DNS maiņa. DNS un gēni Ģenētiskās informācijas plūsma DNS RNS proteīns

Mēs visi zinām, ka cilvēka izskats, daži ieradumi un pat slimības ir iedzimtas. Visa šī informācija par dzīvu būtni ir iekodēta gēnos. Tātad, kā izskatās šie bēdīgi slavenie gēni, kā tie darbojas un kur tie atrodas?

Tātad jebkura cilvēka vai dzīvnieka visu gēnu nesējs ir DNS. Šo savienojumu 1869. gadā atklāja Johans Frīdrihs Mīsers.Ķīmiski DNS ir dezoksiribonukleīnskābe. Ko tas nozīmē? Kā šī skābe nes visas mūsu planētas dzīvības ģenētisko kodu?

Sāksim, apskatot, kur atrodas DNS. Cilvēka šūnā ir daudz organellu, kas veic dažādas funkcijas. DNS atrodas kodolā. Kodols ir neliela organelle, kuru ieskauj īpaša membrāna, kas glabā visu ģenētisko materiālu – DNS.

Kāda ir DNS molekulas struktūra?

Vispirms apskatīsim, kas ir DNS. DNS ir ļoti gara molekula, kas sastāv no strukturālajiem elementiem – nukleotīdiem. Ir 4 veidu nukleotīdi – adenīns (A), timīns (T), guanīns (G) un citozīns (C). Nukleotīdu ķēde shematiski izskatās šādi: GGAATTSTAAG... Šī nukleotīdu secība ir DNS ķēde.

Pirmo reizi DNS struktūru 1953. gadā atšifrēja Džeimss Vatsons un Frensiss Kriks.

Vienā DNS molekulā ir divas nukleotīdu ķēdes, kas ir spirāliski savītas viena ap otru. Kā šīs nukleotīdu ķēdes salīp kopā un savijas spirālē? Šī parādība ir saistīta ar komplementaritātes īpašību. Komplementaritāte nozīmē, ka tikai daži nukleotīdi (komplementāri) var atrasties viens otram pretī divās ķēdēs. Tātad pretējais adenīns vienmēr ir timīns, un pretējais guanīns vienmēr ir tikai citozīns. Tādējādi guanīns ir komplementārs ar citozīnu, bet adenīns ar timīnu.Šādus nukleotīdu pārus, kas atrodas viens otram pretī dažādās ķēdēs, sauc arī par komplementāriem.

Shematiski to var attēlot šādi:

G–C
T-A
T-A
C-G

Šie komplementārie pāri A - T un G - C veido ķīmisku saiti starp pāra nukleotīdiem, un saite starp G un C ir spēcīgāka nekā starp A un T. Saite veidojas stingri starp komplementārām bāzēm, tas ir, veidošanās. Saikne starp nekomplementāru G un A nav iespējama.

DNS "iepakojums", kā DNS virkne kļūst par hromosomu?

Kāpēc šīs DNS nukleotīdu ķēdes arī savijas viena ap otru? Kāpēc tas ir vajadzīgs? Fakts ir tāds, ka nukleotīdu skaits ir milzīgs, un jums ir nepieciešams daudz vietas, lai ievietotu šādas garas ķēdes. Šī iemesla dēļ divas DNS virknes spirālveidīgi savijas ap otru. Šo parādību sauc par spiralizāciju. Spiralizācijas rezultātā DNS ķēdes tiek saīsinātas 5-6 reizes.

Dažas DNS molekulas ķermenis izmanto aktīvi, bet citas tiek izmantotas reti. Šādas reti izmantotas DNS molekulas papildus helikalizācijai tiek pakļautas vēl kompaktākam “iepakojums”. Šāds kompakts iepakojums tiek saukts par supercoiling un saīsina DNS virkni 25-30 reizes!

Kā tiek iepakota DNS spirāle?

Superspolēšanai tiek izmantoti histona proteīni, kuriem ir stieņa vai vītnes spoles izskats un struktūra. Spiralizētas DNS pavedieni tiek uzvilkti uz šīm "spolēm" - histona proteīniem. Tādā veidā garais kvēldiegs kļūst ļoti kompakts un aizņem ļoti maz vietas.

Ja ir nepieciešams izmantot vienu vai otru DNS molekulu, notiek "attīšanas" process, tas ir, DNS pavediens tiek "atritināts" no "spoles" - histona proteīna (ja tas bija uztīts uz tā) un atritinās no. spirāle divās paralēlās ķēdēs. Un, kad DNS molekula ir tādā nesagrieztā stāvoklī, tad no tās var nolasīt nepieciešamo ģenētisko informāciju. Turklāt ģenētiskās informācijas nolasīšana notiek tikai no nesavītā DNS pavedieniem!

Tiek saukts superspirētu hromosomu kopums heterohromatīns un informācijas lasīšanai pieejamās hromosomas - eihromatīns.

Kas ir gēni, kāda ir to saistība ar DNS?

Tagad apskatīsim, kas ir gēni. Ir zināms, ka ir gēni, kas nosaka asins grupu, acu krāsu, matu, ādas krāsu un daudzas citas mūsu ķermeņa īpašības. Gēns ir stingri noteikta DNS sadaļa, kas sastāv no noteikta skaita nukleotīdu, kas sakārtoti stingri noteiktā kombinācijā. Atrašanās vieta stingri noteiktā DNS sadaļā nozīmē, ka konkrētam gēnam ir sava vieta, un šo vietu nav iespējams mainīt. Ir pareizi veikt šādu salīdzinājumu: cilvēks dzīvo uz noteiktas ielas, noteiktā mājā un dzīvoklī, un cilvēks nevar patvaļīgi pārcelties uz citu māju, dzīvokli vai uz citu ielu. Noteikts nukleotīdu skaits gēnā nozīmē, ka katram gēnam ir noteikts nukleotīdu skaits un tas nevar kļūt vairāk vai mazāk. Piemēram, gēns, kas kodē insulīna ražošanu, ir 60 bāzes pārus garš; gēns, kas kodē hormona oksitocīna ražošanu, ir 370 bp.

Stingra nukleotīdu secība katram gēnam ir unikāla un stingri noteikta. Piemēram, AATTAATA secība ir gēna fragments, kas kodē insulīna ražošanu. Lai iegūtu insulīnu, tiek izmantota tieši šāda secība, lai iegūtu, piemēram, adrenalīnu, tiek izmantota cita nukleotīdu kombinācija. Ir svarīgi saprast, ka tikai noteikta nukleotīdu kombinācija kodē noteiktu "produktu" (adrenalīns, insulīns utt.). Šāda unikāla noteikta skaita nukleotīdu kombinācija, kas stāv "savā vietā" - tā ir gēns.

Papildus gēniem DNS ķēdē atrodas tā sauktās "nekodējošās sekvences". Šādas nekodējošas nukleotīdu sekvences regulē gēnu darbību, palīdz hromosomu spiralizācijai un iezīmē gēna sākuma un beigu punktus. Tomēr līdz šim lielākās daļas nekodējošu secību loma joprojām ir neskaidra.

Kas ir hromosoma? dzimuma hromosomas

Indivīda gēnu kopumu sauc par genomu. Protams, visu genomu nevar iesaiņot vienā DNS. Genoms ir sadalīts 46 DNS molekulu pāros. Vienu DNS molekulu pāri sauc par hromosomu. Tātad tieši šajās hromosomās cilvēkam ir 46 gabali. Katrai hromosomai ir stingri noteikts gēnu kopums, piemēram, 18. hromosomā ir gēni, kas kodē acu krāsu utt. Hromosomas atšķiras viena no otras pēc garuma un formas. Visbiežāk sastopamās formas ir X vai Y formā, taču ir arī citas. Personai ir divas vienādas formas hromosomas, kuras sauc par pāriem (pāriem). Saistībā ar šādām atšķirībām visas pārī savienotās hromosomas ir numurētas - ir 23 pāri. Tas nozīmē, ka ir hromosomu pāris #1, pāris #2, #3 un tā tālāk. Katrs gēns, kas ir atbildīgs par noteiktu pazīmi, atrodas tajā pašā hromosomā. Mūsdienu speciālistu rokasgrāmatās gēna lokalizāciju var norādīt, piemēram, šādi: 22. hromosoma, garā roka.

Kādas ir atšķirības starp hromosomām?

Kā vēl hromosomas atšķiras viena no otras? Ko nozīmē termins garā roka? Ņemsim X-veida hromosomas.DNS virkņu krustošanās var notikt strikti pa vidu (X), vai arī necentrāli. Kad šāds DNS pavedienu krustojums nenotiek centralizēti, tad attiecībā pret krustošanās punktu daži gali ir garāki, citi attiecīgi īsāki. Šādus garus galus parasti sauc par hromosomas garo roku un īsos galus attiecīgi par īso roku. Y-veida hromosomas lielākoties aizņem garas rokas, un īsās ir ļoti mazas (tās pat nav norādītas shematiskajā attēlā).

Hromosomu izmērs svārstās: lielākās ir pāru Nr.1 ​​un Nr.3 hromosomas, mazākās pāru Nr.17, Nr.19 hromosomas.

Papildus formām un izmēriem hromosomas atšķiras pēc to funkcijām. No 23 pāriem 22 pāri ir somatiski un 1 pāris ir seksuāli. Ko tas nozīmē? Somatiskās hromosomas nosaka visas indivīda ārējās pazīmes, viņa uzvedības reakciju īpašības, iedzimto psihotipu, tas ir, visas katras personas pazīmes un īpašības. Dzimuma hromosomu pāris nosaka cilvēka dzimumu: vīrieša vai sievietes. Ir divu veidu cilvēka dzimuma hromosomas - X (X) un Y (Y). Ja tos apvieno kā XX (x - x) - šī ir sieviete, un, ja XY (x - y) - mūsu priekšā ir vīrietis.

Iedzimtas slimības un hromosomu bojājumi

Taču notiek genoma "sadalījumi", tad cilvēkiem tiek atklātas ģenētiskas slimības. Piemēram, ja 21 hromosomu pārī ir trīs hromosomas, nevis divas, cilvēks piedzimst ar Dauna sindromu.

Ir daudz mazāku ģenētiskā materiāla "sadalījumu", kas neizraisa slimības sākšanos, bet, gluži pretēji, dod labas īpašības. Visus ģenētiskā materiāla "sadalījumus" sauc par mutācijām. Mutācijas, kas izraisa slimības vai organisma īpašību pasliktināšanos, tiek uzskatītas par negatīvām, un mutācijas, kas izraisa jaunu labvēlīgu īpašību veidošanos, tiek uzskatītas par pozitīvām.

Tomēr attiecībā uz lielāko daļu slimību, ar kurām mūsdienās slimo cilvēki, tā nav iedzimta slimība, bet gan tikai nosliece. Piemēram, bērna tēvam cukurs uzsūcas lēni. Tas nenozīmē, ka bērns piedzims ar cukura diabētu, bet bērnam būs nosliece. Tas nozīmē, ka, ja bērns ļaunprātīgi izmanto saldumus un miltu izstrādājumus, viņam būs cukura diabēts.

Mūsdienās t.s predikatīvs zāles. Šīs medicīniskās prakses ietvaros cilvēkam tiek noteiktas predispozīcijas (pamatojoties uz atbilstošo gēnu identifikāciju), un pēc tam tiek sniegti ieteikumi - kādu diētu ievērot, kā pareizi mainīt darba un atpūtas režīmus, lai nesaslimtu. slims.

Kā nolasīt DNS kodēto informāciju?

Bet kā jūs varat izlasīt DNS ietverto informāciju? Kā viņas ķermenis to izmanto? Pati DNS ir sava veida matrica, bet ne vienkārša, bet gan kodēta. Lai nolasītu informāciju no DNS matricas, tā vispirms tiek pārnesta uz īpašu nesēju - RNS. RNS ķīmiski ir ribonukleīnskābe. Tas atšķiras no DNS ar to, ka caur kodola membrānu var iekļūt šūnā, savukārt DNS trūkst šīs spējas (to var atrast tikai kodolā). Kodētā informācija tiek izmantota pašā šūnā. Tātad RNS ir kodētas informācijas nesējs no kodola uz šūnu.

Kā notiek RNS sintēze, kā ar RNS palīdzību tiek sintezēts proteīns?

DNS virknes, no kurām “jālasa” informācija, atritinās, tām pietuvojas īpašs enzīms “celtnieks” un paralēli DNS virknei sintezē komplementāru RNS ķēdi. RNS molekula sastāv arī no 4 veidu nukleotīdiem – adenīna (A), uracila (U), guanīna (G) un citozīna (C). Šajā gadījumā komplementāri ir šādi pāri: adenīns - uracils, guanīns - citozīns. Kā redzat, atšķirībā no DNS, RNS izmanto uracilu, nevis timīnu. Tas ir, enzīms “celtnieks” darbojas šādi: ja tas DNS virknē redz A, tad pievieno RNS virknei Y, ja G, tad pievieno C utt. Tādējādi no katra aktīvā gēna transkripcijas laikā veidojas šablons – RNS kopija, kas var iziet cauri kodola membrānai.

Kā proteīna sintēzi kodē konkrēts gēns?

