väga märkimisväärne: näiteks bakteriaalse ribosoomi väikese subühiku RNA sisaldab üle 1500 nukleotiidi ja suure subühiku RNA umbes 3000 nukleotiidi. Imetajatel, sealhulgas inimestel, on need RNA-d veelgi suuremad - vastavalt umbes 1900 nukleotiidi ja rohkem kui 5000 nukleotiidi väikestes ja suurtes subühikutes.

On näidatud, et isoleeritud ribosomaalsed RNA-d, mis on eraldatud nende valgupartneritest ja saadud puhtal kujul, on ise võimelised spontaanselt voltima kompaktseteks struktuurideks, mis on suuruse ja kuju poolest sarnased ribosomaalsete subühikutega]. Suurte ja väikeste alamosakeste kuju on erinev ning vastavalt sellele erineb ka suurte ja väikeste ribosomaalsete RNA-de kuju (joonis 4). Seega organiseeruvad ribosomaalse RNA lineaarsed ahelad ise spetsiifilisteks ruumilisteks struktuurideks, mis määravad ribosoomi alamosakeste suuruse, kuju ja ilmselt ka sisemise paigutuse ning sellest tulenevalt ka kogu ribosoomi.

Väikesed RNA-d. Kui uuriti elusraku komponente ja kogu raku RNA üksikuid fraktsioone, sai selgeks, et asi ei piirdu ainult kolme peamise RNA tüübiga. Selgus, et looduses on palju muid RNA liike. Need on ennekõike nn "väikesed RNA-d", mis sisaldavad kuni 300 nukleotiidi, sageli tundmatute funktsioonidega. Reeglina on need seotud ühe või mitme valguga ja esinevad rakus ribonukleoproteiinidena – “väikeste RNP-dena”.

Väikesed RNA-d esinevad raku kõigis osades, sealhulgas tsütoplasmas, tuumas, tuumas ja mitokondrites. Enamik neist väikestest RNP-dest, mille funktsioonid on teada, on seotud RNA põhitüüpide transkriptsioonijärgse töötlemise (RNA töötlemine) mehhanismidega - mRNA prekursorite muundumine küpseteks mRNA-deks (splaissing), mRNA redigeerimine, tRNA biogenees, RNA küpsemine. ribosomaalsed RNA-d. Üks rakkudes levinumaid väikeste RNP-de (SRP) tüüpe mängib võtmerolli sünteesitud valkude transportimisel läbi rakumembraani. On teada väikeste RNA-de tüübid, mis täidavad translatsioonis regulatiivseid funktsioone. Spetsiaalne väike RNA on osa kõige olulisemast ensüümist, mis vastutab DNA replikatsiooni säilitamise eest rakupõlvkondades – telomeraasist. Tuleb öelda, et nende molekulide suurused on võrreldavad rakuliste globulaarsete valkude suurusega. Nii saab järk-järgult selgeks, et elusraku funktsioneerimist ei määra mitte ainult selles sünteesitavate valkude mitmekesisus, vaid ka rikkaliku hulga erinevate RNA-de olemasolu, millest väikesed RNA-d jäljendavad suuresti raku kompaktsust ja suurust. valgud.

Ribosüümid. Kogu aktiivne elu on üles ehitatud ainevahetusele – ainevahetusele ning kõik ainevahetuse biokeemilised reaktsioonid toimuvad eluks sobival kiirusel vaid tänu evolutsiooni käigus loodud ülitõhusatele spetsiifilistele katalüsaatoritele. Aastakümneid on biokeemikud olnud veendunud, et bioloogilist katalüüsi viivad alati ja kõikjal läbi valgud, nn. ensüümid, või ensüümid. Ja nii aastatel 1982-1983. Näidati, et looduses on olemas RNA tüübid, millel on sarnaselt valkudele väga spetsiifiline katalüütiline aktiivsus [ , ]. Selliseid RNA katalüsaatoreid on nimetatud ribosüümid. Mõte valkude eksklusiivsusest biokeemiliste reaktsioonide katalüüsis jõudis lõpule.

Praegu peetakse ribosoomi ka ribosüümiks. Tõepoolest, kõik olemasolevad eksperimentaalsed andmed näitavad, et valgu polüpeptiidahela sünteesi ribosoomides katalüüsib ribosomaalne RNA, mitte ribosomaalsed valgud. On tuvastatud suure ribosomaalse RNA katalüütiline piirkond, mis vastutab transpeptidatsioonireaktsiooni katalüüsi eest, mille kaudu valgu polüpeptiidahelat translatsiooni käigus pikendatakse.

Mis puudutab viiruse DNA replikatsiooni, siis selle mehhanism ei erine palju raku enda geneetilise materjali – DNA – reduplikatsioonist. Viiruse RNA puhul realiseeruvad protsessid, mis on maha surutud või puuduvad täielikult normaalsetes rakkudes, kus kogu RNA sünteesitakse ainult DNA-l matriitsina. RNA-d sisaldavate viirustega nakatumisel võib olukord olla kahetine. Mõnel juhul sünteesitakse DNA viiruse RNA-l matriitsina ("pöördtranskriptsioon") ja sellele DNA-le transkribeeritakse arvukalt viiruse RNA koopiaid. Teistel, meie jaoks kõige huvitavamatel juhtudel sünteesitakse viiruse RNA-l komplementaarne RNA ahel, mis toimib mallina viiruse RNA uute koopiate sünteesiks – replikatsiooniks. Seega realiseerub RNA-d sisaldavate viirustega nakatumise ajal RNA põhiline võime määrata oma struktuuri taastootmist, nagu ka DNA puhul.

RNA multifunktsionaalsus. RNA funktsioonide kohta teadmisi kokku võttes ja üle vaadates võime rääkida selle polümeeri erakordsest multifunktsionaalsusest looduses. RNA peamistest teadaolevatest funktsioonidest võib anda järgmise loendi.

Geneetiline replikatiivne funktsioon: struktuurne võime kopeerida (paljundada) nukleotiidide lineaarseid järjestusi komplementaarsete järjestuste kaudu. Funktsioon realiseerub viirusnakkuste korral ja sarnaneb DNA põhifunktsiooniga rakuliste organismide elus - geneetilise materjali redutseerimisega.

Kodeerimisfunktsioon: valgusünteesi programmeerimine nukleotiidide lineaarsete järjestuste abil. See on sama funktsioon nagu DNA. Nii DNA-s kui ka RNA-s kodeerivad samad nukleotiidi kolmikud 20 valkude aminohapet ja nukleiinhappeahela kolmikute järjestus on programm 20 tüüpi aminohapete järjestikuseks paigutuseks valgu polüpeptiidahelas.

Struktuuri moodustav funktsioon: ainulaadsete kolmemõõtmeliste struktuuride moodustamine. Kompaktselt volditud väikesed RNA molekulid on põhimõtteliselt sarnased globulaarsete valkude kolmemõõtmeliste struktuuridega, samas kui pikemad RNA molekulid võivad moodustada ka suuremaid bioloogilisi osakesi või nende tuumasid.

Äratundmisfunktsioon: väga spetsiifilised ruumilised interaktsioonid teiste makromolekulidega (sealhulgas valgud ja muud RNA-d) ja väikeste ligandidega. See funktsioon on valkudes võib-olla peamine. See põhineb polümeeri võimel unikaalsel viisil voltida ja moodustada spetsiifilisi kolmemõõtmelisi struktuure. Äratundmisfunktsioon on spetsiifilise katalüüsi aluseks.

Katalüütiline funktsioon: ribosüümide keemiliste reaktsioonide spetsiifiline katalüüs. See funktsioon on sarnane ensüümvalkude ensümaatilisele funktsioonile.

Üldiselt tundub RNA meile nii hämmastava polümeerina, et näib, et ei Universumi evolutsiooni ajast ega Looja intellektist poleks pidanud selle leiutamiseks piisama. Nagu näha, on RNA võimeline täitma mõlema eluks põhiliselt olulise polümeeri – DNA ja valkude – funktsioone. Pole üllatav, et teaduse ees kerkis küsimus: kas RNA maailma tekkimine ja isemajandav olemasolu võiks eelneda elu tekkele selle tänapäevasel DNA-valgu kujul?

