การเปลี่ยนแปลงของดีเอ็นเอ ดีเอ็นเอและยีน การไหลของข้อมูลทางพันธุกรรม ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ โปรตีน

เราทุกคนรู้ดีว่ารูปลักษณ์ของบุคคล นิสัยบางอย่าง และแม้กระทั่งโรคภัยไข้เจ็บนั้นสืบทอดมา ข้อมูลทั้งหมดนี้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตถูกเข้ารหัสในยีน แล้วยีนที่โด่งดังเหล่านี้มีลักษณะอย่างไร ทำงานอย่างไร และอยู่ที่ไหน

ดังนั้น DNA พาหะของยีนทั้งหมดของบุคคลหรือสัตว์ใดๆ สารประกอบนี้ถูกค้นพบในปี 1869 โดย Johann Friedrich Miescher ในทางเคมี DNA คือกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก สิ่งนี้หมายความว่า? กรดนี้มีรหัสพันธุกรรมของทุกชีวิตบนโลกของเราอย่างไร?

เริ่มจากดูว่า DNA อยู่ที่ไหน มีออร์แกเนลล์จำนวนมากในเซลล์ของมนุษย์ที่ทำหน้าที่ต่างๆ DNA ตั้งอยู่ในนิวเคลียส นิวเคลียสเป็นออร์แกเนลล์ขนาดเล็กที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรนพิเศษที่เก็บสารพันธุกรรมทั้งหมด - ดีเอ็นเอ

โครงสร้างของโมเลกุล DNA คืออะไร?

ก่อนอื่นเรามาดูกันว่า DNA คืออะไร DNA เป็นโมเลกุลที่ยาวมากซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้าง - นิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์มี 4 ประเภท ได้แก่ อะดีนีน (A) ไทมีน (T) กัวนีน (G) และไซโตซีน (C) สายโซ่ของนิวคลีโอไทด์มีลักษณะดังนี้: GGAATTSTAAG.... ลำดับของนิวคลีโอไทด์นี้คือสายโซ่ดีเอ็นเอ

โครงสร้างของ DNA ถูกถอดรหัสครั้งแรกในปี 1953 โดย James Watson และ Francis Crick

ในโมเลกุลดีเอ็นเอหนึ่งมีนิวคลีโอไทด์สองสายที่พันกันเป็นเกลียว โซ่นิวคลีโอไทด์เหล่านี้เกาะติดกันและบิดเป็นเกลียวได้อย่างไร? ปรากฏการณ์นี้เกิดจากคุณสมบัติของการเติมเต็ม Complementarity หมายความว่ามีเพียงนิวคลีโอไทด์บางตัว (เสริม) เท่านั้นที่สามารถอยู่ตรงข้ามกันในสองสาย ดังนั้น อะดีนีนที่อยู่ตรงข้ามจะเป็นไทมีนเสมอ และกวานีนที่อยู่ตรงข้ามก็คือไซโตซีนเท่านั้น ดังนั้น guanine จึงประกอบกับ cytosine และ adenine กับ thymine นิวคลีโอไทด์คู่ดังกล่าวที่อยู่ตรงข้ามกันในสายโซ่ที่แตกต่างกันจะเรียกว่าเสริม

สามารถแสดงแผนผังได้ดังนี้

G - C
ที-อา
ที-อา
C - G

คู่เสริม A - T และ G - C เหล่านี้สร้างพันธะเคมีระหว่างนิวคลีโอไทด์ของทั้งคู่ และพันธะระหว่าง G และ C นั้นแข็งแกร่งกว่าระหว่าง A และ T พันธะเกิดขึ้นอย่างเคร่งครัดระหว่างฐานเสริม กล่าวคือ การก่อตัว ของพันธะระหว่าง G กับ A ที่ไม่ใช่ส่วนเสริมเป็นไปไม่ได้

"การบรรจุ" ของ DNA สาย DNA จะกลายเป็นโครโมโซมได้อย่างไร?

เหตุใดสาย DNA ของนิวคลีโอไทด์เหล่านี้จึงพันกันด้วย? ทำไมสิ่งนี้จึงจำเป็น? ความจริงก็คือจำนวนของนิวคลีโอไทด์มีขนาดใหญ่และคุณจำเป็นต้องมีพื้นที่มากเพื่อรองรับโซ่ยาวดังกล่าว ด้วยเหตุนี้จึงมีการบิดเกลียวของ DNA สองสายพันรอบกัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการทำให้เป็นเกลียว อันเป็นผลมาจากการทำให้เป็นเกลียวทำให้สายโซ่ DNA สั้นลง 5-6 เท่า

ร่างกายใช้โมเลกุลของ DNA บางชนิดในขณะที่โมเลกุลอื่นไม่ค่อยได้ใช้ โมเลกุลดีเอ็นเอที่ไม่ค่อยได้ใช้ดังกล่าว นอกเหนือจากการทำให้เป็นเกลียวแล้ว ยังได้รับ "การบรรจุ" ที่กะทัดรัดยิ่งขึ้นอีกด้วย แพ็คเกจขนาดกะทัดรัดนี้เรียกว่า supercoiling และทำให้สาย DNA สั้นลง 25-30 เท่า!

DNA helix ถูกบรรจุอย่างไร?

สำหรับ supercoiling จะใช้โปรตีนฮิสโตนซึ่งมีลักษณะและโครงสร้างของแกนหรือหลอดด้าย เกลียวของ DNA ถูกพันบน "ขดลวด" เหล่านี้ - โปรตีนฮิสโตน ด้วยวิธีนี้ ไส้หลอดยาวจะแน่นมากและใช้พื้นที่น้อยมาก

หากจำเป็นต้องใช้โมเลกุล DNA อย่างใดอย่างหนึ่งกระบวนการของ "คลี่คลาย" เกิดขึ้นนั่นคือสาย DNA จะ "คลาย" จาก "ขดลวด" - โปรตีนฮิสโตน (ถ้าเป็นบาดแผล) และคลายออกจาก เกลียวเป็นสองโซ่คู่ขนาน และเมื่อโมเลกุลดีเอ็นเออยู่ในสภาพที่ไม่บิดเบี้ยว ก็สามารถอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นได้ ยิ่งกว่านั้น การอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมเกิดขึ้นจากสาย DNA ที่ไม่บิดเบี้ยวเท่านั้น!

ชุดของโครโมโซมซุปเปอร์คอยล์ เรียกว่า เฮเทอโรโครมาติและโครโมโซมที่มีให้อ่านข้อมูล - ยูโครมาติน.