Pēc atstāšanas no kodola RNS nonāk citoplazmā. Jau citoplazmā RNS kā matrica var būt iebūvēta īpašās enzīmu sistēmās (ribosomās), kuras var sintezēt, vadoties pēc RNS informācijas, atbilstošo proteīna aminoskābju secību. Kā jūs zināt, olbaltumvielu molekula sastāv no aminoskābēm. Kā ribosoma var uzzināt, kuru aminoskābi pievienot augošajai olbaltumvielu ķēdei? Tas tiek darīts, pamatojoties uz tripleta kodu. Tripleta kods nozīmē, ka RNS ķēdes trīs nukleotīdu secība ( trijnieks, piemēram, GGU) kodē vienu aminoskābi (šajā gadījumā glicīnu). Katru aminoskābi kodē noteikts triplets. Un tā, ribosoma “nolasa” tripletu, nosaka, kura aminoskābe jāpievieno pēc tam, kad informācija tiek nolasīta RNS. Kad veidojas aminoskābju ķēde, tā iegūst noteiktu telpisku formu un kļūst par proteīnu, kas spēj veikt tai uzticētās fermentatīvās, veidojošās, hormonālās un citas funkcijas.

Jebkura dzīva organisma olbaltumvielas ir gēnu produkts. Tieši olbaltumvielas nosaka visas dažādās gēnu īpašības, īpašības un ārējās izpausmes.

Laiks, kurā dzīvojam, iezīmējas ar pārsteidzošām pārmaiņām, milzīgu progresu, kad cilvēki saņem atbildes uz arvien jauniem jautājumiem. Dzīve strauji virzās uz priekšu, un tas, kas vēl nesen šķita neiespējams, sāk piepildīties. Pilnīgi iespējams, ka tas, kas šodien šķiet sižets no zinātniskās fantastikas žanra, drīzumā iegūs arī realitātes iezīmes.

Viens no svarīgākajiem atklājumiem divdesmitā gadsimta otrajā pusē bija nukleīnskābes RNS un DNS, pateicoties kurām cilvēks pietuvojās dabas noslēpumu atklāsmei.

Nukleīnskābes

Nukleīnskābes ir organiski savienojumi ar augstu molekulmasu. Tajos ietilpst ūdeņradis, ogleklis, slāpeklis un fosfors.

Tos 1869. gadā atklāja F. Mišers, kurš izmeklēja strutas. Tomēr tajā laikā viņa atklājumam netika piešķirta liela nozīme. Tikai vēlāk, kad šīs skābes tika atrastas visās dzīvnieku un augu šūnās, nāca izpratne par to milzīgo lomu.

Ir divu veidu nukleīnskābes: RNS un DNS (ribonukleīnskābes un dezoksiribonukleīnskābes). Šis raksts ir veltīts ribonukleīnskābei, taču vispārējai izpratnei mēs arī apsvērsim, kas ir DNS.

Kas

DNS sastāv no divām daļām, kuras saskaņā ar komplementaritātes likumu ir savienotas ar ūdeņraža saitēm starp slāpekļa bāzēm. Garās ķēdes ir savītas spirālē, viens vijums satur gandrīz desmit nukleotīdus. Dubultās spirāles diametrs ir divi milimetri, attālums starp nukleotīdiem ir aptuveni pusnanometrs. Vienas molekulas garums dažreiz sasniedz vairākus centimetrus. DNS garums cilvēka šūnas kodolā ir gandrīz divi metri.

DNS struktūra satur visu DNS, kurai ir replikācija, kas nozīmē procesu, kura laikā no vienas molekulas veidojas divas pilnīgi identiskas meitas molekulas.

Kā jau minēts, ķēde sastāv no nukleotīdiem, kas, savukārt, sastāv no slāpekļa bāzēm (adenīna, guanīna, timīna un citozīna) un fosforskābes atlikumiem. Visi nukleotīdi atšķiras ar slāpekļa bāzēm. Ūdeņraža saite nenotiek starp visām bāzēm; piemēram, adenīns var apvienoties tikai ar timīnu vai guanīnu. Tādējādi organismā ir tikpat daudz adenilnukleotīdu, cik timidilnukleotīdu, un guanilnukleotīdu skaits ir vienāds ar citidilnukleotīdu skaitu (Čargafa likums). Izrādās, ka vienas ķēdes secība iepriekš nosaka citas ķēdes secību, un ķēdes, šķiet, atspoguļo viena otru. Tādu modeli, kur divu ķēžu nukleotīdi ir sakārtoti sakārtoti, turklāt savienoti selektīvi, sauc par komplementaritātes principu. Papildus ūdeņraža savienojumiem dubultspirāle mijiedarbojas arī hidrofobiski.

Abas ķēdes atrodas pretējos virzienos, tas ir, tās atrodas pretējos virzienos. Tāpēc pretī trim "viena galam ir otras ķēdes pieci" gals.

Ārēji tas atgādina spirālveida kāpnes, kuru margas ir cukura-fosfāta mugurkauls, un pakāpieni ir papildu slāpekļa bāzes.

Kas ir ribonukleīnskābe?

RNS ir nukleīnskābe ar monomēriem, ko sauc par ribonukleotīdiem.

Pēc ķīmiskajām īpašībām tas ir ļoti līdzīgs DNS, jo abi ir nukleotīdu polimēri, kas ir fosforilēts N-glikozīds, kas veidots uz pentozes (piecu oglekļa cukurs) atlikuma ar fosfātu grupu piektajā oglekļa atomā un slāpekļa bāze pie pirmā oglekļa atoma.

Tā ir viena polinukleotīda ķēde (izņemot vīrusus), kas ir daudz īsāka nekā DNS.

Viens RNS monomērs ir šādu vielu atliekas:

• slāpekļa bāzes;
• piecu oglekļa monosaharīds;
• fosfora skābes.

RNS ir pirimidīna (uracils un citozīns) un purīna (adenīns, guanīns) bāzes. Riboze ir RNS nukleotīda monosaharīds.

Atšķirības starp RNS un DNS

Nukleīnskābes atšķiras viena no otras ar šādām īpašībām:

• tā daudzums šūnā ir atkarīgs no fizioloģiskā stāvokļa, vecuma un orgānu piederības;
• DNS satur ogļhidrātu dezoksiribozi, un RNS satur ribozi;
• DNS slāpekļa bāze ir timīns, bet RNS - uracils;
• klases pilda dažādas funkcijas, bet tiek sintezētas uz DNS matricas;
• DNS veido dubultspirāle, bet RNS – no vienas virknes;
• tas nav raksturīgs darbībai DNS;
• RNS ir vairāk mazāko bāzu;
• ķēdes ir ļoti dažāda garuma.

Studiju vēsture

RNS šūnu pirmais atklāja vācu bioķīmiķis R. Altmens, pētot rauga šūnas. Divdesmitā gadsimta vidū tika pierādīta DNS nozīme ģenētikā. Tikai pēc tam tika aprakstīti RNS veidi, funkcijas utt. Līdz 80-90% no masas šūnā nokrīt uz rRNS, kas kopā ar olbaltumvielām veido ribosomu un piedalās olbaltumvielu biosintēzē.

Pagājušā gadsimta sešdesmitajos gados pirmo reizi tika ierosināts, ka ir jābūt noteiktai sugai, kas nes ģenētisko informāciju proteīnu sintēzei. Pēc tam tika zinātniski noskaidrots, ka pastāv šādas informatīvās ribonukleīnskābes, kas pārstāv gēnu komplementāras kopijas. Tos sauc arī par messenger RNS.

Tajās ierakstītās informācijas dekodēšanā ir iesaistītas tā sauktās transporta skābes.

Vēlāk sāka izstrādāt metodes nukleotīdu secības noteikšanai un RNS struktūras noteikšanai skābes telpā. Tātad tika atklāts, ka daži no tiem, kurus sauca par ribozīmiem, var sašķelt poliribonukleotīdu ķēdes. Rezultātā viņi sāka pieņemt, ka laikā, kad uz planētas dzima dzīvība, RNS darbojās bez DNS un olbaltumvielām. Turklāt visas pārvērtības tika veiktas ar viņas līdzdalību.

Ribonukleīnskābes molekulas struktūra

Gandrīz visas RNS ir atsevišķas polinukleotīdu ķēdes, kuras, savukārt, sastāv no monoribonukleotīdiem - purīna un pirimidīna bāzēm.

Nukleotīdus apzīmē ar bāzu sākuma burtiem:

• adenīns (A), A;
• guanīns (G), G;
• citozīns (C), C;
• uracils (U), U.

Tie ir savstarpēji saistīti ar trīs un piecu fosfodiesteru saitēm.

RNS struktūrā ir iekļauts ļoti atšķirīgs nukleotīdu skaits (no vairākiem desmitiem līdz desmitiem tūkstošu). Tie var veidot sekundāru struktūru, kas sastāv galvenokārt no īsiem divpavedienu pavedieniem, ko veido komplementāras bāzes.

Ribnukleīnskābes molekulas uzbūve

Kā jau minēts, molekulai ir vienpavediena struktūra. RNS iegūst savu sekundāro struktūru un formu nukleotīdu savstarpējās mijiedarbības rezultātā. Tas ir polimērs, kura monomērs ir nukleotīds, kas sastāv no cukura, fosforskābes atlikuma un slāpekļa bāzes. Ārēji molekula ir līdzīga vienai no DNS ķēdēm. Nukleotīdi adenīns un guanīns, kas ir daļa no RNS, ir purīns. Citozīns un uracils ir pirimidīna bāzes.

Sintēzes process

Lai varētu sintezēt RNS molekulu, veidne ir DNS molekula. Tiesa, notiek arī pretējs process, kad uz ribonukleīnskābes matricas veidojas jaunas dezoksiribonukleīnskābes molekulas. Tas notiek dažu veidu vīrusu replikācijas laikā.

Par biosintēzes pamatu var kalpot arī citas ribonukleīnskābes molekulas. Tās transkripcijā, kas notiek šūnas kodolā, ir iesaistīti daudzi enzīmi, bet nozīmīgākais no tiem ir RNS polimerāze.

Veidi

Atkarībā no RNS veida atšķiras arī tās funkcijas. Ir vairāki veidi:

• informatīvā i-RNS;
• ribosomu r-RNS;
• transporta t-RNS;
• nepilngadīgais;
• ribozīmi;
• vīrusu.

Informācijas ribonukleīnskābe

Šādas molekulas sauc arī par matricām. Tie veido apmēram divus procentus no kopējā daudzuma šūnā. Eikariotu šūnās tie tiek sintezēti DNS veidņu kodolos, pēc tam nonāk citoplazmā un saistās ar ribosomām. Turklāt tie kļūst par proteīnu sintēzes veidnēm: tiem pievienojas pārneses RNS, kas pārnēsā aminoskābes. Tā notiek informācijas transformācijas process, kas tiek realizēts unikālajā proteīna struktūrā. Dažās vīrusu RNS tā ir arī hromosoma.

Jēkabs un Mano ir šīs sugas atklājēji. Tā ķēde, kurai nav stingras struktūras, veido izliektas cilpas. Nedarbojas, i-RNS sakrājas krokās un salocās bumbiņā un izvēršas darba stāvoklī.

MRNS satur informāciju par aminoskābju secību proteīnā, kas tiek sintezēts. Katra aminoskābe tiek kodēta noteiktā vietā, izmantojot ģenētiskos kodus, kurus raksturo:

• triplets - no četriem mononukleotīdiem iespējams uzbūvēt sešdesmit četrus kodonus (ģenētiskais kods);
• nešķērsošana - informācija pārvietojas vienā virzienā;
• nepārtrauktība - darbības princips ir tāds, ka viena mRNS ir viens proteīns;
• universālums - viena vai cita veida aminoskābes ir vienādi kodētas visos dzīvajos organismos;
• deģenerācija - ir zināmas divdesmit aminoskābes un sešdesmit viens kodons, tas ir, tos kodē vairāki ģenētiskie kodi.

Ribosomu ribonukleīnskābe

Šādas molekulas veido lielāko daļu šūnu RNS, proti, astoņdesmit līdz deviņdesmit procentus no kopējās. Tie apvienojas ar olbaltumvielām un veido ribosomas - tās ir organellas, kas veic olbaltumvielu sintēzi.

Ribosomas ir sešdesmit pieci procenti rRNS un trīsdesmit pieci procenti olbaltumvielu. Šī polinukleotīdu ķēde viegli saliecas kopā ar proteīnu.

Ribosoma sastāv no aminoskābju un peptīdu reģioniem. Tie atrodas uz saskares virsmām.

Ribosomas brīvi pārvietojas pareizajās vietās. Tie nav īpaši specifiski un var ne tikai nolasīt informāciju no mRNS, bet arī veidot ar tiem matricu.

Transporta ribonukleīnskābe

tRNS ir visvairāk pētītas. Tie veido desmit procentus no šūnu ribonukleīnskābes. Šāda veida RNS saistās ar aminoskābēm, pateicoties īpašam fermentam, un tiek nogādātas ribosomās. Šajā gadījumā aminoskābes tiek pārvadātas ar transporta molekulām. Tomēr gadās, ka aminoskābi kodē dažādi kodoni. Tad vairākas transporta RNS tos nesīs.

Neaktīvs tas saritinās kamolā un, kad darbojas, izskatās kā āboliņa lapa.

Tajā ir šādas sadaļas:

• akceptora kāts ar ACC nukleotīdu secību;
• vieta piestiprināšanai pie ribosomas;
• antikodons, kas kodē aminoskābi, kas pievienota šai tRNS.

Nelielas ribonukleīnskābes sugas

Nesen RNS sugas ir papildinātas ar jaunu klasi, tā sauktajām mazajām RNS. Tie, visticamāk, ir universāli regulatori, kas ieslēdz vai izslēdz gēnus embriju attīstībā, kā arī kontrolē procesus šūnās.

Nesen tika identificēti arī ribozīmi, tie aktīvi iesaistās RNS skābes fermentācijas procesā, darbojoties kā katalizators.