ELU ALG

Oparini valgu koacervaadi teooria. Võib-olla pakkus esimese teadusliku, läbimõeldud teooria elu tekkest abiogeensel viisil välja biokeemik A.I. Oparin eelmise sajandi 20ndatel [,]. Teooria põhines ideel, et kõik sai alguse valkudest, ning võimalusel teatud tingimustel valgu monomeeride – aminohapete – ja valgulaadsete polümeeride (polüpeptiidide) spontaanseks keemiliseks sünteesiks abiogeensel viisil. Teooria avaldamine stimuleeris arvukaid katseid paljudes laborites üle maailma, mis näitasid sellise sünteesi reaalsust kunstlikes tingimustes. Teooria sai kiiresti üldtunnustatud ja erakordselt populaarseks.

Selle peamine postulaat oli, et primaarses "puljongis" spontaanselt tekkivad valgutaolised ühendid ühendati "koatservaattilkadeks - eraldiseisvateks kolloidsüsteemideks (soolideks), mis hõljuvad vedelamas vesilahuses. See andis peamise eelduse organismide tekkeks - teatud biokeemilise süsteemi isoleerimine keskkonnast, selle lahterdamine. Kuna mõnel koatservaaditilkade valgulaadsetel ühenditel võis olla katalüütiline aktiivsus, sai võimalikuks tilkade sees biokeemiliste sünteesireaktsioonide läbimine – ilmnes assimilatsiooni, mis tähendab tilkade kasvu. koatservaati koos selle järgneva lagunemisega osadeks – paljunemine.koatservaati peeti elusraku prototüübiks (joon. 5).

Kõik oli hästi läbimõeldud ja teoreetiliselt teaduslikult põhjendatud, välja arvatud üks probleem, mis pikka aega sulges silmad peaaegu kõigi elu tekke valdkonna asjatundjate ees. Kui spontaanselt, juhuslike mallivabade sünteeside teel koatservaadis tekkisid üksikud edukad valgumolekulide konstruktsioonid (näiteks tõhusad katalüsaatorid, mis annavad sellele koatservaadile eelise kasvus ja paljunemises), siis kuidas saaks neid kopeerida koatservaadis jaotamiseks. , ja veelgi enam järeltulijate koatservaatidele edastamiseks? Teooria ei ole suutnud pakkuda lahendust üksikute juhuslikult ilmuvate efektiivsete valgustruktuuride täpse paljunemise probleemile - koatservaadis ja põlvkondade kaupa.

RNA maailm kui kaasaegse elu eelkäija. Teadmiste kogunemine geneetilise koodi, nukleiinhapete ja valkude biosünteesi kohta viis heakskiidu põhimõtteliselt uuele ideele TOM-i kohta, et kõik ei saanud alguse üldse valkudest, vaid RNA-st [ - ]. Nukleiinhapped on ainsad bioloogiliste polümeeride tüübid, mille makromolekulaarne struktuur tänu komplementaarsuse põhimõttele uute ahelate sünteesil (vt täpsemalt vt) võimaldab kopeerida nende endi lineaarset monomeerühikute järjestust, teisisõnu. võime reprodutseerida (paljundada) polümeeri, selle mikrostruktuuri. Seetõttu saavad geneetiliseks materjaliks olla ainult nukleiinhapped, kuid mitte valgud, st reprodutseeritavad molekulid, mis kordavad oma spetsiifilist mikrostruktuuri põlvkondade kaupa.

Mitmel põhjusel võib esmast geneetilist materjali esindada RNA, mitte DNA.

Esiteks, nii keemilises sünteesis kui ka biokeemilistes reaktsioonides eelnevad ribonukleotiidid desoksüribonukleotiididele; desoksüribonukleotiidid on ribonukleotiidide modifitseerimise produktid (vt joonis 2).

Teiseks kõige iidsemates, universaalsetes elutähtsa ainevahetuse protsessides on laialdaselt esindatud ribonukleotiidid, mitte desoksüribonukleotiidid, sealhulgas peamised energiakandjad, nagu ribonukleosiidpolüfosfaadid (ATP jne).

Kolmandaks, RNA replikatsioon võib toimuda ilma igasuguse DNA osaluseta ja DNA replikatsiooni mehhanism nõuab isegi tänapäeva elusmaailmas kohustuslikku RNA praimeri osalemist DNA ahela sünteesi käivitamisel.

Neljandaks RNA-l on kõik samad mallid ja geneetilised funktsioonid nagu DNA-l, ning see on võimeline täitma ka mitmeid valkudele omaseid funktsioone, sealhulgas keemiliste reaktsioonide katalüüsi. Seega on põhjust käsitleda DNA-d kui hilisemat evolutsioonilist omandamist - RNA modifikatsiooni, mis on spetsialiseerunud geenide ainulaadsete koopiate reprodutseerimiseks ja säilitamiseks raku genoomis ilma otsese osalemiseta valkude biosünteesis.

Pärast katalüütiliselt aktiivsete RNA-de avastamist sai idee RNA ülimuslikkusest elu tekkes tugeva tõuke arenguks ja kontseptsioon sõnastati. isemajandav RNA maailm, eelnev tänapäeva elu [ , ]. RNA maailma tekkimise võimalik skeem on näidatud joonisel fig. 6.

Ribonukleotiidide abiogeenne süntees ja nende kovalentne seostamine RNA tüüpi oligomeerideks ja polümeerideks võib toimuda ligikaudu samades tingimustes ja samas keemilises keskkonnas, mis eeldati aminohapete ja polüpeptiidide moodustumist. Hiljuti A.B. Chetverin jt (Venemaa Teaduste Akadeemia valguinstituut) näitasid eksperimentaalselt, et vähemalt mõned polüribonukleotiidid (RNA) tavalises vesikeskkonnas on transesterdamise teel võimelised spontaanseks rekombinatsiooniks, st ahela segmentide vahetamiseks. Lühikese ahela segmentide vahetamine pikkade vastu peaks viima polüribonukleotiidide (RNA) pikenemiseni ja selline rekombinatsioon ise peaks aitama kaasa nende molekulide struktuurilisele mitmekesisusele. Nende hulgas võivad tekkida ka katalüütiliselt aktiivsed RNA molekulid.

Isegi üksikute RNA molekulide üliharv ilmumine, mis suutsid katalüüsida ribonukleotiidide polümerisatsiooni või oligonukleotiidide splaissimist komplementaarsel ahelal nagu matriitsil [ , ], tähendas RNA replikatsiooni mehhanismi kujunemist. RNA katalüsaatorite endi (ribosüümide) replikatsioon oleks pidanud viima isepaljunevate RNA populatsioonide tekkeni. Tehes endast koopiaid, RNA paljundus. Vältimatud vead kopeerimisel (mutatsioonil) ja rekombinatsioonil isepaljunevates RNA populatsioonides lõid selle maailma üha suureneva mitmekesisuse. Seega on RNA oletatav iidne maailm "Isemajandav bioloogiline maailm, kus RNA molekulid toimisid nii geneetilise materjalina kui ka ensüümitaoliste katalüsaatoritena" .

Valkude biosünteesi tekkimine. Lisaks RNA maailma põhjal valkude biosünteesi mehhanismide teket, erinevate päriliku struktuuri ja omadustega valkude tekkimist, valgu biosünteesisüsteemide ja valgukomplektide lahterdamist, võimalusel koatservaatide kujul, ning valkude evolutsiooni. viimane rakustruktuuridesse – oleks pidanud aset leidma elusrakud (vt joon. 6). ).

Üleminek iidsest RNA maailmast kaasaegsesse valke sünteesivasse maailma on isegi puhtalt teoreetilise lahenduse jaoks kõige keerulisem. Polüpeptiidide ja valgutaoliste ainete abiogeense sünteesi võimalus ei aita probleemi lahendada, kuna puudub konkreetne viis, kuidas see süntees RNA-ga siduda ja geneetilise kontrolli alla sattuda. Polüpeptiidide ja valkude geneetiliselt kontrollitud süntees pidi arenema primaarsest abiogeensest sünteesist sõltumatult, omal moel, juba olemasoleva RNA maailma baasil. Kirjanduses on välja pakutud mitmeid hüpoteese RNA maailma valgu biosünteesi moodsa mehhanismi tekke kohta, kuid võib-olla ei saa ühtegi neist pidada füüsikalis-keemiliste võimete poolest põhjalikult läbimõeldud ja veatuks. Esitan oma versiooni RNA evolutsiooni ja spetsialiseerumise protsessist, mis viib valkude biosünteesi aparaadi tekkeni (joonis 7), kuid see ei pretendeeri täielikule.

Kavandatud hüpoteetiline skeem sisaldab kahte olulist punkti, mis tunduvad olevat fundamentaalsed.