ยีนคืออะไร ความสัมพันธ์กับดีเอ็นเอคืออะไร?

ตอนนี้เรามาดูกันว่ายีนคืออะไร เป็นที่ทราบกันดีว่ามียีนที่กำหนดหมู่เลือด สีของดวงตา ผม ผิวหนัง และคุณสมบัติอื่นๆ ของร่างกายเราอีกมากมาย ยีนคือส่วนที่กำหนดไว้อย่างเข้มงวดของ DNA ซึ่งประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์จำนวนหนึ่งซึ่งจัดอยู่ในชุดค่าผสมที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ตำแหน่งในส่วนที่กำหนดไว้อย่างเข้มงวดของ DNA หมายความว่ายีนบางตัวมีที่ของมัน และมันเป็นไปไม่ได้ที่จะเปลี่ยนสถานที่นี้ เป็นการเหมาะสมที่จะทำการเปรียบเทียบ: บุคคลหนึ่งอาศัยอยู่บนถนนสายหนึ่ง ในบ้านและอพาร์ตเมนต์บางแห่ง และบุคคลหนึ่งไม่สามารถย้ายไปบ้านอื่น อพาร์ตเมนต์หรือถนนอื่นโดยพลการได้ นิวคลีโอไทด์จำนวนหนึ่งในยีนหมายความว่าแต่ละยีนมีจำนวนนิวคลีโอไทด์เฉพาะและไม่สามารถมีมากหรือน้อยได้ ตัวอย่างเช่น ยีนที่เข้ารหัสการผลิตอินซูลินนั้นมีความยาว 60 คู่เบส; ยีนที่เข้ารหัสการผลิตฮอร์โมนออกซิโตซินคือ 370 bp

ลำดับนิวคลีโอไทด์ที่เข้มงวดนั้นไม่ซ้ำกันสำหรับแต่ละยีนและกำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ตัวอย่างเช่น ลำดับ AATTAATA คือชิ้นส่วนของยีนที่กำหนดรหัสสำหรับการผลิตอินซูลิน เพื่อให้ได้อินซูลิน จะใช้ลำดับดังกล่าว ตัวอย่างเช่น เพื่อให้ได้มาซึ่งอะดรีนาลีน จะใช้การผสมผสานของนิวคลีโอไทด์ที่แตกต่างกัน สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่ามีเพียงการรวมกันของนิวคลีโอไทด์เท่านั้นที่เข้ารหัส "ผลิตภัณฑ์" บางอย่าง (อะดรีนาลีน อินซูลิน ฯลฯ) การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของนิวคลีโอไทด์จำนวนหนึ่งซึ่งอยู่ใน "ที่ของมัน" - นี่คือ ยีน.

นอกจากยีนแล้ว สิ่งที่เรียกว่า "ลำดับที่ไม่เข้ารหัส" ยังอยู่ในสายโซ่ดีเอ็นเอ ลำดับนิวคลีโอไทด์ที่ไม่มีการเข้ารหัสดังกล่าวจะควบคุมการทำงานของยีน ช่วยให้โครโมโซมหมุนวน และทำเครื่องหมายจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของยีน อย่างไรก็ตาม จนถึงปัจจุบัน บทบาทของลำดับที่ไม่ได้เข้ารหัสส่วนใหญ่ยังคงไม่ชัดเจน

โครโมโซมคืออะไร? โครโมโซมเพศ

จำนวนทั้งสิ้นของยีนของแต่ละบุคคลเรียกว่าจีโนม โดยธรรมชาติแล้ว จีโนมทั้งหมดไม่สามารถบรรจุลงใน DNA ตัวเดียวได้ จีโนมแบ่งออกเป็น 46 คู่ของโมเลกุลดีเอ็นเอ โมเลกุลดีเอ็นเอหนึ่งคู่เรียกว่าโครโมโซม ดังนั้นโครโมโซมเหล่านี้จึงเป็นโครโมโซมที่บุคคลมี 46 ชิ้นอย่างแม่นยำ โครโมโซมแต่ละตัวมีชุดยีนที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ตัวอย่างเช่น โครโมโซมที่ 18 มียีนที่เข้ารหัสสีตา เป็นต้น โครโมโซมมีความยาวและรูปร่างต่างกัน แบบฟอร์มทั่วไปจะอยู่ในรูปแบบของ X หรือ Y แต่ก็มีรูปแบบอื่นๆ ด้วย บุคคลมีโครโมโซมสองตัวที่มีรูปร่างเหมือนกันซึ่งเรียกว่าคู่ (คู่) ในการเชื่อมต่อกับความแตกต่างดังกล่าว โครโมโซมที่จับคู่ทั้งหมดจะมีหมายเลข - มี 23 คู่ ซึ่งหมายความว่ามีโครโมโซมคู่ #1, คู่ #2, #3 และอื่นๆ ยีนแต่ละตัวที่รับผิดชอบต่อลักษณะเฉพาะนั้นตั้งอยู่บนโครโมโซมเดียวกัน ในคู่มือที่ทันสมัยสำหรับผู้เชี่ยวชาญ การระบุตำแหน่งของยีนสามารถระบุได้ เช่น โครโมโซม 22 แขนยาว

โครโมโซมต่างกันอย่างไร?

โครโมโซมแตกต่างกันอย่างไร? แขนยาวหมายถึงอะไร? มาดูโครโมโซมรูปตัว X กัน การข้ามของสาย DNA สามารถเกิดขึ้นได้ตรงกลาง (X) อย่างเคร่งครัด หรืออาจเกิดขึ้นไม่ได้ตรงกลาง เมื่อจุดตัดของสาย DNA ดังกล่าวไม่เกิดขึ้นจากส่วนกลาง จากนั้นสัมพันธ์กับจุดตัด ปลายบางส่วนจะยาวกว่า ส่วนอื่นๆ ตามลำดับจะสั้นกว่า ปลายยาวดังกล่าวมักเรียกว่าแขนยาวของโครโมโซม และปลายสั้นตามลำดับเรียกว่าแขนสั้น โครโมโซมรูปตัว Y ส่วนใหญ่ถูกครอบครองโดยแขนยาว และโครโมโซมที่สั้นมีขนาดเล็กมาก (ไม่ได้ระบุไว้ในภาพแผนผัง)