Vīrusu veidi skābēm

Vīruss spēj saturēt vai nu ribonukleīnskābi, vai dezoksiribonukleīnskābi. Tāpēc ar atbilstošajām molekulām tās sauc par RNS saturošām. Šādam vīrusam nonākot šūnā, notiek reversā transkripcija – uz ribonukleīnskābes bāzes parādās jauna DNS, kas tiek integrēta šūnās, nodrošinot vīrusa eksistenci un vairošanos. Citā gadījumā uz ienākošās RNS veidojas komplementāra RNS. Vīrusi ir olbaltumvielas, dzīvībai svarīga darbība un vairošanās notiek bez DNS, bet tikai pamatojoties uz informāciju, ko satur vīrusa RNS.

replikācija

Lai uzlabotu vispārējo izpratni, ir jāņem vērā replikācijas process, kura rezultātā tiek iegūtas divas identiskas nukleīnskābes molekulas. Tā sākas šūnu dalīšanās.

Tas ietver DNS polimerāzes, no DNS atkarīgās, RNS polimerāzes un DNS ligāzes.

Replikācijas process sastāv no šādām darbībām:

• despiralizācija - notiek secīga mātes DNS attīšana, uztverot visu molekulu;
• ūdeņraža saišu pārrāvums, kurā ķēdes atšķiras un parādās replikācijas dakša;
• dNTP pielāgošana atbrīvotajām mātes ķēžu bāzēm;
• pirofosfātu šķelšanās no dNTP molekulām un fosforodiestera saišu veidošanās, pateicoties atbrīvotajai enerģijai;
• elpošana.

Pēc meitas molekulas veidošanās tiek sadalīts kodols, citoplazma un pārējais. Tādējādi veidojas divas meitas šūnas, kas pilnībā saņēmušas visu ģenētisko informāciju.

Turklāt šūnā sintezēto proteīnu primārā struktūra ir kodēta. DNS šajā procesā piedalās netiešā, nevis tiešā veidā, kas sastāv no tā, ka tieši uz DNS notiek proteīnu, veidošanā iesaistītās RNS, sintēze. Šo procesu sauc par transkripciju.

Transkripcija

Visu molekulu sintēze notiek transkripcijas laikā, tas ir, ģenētiskās informācijas pārrakstīšana no konkrēta DNS operona. Process dažos veidos ir līdzīgs replikācijai, bet citos tas ir ļoti atšķirīgs.

Līdzības ir šādas daļas:

• sākums nāk no DNS despiralizācijas;
• notiek ūdeņraža saišu pārrāvums starp ķēžu pamatnēm;
• NTF ir tiem papildus pielāgoti;
• veidojas ūdeņraža saites.

Atšķirības no replikācijas:

• transkripcijas laikā tiek atšķetināta tikai transkriptonam atbilstošā DNS sadaļa, savukārt replikācijas laikā tiek atvīta visa molekula;
• transkripcijas laikā noskaņojamie NTP satur ribozi un timīna vietā uracilu;
• informācija tiek norakstīta tikai no noteiktas jomas;
• pēc molekulas veidošanās ūdeņraža saites un sintezētā virkne tiek pārtraukta, un ķēde noslīd no DNS.

Normālai funkcionēšanai RNS primārajai struktūrai vajadzētu sastāvēt tikai no DNS sekcijām, kas norakstītas no eksoniem.

Jaunizveidotā RNS sāk nobriešanas procesu. Klusie reģioni tiek izgriezti, un informatīvie reģioni tiek sapludināti, veidojot polinukleotīdu ķēdi. Turklāt katrai sugai ir tikai tai raksturīgas pārvērtības.

MRNS notiek piesaiste sākotnējam galam. Poliadenilāts pievienojas gala vietai.

Bāzes tiek modificētas tRNS, veidojot nelielas sugas.

r-RNS arī atsevišķas bāzes ir metilētas.

Aizsargājiet no iznīcināšanas un uzlabojiet olbaltumvielu transportēšanu citoplazmā. RNS nobriedušā stāvoklī ir saistītas ar tiem.

Dezoksiribonukleīnskābju un ribonukleīnskābju nozīme

Nukleīnskābēm ir liela nozīme organismu dzīvē. Tie uzglabā, pārnes uz citoplazmu un manto meitas šūnām informāciju par katrā šūnā sintezētajiem proteīniem. Tās ir visos dzīvajos organismos, šo skābju stabilitātei ir liela nozīme gan šūnu, gan visa organisma normālai darbībai. Jebkuras izmaiņas to struktūrā izraisīs izmaiņas šūnās.

Gandrīz pirms pusgadsimta, 1953. gadā, D. Vatsons un F. Kriks atklāja gēnu vielas - dezoksiribonukleīnskābes (DNS) strukturālās (molekulārās) organizācijas principu. DNS struktūra deva atslēgu gēna vielas precīzas vairošanās mehānismam - reduplikācijai. Tā radās jauna zinātne – molekulārā bioloģija. Tika formulēta tā sauktā molekulārās bioloģijas centrālā dogma: DNS – RNS – proteīns. Tās nozīme ir tāda, ka DNS ierakstītā ģenētiskā informācija tiek realizēta proteīnu veidā, bet ne tieši, bet caur radniecīgu polimēru – ribonukleīnskābi (RNS), un šis ceļš no nukleīnskābēm uz olbaltumvielām ir neatgriezenisks. Tādējādi DNS tiek sintezēta uz DNS, nodrošinot savu redublikāciju, tas ir, sākotnējā ģenētiskā materiāla pavairošanu paaudzēs; RNS tiek sintezēta no DNS, kā rezultātā ģenētiskā informācija tiek pārrakstīta vai transkripcija vairāku RNS kopiju veidā; RNS molekulas kalpo kā veidnes proteīnu sintēzei – ģenētiskā informācija tiek pārtulkota polipeptīdu ķēžu formā. Īpašos gadījumos RNS var pārrakstīt DNS formā ("reversā transkripcija"), kā arī kopēt RNS formā (replikācija), bet proteīns nekad nevar būt nukleīnskābju veidne (sīkāku informāciju skatīt).

Tātad, tieši DNS nosaka organismu iedzimtību, tas ir, proteīnu un saistīto īpašību kopumu, kas tiek reproducēts paaudzēs. Olbaltumvielu biosintēze ir dzīvās vielas centrālais process, un nukleīnskābes nodrošina to, no vienas puses, ar programmu, kas nosaka visu sintezēto proteīnu komplektu un specifiku, un, no otras puses, ar mehānismu šīs programmas precīzai atveidei paaudzēs. . Līdz ar to dzīvības izcelsme tās modernajā šūnu formā tiek samazināta līdz iedzimtas olbaltumvielu biosintēzes mehānisma rašanās.

PROTEĪNU BIOSINTĒZE

Molekulārās bioloģijas centrālā dogma postulē tikai veidu, kā ģenētisko informāciju no nukleīnskābēm pārnest uz olbaltumvielām un līdz ar to arī uz dzīva organisma īpašībām un īpašībām. Pētījums par šī ceļa īstenošanas mehānismiem desmitgadēs, kas sekoja centrālās dogmas formulēšanai, atklāja daudz daudzveidīgākas RNS funkcijas nekā tikai informācijas nesējs no gēniem (DNS) uz olbaltumvielām un proteīnu sintēzes matrica. .

Uz att. 1 parāda vispārīgu olbaltumvielu biosintēzes shēmu šūnā. kurjers RNS(Ziņnesis RNS, Messenger RNS, mRNS), kas kodē proteīnus, kas tika apspriests iepriekš, ir tikai viena no trim galvenajām šūnu RNS klasēm. To lielākā daļa (apmēram 80%) ir cita RNS klase - ribosomu RNS, kas veido universālo proteīnu sintezējošo daļiņu – ribosomu – strukturālo rāmi un funkcionālos centrus. Tieši ribosomu RNS ir atbildīgas gan strukturāli, gan funkcionāli par ultramikroskopisku molekulāro mašīnu, ko sauc par ribosomām, veidošanos. Ribosomas saņem ģenētisko informāciju mRNS molekulu veidā un, to programmējot, veido proteīnus stingri saskaņā ar šo programmu.

Taču, lai sintezētu olbaltumvielas, ar informāciju vai programmu vien nepietiek – nepieciešams arī materiāls, no kura tos izgatavot. Olbaltumvielu sintēzes materiāla plūsma iet uz ribosomām caur trešo šūnu RNS klasi - pārnes RNS(pārneses RNS, pārneses RNS, tRNS). Tie kovalenti saista – pieņem – aminoskābes, kas kalpo kā proteīnu būvmateriāls, un nonāk ribosomās aminoacil-tRNS formā. Ribosomās aminoacil-tRNS mijiedarbojas ar mRNS kodoniem - trīs nukleotīdu kombinācijām, kā rezultātā kodoni tiek dekodēti translācijas laikā.

RIBONUKLĒSKĀBES

Tātad, mums ir galveno šūnu RNS kopums, kas nosaka mūsdienu dzīvās vielas galveno procesu - olbaltumvielu biosintēzi. Tās ir mRNS, ribosomu RNS un tRNS. RNS tiek sintezēta uz DNS, izmantojot fermentus - RNS polimerāzes, kas veic transkripciju - pārrakstot atsevišķas divpavedienu DNS sadaļas (lineāros segmentus) vienpavedienu RNS formā. DNS reģioni, kas kodē šūnu proteīnus, tiek pārrakstīti mRNS formā, savukārt daudzu ribosomu RNS un tRNS kopiju sintēzei ir īpaši šūnu genoma reģioni, no kuriem notiek intensīva pārrakstīšana bez sekojošas translācijas proteīnos.

RNS ķīmiskā struktūra. Ķīmiski RNS ir ļoti līdzīga DNS. Abas vielas ir lineāri nukleotīdu polimēri. Katrs monomērs - nukleotīds - ir fosforilēts N-glikozīds, kas veidots no piecu oglekļa cukura atlikuma - pentozes, kas satur fosfāta grupu piektā oglekļa atoma hidroksilgrupā (estera saite) un slāpekļa bāzi pie pirmā oglekļa atoma ( N-glikozīdiskā saite). Galvenā DNS un RNS ķīmiskā atšķirība ir tāda, ka RNS monomēra cukura atlikums ir riboze, bet DNS monomērs ir dezoksiriboze, kas ir ribozes atvasinājums, kurā pie otrā oglekļa atoma nav hidroksilgrupas (2. att.). ).

Gan DNS, gan RNS ir četru veidu slāpekļa bāzes: divas purīna bāzes - adenīns (A) un guanīns (G) - un divas pirimidīna bāzes - citozīns (C) un uracils (U) vai tā metilētais atvasinājums timīns (T).

Uracils ir raksturīgs RNS monomēriem, savukārt timīns ir raksturīgs DNS monomēriem, un šī ir otrā atšķirība starp RNS un DNS. Monomēri - RNS ribonukleotīdi vai DNS dezoksiribonukleotīdi - veido polimēru ķēdi, veidojot fosfodiestera tiltus starp cukura atlikumiem (starp pentozes piekto un trešo oglekļa atomu). Tādējādi nukleīnskābes polimēra ķēdi - DNS vai RNS - var attēlot kā lineāru cukura-fosfāta mugurkaulu ar slāpekļa bāzēm kā sānu grupām.

RNS makromolekulārā struktūra. Galvenā makrostrukturālā atšķirība starp diviem nukleīnskābju veidiem ir tāda, ka DNS ir viena dubultspirāle, t.i., makromolekula no diviem komplementāri saistītiem polimēra pavedieniem, kas spirāliski savīti ap kopēju asi (sk. [ , ]), un RNS ir viena vienīga. - šķipsnu polimērs. Tajā pašā laikā sānu grupu - slāpekļa bāzu - mijiedarbība savā starpā, kā arī ar cukura-fosfāta mugurkaula fosfātiem un hidroksiliem noved pie tā, ka vienpavedienu RNS polimērs salocās uz sevi un savērpjas kompakta struktūra, līdzīga proteīna polipeptīda ķēdes locīšanai kompaktā globulā. Tādā veidā unikālas RNS nukleotīdu sekvences var veidot unikālas telpiskas struktūras.

RNS specifiskā telpiskā struktūra pirmo reizi tika demonstrēta, atšifrējot vienas no tRNS atomu struktūru 1974. gadā [, ] (3. att.). tRNS polimēra ķēdes locīšana, kas sastāv no 76 nukleotīdu monomēriem, noved pie ļoti kompakta lodveida kodola, no kura taisnā leņķī izvirzās divi izvirzījumi. Tās ir īsas dubultspirāles, kas līdzīgas DNS, bet tās organizē vienas un tās pašas RNS virknes sekciju mijiedarbība. Viens no izvirzījumiem ir aminoskābju akceptors un ir iesaistīts proteīna polipeptīdu ķēdes sintēzē uz ribosomas, bet otrs ir paredzēts komplementārai mijiedarbībai ar mRNS kodējošo tripletu (kodonu) tajā pašā ribosomā. Tikai šāda struktūra spēj specifiski mijiedarboties ar proteīna enzīmu, kas piesaista aminoskābi tRNS un ar ribosomu translācijas laikā, tas ir, tās īpaši "atpazīst".

Izolētu ribosomu RNS pētījums sniedza šādu pārsteidzošu piemēru kompaktu specifisku struktūru veidošanai no vēl garākiem šāda veida lineāriem polimēriem. Ribosoma sastāv no divām nevienlīdzīgām daļām – lielām un mazām ribosomu apakšdaļiņām (apakšvienībām). Katra apakšvienība ir veidota no vienas augsta polimēra RNS un dažādiem ribosomu proteīniem. Ribosomu RNS ķēžu garums ir ļoti nozīmīgs: piemēram, baktēriju ribosomas mazās apakšvienības RNS satur vairāk nekā 1500 nukleotīdu, bet lielās apakšvienības RNS – aptuveni 3000 nukleotīdu. Zīdītājiem, arī cilvēkiem, šīs RNS ir vēl lielākas – attiecīgi aptuveni 1900 nukleotīdu un vairāk nekā 5000 nukleotīdu attiecīgi mazajā un lielajā apakšvienībā.