Esiteks, oletatakse, et abiogeenselt sünteesitud oligoribonukleotiidid rekombineeruvad aktiivselt spontaanse mitteensümaatilise ümberesterdamise mehhanismi kaudu, mille tulemuseks on piklike RNA ahelate moodustumine ja nende mitmekesisus. Just sel viisil võivad oligonukleotiidide ja polünukleotiidide populatsioonis esineda nii katalüütiliselt aktiivsed RNA tüübid (ribosüümid) kui ka muud spetsiifiliste funktsioonidega RNA tüübid (vt joonis 7). Lisaks võib polünukleotiidmatriitsiga komplementaarselt seonduvate oligonukleotiidide mitteensümaatiline rekombinatsioon anda selle matriitsiga komplementaarsete fragmentide ristsidumise (splaissimise) üheks ahelaks. Just sel viisil, mitte mononukleotiidide katalüüsitud polümerisatsiooni teel, saab läbi viia RNA esmase kopeerimise (paljundamise). Muidugi, kui ilmusid ribosüümid, millel oli polümeraasi aktiivsus, siis kopeerimise efektiivsus (täpsus, kiirus ja tootlikkus) oli üksteist täiendaval alusel. maatriks oleks pidanud oluliselt suurenema.

Teiseks Minu versiooni põhipunkt on see, et valkude biosünteesi esmane aparaat tekkis mitut tüüpi spetsialiseeritud RNA baasil enne geneetilise materjali - RNA ja DNA - ensümaatilise (polümeraasi) replikatsiooni aparaadi tulekut. See esmane seade sisaldas katalüütiliselt aktiivset peptidüültransferaasi aktiivsusega proribosomaalset RNA-d; pro-tRNA-de komplekt, mis seovad spetsiifiliselt aminohappeid või lühikesi peptiide; teine ​​proribosomaalne RNA, mis on võimeline interakteeruma samaaegselt katalüütilise proribosomaalse RNA, pro-mRNA ja pro-tRNA-ga (vt joonis 7). Selline süsteem võib juba sünteesida polüpeptiidahelaid tänu selle poolt katalüüsitud. Teiste katalüütiliselt aktiivsete valkude - primaarsete ensüümide (ensüümide) - hulgas ilmusid ka valgud, mis katalüüsivad nukleotiidide polümerisatsiooni - replikaasid ehk NK polümeraasid.

Siiski on võimalik, et hüpotees RNA iidsest maailmast kui tänapäevase elumaailma eelkäijast ei suuda saada piisavat põhjendust, et ületada põhiraskus – teaduslikult usutav kirjeldus RNA-lt ülemineku mehhanismi ja selle replikatsiooni kohta. valkude biosünteesile. On olemas atraktiivne ja hästi läbimõeldud alternatiivne hüpotees A.D. Altshtein (Venemaa Teaduste Akadeemia Geenibioloogia Instituut), mis postuleerib, et geneetilise materjali replikatsioon ja selle translatsioon – valgusüntees – tekkis ja arenes samaaegselt ja konjugeerituna, alustades abiogeenselt sünteesitud oligonukleotiidide ja aminoatsüülnukleotilaatide – segaanhüdriidide – vastasmõjust. aminohapetest ja nukleotiididest. Aga see on järgmine lugu... "Ja Scheherazade sai hommikust kinni ja ta lõpetas lubatud kõne.".)

Kirjandus

. Watson J.D., Crick F.H.C. Nukleiinhapete molekulaarstruktuur // Loodus. 1953. V. 171. Lk 738-740.

. Watson J.D., Crick F.H.C. Desoksüriboosi nukleiinhappe struktuuri geneetilised tagajärjed // Nature 1953 V. 171. Lk 964-967.

. Spirin A.S. Kaasaegne bioloogia ja bioloogiline ohutus // Venemaa Teaduste Akadeemia bülletään. 1997. nr 7.

. Spirin A.S. Loodusliku kõrgpolümeerse ribonukleiinhappe makromolekulaarsest struktuurist lahuses // Journal of Molecular Biology. 1960. V. 2. Lk 436-446.

. Kirn S.H., Suddath F.L., Quigley GJ. et al. Pärmi fenüülalaniini ülekande-RNA kolmemõõtmeline tertsiaarne struktuur // Teadus. 1974. V. 185. Lk 435-40.

. Robertas J.D., Ladner J.E., Finch J.T. et al. Pärmi fenüülalaniini tRNA struktuur eraldusvõimega 3 A // Loodus. 1974. V. 250. Lk 546-551.

. Vassiljev V.D., Serdjuk I.N., Gudkov A.T., SPIRin A.S. Ribosomaalse RNA iseorganiseerumine // Ribosoomide struktuur, funktsioon ja geneetika / Toim. Hardesty B. ja Kramer G. New York: Springer-Verlag, 1986, lk 129–142.

. Baserga SJ., Steitz J.A. Väikeste ribonukleoproteiinide mitmekesine maailm // RNA maailm / Toim. Gesteland R.F. ja Atkins J.F. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1993, lk 359–381.

. Kruger K., Grabowski PJ., Zaug AJ. et al. Isesplaissuv RNA: ribosomaalse RNA vahele jääva järjestuse autoekstsisioon ja autotsüklistamine Tetrahümena

. Bartel D.P., Szostak J.W. Uute ribosüümide eraldamine suurest juhuslike järjestuste kogumist // Teadus. 1993. V. 261. Lk 1411-1418.

. Ekland E.H., Bartel D.P. RNA-katalüüsitud RNA polümerisatsioon nukleosiidtrifosfaatide abil // Loodus. 1996 V. 382. Lk 373-376.

. Orgel L.E. Elu päritolu – ülevaade faktidest ja spekulatsioonidest //Biokeemiateaduste suundumused. 1998. V. 23. lk. 491-495.

. Altstein A.D. Geneetilise süsteemi päritolu: eellashüpotees // Molekulaarbioloogia. 1987. T. 21. S. 309-322.

Spirin Aleksander Sergejevitš - akadeemik, Venemaa Teaduste Akadeemia valguuuringute instituudi direktor, Venemaa Teaduste Akadeemia presiidiumi liige.

Esiteks mõned üldised sätted.

Kogu kehas toimuvate keemiliste protsesside programm registreeritakse DNA-s - geneetilise teabe molekulaarses hoidlas. Tavaliselt on selle teabe voogu kujutatud skeemiga: DNA RNA PROTEIN, mis näitab nukleotiidjärjestuste geneetilise keele tõlkimise protsessi aminohappejärjestusteks. DNA RNA skeem tähistab RNA molekulide biosünteesi, mille nukleotiidjärjestus on komplementaarne DNA molekuli mõne lõiguga (geeniga). Seda protsessi nimetatakse tavaliselt transkriptsiooniks. Seega sünteesitakse tRNA, rRNA, mRNA. Nimetus RNA PROTEIN väljendab polüpeptiidahelate biosünteesi, mille aminohappejärjestuse määrab mRNA nukleotiidjärjestus tRNA ja rRNA osalusel. Seda protsessi nimetatakse tõlkimiseks. Mõlemad protsessid toimuvad arvukate valkude osalusel, mis täidavad katalüütilisi ja mittekatalüütilisi funktsioone.

RNA biosüntees.

Kõikide RNA tüüpide (p, t, m) sünteesiks kasutatakse ainult ühte tüüpi ensüümi: DNA-sõltuv RNA - polümeraas, mis sisaldab tihedalt seotud tsingiooni. Sõltuvalt sünteesitava RNA tüübist eraldatakse RNA polümeraas 1 (katalüüsib rRNA sünteesi), RNA polümeraas 2 (mRNA) ja RNA polümeraas 3 (tRNA). Mitokondritest leiti veel üks tüüp - RNA - polümeraas 4. Kõikide RNA polümeraaside tüüpide molekulmassid jäävad vahemikku 500 000 - 600 000. Kogu süntees toimub vastavalt vastavates DNA geenides sisalduvale informatsioonile. Ükskõik millisest allikast RNA polümeraasi ensüüm isoleeritaks (loomadest, taimedest, bakteritest), iseloomustavad seda järgmised in vivo funktsioneerimise tunnused: 1) Kasutatakse trifosfonukleosiide, mitte di- ja mittemonofosfonukleosiide. 2) Optimaalseks aktiivsuseks on vaja kofaktorit – magneesiumiooni. 3) Ensüüm kasutab RNA komplementaarse koopia sünteesiks matriitsina ainult ühte DNA ahelat (sellepärast on süntees maatriks). Nukleotiidide järjestikune lisamine toimub nii, et ahel kasvab 5-3-otsa (5-3-polümerisatsioon):

F - F - F - 5` F - F - F - 5` F - F - F -5`

5) RNA külviosa saab kasutada sünteesi alustamiseks:

Nukleosiidtrifosfaat

(RNA)n jäägid (RNA)n + 1 + PF

RNA - polümeraas

Samal ajal võib polümerisatsioon toimuda (sagedamini juhtub) ilma seemneta, kasutades seemneosa asemel ainult ühte nukleosiidtrifosfaati (reeglina on see ATP või GTP).