ขนาดของโครโมโซมผันผวน: ที่ใหญ่ที่สุดคือโครโมโซมของคู่ที่ 1 และหมายเลข 3 ซึ่งเป็นโครโมโซมที่เล็กที่สุดของคู่หมายเลข 17, หมายเลข 19

นอกจากรูปร่างและขนาดแล้ว โครโมโซมยังมีหน้าที่ต่างกันไป จาก 23 คู่ 22 คู่เป็นโซมาติกและ 1 คู่มีเพศสัมพันธ์ มันหมายความว่าอะไร? โครโมโซมโซมาติกกำหนดสัญญาณภายนอกทั้งหมดของบุคคลลักษณะของปฏิกิริยาทางพฤติกรรมของเขาโรคจิตทางพันธุกรรมนั่นคือคุณสมบัติและลักษณะเฉพาะของแต่ละคน โครโมโซมเพศหนึ่งคู่กำหนดเพศของบุคคล: ชายหรือหญิง โครโมโซมเพศของมนุษย์มีสองประเภทคือ X (X) และ Y (Y) หากรวมกันเป็น XX (x - x) - นี่คือผู้หญิง และถ้า XY (x - y) - เรามีผู้ชายอยู่ข้างหน้าเรา

โรคทางพันธุกรรมและความเสียหายของโครโมโซม

อย่างไรก็ตามมี "การสลายตัว" ของจีโนมจากนั้นตรวจพบโรคทางพันธุกรรมในคน ตัวอย่างเช่น เมื่อมีโครโมโซมสามโครโมโซมในโครโมโซม 21 คู่แทนที่จะเป็นสองโครโมโซม บุคคลนั้นจะเกิดมาพร้อมกับกลุ่มอาการดาวน์

มี "การสลายตัว" ขนาดเล็กจำนวนมากของสารพันธุกรรมที่ไม่นำไปสู่การเกิดโรค แต่ในทางกลับกันให้คุณสมบัติที่ดี "การสลายตัว" ทั้งหมดของสารพันธุกรรมเรียกว่าการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์ที่นำไปสู่โรคหรือการเสื่อมสภาพของคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตถือเป็นเชิงลบ และการกลายพันธุ์ที่นำไปสู่การก่อตัวของคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ใหม่ถือเป็นบวก

อย่างไรก็ตาม ในความสัมพันธ์กับโรคส่วนใหญ่ที่ผู้คนประสบในปัจจุบันนี้ ไม่ใช่โรคที่สืบทอดมา แต่เป็นเพียงความโน้มเอียงเท่านั้น เช่น ในพ่อของลูก น้ำตาลจะถูกดูดซึมได้ช้า นี่ไม่ได้หมายความว่าเด็กจะเกิดมาพร้อมกับโรคเบาหวาน แต่เด็กจะมีความโน้มเอียง ซึ่งหมายความว่าหากเด็กละเมิดผลิตภัณฑ์ขนมและแป้ง เขาจะพัฒนาเป็นโรคเบาหวาน

วันนี้สิ่งที่เรียกว่า กริยายา ภายในกรอบของการปฏิบัติทางการแพทย์นี้ความโน้มเอียงจะถูกเปิดเผยในบุคคล (ขึ้นอยู่กับการระบุยีนที่เกี่ยวข้อง) จากนั้นจึงให้คำแนะนำแก่เขา - อาหารที่ต้องปฏิบัติตามวิธีการสลับการทำงานและการพักผ่อนอย่างเหมาะสมเพื่อไม่ให้ ป่วย.

จะอ่านข้อมูลที่เข้ารหัสใน DNA ได้อย่างไร?

แต่คุณจะอ่านข้อมูลที่มีอยู่ใน DNA ได้อย่างไร? ร่างกายของเธอใช้มันอย่างไร? DNA นั้นเป็นเมทริกซ์ชนิดหนึ่ง แต่ไม่ง่าย แต่เข้ารหัส ในการอ่านข้อมูลจากเมทริกซ์ดีเอ็นเอ อันดับแรก ข้อมูลดังกล่าวจะถูกโอนไปยังพาหะพิเศษ - RNA RNA เป็นกรดไรโบนิวคลีอิกทางเคมี มันแตกต่างจาก DNA ตรงที่มันสามารถผ่านเยื่อหุ้มนิวเคลียสเข้าไปในเซลล์ได้ ในขณะที่ DNA ขาดความสามารถนี้ (สามารถพบได้ในนิวเคลียสเท่านั้น) ข้อมูลที่เข้ารหัสจะใช้ในเซลล์เอง ดังนั้น RNA จึงเป็นพาหะของข้อมูลที่เข้ารหัสจากนิวเคลียสไปยังเซลล์

การสังเคราะห์ RNA เกิดขึ้นได้อย่างไร โปรตีนสังเคราะห์ด้วยความช่วยเหลือของ RNA อย่างไร?

สาย DNA ที่ข้อมูลจะต้อง "อ่าน" คลายออก ซึ่งเป็นเอ็นไซม์พิเศษ "ผู้สร้าง" เข้าใกล้พวกมันและสังเคราะห์สาย RNA เสริมควบคู่ไปกับสาย DNA โมเลกุล RNA ยังประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 4 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (A) ยูราซิล (U) กัวนีน (G) และไซโตซีน (C) ในกรณีนี้ คู่ต่อไปนี้เป็นส่วนเสริม: adenine - uracil, guanine - cytosine อย่างที่คุณเห็น RNA ต่างจาก DNA ตรงที่ใช้ uracil แทนไทมีน นั่นคือเอ็นไซม์ "ตัวสร้าง" ทำงานดังนี้: หากเห็น A ในสาย DNA มันจะยึด Y กับสาย RNA หาก G ก็จะเกาะติดกับ C เป็นต้น ดังนั้น เทมเพลตจึงถูกสร้างขึ้นจากยีนที่ทำงานอยู่แต่ละยีนในระหว่างการถอดรหัส ซึ่งเป็นสำเนาของ RNA ที่สามารถผ่านเยื่อหุ้มนิวเคลียสได้