Ir pierādīts, ka izolētas ribosomu RNS, kas atdalītas no to olbaltumvielu partneriem un iegūtas tīrā veidā, pašas spēj spontāni salocīt kompaktās struktūrās, kas pēc izmēra un formas ir līdzīgas ribosomu apakšvienībām]. Lielo un mazo apakšdaļiņu forma ir atšķirīga, un attiecīgi atšķiras lielo un mazo ribosomu RNS forma (4. att.). Tādējādi ribosomu RNS lineārās ķēdes pašorganizējas īpašās telpiskās struktūrās, kas nosaka ribosomu apakšdaļiņu izmēru, formu un, acīmredzot, iekšējo struktūru un līdz ar to arī visas ribosomas.

Nelielas RNS. Kad tika pētītas dzīvas šūnas sastāvdaļas un atsevišķas kopējās šūnu RNS frakcijas, kļuva skaidrs, ka lieta neaprobežojas tikai ar trim galvenajiem RNS veidiem. Izrādījās, ka dabā ir daudz citu RNS veidu. Tās, pirmkārt, ir tā sauktās "mazās RNS", kas satur līdz 300 nukleotīdiem, bieži vien ar nezināmām funkcijām. Parasti tie ir saistīti ar vienu vai vairākiem proteīniem un atrodas šūnā kā ribonukleoproteīni - "mazie RNP".

Mazas RNS atrodas visās šūnas daļās, tostarp citoplazmā, kodolā, kodolā un mitohondrijās. Lielākā daļa no tiem mazajiem RNP, kuru funkcijas ir zināmas, ir iesaistīti galveno RNS veidu pēctranskripcijas apstrādes (RNS apstrādes) mehānismos - mRNS prekursoru transformācijā nobriedušās mRNS (splicing), mRNS rediģēšanā, tRNS bioģenēzē un ribosomu nobriešanā. RNS. Vienam no visbiežāk sastopamajiem mazo RNP (SRP) veidiem šūnās ir galvenā loma sintezēto proteīnu transportēšanā cauri šūnu membrānai. Ir zināmi mazu RNS veidi, kas tulkošanā veic regulējošas funkcijas. Īpaša maza RNS ir daļa no vissvarīgākā enzīma, kas atbild par DNS replikācijas uzturēšanu šūnu paaudzēs - telomerāzi. Jāsaka, ka to molekulārie izmēri ir salīdzināmi ar šūnu lodveida proteīnu izmēriem. Tādējādi pamazām kļūst skaidrs, ka dzīvas šūnas darbību nosaka ne tikai tajā sintezēto olbaltumvielu daudzveidība, bet arī bagātīga dažādu RNS kopuma klātbūtne, no kurām mazās RNS lielā mērā atdarina šūnas kompaktumu un izmēru. olbaltumvielas.

Ribozīmi. Visa aktīvā dzīve ir balstīta uz vielmaiņu – vielmaiņu, un visas vielmaiņas bioķīmiskās reakcijas notiek dzīvībai atbilstošos ātrumos, tikai pateicoties īpaši efektīviem evolūcijas radītiem katalizatoriem. Daudzus gadu desmitus bioķīmiķi ir bijuši pārliecināti, ka bioloģisko katalīzi vienmēr un visur veic olbaltumvielas, ko sauc. fermenti, vai fermenti. Un tā 1982.-1983.gadā. tika pierādīts, ka dabā ir RNS veidi, kuriem, tāpat kā proteīniem, ir ļoti specifiska katalītiskā aktivitāte [ , ]. Šādi RNS katalizatori ir saukti ribozīmi. Ideja par olbaltumvielu ekskluzivitāti bioķīmisko reakciju katalīzē beidzās.

Pašlaik ribosoma tiek uzskatīta arī par ribozīmu. Patiešām, visi pieejamie eksperimentālie dati liecina, ka proteīna polipeptīdu ķēdes sintēzi ribosomā katalizē ribosomu RNS, nevis ribosomu proteīni. Ir identificēts lielas ribosomu RNS katalītiskais reģions, kas atbild par transpeptidācijas reakcijas katalīzi, caur kuru translācijas laikā tiek pagarināta proteīna polipeptīda ķēde.

Kas attiecas uz vīrusa DNS replikāciju, tad tās mehānisms daudz neatšķiras no pašas šūnas ģenētiskā materiāla – DNS – redublikācijas. Vīrusu RNS gadījumā tiek realizēti procesi, kas ir nomākti vai vispār nav sastopami normālās šūnās, kur visa RNS tiek sintezēta tikai uz DNS kā šablona. Ja inficējas ar RNS saturošiem vīrusiem, situācija var būt divējāda. Dažos gadījumos DNS tiek sintezēta uz vīrusa RNS kā veidne ("reversā transkripcija"), un uz šīs DNS tiek transkribētas daudzas vīrusa RNS kopijas. Citos, mums visinteresantākajos gadījumos, uz vīrusa RNS tiek sintezēta komplementāra RNS ķēde, kas kalpo par veidni jaunu vīrusu RNS kopiju sintēzei – replikācijai. Tādējādi inficēšanās laikā ar RNS saturošiem vīrusiem tiek realizēta RNS fundamentālā spēja noteikt savas struktūras reprodukciju, kā tas ir DNS gadījumā.

RNS daudzfunkcionalitāte. Apkopojot un pārskatot zināšanas par RNS funkcijām, varam runāt par šī polimēra neparasto daudzfunkcionalitāti dabā. Var sniegt šādu galveno zināmo RNS funkciju sarakstu.

Ģenētiskā replikācijas funkcija: strukturāla spēja kopēt (replicēt) lineāras nukleotīdu sekvences, izmantojot komplementāras sekvences. Funkcija tiek realizēta vīrusu infekciju gadījumā un ir līdzīga DNS galvenajai funkcijai šūnu organismu dzīvē - ģenētiskā materiāla reducēšanai.

Kodēšanas funkcija: proteīnu sintēzes programmēšana ar lineārām nukleotīdu sekvencēm. Tā ir tāda pati funkcija kā DNS. Gan DNS, gan RNS vieni un tie paši nukleotīdu tripleti kodē 20 olbaltumvielu aminoskābes, un tripletu secība nukleīnskābju ķēdē ir programma 20 veidu aminoskābju secīgai izkārtošanai proteīna polipeptīdu ķēdē.

Struktūras veidošanas funkcija: unikālu trīsdimensiju struktūru veidošanās. Kompakti salocītas mazas RNS molekulas būtībā ir līdzīgas globulāro proteīnu trīsdimensiju struktūrām, savukārt garākas RNS molekulas var veidot arī lielākas bioloģiskās daļiņas vai to kodolus.

Atpazīšanas funkcija: ļoti specifiska telpiskā mijiedarbība ar citām makromolekulām (tostarp olbaltumvielām un citām RNS) un ar maziem ligandiem. Šī funkcija, iespējams, ir galvenā proteīnos. Tas ir balstīts uz polimēra spēju unikālā veidā salocīt un veidot īpašas trīsdimensiju struktūras. Atpazīšanas funkcija ir specifiskas katalīzes pamatā.

Katalītiskā funkcija: specifiska ķīmisko reakciju katalīze ar ribozīmu palīdzību. Šī funkcija ir līdzīga fermentu proteīnu fermentatīvajai funkcijai.

Kopumā RNS mums šķiet tik pārsteidzošs polimērs, ka, šķiet, tās izgudrošanai nepietika ne ar Visuma evolūcijas laiku, ne ar Radītāja intelektu. Kā redzams, RNS spēj pildīt abu dzīvībai fundamentāli svarīgo polimēru – DNS un olbaltumvielu – funkcijas. Nav pārsteidzoši, ka pirms zinātnes radās jautājums: vai RNS pasaules rašanās un pašpietiekama pastāvēšana varētu būt pirms dzīvības rašanās tās mūsdienu DNS-olbaltumvielu formā?

DZĪVES IZCELSME

Oparīna proteīna koacervāta teorija. Iespējams, pirmo zinātnisko, labi pārdomāto teoriju par dzīvības izcelsmi abiogēnā veidā ierosināja bioķīmiķis A.I. Oparīns pagājušā gadsimta 20. gados [,]. Teorija balstījās uz priekšstatu, ka viss sākās ar olbaltumvielām, un uz iespēju noteiktos apstākļos abiogēnā veidā spontāni ķīmiski sintēzēt proteīnu monomērus – aminoskābes – un proteīniem līdzīgus polimērus (polipeptīdus). Teorijas publicēšana veicināja daudzus eksperimentus vairākās laboratorijās visā pasaulē, kas parādīja šādas sintēzes realitāti mākslīgos apstākļos. Teorija ātri kļuva vispārpieņemta un ārkārtīgi populāra.

Tās galvenais postulāts bija tāds, ka primārajā "buljonā" spontāni radušies proteīniem līdzīgi savienojumi tika apvienoti "koacervāta pilienos - atsevišķās koloidālās sistēmās (solos), kas peldēja atšķaidītākā ūdens šķīdumā. Tas deva galveno priekšnoteikumu organismu rašanās procesam - noteiktas bioķīmiskās sistēmas izolēšana no apkārtējās vides, tās sadalīšana. Tā kā dažiem proteīniem līdzīgiem koacervāta pilienu savienojumiem varēja būt katalītiska aktivitāte, pilienu iekšienē kļuva iespējams veikt bioķīmiskas sintēzes reakcijas - bija asimilācijas līdzība un līdz ar to augšana. koacervāta ar sekojošu sadalīšanos daļās – reprodukcija.koacervāts tika uzskatīts par dzīvas šūnas prototipu (5. att.).

Viss bija pārdomāts un teorētiski zinātniski pamatots, izņemot vienu problēmu, kas ilgu laiku pievēra acis gandrīz visiem dzīvības rašanās jomas ekspertiem. Ja atsevišķas veiksmīgas proteīnu molekulu konstrukcijas (piemēram, efektīvi katalizatori, kas nodrošina šim koacervātam priekšrocību augšanā un reprodukcijā) rodas spontāni, izmantojot nejaušas sintēzes bez šabloniem koacervātā, kā tās varētu kopēt izplatīšanai koacervātā. , un vēl jo vairāk pārnešanai uz pēcnācēju koacervātiem? Teorija nav spējusi piedāvāt risinājumu precīzas vairošanās problēmai - koacervātā un paaudzēs - atsevišķiem, nejauši parādās efektīvas proteīna struktūras.

RNS pasaule kā mūsdienu dzīves priekštecis. Zināšanu uzkrāšanās par ģenētisko kodu, nukleīnskābēm un proteīnu biosintēzi lika apstiprināt principiāli jaunu ideju par TOM, ka viss sākās nevis ar olbaltumvielām, bet gan ar RNS [ - ]. Nukleīnskābes ir vienīgais bioloģisko polimēru veids, kura makromolekulārā struktūra, pateicoties komplementaritātes principam jaunu ķēžu sintēzē (sīkāku informāciju sk.), nodrošina iespēju kopēt savu monomēra vienību lineāro secību, citiem vārdiem sakot, spēja reproducēt (replicēt) polimēru, tā mikrostruktūru. Tāpēc ģenētiskais materiāls var būt tikai nukleīnskābes, bet ne olbaltumvielas, tas ir, reproducējamas molekulas, kas paaudzēs atkārto savu specifisko mikrostruktūru.

Vairāku iemeslu dēļ primārais ģenētiskais materiāls varētu būt RNS, nevis DNS.

Pirmkārt, gan ķīmiskajā sintēzē, gan bioķīmiskajās reakcijās ribonukleotīdi ir pirms dezoksiribonukleotīdiem; dezoksiribonukleotīdi ir ribonukleotīdu modifikācijas produkti (sk. 2. att.).

Otrkārt, senākajos, universālākajos vitālās vielmaiņas procesos plaši pārstāvēti ir ribonukleotīdi, nevis dezoksiribonukleotīdi, tostarp galvenie enerģijas nesēji, piemēram, ribonukleozīdu polifosfāti (ATP utt.).

Treškārt, RNS replikācija var notikt bez jebkādas DNS iesaistes, un DNS replikācijas mehānisms pat mūsdienu dzīvajā pasaulē prasa obligātu RNS praimera līdzdalību DNS ķēdes sintēzes ierosināšanā.

Ceturtkārt, RNS, kam ir visas tās pašas veidnes un ģenētiskās funkcijas kā DNS, spēj veikt arī vairākas proteīniem raksturīgas funkcijas, tostarp ķīmisko reakciju katalīzi. Tādējādi ir pamats uzskatīt DNS par vēlāku evolūcijas ieguvi - kā RNS modifikāciju, kas ir specializēta, lai veiktu unikālu gēnu kopiju reproducēšanas un uzglabāšanas funkciju šūnu genomā bez tiešas līdzdalības proteīnu biosintēzē.

Pēc katalītiski aktīvo RNS atklāšanas ideja par RNS prioritāti dzīvības izcelsmē saņēma spēcīgu impulsu attīstībai, un koncepcija tika formulēta. pašpietiekama RNS pasaule, pirms mūsdienu dzīves [ , ]. Iespējamā RNS pasaules rašanās shēma ir parādīta attēlā. 6.