6) Selle polümerisatsiooni käigus kopeerib ensüüm ainult ühte DNA ahelat ja liigub piki matriitsi 3'-5' suunas. Kopeeritud keti valik ei ole juhuslik.

7) Matriits-DNA ahel sisaldab RNA sünteesi initsiatsiooni signaale ensüümile, mis paiknevad teatud positsioonidel enne geeni algust, ja sünteesi lõpetamise signaale, mis asuvad pärast geeni või geenirühma lõppu.

8) Ülalkirjeldatud protsesside jaoks võib olla vajalik superspireeritud DNA, mis aitab ära tunda sünteesi initsiatsiooni ja lõpetamise signaale ning hõlbustab RNA polümeraasi seondumist matriitsiga.

RNA polümeraas on oligomeerne ensüüm, mis koosneb 5 subühikust: alfa, alfa, beeta, beeta, gamma. Teatud alaühikud vastavad teatud funktsioonidele: näiteks beeta-subühik osaleb fosfodiestersideme moodustamises, gamma-subühik osaleb stardisignaali äratundmises.

RNA polümeraasi esialgse sidumise eest vastutavat DNA piirkonda nimetatakse promootoriks ja see sisaldab 30–60 lämmastiku aluspaari.

RNA süntees DNA-sõltuva RNA polümeraasi toimel toimub kolmes etapis: initsiatsioon, pikenemine, terminatsioon.

1) Initsiatsioon – gamma-subühik, mis on osa RNA polümeraasist, ei aita kaasa mitte ainult DNA promootori osade "äratundmisele", vaid seondub otseselt ka TATA järjestuse piirkonnas. Lisaks sellele, et TATA piirkond on äratundmise signaal, võib sellel olla ka madalaim vesiniksidemete tugevus, mis hõlbustab DNA ahelate "lahti kerimist". On tõendeid, et cAMP osaleb ka selle protsessi stimuleerimises. RNA polümeraasi gamma-subühik osaleb ka DNA kaksikheeliksi avanemises. Sel juhul toimib üks DNA ahelatest mallina uue RNA ahela sünteesiks. Ja niipea, kui see süntees algab, eraldatakse gamma-subühik ensüümist ja tulevikus liitub see teise ensüümi molekuliga, et osaleda uues transkriptsioonitsüklis. DNA "lahti kerimine" toimub siis, kui RNA polümeraas liigub mööda kodeerivat ahelat. See on vajalik RNA ahelasse sisestatud nukleotiididega komplementaarsete paaride õigeks moodustamiseks. Keerdumata DNA sektsiooni suurus on kogu protsessi vältel konstantne ja on umbes 17 aluspaari RNA polümeraasi molekuli kohta. Sama kodeerivat ahelat saavad samaaegselt lugeda mitmed RNA polümeraasi molekulid, kuid protsess on reguleeritud nii, et iga RNA polümeraasi molekul transkribeerib igal hetkel erinevaid DNA lõike. Samal ajal iseloomustab DNA-sõltuvat RNA-polümeraasi 3, mis sünteesib tRNA-d, sisemise promootori "äratundmine".

2) Elongatsiooni ehk sünteesi jätkamist teostab RNA polümeraas, kuid juba tetrameeri kujul, sest Gamma-allüksus on juba katkenud. Uus ahel kasvab ribonukleotiidide järjestikuse lisamisega vabale 3'-hüdroksürühmale. Näiteks seerumi albumiini mRNA sünteesi kiirus on kuni 100 nukleotiidi sekundis. Erinevalt DNA polümeraasist (millest me allpool räägime) ei kontrolli RNA polümeraas äsja moodustunud polünukleotiidahela õigsust. RNA sünteesi veamäär on 1:1 000 000.

3) Lõpetamine – siin osaleb valgufaktor r (ro). See ei ole RNA polümeraasi osa. Tõenäoliselt tunneb see ära matriitsi nukleotiidide terminaatorjärjestuse ühe gamma-subühiku ja promootori vahelise interaktsiooni mehhanismi kaudu. Terminaator sisaldab samuti umbes 30–60 aluspaari ja lõpeb AT-paaride seeriaga, kuigi mõne RNA puhul on täheldatud, et terminatsioonisignaalid on kodeerivast geenist 1000–2000 alusest eemal. Võimalik, et üks polümeraasi osakestest osaleb ka terminaatorjärjestuse äratundmises. Sel juhul RNA süntees peatub ja sünteesitud RNA molekul lahkub ensüümist. Enamik sel viisil sünteesitud RNA molekule ei ole bioloogiliselt aktiivsed. Pigem on need eelkäijad, mis peavad arenema erinevate reaktsioonide kaudu küpseteks vormideks. Seda nimetatakse töötlemiseks. Sellised reaktsioonid on: (1) Pika ahelaga prekursorite fragmenteerumine (pealegi võib ühest transkriptsioonist moodustada 1 kuni 3 tRNA-d). (2) Nukleotiidide kinnitamine otstesse. (3) Nukleotiidide spetsiifiline modifitseerimine (metüülimine, sulfoneerimine, deamineerimine jne).

mRNA töötlemisel on veel üks omadus. Selgus, et mõnikord katkeb AK-d - geenides olevat järjestust kodeeriv informatsioon mittekodeerivate järjestuste poolt, s.t. "rebitud geenid". Kuid transkriptsiooni ajal kopeeritakse kogu "katkine" geen. Sel juhul lõigatakse endonukleaaside või neid nimetatakse restriktsiooniensüümideks töötlemisel välja mittekodeerivad piirkonnad (intronid). Praeguseks on neid eraldatud üle 200. Restriktsiooniensüümid lõhustavad sidemeid (olenevalt ensüümi tüübist) rangelt määratletud nukleotiidide vahel (näiteks G - A, T - A jne). Seejärel ristseovad ligaasid kodeerivad piirkonnad (eksonid). Enamik järjestusi, mille transkriptid esinevad küpsetes mRNA-des, purustatakse genoomis 1-50 korda mittekodeerivate piirkondade (intronide) poolt. Üldiselt on intronid palju pikemad kui eksonid. Intronite funktsioone pole täpselt kindlaks tehtud. Võib-olla aitavad need eksoneid füüsiliselt eraldada, et optimeerida geneetilisi ümberkorraldusi (rekombinatsioone). Samuti on olemas mallideta RNA süntees. Seda protsessi katalüüsib ensüüm polünukleotiidfosforülaas: nuklDF + (nuklMF) n (nuklMF) n + 1 + Fk. See ensüüm ei vaja matriitsi ega sünteesi spetsiifilise polünukleotiidjärjestusega polümeeri. Ta vajab RNA ahelat ainult seemnena. Paljudel antibiootikumidel (umbes 30) on RNA sünteesi protsessi pärssiv toime. Siin on kaks mehhanismi: (1) seondumine RNA polümeraasiga, mis viib ensüümi inaktiveerimiseni (näiteks rifamütsiin seondub b-ühikuga). (2) Antibiootikumid võivad seonduda matriitsi DNA-ga ja blokeerida kas ensüümi seondumise matriitsiga või RNA polümeraasi liikumise piki DNA-d (näiteks aktinomütsiin D).

DNA biosüntees.

Kromosoomi DNA-s sisalduvat geneetilist teavet saab üle kanda kas täpse replikatsiooni või rekombinatsiooni, transpositsiooni ja muundamise teel:

1) Rekombinatsioon Kaks homoloogset kromosoomi vahetavad geneetilist materjali.

2) Transpositsioon – võime liigutada geene mööda kromosoomi või kromosoomide vahel. See võib mängida olulist rolli rakkude diferentseerumisel.

3) Konversioon – kromosoomide identsed järjestused võivad moodustada juhuslikke paare ja mittevastavad lõigud eemaldatakse.

4) Replikatsioon (see on peamine DNA sünteesi tüüp), st "omasuguste" paljundamine.