การสังเคราะห์โปรตีนเข้ารหัสโดยยีนเฉพาะอย่างไร

หลังจากออกจากนิวเคลียส RNA จะเข้าสู่ไซโตพลาสซึม แล้วในไซโตพลาสซึม RNA สามารถเป็นเมทริกซ์ที่สร้างขึ้นในระบบเอนไซม์พิเศษ (ไรโบโซม) ซึ่งสามารถสังเคราะห์นำโดยข้อมูลของ RNA ซึ่งเป็นลำดับกรดอะมิโนที่สอดคล้องกันของโปรตีน อย่างที่คุณทราบ โมเลกุลโปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโน ไรโบโซมรู้ได้อย่างไรว่ากรดอะมิโนตัวใดที่จะเกาะกับสายโปรตีนที่กำลังเติบโต? สิ่งนี้ทำบนพื้นฐานของรหัสแฝด รหัสแฝดหมายความว่าลำดับของสามนิวคลีโอไทด์ของสาย RNA ( แฝดสาม,ตัวอย่างเช่น GGU) รหัสสำหรับกรดอะมิโนหนึ่งตัว (ในกรณีนี้คือไกลซีน) กรดอะมิโนแต่ละตัวถูกเข้ารหัสโดยทริปเพล็ตเฉพาะ ดังนั้น ไรโบโซมจะ "อ่าน" แฝดสาม เป็นตัวกำหนดว่าควรเติมกรดอะมิโนชนิดใดต่อไปในขณะที่ข้อมูลถูกอ่านในอาร์เอ็นเอ เมื่อมีการสร้างสายโซ่ของกรดอะมิโน มันจะมีรูปแบบเชิงพื้นที่ที่แน่นอนและกลายเป็นโปรตีนที่สามารถทำหน้าที่ของเอ็นไซม์ การสร้าง ฮอร์โมน และหน้าที่อื่นๆ ที่ได้รับมอบหมาย

โปรตีนสำหรับสิ่งมีชีวิตใด ๆ เป็นผลิตภัณฑ์ยีน เป็นโปรตีนที่กำหนดคุณสมบัติคุณภาพและอาการภายนอกของยีนต่างๆ

ช่วงเวลาที่เราอาศัยอยู่มีการเปลี่ยนแปลงที่น่าทึ่ง ความคืบหน้าอย่างมาก เมื่อผู้คนได้รับคำตอบสำหรับคำถามใหม่ๆ มากขึ้นเรื่อยๆ ชีวิตกำลังก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็ว และสิ่งที่จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้ก็เริ่มเป็นจริง มีความเป็นไปได้ค่อนข้างมากที่สิ่งที่ดูเหมือนวันนี้จะเป็นเนื้อเรื่องจากประเภทนิยายวิทยาศาสตร์จะได้รับคุณสมบัติของความเป็นจริงในไม่ช้า

การค้นพบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 คือกรดนิวคลีอิก RNA และ DNA ต้องขอบคุณมนุษย์ที่เข้าใกล้การไขปริศนาของธรรมชาติมากขึ้น

กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิกเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีคุณสมบัติน้ำหนักโมเลกุลสูง ได้แก่ ไฮโดรเจน คาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัส

พวกเขาถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2412 โดย F. Misher ผู้ตรวจสอบหนอง อย่างไรก็ตาม ในเวลานั้นการค้นพบของเขาไม่ได้มีความสำคัญมากนัก ต่อมาเมื่อกรดเหล่านี้ถูกพบในเซลล์ของสัตว์และพืชทั้งหมด ความเข้าใจในบทบาทอันยิ่งใหญ่ของพวกมันจึงเกิดขึ้น

กรดนิวคลีอิกมีสองประเภท: RNA และ DNA (กรดไรโบนิวคลีอิกและกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) บทความนี้มีเนื้อหาเกี่ยวกับกรดไรโบนิวคลีอิก แต่เพื่อความเข้าใจทั่วไป เราจะพิจารณาว่าดีเอ็นเอคืออะไร

อะไร

ดีเอ็นเอประกอบด้วยสองสายที่เชื่อมต่อตามกฎการเติมเต็มด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างเบสไนโตรเจน โซ่ยาวบิดเป็นเกลียว หนึ่งรอบมีนิวคลีโอไทด์เกือบสิบตัว เส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียวคู่คือสองมิลลิเมตร ระยะห่างระหว่างนิวคลีโอไทด์ประมาณครึ่งนาโนเมตร ความยาวของโมเลกุลหนึ่งบางครั้งอาจถึงหลายเซนติเมตร ความยาวของ DNA ในนิวเคลียสของเซลล์มนุษย์นั้นเกือบสองเมตร

โครงสร้างของ DNA ประกอบด้วย DNA ทั้งหมดที่มีการจำลองแบบ ซึ่งหมายความว่ากระบวนการระหว่างที่โมเลกุลลูกสาวที่เหมือนกันทั้งหมดสองโมเลกุลถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุลเดียว

ตามที่ระบุไว้แล้ว สายโซ่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ ซึ่งในทางกลับกัน ประกอบด้วยฐานไนโตรเจน (อะดีนีน กัวนีน ไทมีน และไซโตซีน) และกรดฟอสฟอรัสตกค้าง นิวคลีโอไทด์ทั้งหมดต่างกันในฐานไนโตรเจน พันธะไฮโดรเจนไม่ได้เกิดขึ้นระหว่างเบสทั้งหมด ตัวอย่างเช่น อะดีนีนสามารถรวมกับไทมีนหรือกัวนีนเท่านั้น ดังนั้น จึงมีอะดีนิลนิวคลีโอไทด์ในร่างกายมากพอๆ กับไทมิดิลนิวคลีโอไทด์ และจำนวนของกัวนิลนิวคลีโอไทด์ก็เท่ากับไซทิดิลนิวคลีโอไทด์ (กฎของชาร์กัฟ) ปรากฎว่าลำดับของสายโซ่หนึ่งกำหนดลำดับของอีกสายหนึ่งล่วงหน้า และโซ่ดูเหมือนจะสะท้อนซึ่งกันและกัน รูปแบบดังกล่าวซึ่งนิวคลีโอไทด์ของสายโซ่สองสายถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบและเชื่อมโยงกันอย่างเลือกสรรเรียกว่าหลักการเสริม นอกจากสารประกอบไฮโดรเจนแล้ว เกลียวคู่ยังมีปฏิกิริยาแบบไม่ชอบน้ำ

โซ่ทั้งสองอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม กล่าวคือ อยู่ในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้น ตรงข้ามสาม "- ปลายด้านหนึ่งเป็นปลายด้านที่ห้า" ของอีกโซ่หนึ่ง

ภายนอกคล้ายกับบันไดเวียน ราวบันไดเป็นกระดูกสันหลังที่มีน้ำตาลฟอสเฟต และขั้นบันไดเป็นฐานไนโตรเจนเสริม

กรดไรโบนิวคลีอิกคืออะไร?