Ribonukleotīdu abiogēnā sintēze un to kovalentā saistība ar RNS tipa oligomēriem un polimēriem varētu notikt aptuveni tādos pašos apstākļos un tajā pašā ķīmiskajā vidē, kas tika uzskatīta par aminoskābju un polipeptīdu veidošanos. Nesen A.B. Četverins un citi (Krievijas Zinātņu akadēmijas Olbaltumvielu institūts) eksperimentāli parādīja, ka vismaz daži poliribonukleotīdi (RNS) parastā ūdens vidē spēj spontāni rekombinēties, tas ir, ķēdes segmentu apmaiņu ar pāresterifikācijas palīdzību. Īso ķēžu segmentu apmaiņai pret garajiem segmentiem vajadzētu izraisīt poliribonukleotīdu (RNS) pagarināšanos, un šādai rekombinācijai pašai būtu jāveicina šo molekulu strukturālā daudzveidība. Starp tiem var rasties arī katalītiski aktīvas RNS molekulas.

Pat ārkārtīgi reta atsevišķu RNS molekulu parādīšanās, kas spēja katalizēt ribonukleotīdu polimerizāciju vai oligonukleotīdu savienošanu komplementārā ķēdē kā uz šablona [ , ], nozīmēja RNS replikācijas mehānisma veidošanos. Pašu RNS katalizatoru (ribozīmu) replikācijai vajadzēja izraisīt pašreplicējošu RNS populāciju rašanos. Izgatavojot sevis kopijas, RNS vairojās. Neizbēgamās kļūdas kopēšanā (mutācijā) un rekombinācijā pašreplicējošās RNS populācijās radīja arvien lielāku šīs pasaules daudzveidību. Tādējādi šķietamā senā RNS pasaule ir "pašpietiekama bioloģiskā pasaule, kurā RNS molekulas darbojās gan kā ģenētiskais materiāls, gan kā fermentiem līdzīgi katalizatori" .

Olbaltumvielu biosintēzes rašanās. Turklāt, pamatojoties uz RNS pasauli, proteīnu biosintēzes mehānismu veidošanos, dažādu proteīnu ar iedzimtu struktūru un īpašībām rašanos, proteīnu biosintēzes sistēmu un proteīnu komplektu sadalīšanu, iespējams, koacervātu veidā, un proteīnu evolūciju. pēdējai šūnu struktūrās - vajadzēja notikt dzīvām šūnām (sk. 6. att.).

Problēma par pāreju no senās RNS pasaules uz mūsdienu proteīnu sintezējošo pasauli ir visgrūtākā pat tīri teorētiskam risinājumam. Polipeptīdu un proteīnu līdzīgu vielu abiogēnās sintēzes iespēja problēmas risināšanā nepalīdz, jo nav konkrēta veida, kā šo sintēzi varētu saistīt ar RNS un pakļaut ģenētiskai kontrolei. Ģenētiski kontrolētajai polipeptīdu un proteīnu sintēzei bija jāattīstās neatkarīgi no primārās abiogēnās sintēzes, savā veidā, pamatojoties uz jau esošo RNS pasauli. Literatūrā ir izvirzītas vairākas hipotēzes par mūsdienu proteīnu biosintēzes mehānisma izcelsmi RNS pasaulē, taču, iespējams, nevienu no tām nevar uzskatīt par rūpīgi pārdomātu un nevainojamu fizikāli ķīmisko iespēju ziņā. Es iepazīstināšu ar savu versiju par RNS evolūcijas un specializācijas procesu, kas noved pie olbaltumvielu biosintēzes aparāta rašanās (7. att.), taču tā nepretendē uz pilnīgu.

Piedāvātajā hipotētiskajā shēmā ir divi būtiski punkti, kas šķiet būtiski svarīgi.

Pirmkārt, tiek postulēts, ka abiogēniski sintezēti oligoribonukleotīdi aktīvi rekombinējas, izmantojot spontānas neenzimātiskas pāresterifikācijas mehānismu, izraisot iegarenu RNS ķēžu veidošanos un izraisot to daudzveidību. Tādā veidā oligonukleotīdu un polinukleotīdu populācijā varētu parādīties gan katalītiski aktīvie RNS tipi (ribozīmi), gan cita veida RNS ar specializētām funkcijām (sk. 7. att.). Turklāt oligonukleotīdu neenzimātiska rekombinācija, kas komplementāri saistās ar polinukleotīdu veidni, varētu nodrošināt šai veidnei komplementāru fragmentu šķērssavienojumu (splicēšanu) vienā ķēdē. Tieši šādā veidā, nevis ar mononukleotīdu katalizētu polimerizāciju, var veikt RNS primāro kopēšanu (pavairošanu). Protams, ja parādījās ribozīmi, kuriem bija polimerāzes aktivitāte, tad kopēšanas efektivitāte (precizitāte, ātrums un produktivitāte) bija papildinoša. matricai vajadzēja ievērojami palielināties.

Otrkārt Manas versijas pamatnosacījums ir tāds, ka primārais proteīnu biosintēzes aparāts radās, pamatojoties uz vairāku veidu specializētām RNS, pirms parādījās ģenētiskā materiāla - RNS un DNS - enzīmu (polimerāzes) replikācijas aparāts. Šajā primārajā aparātā bija iekļauta katalītiski aktīva proribosomu RNS ar peptidiltransferāzes aktivitāti; pro-tRNS kopums, kas specifiski saistās ar aminoskābēm vai īsiem peptīdiem; cita proribosomāla RNS, kas spēj mijiedarboties vienlaicīgi ar katalītisko proribosomu RNS, pro-mRNS un pro-tRNS (sk. 7. att.). Šāda sistēma jau varētu sintezēt polipeptīdu ķēdes tās katalizētās transpeptidācijas reakcijas dēļ. Starp citiem katalītiski aktīvajiem proteīniem - primārajiem enzīmiem (enzīmiem) - parādījās arī proteīni, kas katalizē nukleotīdu polimerizāciju - replikāzes jeb NK polimerāzes.

Taču iespējams, ka hipotēze par RNS seno pasauli kā mūsdienu dzīvās pasaules priekšteci nekad nespēs iegūt pietiekamu pamatojumu, lai pārvarētu galveno grūtību – zinātniski ticamu pārejas no RNS un tās replikācijas mehānisma aprakstu. proteīnu biosintēzei. Pastāv pievilcīga un labi pārdomāta alternatīva hipotēze par A.D. Altshtein (Krievijas Zinātņu akadēmijas Gēnu bioloģijas institūts), kas postulē, ka ģenētiskā materiāla replikācija un tā translācija - proteīnu sintēze - radās un attīstījās vienlaicīgi un konjugēti, sākot ar abiogēniski sintezētu oligonukleotīdu un aminoacil-nukleotilātu - jaukto anhidrīdu mijiedarbību. aminoskābēm un nukleotīdiem. Bet tas ir nākamais stāsts... "Un Šeherezāde pieķēra rītu, un viņa pārtrauca atļauto runu.".)

Literatūra

. Vatsons J.D., Kriks F.H.C. Nukleīnskābju molekulārā struktūra // Daba. 1953. V. 171. P. 738-740.

. Vatsons J.D., Kriks F.H.C. Dezoksiribozes nukleīnskābes struktūras ģenētiskās sekas // Nature 1953 V. 171. P. 964-967.

. Spirin A.S. Mūsdienu bioloģija un bioloģiskā drošība // Krievijas Zinātņu akadēmijas biļetens. 1997. 7.nr.

. Spirin A.S. Par dabiskās augsta polimēra ribonukleīnskābes makromolekulāro struktūru šķīdumā // Molekulārās bioloģijas žurnāls. 1960. V. 2. P. 436-446.

. Kirn S.H., Suddath F.L., Quigley GJ. un citi. Rauga fenilalanīna pārneses RNS trīsdimensiju terciārā struktūra // Zinātne. 1974. V. 185. P. 435-40.

. Robertas J.D., Ladner J.E., Finch J.T. un citi. Rauga fenilalanīna tRNS struktūra pie 3 A izšķirtspējas // Daba. 1974. V. 250. P. 546-551.

. Vasiļjevs V.D., Serdjuks I.N., Gudkovs A.T., SPIRins A.S. Ribosomu RNS pašorganizācija // Ribosomu struktūra, funkcija un ģenētika / Red. Hārdestijs B. un Kramers G. Ņujorka: Springer-Verlag, 1986, 129.–142. lpp.

. Baserga SJ., Steitz J.A. Mazo ribonukleoproteīnu daudzveidīgā pasaule // The RNA World / Red. Gesteland R.F. un Atkins J.F. Ņujorka: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1993, 359.–381. lpp.

. Kruger K., Grabowski PJ., Zaug AJ. un citi. Pašsavienojošā RNS: ribosomu RNS iejaukšanās secības automātiskā izgriešana un autociklizācija Tetrahymena

. Bartels D.P., Szostaks J.W. Jaunu ribozīmu izolācija no liela nejaušu secību kopuma // Zinātne. 1993. V. 261. P. 1411-1418.

. Eklands E.H., Bartels D.P. RNS katalizēta RNS polimerizācija, izmantojot nukleozīdu trifosfātus // Daba. 1996 V. 382. P. 373-376.

. Orgel L.E. Dzīvības izcelsme – faktu un spekulāciju apskats //Bioķīmisko zinātņu tendences. 1998. V. 23. lpp. 491-495.

. Altšteins A.D.Ģenētiskās sistēmas izcelsme: cilmes hipotēze // Molekulārā bioloģija. 1987. T. 21. S. 309-322.

Spirins Aleksandrs Sergejevičs - akadēmiķis, Krievijas Zinātņu akadēmijas Olbaltumvielu pētniecības institūta direktors, Krievijas Zinātņu akadēmijas Prezidija loceklis.

Pirmkārt, daži vispārīgi noteikumi.

Visa ķermeņa ķīmisko procesu programma tiek ierakstīta DNS - ģenētiskās informācijas molekulārajā krātuvē. Parasti šīs informācijas plūsmu attēlo shēma: DNS RNS PROTEĪNS, kas parāda nukleotīdu secību ģenētiskās valodas pārvēršanas procesu aminoskābju sekvencēs. DNS RNS shēma apzīmē RNS molekulu biosintēzi, kuru nukleotīdu secība ir komplementāra kādai DNS molekulas sadaļai (gēnam). Šo procesu parasti sauc par transkripciju. Tādējādi tiek sintezēta tRNS, rRNS, mRNS. Apzīmējums RNS PROTEĪNS izsaka polipeptīdu ķēžu biosintēzi, kuru aminoskābju secību nosaka mRNS nukleotīdu secība, piedaloties tRNS un rRNS. Šo procesu sauc par tulkošanu. Abi procesi notiek, piedaloties daudziem proteīniem, kas veic katalītiskas un nekatalītiskas funkcijas.

RNS biosintēze.

Visu veidu RNS (p, t, m) sintēzei izmanto tikai viena veida enzīmu: DNS atkarīgo RNS - polimerāzi, kas ietver cieši saistītu cinka jonu. Atkarībā no tā, kāda veida RNS tiek sintezēta, tiek izolēta RNS polimerāze 1 (katalizē rRNS sintēzi), RNS polimerāze 2 (mRNS) un RNS polimerāze 3 (tRNS). Mitohondrijās tika atrasts cits tips - RNS - polimerāze 4. Visu veidu RNS polimerāžu molekulmasa ir robežās no 500 000 - 600 000. Visa sintēze notiek saskaņā ar informāciju, kas atrodas attiecīgajos DNS gēnos. No kāda avota RNS polimerāzes enzīms tiktu izolēts (no dzīvniekiem, augiem, baktērijām), tam raksturīgas šādas in vivo funkcionēšanas pazīmes: 1) tiek izmantoti trifosfonukleozīdi, nevis di- un nemonofosfonukleozīdi. 2) Optimālai darbībai ir nepieciešams kofaktors – magnija jons. 3) Enzīms izmanto tikai vienu DNS virkni kā veidni RNS komplementāras kopijas sintēzei (tādēļ sintēze ir matrica). Secīga nukleotīdu pievienošana notiek tā, ka ķēde aug no 5` līdz 3` galam (5` - 3` polimerizācija):

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

5) RNS sēklu daļu var izmantot, lai sāktu sintēzi:

Nukleozīdu trifosfāts

(RNS)n atlikumi (RNS)n + 1 + PF

RNS - polimerāze

Tajā pašā laikā polimerizācija var notikt (biežāk tas notiek) bez sēklas, izmantojot tikai vienu nukleozīdu trifosfātu sēklas daļas vietā (parasti tas ir ATP vai GTP).

6) Šīs polimerizācijas laikā ferments kopē tikai vienu DNS virkni un pārvietojas pa šablonu 3' - 5' virzienā. Kopētās ķēdes izvēle nav nejauša.

7) Veidnes DNS ķēde satur RNS sintēzes ierosināšanas signālus fermentam, kas atrodas noteiktās pozīcijās pirms gēna sākuma, un sintēzes beigu signālus, kas atrodas pēc gēna vai gēnu grupas beigām.

8) Iepriekš aprakstītajiem procesiem var būt nepieciešama superspirēta DNS, kas palīdz atpazīt sintēzes sākuma un beigu signālus un atvieglo RNS polimerāzes saistīšanos ar šablonu.

RNS polimerāze ir oligomērs enzīms, kas sastāv no 5 apakšvienībām: alfa, alfa`, beta, beta, gamma. Atsevišķas apakšvienības atbilst noteiktām funkcijām: piemēram, beta apakšvienība ir iesaistīta fosfodiestera saites veidošanā, gamma apakšvienība ir iesaistīta starta signāla atpazīšanā.

DNS reģionu, kas ir atbildīgs par RNS polimerāzes sākotnējo saistīšanu, sauc par promotoru, un tajā ir 30–60 slāpekļa bāzes pāri.

RNS sintēze DNS atkarīgās RNS polimerāzes iedarbībā notiek 3 posmos: iniciācija, pagarināšana, izbeigšana.