Replikatsiooni peamine funktsionaalne tähtsus on geneetilise teabe varustamine järglastele. Peamine ensüüm, mis katalüüsib DNA sünteesi, on DNA polümeraas. Eraldatud on mitut tüüpi DNA polümeraasi: 1) alfa – (tuumast isoleeritud) – see on peamine kromosoomi replikatsiooniga seotud ensüüm. 2) beeta - (lokaliseeritud ka tuumas) - ilmselt osalevad nad parandus- ja rekombinatsiooniprotsessides. 3) gamma – (lokaliseerub mitokondrites) – arvatavasti osaleb mitokondriaalse DNA replikatsioonis. DNA polümeraasi toimimiseks on vajalikud järgmised tingimused: 1) söötmes peavad olema kõik 4 desoksüribonukleotiidi (dATP, dGTP, dCTP ja TTP); 2) optimaalseks aktiivsuseks on vaja kofaktorit: mangaaniioone; 3) kopeeritud kaheahelalise DNA olemasolu on vajalik; 4) nukleotiidid on kinnitunud suunas 5` - 3` (5` - 3` - polümerisatsioon); 5) replikatsioon algab rangelt määratletud alal ja kulgeb samaaegselt mõlemas suunas ligikaudu sama kiirusega; 6) sünteesi alustamiseks võib seemneosana kasutada kas DNA fragmenti või RNA fragmenti, erinevalt RNA sünteesist, kus on võimalik süntees üksikutest nukleotiididest; 7) replikatsiooniks on vaja superkeerdunud DNA molekuli. Kui aga, nagu me eespool ütlesime, vajab transkriptsioon (st RNA süntees) RNA polümeraasi (koos gamma-subühikuga äratundmiseks ja promootoriga seondumiseks) ja terminatsioonisignaali äratundmisvalku (faktor r), siis DNA replikatsiooni ajal toimib DNA polümeraas täiendab mitut (umbes 10) valku, millest mõned on ensüümid. Need täiendavad valgud aitavad kaasa:

1) replikatsiooni alguse äratundmine DNA polümeraasi poolt.

2) DNA dupleksi lokaalne lahtikerimine, mis vabastab üksikud ahelad matriitsi kopeerimiseks.

3) Sulastruktuuri stabiliseerimine (keerdumata).

4) Seemneahelate moodustamine DNA polümeraasi toime käivitamiseks.

5) Osaleb replikatsioonikahvli moodustamises ja propageerimises.

6) Soodustab lõppsaitide äratundmist.

7) Soodustab DNA ülikerimist.

Oleme täpsustanud kõik DNA replikatsiooniks vajalikud tingimused. Ja nii, nagu juba mainitud, algab DNA replikatsioon rangelt määratletud kohas. Vanemliku DNA lahtikerimine nõuab ATP hüdrolüüsil vabanevat energiat. Iga AO paari eraldamiseks kasutatakse kahte ATP molekuli. Uue DNA süntees on seotud vanemliku DNA samaaegse lahtikerimisega. Kohta, kus toimub nii lahtikerimine kui ka süntees, nimetatakse replikatsioonikahvliks:

Vanemlik DNA

Äsja sünteesitud DNA

DNA replikatsioon toimub nii, et iga algse 2-ahelalise DNA ahel on malliks uue komplementaarse ahela sünteesiks ja kaks ahelat (esialgne ja äsja sünteesitud) ühinevad, moodustades järgmise põlvkonna DNA. Seda mehhanismi nimetatakse poolkonservatiivseks replikatsiooniks. DNA replikatsioon toimub samaaegselt kahel ahelal ja kulgeb, nagu juba mainitud, 5` - 3` suunas. Kuid vanemliku DNA ahelad on eri suundades. Siiski puudub ensüüm, mis juhiks DNA sünteesi 3` - 5` suunas. Seetõttu sünteesitakse pidevalt ühte ahelat, mis kopeerib algahelat 5`-3` suunaga (seda nimetatakse "juhtivaks"), teine ​​ahel sünteesitakse samuti 5`-3` suunas, kuid fragmentidena 150 -200 nukleotiidi, mis seejärel liidetakse. Seda ahelat nimetatakse "mahajäämiseks".

Uue DNA sünteesi alustamiseks on vaja seemet. Oleme juba öelnud, et seeme võib olla DNA või RNA fragment. Kui RNA toimib seemnena, on see väga lühike ahel, see sisaldab umbes 10 nukleotiidi ja seda nimetatakse praimeriks. Sünteesib ühe DNA ahelaga komplementaarse praimeri, spetsiaalse ensüümi - primaasi. Signaaliks primaasi aktiveerimiseks on eelpraimimise vahekompleksi moodustumine, mis koosneb 5 valgust. 3'-terminaalne rühm (praimeri terminaalse ribonukleotiidi hüdroksüülrühm) toimib DNA sünteesi seemnena DNA polümeraasi toimel. Pärast DNA sünteesi hüdrolüüsitakse RNA komponent (praimer) DNA polümeraasi toimel.

DNA polümeraaside tööd juhib maatriks, see tähendab, et äsja sünteesitud DNA nukleotiidne koostis sõltub maatriksi olemusest. DNA polümeraas omakorda eemaldab alati mittekomplementaarsed jäägid praimeri lõpust enne polümerisatsiooni jätkamist. Seega toimub DNA replikatsioon suure täpsusega, kuna aluste sidumist kontrollitakse kaks korda. DNA polümeraasid on võimelised üles ehitama äsja sünteesitud DNA ahelaid, kuid ei suuda katalüüsida 2 DNA ahela ühendust ega sulgeda ühte ahelat (ringikujulise DNA moodustumise ajal). Neid funktsioone täidab DNA ligaas, mis katalüüsib fosfodiestersideme moodustumist kahe DNA ahela vahel. See ensüüm on aktiivne vaba OH rühma juuresolekul ühe DNA ahela 3' otsas ja fosfaatrühma juuresolekul teise DNA ahela 5' otsas. Ahelate ristsidumine toimub ATP energia tõttu. Kuna paljud keemilised ja füüsikalised mõjurid (ioniseeriv kiirgus, UV-kiirgus, mitmesugused kemikaalid) põhjustavad DNA-s kahjustusi (AO-d muutuvad või kaovad, fosfodiestersidemed katkevad jne), on kõikidel rakkudel mehhanismid nende kahjustuste parandamiseks. Restriktsioon DNA leiab need kahjustused ja lõikab kahjustatud piirkonna välja, DNA polümeraas teostab kahjustatud piirkondade parandavat (taastavat) sünteesi 5' - 3' suunas. Parandatud sait ligeeritakse ülejäänud ahela külge DNA ligaasiga. Seda muudetud või kahjustatud piirkondade parandamise meetodit nimetatakse parandamiseks. DNA replikatsiooni inhibiitorite nimekiri on pikk ja mitmekesine. Mõned seostuvad DNA polümeraasiga, inaktiveerides seda, teised seovad ja inaktiveerivad teatud abiplokki, teised viiakse maatriks-DNA-sse, häirides selle kopeerimisvõimet, ja teised toimivad konkureerivate inhibiitoritena, esindades normaalsete nukleotiidtrifosfaatide analoogi. Sellised inhibiitorid on mõned antibiootikumid, mutageenid, keemilised mürgid, viirusevastased ained jne.

Valkude biosüntees (geeni translatsioon).

Polüpeptiidahela kokkupanek selle koostises olevatest AA-dest on hämmastav ja väga keeruline protsess, mida võib ette kujutada neljas etapis, nimelt:

1) AK (ATP-sõltuv staadium) aktiveerimine ja valik;

2) polüpeptiidahela sünteesi käivitamine (GTP-sõltuv etapp);

3) polüpeptiidahela pikenemine (GTP-sõltuv staadium);

4) polüpeptiidahela sünteesi lõpetamine.

(1) – AA aktiveerimine ja valimine. Kõigis rakutüüpides on translatsiooni esimene etapp iga AA ATP-sõltuv transformatsioon kompleksiks: aminoatsüül-tRNA. Sellega saavutatakse kaks eesmärki:

1) AA reaktsioonivõime suureneb peptiidsideme moodustumisel.