RNA เป็นกรดนิวคลีอิกที่มีโมโนเมอร์เรียกว่าไรโบนิวคลีโอไทด์

ในคุณสมบัติทางเคมี มีความคล้ายคลึงกันมากกับ DNA เนื่องจากทั้งคู่เป็นพอลิเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็น N-glycoside ที่มีฟอสโฟรีเลตที่สร้างจากสารตกค้างเพนโทส (น้ำตาลห้าคาร์บอน) โดยมีกลุ่มฟอสเฟตที่อะตอมของคาร์บอนที่ห้าและ ฐานไนโตรเจนที่อะตอมของคาร์บอนแรก

เป็นสายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์สายเดี่ยว (ยกเว้นไวรัส) ซึ่งสั้นกว่าสายดีเอ็นเอมาก

โมโนเมอร์ RNA หนึ่งตัวคือสารตกค้างของสารต่อไปนี้:

• ฐานไนโตรเจน
• โมโนแซ็กคาไรด์ห้าคาร์บอน
• กรดฟอสฟอรัส

RNA มีเบส pyrimidine (uracil และ cytosine) และ purine (adenine, guanine) ไรโบสเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ของอาร์เอ็นเอนิวคลีโอไทด์

ความแตกต่างระหว่าง RNA และ DNA

กรดนิวคลีอิกแตกต่างกันในคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• ปริมาณในเซลล์ขึ้นอยู่กับสถานะทางสรีรวิทยาอายุและอวัยวะ
• ดีเอ็นเอประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรตดีออกซีไรโบส และอาร์เอ็นเอประกอบด้วยไรโบส
• ฐานไนโตรเจนใน DNA คือไทมีนและใน RNA มันคือ uracil
• คลาสทำหน้าที่ต่างกัน แต่สังเคราะห์บนเมทริกซ์ดีเอ็นเอ
• DNA ประกอบด้วยเกลียวคู่ในขณะที่ RNA ประกอบด้วยเกลียวเดี่ยว
• มันไม่เป็นไปตามลักษณะของการกระทำใน DNA;
• RNA มีเบสรองมากกว่า
• โซ่มีความยาวต่างกันมาก

ประวัติการศึกษา

เซลล์ RNA ถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักชีวเคมีชาวเยอรมัน R. Altman ขณะศึกษาเซลล์ยีสต์ ในช่วงกลางของศตวรรษที่ 20 บทบาทของ DNA ในพันธุศาสตร์ได้รับการพิสูจน์แล้ว เฉพาะในตอนนั้นเท่านั้นที่มีการอธิบายประเภท RNA ฟังก์ชัน และอื่นๆ มากถึง 80-90% ของมวลในเซลล์ตกอยู่กับ rRNA ซึ่งเมื่อรวมกับโปรตีนจะสร้างไรโบโซมและมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน

ในช่วงอายุหกสิบเศษของศตวรรษที่ผ่านมา มีการแนะนำครั้งแรกว่าต้องมีบางชนิดที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน หลังจากนั้นก็เป็นที่ยอมรับทางวิทยาศาสตร์ว่ามีกรดไรโบนิวคลีอิกที่ให้ข้อมูลดังกล่าวซึ่งเป็นตัวแทนของสำเนายีนเสริม พวกเขาจะเรียกว่าผู้ส่งสาร RNA

กรดขนส่งที่เรียกว่ามีส่วนเกี่ยวข้องในการถอดรหัสข้อมูลที่บันทึกไว้

ต่อมาได้มีการพัฒนาวิธีการต่างๆ เพื่อระบุลำดับนิวคลีโอไทด์และสร้างโครงสร้างของ RNA ในช่องว่างของกรด ดังนั้นจึงพบว่าบางชนิด ซึ่งเรียกว่าไรโบไซม์ สามารถตัดสายโซ่โพลีไรโบนิวคลีโอไทด์ได้ เป็นผลให้พวกเขาเริ่มคิดว่าในช่วงเวลาที่ชีวิตเกิดมาบนโลกใบนี้ RNA ทำหน้าที่โดยไม่มี DNA และโปรตีน นอกจากนี้การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดได้ดำเนินการด้วยการมีส่วนร่วมของเธอ

โครงสร้างของโมเลกุลกรดไรโบนิวคลีอิก

RNA เกือบทั้งหมดเป็นสายเดี่ยวของพอลินิวคลีโอไทด์ ซึ่งในทางกลับกัน ประกอบด้วยโมโนริโบนิวคลีโอไทด์ - เบสพิวรีนและไพริมิดีน

นิวคลีโอไทด์แสดงด้วยตัวอักษรเริ่มต้นของฐาน:

• อะดีนีน (A), ก;
• กวานีน (G), G;
• ไซโตซีน (C), C;
• ยูราซิล (U), ยู.

พวกมันเชื่อมต่อกันด้วยพันธะสามและห้าฟอสโฟไดสเตอร์

จำนวนนิวคลีโอไทด์ที่แตกต่างกันมาก (จากหลายหมื่นถึงหลายหมื่น) รวมอยู่ในโครงสร้างของอาร์เอ็นเอ สามารถสร้างโครงสร้างทุติยภูมิที่ประกอบด้วยเกลียวสองเกลียวสั้น ๆ ส่วนใหญ่ซึ่งประกอบขึ้นจากฐานเสริม

โครงสร้างของโมเลกุลกรดริบนิวคลีอิก

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว โมเลกุลนี้มีโครงสร้างเป็นเกลียวเดียว RNA ได้รับโครงสร้างและรูปร่างรองของมันอันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของนิวคลีโอไทด์ระหว่างกัน เป็นพอลิเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบด้วยน้ำตาล กรดฟอสฟอรัสตกค้าง และฐานไนโตรเจน ภายนอก โมเลกุลนี้คล้ายกับสายโซ่ดีเอ็นเอสายใดสายหนึ่ง นิวคลีโอไทด์ adenine และ guanine ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ RNA คือ purine Cytosine และ uracil เป็นเบสไพริมิดีน

กระบวนการสังเคราะห์

เพื่อให้โมเลกุลอาร์เอ็นเอถูกสังเคราะห์ แม่แบบก็คือโมเลกุลดีเอ็นเอ จริงอยู่ กระบวนการย้อนกลับก็เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลใหม่ของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกก่อตัวขึ้นบนเมทริกซ์ของกรดไรโบนิวคลีอิก สิ่งนี้เกิดขึ้นระหว่างการจำลองแบบของไวรัสบางประเภท