1) Iniciācija - gamma apakšvienība, būdama daļa no RNS polimerāzes, veicina ne tikai DNS promotora sekciju "atpazīšanu", bet arī tieši saistās TATA sekvences reģionā. Papildus tam, ka TATA reģions ir atpazīšanas signāls, tajā var būt arī viszemākais ūdeņraža saišu stiprums, kas atvieglo DNS virkņu “attīšanu”. Ir pierādījumi, ka cAMP ir iesaistīts arī šī procesa stimulēšanā. RNS polimerāzes gamma apakšvienība piedalās arī DNS dubultās spirāles atvēršanā. Šajā gadījumā viena no DNS virknēm kalpo par veidni jaunas RNS virknes sintēzei. Un, tiklīdz šī sintēze sākas, gamma apakšvienība tiek atdalīta no fermenta un nākotnē pievienojas citai enzīma molekulai, lai piedalītos jaunā transkripcijas ciklā. DNS "attīšana" notiek, kad RNS polimerāze pārvietojas pa kodēšanas virkni. Tas ir nepieciešams, lai pareizi veidotu komplementārus pārus ar nukleotīdiem, kas ievietoti RNS ķēdē. Nevītītās DNS sekcijas izmērs ir nemainīgs visā procesā un ir aptuveni 17 bāzes pāri uz RNS polimerāzes molekulu. Vienu un to pašu kodēšanas ķēdi vienlaikus var nolasīt vairākas RNS polimerāzes molekulas, taču process tiek regulēts tā, ka jebkurā brīdī katra RNS polimerāzes molekula transkribē dažādas DNS sadaļas. Tajā pašā laikā DNS atkarīgajai RNS-polimerāzei 3, kas sintezē tRNS, ir raksturīga iekšējā promotora “atpazīšana”.

2) pagarināšanu jeb sintēzes turpināšanu veic RNS polimerāze, bet jau tetramēra veidā, jo Gamma apakšvienība jau ir atdalījusies. Jaunā virkne aug, secīgi pievienojot ribonukleotīdus brīvajai 3'-hidroksi grupai. Piemēram, seruma albumīna mRNS sintēzes ātrums ir līdz 100 nukleotīdiem sekundē. Atšķirībā no DNS polimerāzes (par kuru mēs runāsim tālāk), RNS polimerāze nepārbauda jaunizveidotās polinukleotīdu ķēdes pareizību. Kļūdu līmenis RNS sintēzē ir 1:1 000 000.

3) Izbeigšana - šeit ir iesaistīts proteīna faktors r (ro). Tā neietilpst RNS polimerāzes sastāvā. Tas, iespējams, atpazīst veidnē esošo nukleotīdu terminatora secību, izmantojot vienu no mijiedarbības mehānismiem starp gamma apakšvienību un promotoru. Terminators satur arī apmēram 30–60 bāzu pārus un beidzas ar virkni AT pāru, lai gan dažām RNS ir atzīmēts, ka beigu signāli ir 1000–2000 bāzu attālumā no kodējošā gēna. Iespējams, ka viena no polimerāzes daļiņām ir iesaistīta arī terminatora sekvences atpazīšanā. Šajā gadījumā RNS sintēze apstājas un sintezētā RNS molekula atstāj fermentu. Lielākā daļa šādā veidā sintezēto RNS molekulu nav bioloģiski aktīvas. Drīzāk tie ir prekursori, kuriem dažādu reakciju rezultātā jāattīstās nobriedušām formām. To sauc par apstrādi. Šādas reakcijas ir: (1) garo ķēžu prekursoru fragmentācija (turklāt no viena transkripta var izveidoties no 1 līdz 3 tRNS). (2) Nukleotīdu pievienošana galiem. (3) Specifiska nukleotīdu modifikācija (metilēšana, sulfonēšana, deaminēšana utt.).

mRNS apstrādei ir vēl viena iezīme. Izrādījās, ka dažkārt informāciju, kas kodē AK – secību gēnos, pārtrauc nekodējošas sekvences, t.i. "pārplēsti gēni". Bet transkripcijas laikā tiek kopēts viss “salauztais” gēns. Šajā gadījumā endonukleāžu vai tos sauc par restrikcijas enzīmu apstrādes laikā tiek izgriezti nekodējošie reģioni (introni). Šobrīd no tiem ir izolēti vairāk nekā 200. Restrikcijas enzīmi sašķeļ saites (atkarībā no fermenta veida) starp stingri noteiktiem nukleotīdiem (piemēram, G - A, T - A utt.). Pēc tam ligāzes saista kodējošos reģionus (eksonus). Lielākā daļa no sekvencēm, kuru transkripti atrodas nobriedušajās mRNS, tiek sadalītas genomā no vienas līdz 50 reizēm ar nekodētiem reģioniem (introniem). Parasti introni ir daudz garāki nekā eksoni. Intronu funkcijas nav precīzi noteiktas. Varbūt tie kalpo eksonu fiziskai atdalīšanai, lai optimizētu ģenētiskos pārkārtojumus (rekombinācijas). Ir arī RNS sintēze bez šabloniem. Šo procesu katalizē enzīms polinukleotīdu fosforilāze: nuklDF + (nuklMF) n (nuklMF) n + 1 + Fk. Šim fermentam nav nepieciešama veidne, un tas nesintezē polimēru ar noteiktu polinukleotīdu secību. RNS ķēde viņam vajadzīga tikai kā sēkla. Vairākām antibiotikām (apmēram 30) ir inhibējoša iedarbība uz RNS sintēzes procesu. Šeit ir divi mehānismi: (1) saistīšanās ar RNS polimerāzi, kas noved pie enzīma inaktivācijas (piemēram, rifamicīns saistās ar b-vienību). (2) Antibiotikas var saistīties ar veidnes DNS un bloķēt fermenta saistīšanos ar veidni vai RNS polimerāzes kustību gar DNS (piemēram, aktinomicīns D).

DNS biosintēze.

Ģenētisko informāciju, kas atrodas hromosomas DNS, var pārnest vai nu ar precīzu replikāciju, vai ar rekombināciju, transponēšanu un konversiju:

1) Rekombinācija Divas homologas hromosomas apmainās ar ģenētisko materiālu.

2) Transpozīcija - spēja pārvietot gēnus pa hromosomu vai starp hromosomām. Tam var būt svarīga loma šūnu diferenciācijā.

3) Pārvēršana - identiskas hromosomu sekvences var veidot nejaušus pārus, un neatbilstošās sadaļas tiek noņemtas.

4) Replikācija (tas ir galvenais DNS sintēzes veids), tas ir, "savu veidu" reprodukcija.

Replikācijas galvenā funkcionālā nozīme ir ģenētiskās informācijas piegāde pēcnācējiem. Galvenais enzīms, kas katalizē DNS sintēzi, ir DNS polimerāze. Ir izdalīti vairāki DNS polimerāzes veidi: 1) alfa - (izolēts no kodola) - tas ir galvenais enzīms, kas saistīts ar hromosomu replikāciju. 2) beta - (arī lokalizēts kodolā) - acīmredzot, tie ir iesaistīti remonta un rekombinācijas procesos. 3) gamma - (lokalizēts mitohondrijās) - iespējams, ir iesaistīts mitohondriju DNS replikācijā. Lai DNS polimerāze darbotos, nepieciešami šādi nosacījumi: 1) barotnē jābūt visiem 4 dezoksiribonukleotīdiem (dATP, dGTP, dCTP un TTP); 2) optimālai darbībai ir nepieciešams kofaktors: mangāna joni; 3) nepieciešama nokopētas divpavedienu DNS klātbūtne; 4) nukleotīdi piesaistīti virzienā 5` - 3` (5` - 3` - polimerizācija); 5) replikācija sākas stingri noteiktā apgabalā un notiek vienlaicīgi abos virzienos ar aptuveni vienādu ātrumu; 6) sintēzes uzsākšanai kā sēklu daļu var izmantot vai nu DNS fragmentu, vai RNS fragmentu, atšķirībā no RNS sintēzes, kur iespējama sintēze no atsevišķiem nukleotīdiem; 7) replikācijai nepieciešama superspirēta DNS molekula. Bet, ja, kā minēts iepriekš, transkripcijai (t.i., RNS sintēzei) ir nepieciešama RNS polimerāze (ar gamma apakšvienību atpazīšanai un saistīšanai ar promotoru) un beigu signāla atpazīšanas proteīns (faktors r), DNS replikācijas laikā tiek veikta DNS polimerāze papildina vairākus (apmēram 10) proteīnus, no kuriem daži ir fermenti. Šie papildu proteīni veicina:

1) replikācijas sākuma atpazīšana ar DNS polimerāzi.

2) DNS dupleksa lokāla attīšana, kas atbrīvo atsevišķus pavedienus veidņu kopēšanai.

3) Izkausētās struktūras stabilizācija (nevītīta).

4) Sēklu ķēžu veidošanās, lai uzsāktu DNS polimerāzes darbību.

5) piedalās replikācijas dakšas veidošanā un popularizēšanā.

6) Veicina pabeigšanas vietu atpazīšanu.

7) Veicina DNS supercoiling.

Mēs esam norādījuši visus nepieciešamos DNS replikācijas nosacījumus. Un tā, kā jau minēts, DNS replikācija sākas stingri noteiktā vietā. Vecāku DNS attīšanai nepieciešama ATP hidrolīzes rezultātā atbrīvotā enerģija. Katra AO pāra atdalīšanai tiek izmantotas divas ATP molekulas. Jaunās DNS sintēze ir saistīta ar vienlaicīgu vecāku DNS attīšanu. Vietu, kurā notiek gan attīšana, gan sintēze, sauc par "replikācijas dakšiņu":

Vecāku DNS

Tikko sintezēta DNS

DNS replikācija notiek tā, ka katra vecāku 2-pavedienu DNS virkne ir paraugs jaunas komplementāras virknes sintēzei, un divas virknes (sākotnējā un tikko sintezētā) apvienojas, veidojot nākamās DNS paaudzes. Šo mehānismu sauc par puskonservatīvo replikāciju. DNS replikācija notiek vienlaicīgi uz 2 pavedieniem un, kā jau minēts, virzās 5` - 3` virzienā. Bet vecāku DNS ķēdes ir dažādos virzienos. Tomēr nav fermentu, kas vadītu DNS sintēzi 3` - 5` virzienā. Tāpēc viena virkne, kas kopē vecāku virkni ar 5`-3` virzienu, tiks sintezēta nepārtraukti (to sauc par "vadošo"), otrā daļa tiks sintezēta arī 5`-3` virzienā, bet fragmentos pa 150 -200 nukleotīdi, kas pēc tam tiek sapludināti. Šo ķēdi sauc par "atpalikšanu".

Lai sāktu jaunas DNS sintēzi, ir nepieciešama sēkla. Mēs jau teicām, ka sēkla var būt DNS vai RNS fragments. Ja RNS kalpo kā sēkla, tad šī ir ļoti īsa ķēde, tā satur apmēram 10 nukleotīdus un tiek saukta par primeru. Sintezē vienai no DNS virknēm komplementāru praimeri, īpašu enzīmu – primāzi. Signāls primāzes aktivācijai ir pirmsprimēšanas starpprodukta kompleksa veidošanās, kas sastāv no 5 proteīniem. 3'-gala grupa (primera gala ribonukleotīda hidroksilgrupa) kalpo kā sēkla DNS sintēzei DNS polimerāzes iedarbībā. Pēc DNS sintēzes RNS komponents (primer) tiek hidrolizēts ar DNS polimerāzi.

DNS polimerāžu darbu vada matrica, tas ir, jaunsintezētās DNS nukleotīdu sastāvs ir atkarīgs no matricas rakstura. Savukārt DNS polimerāze pirms polimerizācijas turpināšanas vienmēr noņem nekomplementārus atlikumus praimera beigās. Tādējādi DNS replikācija norit ļoti precīzi, jo bāzes savienošana pārī tiek pārbaudīta divas reizes. DNS polimerāzes spēj veidot tikko sintezētās DNS ķēdes, bet nespēj katalizēt 2 DNS virkņu savienojumu vai aizvērt vienu virkni (apļveida DNS veidošanās laikā). Šīs funkcijas veic DNS ligāze, kas katalizē fosfodiestera saites veidošanos starp 2 DNS virknēm. Šis enzīms ir aktīvs brīvas OH grupas klātbūtnē vienas DNS virknes 3` galā un fosfātu grupas klātbūtnē citas DNS virknes 5` galā. Ķēžu šķērssavienošanās notiek ATP enerģijas dēļ. Tā kā daudzi ķīmiskie un fizikālie aģenti (jonizējošais starojums, UV starojums, dažādas ķīmiskas vielas) izraisa DNS bojājumus (tiek mainīti vai zaudēti AO, tiek pārrautas fosfodiestera saites utt.), visām šūnām ir mehānismi šo bojājumu novēršanai. Restrikcijas DNS atrod šos bojājumus un izgriež bojāto vietu, DNS polimerāze veic bojāto vietu remonta (atjaunojošo) sintēzi 5' - 3' virzienā. Labotā vieta tiek piesaistīta pārējai ķēdes daļai ar DNS ligāzi. Šo izmainīto vai bojāto vietu labošanas metodi sauc par labošanu. DNS replikācijas inhibitoru saraksts ir garš un daudzveidīgs. Daži saistās ar DNS polimerāzi, inaktivējot to, citi saistās un inaktivē noteiktu palīgbloku, citi tiek ievadīti matricas DNS, izjaucot tās kopēšanas spēju, un citi darbojas kā konkurējoši inhibitori, kas pārstāv parasto nukleotīdu trifosfātu analogu. Šādi inhibitori ir dažas antibiotikas, mutagēni, ķīmiskās indes, pretvīrusu līdzekļi utt.