2) AA seondub spetsiifilise tRNA-ga (st toimub selektsioon). Reaktsioon toimub 2 etapis + Mg++

1) AA + ATP aminoatsüül - AMP + PF

aminoatsüül-tRNA süntetaas

2) aminoatsüül-AMP + tRNA aminoatsüül-tRNA

aminoatsüül-tRNA süntetaas

Aminoatsüül-tRNA süntetaas katalüüsib aminoatsüüli (aminohappejäägi) lisamist terminaalse adenosiini 3` hüdroksüülrühma. Meenutagem tRNA struktuuri:

See käsi on vajalik, see käsi on seotud aminoatsüül-

tRNA tRNA äratundmiseks ribosoomiga valgusünteesi kohas.

aminoatsüül-tRNA-

Petidase

antikoodon

Lisaks katalüütilisele aktiivsusele on aminoatsüül-tRNA süntetaas väga kõrge spetsiifilisusega, "tunneb ära" nii aminohapped kui ka neile vastavad tRNA-d. Eeldatakse, et rakud sisaldavad 20 süntetaasi – üks iga AA kohta, samas kui tRNA on palju suurem (vähemalt 31–32), kuna paljud AA-d võivad kombineerida kahe või isegi kolme erineva tRNA molekuliga.

(2) Initsieerimine on valgusünteesi teine ​​etapp.

Translatsiooni alustamiseks on vajalik esimese koodoni täpne äratundmine, mis asub vahetult pärast transleerimata mRNA järjestust. Initsiaatorkoodon on AUG ja initsiaator on metioniin-tRNA

mRNA pole tõlgitud tõlgitud pole tõlgitud

järjestus jada järjestus

1. koodon.

Äratundmine toimub tRNA antikoodoni abil. Lugemine toimub suunas 5` - 3`. See äratundmine nõuab korrastatud, energiat tarbivat (GTP) interaktsiooni dissotsieerunud ribosoomidega. See protsess toimub täiendavate valkude osalusel, mida nimetatakse initsiatsioonifaktoriteks (FI), neid on 8. Protsessi on kaasatud ribosoomide 40S ja 60S subühikud. Mõelgem üksikasjalikule initsiatsioonimehhanismile.

1) 40S - rRNA subühik seondub esimesele koodonile eelneva mRNA piirkonnaga. FI-3 osaleb selles.

2) Esimene aminoatsüül-tRNA, mis osaleb esimese koodoni translatsioonis, interakteerub GMP ja FI-2-ga. See saadud kompleks seob PI-1 juuresolekul tRNA matriitsi esimese koodoni külge ja moodustab initsiatsioonikompleksi ribosoomi 40S subühikuga.

3) Pärast kõigi initsiatsioonifaktorite (FI-1,2,3) vabanemist seotakse ribosoomi 60S subühik GTP-ga ja GTP hüdrolüüsitakse. See viib lõpule ribosoomi täieliku 80S-osakese moodustumise. seega moodustub täielik initsiatsioonikompleks: ribosoom - mRNA - tRNA.

Täielikult kokkupandud ribosoom sisaldab 2 funktsionaalset saiti interaktsiooniks tRNA molekulidega. Peptidüülsait (P-sait) – sisaldab kasvavat polüpeptiidahelat peptidüül-tRNA osana kompleksis viimase protransleeritud mRNA koodoniga. Aminoatsüülsait (A-sait) sisaldab aminoatsüül-tRNA-d, mis on ühendatud vastava koodoniga, aminoatsüül-tRNA siseneb tekkivasse P-saiti, jättes A-saidi vabaks järgmise Aminoatsüül-tRNA jaoks.

Skemaatiliselt saame kogu seda protsessi kujutada järgmiselt:

1) Ribosoomi 40S-subühik PI-3 osalusel on seotud mittetransleeriva mRNA järjestusega vahetult enne esimest koodonit.

2) aminoatsüül-tRNA, seondub GTP ja PI-2-ga ning liitub PI-1 osalusel esimese koodoniga, moodustades samal ajal initsiatsioonikompleksi 40S subühikuga.

3) on väljalase FI-1,2,3.

4) 60S allüksus interakteerub GTP-ga ja seejärel kinnitub initsiaatorkompleksiga. Moodustub terviklik 80S ribosoom, millel on P-sait ja A-sait.

5) pärast initsiatsioonikompleksi moodustumist esimese koodoniga siseneb aminoatsüül-tRNA tekkivasse P-saiti, jättes A-koha vabaks.

(3) Elongatsioon – sünteesi jätkumine. Selles etapis on peptiidahel pikenenud. Initsiatsioonifaasis täielikult moodustunud 80S ribosoomis on A-koht vaba. Tegelikult korratakse pikenemise protsessis pidevalt 3 etapist koosnevat tsüklit:

1) Järgmise aminoatsüül-tRNA õige asukoht.

2) peptiidsideme moodustumine.

3) vastmoodustunud peptidüül-tRNA liikumine A-saidist P-saiti.

(1) Vastava (järgmise) aminoatsüül-tRNA kinnitamine A-saiti nõuab täpset koodoni äratundmist. See juhtub tRNA antikoodoni abil. Aminoatsüül-tRNA kinnitumine ribosoomile toimub kompleksi moodustumisel, mis koosneb aminoatsüül-tRNA-st, GTP-st ja valgu elongatsioonifaktoritest (PE), neid on ka mitmeid. See vabastab PE-SKT kompleksi ja fosfaadi. See kompleks (PE-GDP) muudetakse seejärel (GTP ja teiste valgufaktorite osalusel) uuesti PE-GTP-ks.

(2) - uue aminoatsüül-tRNA alfa-aminorühm kohas A viib läbi P-saiti hõivava peptidüül-tRNA esterdatud karboksüülrühma nukleofiilse rünnaku. Seda reaktsiooni katalüüsib peptidüültransferaas, valgukomponent, mis on osa ribosoomi 60S subühikust. kuna AA a aminoatsüül-tRNA on juba aktiveeritud, ei vaja see reaktsioon (peptiidsideme moodustumise reaktsioon) lisaenergiat. Reaktsiooni tulemusena kinnitub kasvav polüpeptiidahel A-saidis paikneva tRNA külge.

(3) – pärast peptüüli jäägi eemaldamist tRNA-st P-saitidesse, lahkub vaba RNA molekul P-saidist. FE-2-GTP kompleks osaleb äsja moodustunud peptidüül-tRNA liikumises A-kohast P-saiti, vabastades A-saidi uueks pikenemistsükliks. Deatsüülitud tRNA eraldumise, äsja moodustunud peptidüül-tRNA liikumise A-kohast P-saiti, samuti mRNA liikumist ribosoomi suhtes nimetatakse translokatsiooniks. Kuna ATP hüdrolüüsil AMP-ks saadud energia kulutati aminoatsüül-tRNA moodustumisele ja see on samaväärne 2ATP hüdrolüüsi energiaga 2 ADP-ks; aminoatsüül-tRNA kinnitumine A-koha külge nõudis GTP hüdrolüüsil GDP-ks saadud energiat ja translokatsioonile kulus veel üks GTP molekul. Saame arvutada, et ühe peptiidsideme moodustamiseks on vaja energiat, mis saadakse 2 ATP molekuli ja 2 GTP molekuli hüdrolüüsil.

Polüpeptiidahela kasvukiirus (st pikenemise kiirus) in vivo on hinnanguliselt 10 aminohappejääki sekundis. Neid protsesse pärsivad erinevad antibiootikumid. Näiteks puromütsiin blokeerib translokatsiooni, seondudes sellega

R-krunt. Streptomütsiin seondub ribosomaalsete valkudega ja häirib koodoni äratundmist antikoodoni poolt. Kloromütsitiin seondub A-kohaga, blokeerides pikenemise. Skemaatiliselt võib seda kujutada järgmiselt: 1) järgmine aminoatsüül-tRNA on antikoodoni abil äratundmise tõttu fikseeritud A-saidis. Kinnitus toimub kompleksis GTP ja FE-1-ga. sel juhul vabanevad GDP - FE - 1 ja Fk, mis seejärel muutuvad tagasi GTP - FE-1-ks ja osalevad uutes tsüklites. 2) Kinnitunud aminoatsüül-tRNA ja P-saidis paikneva peptiidi vahel moodustub peptiidside. 3) Kui see peptiidside on moodustunud, eraldatakse tRNA peptiidist ja lahkub P-saidist. 4) GTP-PE2 kompleksi abil äsja moodustunud peptidüül-tRNA liigub A-st P-saiti ning GTP-PE2 kompleks hüdrolüüsitakse GDP-PE-2-ks ja FA-ks. 5) Selle liikumise tulemusena vabaneb A-sait uue aminoatsüül-tRNA kinnitamiseks.