โมเลกุลอื่นๆ ของกรดไรโบนิวคลีอิกยังสามารถทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวเคมี การถอดรหัสของมันซึ่งเกิดขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์นั้นเกี่ยวข้องกับเอ็นไซม์หลายชนิด แต่ที่สำคัญที่สุดคือ RNA polymerase

ชนิด

หน้าที่ของมันก็แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของ RNA มีหลายประเภท:

• ข้อมูล i-RNA;
• ไรโบโซม r-RNA;
• ขนส่ง t-RNA;
• ผู้เยาว์;
• ไรโบไซม์;
• ไวรัส

ข้อมูล กรดไรโบนิวคลีอิก

โมเลกุลดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่าเมทริกซ์ พวกเขาคิดเป็นประมาณสองเปอร์เซ็นต์ของยอดรวมในเซลล์ ในเซลล์ยูคาริโอต พวกมันจะถูกสังเคราะห์ในนิวเคลียสบนแม่แบบ DNA จากนั้นจึงผ่านเข้าไปในไซโตพลาสซึมและจับกับไรโบโซม นอกจากนี้ยังกลายเป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน: พวกมันเชื่อมต่อกันด้วยการถ่ายโอน RNAs ที่มีกรดอะมิโน นี่คือกระบวนการของการเปลี่ยนแปลงข้อมูล ซึ่งเกิดขึ้นในโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของโปรตีน ใน RNA ของไวรัสบางชนิด มันก็เป็นโครโมโซมด้วย

เจคอบและมโนเป็นผู้ค้นพบสายพันธุ์นี้ ไม่มีโครงสร้างที่แข็งกระด้าง ห่วงโซ่ของมันเป็นห่วงโค้ง ไม่ทำงาน i-RNA รวมตัวกันเป็นพับและพับเป็นลูกบอลและแฉในสภาพการทำงาน

mRNA นำข้อมูลเกี่ยวกับลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนที่กำลังสังเคราะห์ กรดอะมิโนแต่ละชนิดถูกเข้ารหัสในสถานที่เฉพาะโดยใช้รหัสพันธุกรรม ซึ่งมีลักษณะดังนี้:

• แฝดสาม - จากสี่ mononucleotides สามารถสร้าง codon หกสิบสี่ (รหัสพันธุกรรม);
• ไม่ข้าม - ข้อมูลเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว
• ความต่อเนื่อง - หลักการทำงานคือหนึ่ง mRNA เป็นโปรตีนเดียว
• ความเป็นสากล - กรดอะมิโนชนิดหนึ่งหรืออีกชนิดหนึ่งถูกเข้ารหัสในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดในลักษณะเดียวกัน
• ความเสื่อม - รู้จักกรดอะมิโนยี่สิบตัวและโคดอนหกสิบเอ็ดตัวนั่นคือพวกมันถูกเข้ารหัสด้วยรหัสพันธุกรรมหลายรหัส

กรดไรโบโซมไรโบนิวคลีอิก

โมเลกุลดังกล่าวประกอบขึ้นเป็นอาร์เอ็นเอของเซลล์ส่วนใหญ่ กล่าวคือร้อยละแปดสิบถึงเก้าสิบเปอร์เซ็นต์ของทั้งหมด พวกมันรวมกับโปรตีนและสร้างไรโบโซม ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ที่ทำการสังเคราะห์โปรตีน

ไรโบโซมเป็น rRNA ร้อยละ 65 และโปรตีนร้อยละ 35 สายโพลีนิวคลีโอไทด์นี้จะโค้งงอไปพร้อมกับโปรตีนได้ง่าย

ไรโบโซมประกอบด้วยบริเวณกรดอะมิโนและเปปไทด์ พวกมันตั้งอยู่บนพื้นผิวสัมผัส

ไรโบโซมเคลื่อนที่อย่างอิสระไปยังที่ที่เหมาะสม พวกมันไม่ได้เจาะจงมากและไม่เพียงแต่สามารถอ่านข้อมูลจาก mRNA เท่านั้น แต่ยังสร้างเมทริกซ์ด้วย

ขนส่งกรดไรโบนิวคลีอิก

tRNAs ได้รับการศึกษามากที่สุด พวกเขาประกอบขึ้นเป็นร้อยละสิบของกรดไรโบนิวคลีอิกในเซลล์ RNA ประเภทนี้จับกับกรดอะมิโนด้วยเอนไซม์พิเศษและส่งไปยังไรโบโซม ในกรณีนี้ กรดอะมิโนจะถูกขนส่งโดยโมเลกุลขนส่ง อย่างไรก็ตาม มันเกิดขึ้นที่รหัส codon ที่แตกต่างกันสำหรับกรดอะมิโน จากนั้น RNA การขนส่งหลายตัวก็จะพาพวกเขาไป

มันจะม้วนตัวเป็นลูกบอลเมื่อไม่ได้ใช้งาน และเมื่อทำงาน จะมีลักษณะเป็นใบโคลเวอร์

ประกอบด้วยส่วนต่อไปนี้:

• ก้านตัวรับซึ่งมีลำดับนิวคลีโอไทด์ ACC;
• ไซต์สำหรับยึดติดกับไรโบโซม
• แอนติโคดอนเข้ารหัสกรดอะมิโนที่ติดอยู่กับ tRNA นี้

กรดไรโบนิวคลีอิกเล็กน้อย

เมื่อเร็ว ๆ นี้ RNA สปีชีส์ได้รับการเติมเต็มด้วยคลาสใหม่ที่เรียกว่า RNA ขนาดเล็ก สิ่งเหล่านี้น่าจะเป็นตัวควบคุมสากลที่เปิดหรือปิดยีนในการพัฒนาตัวอ่อนและควบคุมกระบวนการภายในเซลล์

ไรโบไซม์ยังเพิ่งได้รับการระบุเมื่อเร็ว ๆ นี้ พวกเขามีส่วนร่วมอย่างแข็งขันเมื่อกรดอาร์เอ็นเอถูกหมักซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