Olbaltumvielu biosintēze (gēnu translācija).

Polipeptīdu ķēdes montāža no tās sastāvā esošajām AA ir pārsteidzošs un ļoti sarežģīts process, ko var iedomāties kā notiek 4 posmos, proti:

1) AK (ATP atkarīga stadija) aktivizēšana un atlase;

2) polipeptīdu ķēdes sintēzes uzsākšana (no GTP atkarīga stadija);

3) polipeptīdu ķēdes pagarināšanās (no GTP atkarīga stadija);

4) polipeptīdu ķēdes sintēzes pārtraukšana.

(1) – AA aktivizēšana un izvēle. Visos šūnu veidos pirmais translācijas posms ir no ATP atkarīga katra AA transformācija kompleksā: aminoacil-tRNS. Tādējādi tiek sasniegti divi mērķi:

1) AA reaktivitāte palielinās peptīdu saites veidošanās ziņā.

2) AA saistās ar konkrētu tRNS (tas ir, notiek atlase). Reakcija notiek 2 posmos + Mg++

1) AA + ATP aminoacils - AMP + PF

aminoacil-tRNS sintetāze

2) aminoacil-AMP + tRNS aminoacil-tRNS

aminoacil-tRNS sintetāze

Aminoacil-tRNS sintetāze katalizē aminoacila (aminoskābes atlikuma) pievienošanu gala adenozīna 3` hidroksilgrupai. Atcerēsimies tRNS struktūru:

Šī roka ir nepieciešama, šī roka ir iesaistīta aminoacil-

tRNS tRNS atpazīšanai ar ribosomu proteīnu sintēzes vietā.

aminoacil-tRNS-

Petidāze

antikodons

Papildus katalītiskajai aktivitātei aminoacil-tRNS sintetāzei ir ļoti augsta specifika, "atpazīstot" gan aminoskābes, gan tām atbilstošās tRNS. Tiek pieņemts, ka šūnās ir 20 sintetāzes - viena katrai AA, savukārt tRNS ir daudz lielāka (vismaz 31-32), jo daudzas AA var apvienoties ar divām vai pat trim dažādām tRNS molekulām.

(2) Iniciācija ir proteīna sintēzes otrais solis.

Lai sāktu tulkošanu, ir nepieciešama precīza pirmā kodona atpazīšana, kas atrodas tūlīt pēc netulkotās mRNS sekvences. Iniciatora kodons ir AUG, un iniciators ir metionīna-tRNS

mRNS nav tulkota tulkota nav tulkota

secība secība secība

1. kodons.

Atpazīšana notiek ar tRNS antikodona palīdzību. Lasīšana notiek virzienā 5` - 3`. Šai atpazīšanai nepieciešama sakārtota, enerģiju patērējoša (GTP) mijiedarbība ar disociētajām ribosomām. Šis process notiek, piedaloties papildu olbaltumvielām, kuras sauc par iniciācijas faktoriem (FI), to ir 8. Procesā iesaistās ribosomu 40S un 60S apakšvienības. Apskatīsim detalizētu iniciēšanas mehānismu.

1) 40S - rRNS apakšvienība saistās ar mRNS reģionu pirms pirmā kodona. FI-3 piedalās tajā.

2) Pirmā aminoacil-tRNS, kas iesaistīta pirmā kodona translācijā, mijiedarbojas ar GMP un FI-2. Šis iegūtais komplekss PI-1 klātbūtnē piesaista tRNS pie veidnes pirmā kodona un veido iniciācijas kompleksu ar ribosomas 40S apakšvienību.

3) Pēc visu iniciācijas faktoru (FI-1,2,3) atbrīvošanās ribosomas 60S apakšvienība tiek piesaistīta GTP, un GTP tiek hidrolizēts. Tas pabeidz pilnīgas ribosomas 80S daļiņas veidošanos. tādējādi veidojas pilnīgs iniciācijas komplekss: ribosoma - mRNS - tRNS.

Pilnībā samontētā ribosomā ir 2 funkcionālas vietas mijiedarbībai ar tRNS molekulām. Peptidila vieta (P-vieta) - satur augošu polipeptīdu ķēdi kā daļu no peptidil-tRNS kompleksā ar pēdējo protranslēto mRNS kodonu. Aminoacilvieta (A-vieta) satur aminoacil-tRNS, kas savienota ar atbilstošo kodonu, aminoacil-tRNS nonāk topošajā P-vietā, atstājot A vietu brīvu nākamajai Aminoacil-tRNS.

Shematiski visu šo procesu varam attēlot šādi:

1) Ribosomas 40S-apakšvienība, piedaloties PI-3, ir pievienota netranslējošajai mRNS secībai tieši pirms pirmā kodona.

2) aminoacil-tRNS, saistās ar GTP un PI-2 un, piedaloties PI-1, pievienojas pirmajam kodonam, veidojot iniciācijas kompleksu ar 40S apakšvienību.

3) ir FI-1,2,3 izlaidums.

4) 60S apakšvienība mijiedarbojas ar GTP un pēc tam pievienojas iniciatora kompleksam. Izveidojas pilnīga 80S ribosoma, kurai ir P-vieta un A-vieta.

5) pēc iniciācijas kompleksa izveidošanās ar pirmo kodonu aminoacil-tRNS nonāk topošajā P vietā, atstājot A vietu brīvu.

(3) Pagarinājums - sintēzes turpinājums. Šajā posmā peptīdu ķēde ir izstiepta. 80S ribosomā, kas pilnībā izveidota iniciācijas stadijā, A vieta ir brīva. Faktiski pagarināšanas procesā pastāvīgi tiek atkārtots 3 posmu cikls:

1) nākamās aminoacil-tRNS pareizā atrašanās vieta.

2) peptīdu saites veidošanās.

3) jaunizveidotās peptidil-tRNS pārvietošanās no A vietas uz P vietu.

(1) Atbilstošās (nākamās) aminoacil-tRNS pievienošanai A vietā nepieciešama precīza kodona atpazīšana. Tas notiek ar tRNS antikodona palīdzību. Aminoacil-tRNS piesaiste ribosomai notiek kompleksa veidošanās dēļ, kas sastāv no aminoacil-tRNS, GTP un proteīna pagarinājuma faktoriem (PE), ir arī vairāki no tiem. Tas atbrīvo PE-IKP kompleksu un fosfātu. Pēc tam šis komplekss (PE-GDP) (piedaloties GTP un citiem proteīna faktoriem) atkal tiek pārveidots par PE-GTP.

(2) - jaunās aminoacil-tRNS alfa aminogrupa A vietā veic peptidil-tRNS esterificētās karboksilgrupas, kas aizņem P vietu, nukleofīlo uzbrukumu. Šo reakciju katalizē peptidiltransferāze, proteīna sastāvdaļa, kas ir daļa no ribosomas 60S apakšvienības. tā kā AA aminoacil-tRNS jau ir aktivizēta, šai reakcijai (peptīdu saites veidošanās reakcijai) nav nepieciešama papildu enerģija. Reakcijas rezultātā augošā polipeptīdu ķēde tiek pievienota tRNS, kas atrodas A vietā.

(3) – pēc peptila atlikuma noņemšanas no tRNS P-vietās, brīvā RNS molekula atstāj P-vietu. FE-2-GTP komplekss ir iesaistīts jaunizveidotās peptidil-tRNS kustībā no A vietas uz P vietu, atbrīvojot A vietu jaunam pagarinājuma ciklam. Deacilētās tRNS atdalīšanas kopums, jaunizveidotās peptidil-tRNS pārvietošanās no A vietas uz P vietu, kā arī mRNS pārvietošanās attiecībā pret ribosomu tiek saukta par translokāciju. Tā kā enerģija, kas iegūta ATP hidrolīzes laikā par AMP, tika iztērēta aminoacil-tRNS veidošanai, un tas ir līdzvērtīgs 2ATP hidrolīzes enerģijai par 2 ADP; aminoacil-tRNS pievienošanai A vietai bija nepieciešama enerģija, kas iegūta GTP hidrolīzes laikā pret IKP, un vēl viena GTP molekula tika iztērēta translokācijai. Varam aprēķināt, ka vienas peptīdu saites veidošanai nepieciešama enerģija, kas iegūta 2 ATP molekulu un 2 GTP molekulu hidrolīzē.

Tiek lēsts, ka polipeptīdu ķēdes augšanas ātrums (ti, pagarinājuma ātrums) in vivo ir 10 aminoskābju atlikumi sekundē. Šos procesus kavē dažādas antibiotikas. Piemēram, puromicīns bloķē translokāciju, saistoties ar

R-gabals. Streptomicīns saistās ar ribosomu proteīniem un izjauc kodona atpazīšanu ar antikodona palīdzību. Hloromicitīns saistās ar A vietu, bloķējot pagarinājumu. Shematiski to var attēlot šādi: 1) nākamā aminoacil-tRNS, pateicoties atpazīšanai ar antikodona palīdzību, tiek fiksēta A vietā. Pieķeršanās notiek kompleksā ar GTP un FE-1. šajā gadījumā tiek atbrīvots IKP - FE - 1 un Fk, kas pēc tam atkal pārvēršas par GTP - FE-1 un piedalās jaunos ciklos. 2) Peptīdu saite veidojas starp pievienoto aminoacil-tRNS un peptīdu, kas atrodas P vietā. 3) Kad šī peptīda saite veidojas, tRNS tiek atdalīta no peptīda un atstāj P-vietu. 4) Jaunizveidotā peptidil-tRNS ar GTP-PE2 kompleksa palīdzību pārvietojas no A uz P-vietu, un GTP-PE2 komplekss tiek hidrolizēts līdz GDP-PE-2 un FA. 5) Šīs kustības rezultātā A-vieta tiek atbrīvota jaunas aminoacil-tRNS pievienošanai.

(4) Pārtraukšana ir proteīnu sintēzes pēdējais posms. Pēc daudziem pagarinājuma cikliem, kuru rezultātā tiek sintezēta proteīna polipeptīda ķēde,

Vietnē A parādās beigu vai muļķīgs kodons. Parasti nav tRNS, kas varētu atpazīt bezjēdzīgo kodonu. Tos atpazīst pēc specifiskiem proteīniem – beigu faktoriem (R-faktori). Viņi īpaši atpazīst bezjēdzīgo kodonu, saistās ar ribosomu netālu no A vietas, bloķējot nākamās aminoacil-tRNS piesaisti. R faktori ar GTP un peptidiltransferāzes līdzdalību nodrošina saites hidrolīzi starp polipeptīdu un tRNS molekulu, kas aizņem P vietu. Pēc hidrolīzes un polipeptīda un tRNS atbrīvošanas 80S ribosoma sadalās 40S un 60S apakšvienībās, kuras pēc tam var atkārtoti izmantot jaunu mRNS translācijā.

Mēs esam apsvēruši vienas proteīna ķēdes augšanu uz vienas ribosomas, kas pievienota vienai mRNS molekulai. Patiesībā process norit daudz efektīvāk, jo mRNS parasti tiek translēta vienlaicīgi nevis vienā ribosomā, bet gan ribosomu kompleksos (polisomās), un katru translācijas posmu (iniciāciju, pagarinājumu, termināciju) veic katra šīs polisomas ribosoma. šis ribosomu komplekss, tas ir, kļūst iespējams sintezēt vairākas polipeptīda kopijas pirms mRNS šķelšanās.

Polisomālo kompleksu izmēri ir ļoti dažādi, un tos parasti nosaka mRNS molekulas lielums. Ļoti lielas mRNS molekulas spēj veidot kompleksus ar 50-100 ribosomām. Tomēr biežāk komplekss satur no 3 līdz 20 ribosomām.

Dzīvnieku un cilvēku šūnās daudzas olbaltumvielas tiek sintezētas no mRNS prekursoru molekulu veidā, kuras pēc tam ir jāmodificē, lai veidotu aktīvas molekulas, pēc analoģijas ar NA sintēzi. Atkarībā no olbaltumvielām var rasties viena vai vairākas šādas modifikācijas.

1) Disulfīda saites veidošanās.

2) Kofaktoru un koenzīmu pievienošanās.

3) Protēžu grupu piestiprināšana.

4) Daļēja proteolīze (proinsulīns - insulīns).

5) Oligomēru veidošanās.

6) Ķīmiskā modifikācija (acilēšana, aminēšana, metilēšana, fosforilēšana, karboksilēšana utt.) - proteīna molekulā ir zināmas vairāk nekā 150 AA ķīmiskās modifikācijas.

Visas šīs modifikācijas izraisa izmaiņas olbaltumvielu struktūrā un aktivitātē.

Ģenētiskais kods.

To, ka DNS ģenētiskās informācijas pārnešana notiek ar mRNS molekulas palīdzību, pirmo reizi 1961. gadā ierosināja F. Džeikobs un Dž. Monods. Turpmākie darbi (M. Nirenberga, H. G. Korāna, R. Holija):

M. Nirenbergs - pētīja polipeptīdu sintēzi un aminoacil-tRNS saistīšanos ar ribosomām.

H.G. Korāns - izstrādāja metodi poli- un oligonukleotīdu ķīmiskai sintēzei.

R. W. Holii - atšifrēja DNS struktūru ar antikodona vietu.

1) Apstiprināja hipotēzi par mRNS līdzdalību

2) Viņi parādīja koda tripleto raksturu, saskaņā ar kuru katrs AK ir ieprogrammēts mRNS ar 3 bāzēm, ko sauc par kodonu

3) Tika konstatēts, ka mRNS kodu nolasa ar komplementāru kodonu atpazīšanu, ko veic tRNS antikodona tripleta.

4) Izveidoja atbilstību starp AK un lielāko daļu no 64 iespējamajiem kodoniem. Pašlaik ir zināms, ka 61 kodons kodē AK un 3 ir beigu signāli (muļķīgs kodons).