(4) Lõpetamine on valgusünteesi viimane etapp. Pärast paljusid pikenemistsükleid, mille tulemusena sünteesitakse valgu polüpeptiidahel,

Lõpetav või mõttetu koodon ilmub saidile A. Tavaliselt pole tRNA-sid, mis suudaksid jamakoodonit ära tunda. Neid tunnevad ära spetsiifilised valgud – terminatsioonifaktorid (R-faktorid). Nad tunnevad spetsiifiliselt ära nonsensskoodoni, seonduvad A-koha lähedal asuva ribosoomiga, blokeerides järgmise aminoatsüül-tRNA kinnitumise. R-faktorid GTP ja peptidüültransferaasi osalusel tagavad polüpeptiidi ja P-saiti hõivava tRNA molekuli vahelise sideme hüdrolüüsi. Pärast hüdrolüüsi ning polüpeptiidi ja tRNA vabanemist dissotsieerub 80S ribosoom 40S ja 60S subühikuteks, mida saab seejärel uuesti kasutada uute mRNAde translatsioonis.

Oleme kaalunud üksiku valguahela kasvu ühel ribosoomil, mis on seotud ühe mRNA molekuliga. Tegelikkuses kulgeb protsess tõhusamalt, kuna mRNA transleeritakse tavaliselt samaaegselt mitte ühele ribosoomile, vaid ribosoomikompleksidele (polüsoomidele) ja translatsiooni iga etapi (initsiatsioon, pikenemine, terminatsioon) teostab iga selle polüsoomi ribosoom, see ribosomaalne kompleks, st saab võimalikuks sünteesida mitu polüpeptiidi koopiat enne mRNA lõhustumist.

Polüsomaalsete komplekside suurused on väga erinevad ja need määratakse tavaliselt mRNA molekuli suuruse järgi. Väga suured mRNA molekulid on võimelised moodustama komplekse 50-100 ribosoomiga. Sagedamini sisaldab kompleks aga 3 kuni 20 ribosoomi.

Looma- ja inimeserakkudes sünteesitakse palju valke mRNA-st prekursormolekulide kujul, mida tuleb seejärel modifitseerida aktiivsete molekulide moodustamiseks analoogselt NA sünteesiga. Olenevalt valgust võib esineda üks või mitu järgmistest modifikatsioonidest.

1) Disulfiidsideme moodustumine.

2) Kofaktorite ja kaasensüümide liitumine.

3) Proteesigruppide kinnitamine.

4) Osaline proteolüüs (proinsuliin - insuliin).

5) Oligomeeride moodustumine.

6) Keemiline modifitseerimine (atsüülimine, amiinimine, metüülimine, fosforüülimine, karboksüülimine jne) – valgu molekulis on teada üle 150 AA keemilise modifikatsiooni.

Kõik need modifikatsioonid põhjustavad muutusi valkude struktuuris ja aktiivsuses.

Geneetiline kood.

Asjaolu, et DNA geneetilise informatsiooni ülekandmine toimub mRNA molekuli abil, pakkusid esmakordselt välja 1961. aastal F. Jacob ja J. Monod. Järgnevad tööd (M. Nirenberg, H. G. Korana, R. Holly):

M. Nirenberg - uuris polüpeptiidide sünteesi ja aminoatsüül-tRNA seondumist ribosoomidega.

H.G. Koraan – töötas välja meetodi polü- ja oligonukleotiidide keemiliseks sünteesiks.

R. W. Holii – dešifreeris DNA struktuuri antikoodonsaidiga.

1) Kinnitas hüpoteesi mRNA osalemise kohta

2) Nad näitasid koodi kolmikloomust, mille kohaselt iga AK programmeeritakse mRNA-sse 3 aluse abil, mida nimetatakse koodoniks.

3) Tehti kindlaks, et mRNA koodi loetakse komplementaarse koodoni äratundmisega tRNA antikoodoni kolmiku poolt.

4) lõi vastavuse AK ja enamiku 64 võimaliku koodoni vahel. Praegu on teada, et 61 koodonit kodeerivad AK-d ja 3 on terminatsioonisignaalid (nonsenss-koodon).

Usuti, et geneetiline kood on universaalne, see tähendab, et kõigi organismide ja igat tüüpi raku puhul kasutatakse kõigi koodonite jaoks samu väärtusi. Hiljutised mitokondriaalse DNA uuringud on aga näidanud, et mitokondrite geneetiline süsteem erineb oluliselt teiste moodustiste (tuum, kloroplastid) geneetilisest süsteemist ehk osad koodonid loevad mitokondrite tRNA-d teisiti kui teiste moodustiste tRNA. Selle tulemusena on mitokondrite jaoks vaja ainult 22 tüüpi tRNA-d. Kui tsütoplasmas kasutatakse valkude sünteesiks 31–32 tüüpi tRNA-d, see tähendab kogu tRNA komplekti.

18 AK-st 20-st on kodeeritud rohkem kui ühe koodoni (2, 3, 4, 6) poolt – seda omadust nimetatakse koodi "degeneratsiooniks" ja see on organismi jaoks oluline. Degeneratsiooni tõttu ei põhjusta mõned vead replikatsioonis või transkriptsioonis geneetilise teabe moonutusi. Geneetiline kood ei kattu ja sellel pole kirjavahemärke, see tähendab, et lugemine toimub ilma lünkadeta järjestikku, kuni jõutakse mõttetu koodonini. Samal ajal täheldati viiruste puhul täiesti teistsugust omadust - koodonid võivad "kattuda":

1) Kui asendus langeb koodoni 3. nukleotiidile, siis on koodi “degenereerumise” tõttu võimalus, et AK järjestus jääb muutumatuks ja mutatsioon ei avaldu.

2) Ühe AK asendamisel teisega võib tekkida missense-efekt; see asendus võib olla vastuvõetav, osaliselt vastuvõetav või vastuvõetamatu, see tähendab, et valgu funktsioon on mõjutatud, kahjustatud või täielikult kadunud.

3) Mutatsioonide tulemusena võib tekkida nonsensskoodon. Mõttekoodoni (terminaatorkoodoni) moodustumine võib viia valgusünteesi enneaegse katkemiseni.

Öeldu kokkuvõtteks:

1) Geneetiliselt koosneb kood (“elukeel”) koodonite järjestusest, mis tegelikult moodustab geeni.

2) Geneetiline kood on kolmik, see tähendab, et iga koodon koosneb kolmest nukleotiidist, see tähendab, et iga koodon kodeerib 1 AK-d. Samal ajal saab 4 tüüpi DNA nukleotiididest moodustada 64 kombinatsiooni, mis on 20 AA jaoks enam kui piisav.

3) Kood on "degenereerunud" - see tähendab, et ühte AK-d saab kodeerida 2, 3, 4, 6 koodoniga.

4) Kood on üheselt mõistetav, st üks koodon kodeerib ainult ühte AK-d.

5) Kood on mittekattuv, siis pole kahes kõrvuti asuvas koodonis sisalduvaid nukleotiide.

6) Kood "ilma komadeta", see tähendab, et kahe külgneva koodoni vahel ei ole nukleotiide.

8) AK järjestus polüpeptiidis vastab geeni koodonite järjestusele – seda omadust nimetatakse kollineaarsuseks.

Sarnane teave.

Kõik elusolendid sõltuvad sisuliselt kõigi oma bioloogiliste funktsioonide jaoks kolmest põhimolekulist. Need molekulid on DNA, RNA ja valk. Kaks DNA ahelat pöörlevad vastassuundades ja asuvad üksteise kõrval (antiparalleelsed). See on nelja lämmastikaluse jada, mis on suunatud piki bioloogilist teavet kodeerivat selgroogu. Vastavalt geneetilisele koodile muundatakse RNA ahelad, et määrata aminohapete järjestus valkudes. Need RNA ahelad valmistati algselt, kasutades DNA ahelaid mallina, seda protsessi nimetatakse transkriptsiooniks.

Ilma DNA, RNA ja valkudeta ei eksisteeriks Maal bioloogilist elu. DNA on intelligentne molekul, mis kodeerib kõiki geneetilisi juhiseid (genoomi), mis on vajalikud iga elusolendi kokkupanemiseks, hooldamiseks ja paljundamiseks. RNA-l on mitu olulist rolli geneetika kodeerimisel, dekodeerimisel, reguleerimisel ja ekspresseerimisel. RNA põhiülesanne on valkude valmistamine vastavalt raku DNA-s kodeeritud juhistele.