กรดชนิดไวรัส

ไวรัสสามารถประกอบด้วยกรดไรโบนิวคลีอิกหรือกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก ดังนั้นด้วยโมเลกุลที่สอดคล้องกันจึงเรียกว่ามีอาร์เอ็นเอ เมื่อไวรัสดังกล่าวเข้าสู่เซลล์ การถอดรหัสแบบย้อนกลับจะเกิดขึ้น - DNA ใหม่จะปรากฏขึ้นบนพื้นฐานของกรดไรโบนิวคลีอิก ซึ่งถูกรวมเข้ากับเซลล์ เพื่อให้มั่นใจว่ามีอยู่และแพร่พันธุ์ของไวรัส ในอีกกรณีหนึ่ง การก่อตัวของ RNA เสริมจะเกิดขึ้นกับ RNA ที่เข้ามา ไวรัสเป็นโปรตีน กิจกรรมที่สำคัญและการสืบพันธุ์ดำเนินไปโดยไม่มี DNA แต่อยู่บนพื้นฐานของข้อมูลที่มีอยู่ใน RNA ของไวรัสเท่านั้น

การจำลองแบบ

เพื่อปรับปรุงความเข้าใจโดยรวม จำเป็นต้องพิจารณากระบวนการจำลองแบบ ซึ่งส่งผลให้มีโมเลกุลกรดนิวคลีอิกเหมือนกันสองโมเลกุล นี่คือจุดเริ่มต้นของการแบ่งเซลล์

มันเกี่ยวข้องกับ DNA polymerase, ขึ้นอยู่กับ DNA, RNA polymerases และ DNA ligases

กระบวนการจำลองแบบประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

• despiralization - มีการคลายตัวของ DNA ของมารดาตามลำดับจับโมเลกุลทั้งหมด
• การแตกของพันธะไฮโดรเจนซึ่งโซ่แยกจากกันและส้อมจำลองปรากฏขึ้น
• การปรับ dNTPs ให้เป็นฐานที่ปล่อยของโซ่มารดา
• ความแตกแยกของไพโรฟอสเฟตจากโมเลกุล dNTP และการก่อตัวของพันธะฟอสฟอรัสเนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมา
• การหายใจ

หลังจากการก่อตัวของโมเลกุลของลูกสาว นิวเคลียส ไซโตพลาสซึมและส่วนที่เหลือจะถูกแบ่งออก ดังนั้นเซลล์ลูกสาวสองเซลล์จึงถูกสร้างขึ้นซึ่งได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดอย่างสมบูรณ์

นอกจากนี้ยังมีการเข้ารหัสโครงสร้างหลักของโปรตีนที่สังเคราะห์ในเซลล์อีกด้วย DNA มีส่วนทางอ้อมในกระบวนการนี้ ไม่ใช่โดยตรง ซึ่งประกอบด้วยการสังเคราะห์โปรตีน RNA ที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวบน DNA กระบวนการนี้เรียกว่าการถอดความ

การถอดความ

การสังเคราะห์โมเลกุลทั้งหมดเกิดขึ้นระหว่างการถอดรหัส กล่าวคือ การเขียนข้อมูลทางพันธุกรรมใหม่จากตัวดำเนินการ DNA จำเพาะ กระบวนการนี้คล้ายกันในบางวิธีในการจำลองแบบ และในบางวิธีจะแตกต่างกันมาก

ความคล้ายคลึงกันเป็นส่วนต่อไปนี้:

• จุดเริ่มต้นมาจากการทำลายดีเอ็นเอ
• มีการแตกของพันธะไฮโดรเจนระหว่างฐานของโซ่
• NTF ได้รับการปรับเสริมให้เหมาะสม
• เกิดพันธะไฮโดรเจนขึ้น

ความแตกต่างจากการจำลองแบบ:

• ในระหว่างการถอดความ เฉพาะส่วนของ DNA ที่สอดคล้องกับ transcripton เท่านั้นที่จะไม่บิดเบี้ยว ในขณะที่ในระหว่างการจำลองแบบ โมเลกุลทั้งหมดจะไม่บิดเบี้ยว
• ในระหว่างการถอดความ NTP ที่ปรับได้จะมี ribose และแทนที่จะเป็น thymine, uracil;
• ข้อมูลถูกตัดออกจากบางพื้นที่เท่านั้น
• หลังจากการก่อตัวของโมเลกุล พันธะไฮโดรเจนและสายสังเคราะห์จะแตกออก และสายนั้นหลุดออกจาก DNA

สำหรับการทำงานปกติ โครงสร้างหลักของ RNA ควรประกอบด้วยส่วน DNA ที่เขียนจาก exons เท่านั้น

RNA ที่สร้างขึ้นใหม่เริ่มกระบวนการสุก บริเวณที่เงียบถูกตัดออก และบริเวณที่ให้ข้อมูลถูกหลอมรวมเพื่อสร้างสายพอลินิวคลีโอไทด์ นอกจากนี้แต่ละสปีชีส์มีการเปลี่ยนแปลงโดยกำเนิดเท่านั้น

ใน mRNA จะเกิดสิ่งที่แนบมากับจุดสิ้นสุดเริ่มต้น Polyadenylate เข้าร่วมกับไซต์สุดท้าย

เบสถูกดัดแปลงใน tRNA เพื่อสร้างสปีชีส์รอง

ใน r-RNA แต่ละเบสก็ถูกเมทิลเลตเช่นกัน

ปกป้องจากการถูกทำลายและปรับปรุงการขนส่งโปรตีนเข้าสู่ไซโตพลาสซึม RNA ในสถานะครบกำหนดเชื่อมต่อกับพวกมัน

ความสำคัญของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกและกรดไรโบนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิกมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชีวิตของสิ่งมีชีวิต พวกเขาจัดเก็บถ่ายโอนไปยังไซโตพลาสซึมและสืบทอดข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีนที่สังเคราะห์ในแต่ละเซลล์ไปยังเซลล์ลูกสาว มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดความเสถียรของกรดเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการทำงานปกติของทั้งเซลล์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของเซลล์