Tika uzskatīts, ka ģenētiskais kods ir universāls, tas ir, visiem organismiem un visu veidu šūnām visiem kodoniem tiek izmantotas vienas un tās pašas vērtības. Tomēr jaunākie mitohondriju DNS pētījumi ir parādījuši, ka mitohondriju ģenētiskā sistēma būtiski atšķiras no citu veidojumu (kodolu, hloroplastu) ģenētiskās sistēmas, tas ir, daži kodoni nolasa mitohondriju tRNS savādāk nekā citu veidojumu tRNS. Rezultātā mitohondrijiem ir nepieciešami tikai 22 tRNS veidi. Savukārt proteīnu sintēzei citoplazmā, tas ir, viss tRNS komplekts, tiek izmantoti 31–32 tRNS veidi.

18 no 20 AK ir kodēti ar vairāk nekā vienu kodonu (2, 3, 4, 6) - šo īpašību sauc par koda "deģenerāciju" un tā ir svarīga organismam. Deģenerācijas dēļ dažas replikācijas vai transkripcijas kļūdas neizraisa ģenētiskās informācijas izkropļojumus. Ģenētiskais kods nepārklājas un tam nav pieturzīmju, tas ir, lasīšana notiek bez atstarpēm, secīgi, līdz tiek sasniegts nejēdzīgs kodons. Tajā pašā laikā vīrusiem tika atzīmēta pavisam cita īpašība - kodoni var “pārklāties”:

1) Ja aizvietojums krīt uz kodona 3.nukleotīdu, tad koda “deģenerācijas” dēļ pastāv iespēja, ka AK secība paliks nemainīga un mutācija neizpaudīsies.

2) Var rasties missense efekts, kad vienu AK aizstāj ar citu; šī aizstāšana var būt pieņemama, daļēji pieņemama vai nepieņemama, tas ir, proteīna funkcija ir ietekmēta, traucēta vai pilnībā zaudēta.

3) Mutāciju rezultātā var izveidoties nonsense kodons. Nejēdzīga kodona (terminatora kodona) veidošanās var izraisīt priekšlaicīgu olbaltumvielu sintēzes pārtraukšanu.

Apkopojot teikto:

1) Ģenētiski kods (“dzīves valoda”) sastāv no kodonu secības, kas faktiski veido gēnu.

2) Ģenētiskais kods ir triplets, tas ir, katrs kodons sastāv no trim nukleotīdiem, tas ir, katrs kodons kodē 1 AK. Tajā pašā laikā no 4 veidu DNS nukleotīdiem var izveidot 64 kombinācijas, kas ir vairāk nekā pietiekami 20 AA.

3) Kods ir "deģenerēts" - tas ir, vienu AK var kodēt ar 2, 3, 4, 6 kodoniem.

4) Kods ir nepārprotams, tas ir, viens kodons kodē tikai vienu AK.

5) Kods nepārklājas, tad divos blakus esošajos kodonos nav iekļauti nukleotīdi.

6) Kods "bez komatiem", tas ir, starp diviem blakus kodoniem nav nukleotīdu.

8) AK secība polipeptīdā atbilst kodonu secībai gēnā – šo īpašību sauc par kolinearitāti.

Līdzīga informācija.

Visas dzīvās būtnes būtībā visas to bioloģiskās funkcijas ir atkarīgas no trim pamatmolekulām. Šīs molekulas ir DNS, RNS un olbaltumvielas. Divi DNS pavedieni rotē pretējos virzienos un atrodas blakus (antiparalēli). Šī ir četru slāpekļa bāzu secība, kas virzīta gar mugurkaulu, kas kodē bioloģisko informāciju. Saskaņā ar ģenētisko kodu RNS virknes tiek pārveidotas, lai noteiktu aminoskābju secību olbaltumvielās. Šīs RNS virknes sākotnēji tika izgatavotas, izmantojot DNS virknes kā veidni, šo procesu sauc par transkripciju.

Bez DNS, RNS un olbaltumvielām uz Zemes nepastāvētu bioloģiska dzīvība. DNS ir inteliģenta molekula, kas kodē visu ģenētisko instrukciju komplektu (genomu), kas nepieciešams katras dzīvas būtnes salikšanai, uzturēšanai un pavairošanai. RNS spēlē vairākas svarīgas lomas ģenētikas kodēšanā, dekodēšanā, regulēšanā un izteikšanā. RNS galvenais pienākums ir ražot olbaltumvielas saskaņā ar instrukciju komplektiem, kas kodēti šūnas DNS.

DNS sastāv no cukura, slāpekļa bāzes un fosfātu grupas. RNS ir tas pats.

DNS slāpekļa bāzi veido nukleīnskābes: citozīns (C), guanīns (G), adenīns (A) un timīns (T). Metafiziski katra no šīm nukleīnskābēm ir saistīta ar planētas elementārajām vielām: gaisu, ūdeni, uguni un zemi. Kad mēs piesārņojam šos četrus elementus uz Zemes, mēs piesārņojam atbilstošo nukleīnskābi mūsu DNS.

Tomēr RNS slāpekļa bāze sastāv no nukleīnskābēm: citozīna (C), guanīna (G), adenīna (A) un uracila (U). Turklāt katra no RNS nukleīnskābēm ir saistīta ar planētas elementārajām vielām: gaisu, ūdeni, uguni un zemi. Gan DNS, gan RNS mitohondriju DNS atbilst piektajam pamatelementam Kosmiskais ēteris, izejot t tikai no mātes. Šis ir alotropijas piemērs, kas ir neliela skaita ķīmisko elementu īpašība būt divās vai vairākās atšķirīgās formās, ko sauc par šo elementu alotropiem. Allotropi ir dažādas elementa struktūras modifikācijas. Mūsu DNS ir četru pamata planētu elementu allotrops.

DNS slāpekļa bāzu galvenā bioloģiskā funkcija ir nukleīnskābju saistīšana. Adenīns vienmēr savienojas ar timīnu, un guanīns vienmēr apvienojas ar citozīnu. Tās ir pazīstamas kā pārī savienotās bāzes. Uracils atrodas tikai RNS, aizstājot timīnu un savienojoties ar adenīnu.

Gan RNS, gan DNS izmanto bāzu savienošanu pārī (vīrietis + sieviete) kā papildu valodu, ko var pārveidot jebkurā virzienā starp DNS un RNS, iedarbojoties atbilstošiem enzīmiem. Šī vīriešu un sieviešu valoda vai bāzes savienojuma struktūra nodrošina visas ģenētiskās informācijas dublējumkopiju, kas kodēta divpavedienu DNS.

Reversā dvīņu pamatne

Visa DNS un RNS darbojas pēc bāzu savienošanas principa, veidojot ūdeņraža saiti. Pārī savienotajām bāzēm ir jāsavienojas secīgi, ļaujot DNS un RNS mijiedarboties (saskaņā ar sākotnējo projektu mūsu 12 DNS virzieniem, dimanta saules ķermenim), kā arī ļaujot RNS ražot funkcionējošus proteīnus, kas veido saites, kas sintezē un labo DNS dubulto. spirāle. Cilvēka DNS ir bojāta bāzu pāru mutācijas un sekvences rediģēšanas pāru vai ieliktņu izmaiņas, ko radījuši inženiertehniskie organismi, piemēram, vīruss. Iejaukšanās pāru bāzēs attiecas uz Nephilim reversā tīkla (NRG) dzimumu sadalījuma tehnoloģiju, ietekmējot visu vīriešu un sieviešu valodu un viņu attiecības. DNS kopijas tiek izveidotas, savienojot nukleīnskābju apakšvienības ar vīriešu un sieviešu bāzes pāri katrā sākotnējās DNS molekulas virknē. Šāds savienojums vienmēr notiek noteiktās kombinācijās. DNS pamatsavienojuma izmaiņas, kā arī daudzi ģenētiskās modifikācijas un ģenētiskās kontroles līmeņi veicina DNS sintēzes nomākšanu. Tā ir apzināta sākotnējā projekta, silīcija matricas, 12 DNS virkņu aktivācijas apspiešana, ko samontē un veido proteīni. Šī ģenētiskā apspiešana ir veikta agresīvi kopš Atlantīdas kataklizmas. Tas ir tieši saistīts ar hierogāmijas savienības nomākšanu, kas tiek panākta, pareizi savienojot DNS bāzes, ar kurām iespējams izveidot un salikt proteīnus, lai atjaunotu DNS ugunsrakstus.

RNS rediģēšana ar aspartāmu

Viens no ģenētiskās modifikācijas un eksperimentu ar iedzīvotājiem piemēriem ir aspartāma* izmantošana. Aspartāms tiek ķīmiski sintezēts no aspartāta, kas pasliktina uracila-timīna saites darbību DNS, kā arī samazina RNS proteīna sintēzes funkcijas un RNS un DNS saziņu. RNS rediģēšana, pievienojot vai noņemot uracilu un timīnu, pārkodēja šūnas mitohondrijus, kuros mitohondriju bojājumi veicināja neiroloģiskās slimības. Timīns ir spēcīgs DNS integritātes aizsargs. Turklāt, pazeminot uracilu, veidojas substrāts aspartāts, oglekļa dioksīds un amonjaks.

Traucējumi slāpekļa ciklā

Industriālās revolūcijas rezultātā, militārā kompleksa izvietošana caur NEA kontaktiem, kopējais slāpekļa cikls pēdējā gadsimta laikā ir būtiski mainījies. Lai gan slāpeklis ir būtisks visai zināmajai dzīvībai uz Zemes, ir notikuši fosilā kurināmā kari, ko apzināti piespiedusi NAA, piesārņojot Zemi un bojājot DNS. Slāpeklis ir visu aminoskābju sastāvdaļa, kas veido olbaltumvielas, un atrodas bāzēs, kas veido RNS un DNS nukleīnskābes. Tomēr, karojot par fosilo kurināmo, piespiežot izmantot iekšdedzes dzinējus, veidojot ķīmisko mēslojumu un piesārņojot vidi no transportlīdzekļiem un rūpniecības, cilvēki ir veicinājuši nopietnu slāpekļa toksicitāti bioloģiskās formās. Slāpekļa oksīds, oglekļa dioksīds, metāns, amonjaks – tas viss rada siltumnīcefekta gāzi, kas saindē Zemi, dzeramo ūdeni un okeānus. Šis piesārņojums izraisa DNS bojājumus un mutācijas.

Sāpju ķermeņa elementāras izmaiņas

Tādējādi daudzi no mums ir piedzīvojuši elementāras izmaiņas asinīs, ķermeņa daļās (īpaši uz ādas virsmas, kas reaģē uz izmaiņām asinīs) un pamatīgas izmaiņas mūsu šūnās un audos. Matērijas revitalizācija magnētisko izmaiņu rezultātā iekļūst arī mūsu emocionāli-elementārā ķermeņa līmeņos, būtiski ietekmējot šūnu reakcijas un atmiņu, kas glabājas Instinktīvajā ķermenī (Sāpju Ķermenī).

Šis jaunais cikls liek katram no mums pievērst uzmanību savam instinktīvajam ķermenim, emocionāli-elementāram sāpju ķermenim un tam, kas ar to notiek. Saules un Mēness spēku attiecības un to kopējā ietekme uz planētas ķermeņa spēku polaritātēm tiek pielāgota šai ietekmei uz magnētisko lauku.

Diemžēl nespēja saprast augstākos Dabisko likumu principus rada lielu haosu un ciešanas tiem, kas neatlaidīgi nododas iznīcībai, šķelšanai un vardarbībai neatkarīgi no izmantotajām metodēm.

Tomēr šobrīd turpinās masveida Mēness spēku, Mēness ķēdes būtņu, kritušo eņģeļu izceļošana no mūsu planētas un Saules sistēmas. Tā kā Saules sistēma ir karantīnā, tie, kas ir Pacēlušies (vai tīri no sirds), piedzīvos dziļu savu sakrālo enerģijas centru pārkārtošanos no Mēness uz Saules ietekmi. Šī Saules un Mēness spēku bifurkācija turpina mainīties ne tikai emocionāli elementārajā ķermenī, bet arī sakrālajā centrā un visos reproduktīvajos orgānos. Tas sniedz pielāgojumus vai ieskatu daudzās ar seksuālajām ciešanām saistītajām problēmām, kas ir ieprogrammētas, pamatojoties uz slēpto vēsturi, kas saistīta ar Mēness ķēdes vienībām. Mātes magnētiskās komandas un mitohondriji atjauno Saules sievišķību arī viņu zemes bērniem.

DNS sintēze

Saprotot, ka mūsu emocionāli-elementārais ķermenis no oglekli saturošiem atomiem pāriet uz augstākas bāzes elementiem, izmantojot augstas frekvences aktivāciju un planētas magnētiskās izmaiņas, mēs varam savienot punktus mūsu pašu ķermeņa garīgajā attīstībā, kas saistīti ar personīgajiem alķīmiskiem procesiem. Sofiskā ķermeņa atjaunošanā mūsu apziņas evolūcijas alķīmiskā transformācija saplūst ar zinātnisko izpratni par DNS sintēzi. DNS sintēze ir tikpat svarīga kā DNS aktivizēšana, kurai ir svarīga un tieša loma garīgajā augšupejā. Māte atgriež mitohondriju DNS ierakstu, mainot magnētiskās strāvas, atjaunojot mūsu asiņu, smadzeņu un nervu sistēmas uzbūvi augstākai funkcionēšanai ar mūsu patieso sākotnējo DNS.

*BET spartam ir ģenētiski modificēta ķīmiska viela, ko izplata un tirgo kā uztura bagātinātāju

Tulkojums: Oreanda Web