DNA koosneb suhkrust, lämmastiku alusest ja fosfaatrühmast. RNA on sama.

DNA-s koosneb lämmastikalus nukleiinhapetest: tsütosiin (C), guaniin (G), adeniin (A) ja tümiin (T). Metafüüsiliselt on kõik need nukleiinhapped seotud planeedi elementaarainetega: õhu, vee, tule ja maaga. Kui me reostame neid nelja elementi Maal, saastame vastavat nukleiinhapet meie DNA-s.

RNA-s koosneb lämmastikalus aga nukleiinhapetest: tsütosiin (C), guaniin (G), adeniin (A) ja uratsiil (U). Lisaks on iga RNA nukleiinhape seotud planeedi elementaarainetega: õhu, vee, tule ja maaga. Nii DNA-s kui RNA-s vastab mitokondriaalne DNA viiendale põhielemendile kosmilisele eetrile, väljuv t ainult emalt. See on näide allotroopiast, mis on väikese arvu keemiliste elementide omadus olla kahes või enamas erinevas vormis, mida nimetatakse nende elementide allotroopideks. Allotroopid on elemendi mitmesugused struktuurimuutused. Meie DNA on nelja põhilise planeedi elemendi allotroop.

DNA lämmastikualuste peamine bioloogiline funktsioon on nukleiinhapete sidumine. Adeniin ühineb alati tümiiniga ja guaniin alati tsütosiiniga. Neid tuntakse paaritud alustena. Uratsiil esineb ainult RNA-s, asendades tümiini ja ühinedes adeniiniga.

Nii RNA kui ka DNA kasutavad aluste sidumist (mees + naine) lisakeelena, mida saab sobivate ensüümide toimel DNA ja RNA vahel mõlemas suunas teisendada. See mees-naiste keel või aluste sidumise struktuur annab kogu kaheahelalises DNA-s kodeeritud geneetilise teabe varukoopia.

Tagurpidi topeltpõhi

Kogu DNA ja RNA toimivad aluste sidumise soopõhimõttel, luues vesiniksideme. Paaritud alused peavad liituma järjestikku, võimaldades DNA-l ja RNA-l interakteeruda (vastavalt meie 12 DNA ahela algsele disainile, Teemant Päikesekehale) ning samuti võimaldades RNA-l toota toimivaid valke, mis loovad lingid, mis sünteesivad ja parandavad DNA topelt. helix. Inimese DNA-d on kahjustanud aluspaarmutatsioon ja järjestuse redigeerimispaaride või insertide muutmine konstrueeritud organismide, näiteks viiruse poolt. Sekkumine paarisalustesse puudutab Nephilimi vastupidise võrgu (NRG) soolise jagunemise tehnoloogiat, mis mõjutab kogu meeste ja naiste keelt ning nende suhteid. DNA koopiad luuakse nukleiinhappe subühikute ühendamisel algse DNA molekuli igas ahelas mees-naissoost aluspaariga. Selline seos esineb alati teatud kombinatsioonides. DNA põhiühendi muutmine, samuti mitmed geneetilise muundamise ja geneetilise kontrolli tasemed aitavad kaasa DNA sünteesi pärssimisele. See on valkude poolt kokkupandud ja ehitatud esialgse kavandi, ränimatriksi 12 DNA ahela sihilik mahasurumine. Seda geneetilist allasurumist on agressiivselt läbi viidud alates Atlantise kataklüsmist. See on otseselt seotud hierogaamia liidu mahasurumisega, mis saavutatakse DNA aluste õige ühendamisega, millega on võimalik luua ja kokku panna valke DNA tuletähtede taastamiseks.

RNA redigeerimine aspartaamiga

Üks näide geneetilisest muundamisest ja populatsiooniga eksperimenteerimisest on aspartaami* kasutamine. Aspartaam ​​sünteesitakse keemiliselt aspartaadist, mis kahjustab uratsiil-tümiini sideme funktsiooni DNA-s ning vähendab ka RNA valgu sünteesi ning RNA ja DNA vahelise suhtluse funktsioone. RNA redigeerimine uratsiili ja tümiini lisamise või eemaldamise kaudu kodeeris ümber raku mitokondrid, milles mitokondriaalsed kahjustused aitasid kaasa neuroloogiliste haiguste tekkele. Tümiin on võimas DNA terviklikkuse kaitsja. Lisaks tekib uratsiili alandamisel substraadiks aspartaat, süsinikdioksiid ja ammoniaak.

Häirimine lämmastikuringesse

Tööstusrevolutsiooni tulemusel, militaarkompleksi kasutuselevõtt NEA kontaktide kaudu, on üldine lämmastikuringe viimase sajandi jooksul oluliselt muutunud. Kuigi lämmastik on kogu teadaoleva elu jaoks Maal hädavajalik, on NAA tahtlikult peale surutud fossiilkütuste sõdu, mis saastavad Maad ja kahjustavad DNA-d. Lämmastik on kõigi valke moodustavate aminohapete komponent ja see esineb RNA ja DNA nukleiinhappeid moodustavates alustes. Fossiilkütuste pärast sõdu pidades, sisepõlemismootorite kasutamise sundimise, keemiliste väetiste loomise ning sõidukite ja tööstuse keskkonnareostuse kaudu on inimesed aga kaasa aidanud tõsisele lämmastiku mürgisusele bioloogilistes vormides. Lämmastikoksiid, süsihappegaas, metaan, ammoniaak – kõik see tekitab kasvuhoonegaasi, mis mürgitab Maad, joogivett ja ookeane. See saastumine põhjustab DNA kahjustusi ja mutatsioone.

Valu keha elementaarne muutus

Seega on paljud meist kogenud elementaarseid muutusi veres, kehaosades (eriti vere muutustele reageerival nahapinnal) ning sügavaid muutusi rakkudes ja kudedes. Magnetiliste muutuste tulemusel toimuv aine taaselustamine tungib ka meie emotsionaal-elementaarkeha tasanditele, mõjutades oluliselt rakulisi reaktsioone ja instinktiivsesse kehasse (valukehasse) talletatud mälu.

See uus tsükkel sunnib igaüks meist pöörama tähelepanu oma instinktiivsele kehale, emotsionaalsele-elementaarsele valukehale ja sellega toimuvale. Päikese ja Kuu jõudude suhe ning nende koosmõju planeedi kehajõudude polaarsustele on kohandatud sellele mõjule magnetväljale.

Kahjuks põhjustab loodusseaduse kõrgemate põhimõtete mõistmata jätmine suurt kaost ja kannatusi nende jaoks, kes jätkavad hävitamist, lõhestamist ja vägivalda, olenemata kasutatavatest meetoditest.

Kuu jõudude, kuuketi olendite, langenud inglite massiline väljaränne meie planeedilt ja päikesesüsteemist aga jätkub praegu. Kuna Päikesesüsteem on karantiinis, kogevad Ülestõusnud (või puhta südamega) oma pühade energiakeskuste põhjalikku ümbersuunamist Kuu mõjudest päikese mõjudele. See päikese- ja kuujõudude hargnemine ei muutu mitte ainult emotsionaal-elementaarkehas, vaid ka sakraalkeskuses ja kõigis reproduktiivorganites. See toob kohandusi või arusaamu paljudest seksuaalsete kannatustega seotud probleemidest, mis on programmeeritud kuuahela üksustega seotud varjatud ajaloo põhjal. Ema magnetkäskude komplektid ja mitokondrid taastavad Päikese naiselikkuse ka nende maistele lastele.

DNA süntees

Mõistes, et meie emotsionaalne-elementaarkeha liigub süsinikupõhistelt aatomitelt kõrgemal põhinevate elementide poole kõrgsagedusliku aktivatsiooni ja planetaarsete magnetiliste muutuste kaudu, saame ühendada omaenda keha vaimses arengus olevad punktid, mis on seotud isiklike alkeemiliste protsessidega. Sophia keha taastamisel ühineb meie teadvuse evolutsiooni alkeemiline transformatsioon DNA sünteesi teadusliku arusaamaga. DNA süntees on sama oluline kui DNA aktiveerimine, millel on oluline ja otsene roll vaimses ülestõusmises. Ema toob tagasi mitokondriaalse DNA rekordi magnetvoolude ümberpööramise kaudu, taastades meie vere, aju ja närvisüsteemi plaanid, et meie tõeline algne DNA toimiks paremini.

*AGA spartam on geneetiliselt muundatud kemikaal, mida turustatakse ja turustatakse toidulisandina

Tõlge: Oreanda veeb