เกือบครึ่งศตวรรษที่ผ่านมาในปี 1953 D. Watson และ F. Crick ได้ค้นพบหลักการของการจัดระเบียบโครงสร้าง (โมเลกุล) ของสารยีน - กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) โครงสร้างของ DNA เป็นกุญแจสู่กลไกการสืบพันธุ์ที่แน่นอน - การทำซ้ำ - ของสารยีน วิทยาศาสตร์ใหม่จึงเกิดขึ้น - อณูชีววิทยา หลักการที่เรียกว่าหลักคำสอนของอณูชีววิทยาถูกกำหนดขึ้น: DNA - RNA - โปรตีน ความหมายของมันคือข้อมูลทางพันธุกรรมที่บันทึกไว้ใน DNA นั้นรับรู้ในรูปแบบของโปรตีน แต่ไม่ใช่โดยตรง แต่ผ่านพอลิเมอร์ที่เกี่ยวข้อง - กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) และเส้นทางจากกรดนิวคลีอิกไปยังโปรตีนนี้ไม่สามารถย้อนกลับได้ ดังนั้น DNA จึงถูกสังเคราะห์ขึ้นบน DNA โดยทำให้เกิดการทำซ้ำของมันเอง นั่นคือ การสืบพันธุ์ของสารพันธุกรรมดั้งเดิมในรุ่นต่อๆ ไป; RNA ถูกสังเคราะห์จาก DNA ส่งผลให้เกิดการเขียนใหม่ หรือการถอดความ ข้อมูลทางพันธุกรรมให้อยู่ในรูปของ RNA หลายชุด โมเลกุล RNA ทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน - ข้อมูลทางพันธุกรรมถูกแปลเป็นรูปแบบของสายโซ่โพลีเปปไทด์ ในกรณีพิเศษ RNA สามารถแปลงเป็น DNA ("reverse transcription") และคัดลอกได้ในรูปแบบของ RNA (การจำลองแบบ) แต่โปรตีนไม่สามารถเป็นแม่แบบสำหรับกรดนิวคลีอิกได้ (ดูรายละเอียดเพิ่มเติม)

ดังนั้น DNA จึงเป็นตัวกำหนดพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต นั่นคือชุดของโปรตีนและลักษณะที่เกี่ยวข้องซึ่งได้รับการทำซ้ำในรุ่นต่อรุ่น การสังเคราะห์โปรตีนเป็นกระบวนการกลางของสิ่งมีชีวิต และในด้านหนึ่งกรดนิวคลีอิกก็จัดให้มีโปรแกรมที่กำหนดชุดทั้งหมดและลักษณะเฉพาะของโปรตีนสังเคราะห์ และอีกทางหนึ่งด้วยกลไกสำหรับการทำซ้ำโปรแกรมนี้อย่างแม่นยำในรุ่นต่อๆ ไป . ดังนั้นต้นกำเนิดของชีวิตในรูปแบบเซลล์ที่ทันสมัยจึงลดลงจนเกิดเป็นกลไกของการสังเคราะห์โปรตีนที่สืบทอดมา

การสังเคราะห์โปรตีน

หลักคำสอนหลักของอณูชีววิทยาเป็นเพียงวิธีการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากกรดนิวคลีอิกไปยังโปรตีน และด้วยเหตุนี้ ไปสู่คุณสมบัติและลักษณะของสิ่งมีชีวิต การศึกษากลไกการบรรลุถึงวิถีนี้ในทศวรรษที่ผ่านมาตามสูตรของหลักคำสอนสำคัญ เผยให้เห็นหน้าที่ที่หลากหลายของ RNA มากกว่าเพียงแค่เป็นสื่อกลางในการส่งข้อมูลจากยีน (DNA) ไปจนถึงโปรตีน และทำหน้าที่เป็นเมทริกซ์สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน .

ในรูป 1 แสดงโครงร่างทั่วไปของการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ ผู้ส่งสาร RNA(เมสเซนเจอร์ RNA, RNA ของผู้ส่งสาร, mRNA) การเข้ารหัสโปรตีน ซึ่งถูกกล่าวถึงข้างต้น เป็นเพียงหนึ่งในสามคลาสหลักของ RNA ของเซลล์ ปริมาณมาก (ประมาณ 80%) เป็นอีกกลุ่มหนึ่งของ RNA - ไรโบโซม RNAซึ่งสร้างกรอบโครงสร้างและศูนย์กลางการทำงานของอนุภาคสังเคราะห์โปรตีนสากล - ไรโบโซม มันคือไรโบโซมอาร์เอ็นเอที่มีหน้าที่ - ทั้งในด้านโครงสร้างและหน้าที่ - สำหรับการก่อตัวของเครื่องจักรโมเลกุลขนาดเล็กมากที่เรียกว่าไรโบโซม ไรโบโซมได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมในรูปแบบของโมเลกุล mRNA และถูกตั้งโปรแกรมโดยหลัง สร้างโปรตีนตามโปรแกรมนี้อย่างเคร่งครัด

อย่างไรก็ตาม ในการสังเคราะห์โปรตีน ข้อมูลหรือโปรแกรมเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ - คุณต้องมีวัสดุที่ใช้ทำสิ่งเหล่านี้ได้ การไหลของวัสดุสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนไปที่ไรโบโซมผ่านชั้นที่สามของ RNA ของเซลล์ - โอน RNA(โอน RNA, ถ่ายโอน RNA, tRNA) พวกมันจับ - ยอมรับ - กรดอะมิโนซึ่งทำหน้าที่เป็นวัสดุก่อสร้างสำหรับโปรตีนและป้อนไรโบโซมในรูปแบบของ aminoacyl-tRNA ในไรโบโซม aminoacyl-tRNAs มีปฏิสัมพันธ์กับ codon - การรวมสามนิวคลีโอไทด์ - ของ mRNA ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ codon ถูกถอดรหัสระหว่างการแปล

กรดไรโบนูไครอิก

ดังนั้นเราจึงมีชุดของ RNA ของเซลล์หลักที่กำหนดกระบวนการหลักของสิ่งมีชีวิตสมัยใหม่ - การสังเคราะห์โปรตีน เหล่านี้คือ mRNA, ribosomal RNA และ tRNA RNA ถูกสังเคราะห์บน DNA โดยใช้เอ็นไซม์ - RNA polymerase ที่ทำการถอดรหัส - เขียนใหม่บางส่วน (ส่วนเชิงเส้น) ของ DNA ที่มีเกลียวคู่ให้อยู่ในรูปของ RNA สายเดี่ยว บริเวณ DNA ที่เข้ารหัสโปรตีนในเซลล์ถูกเขียนใหม่ในรูปแบบของ mRNA ในขณะที่สำหรับการสังเคราะห์สำเนาของ ribosomal RNA และ tRNA จำนวนมาก จะมีบริเวณพิเศษของจีโนมของเซลล์ซึ่งการเขียนซ้ำแบบเข้มข้นเกิดขึ้นโดยไม่ต้องแปลเป็นโปรตีนในภายหลัง

โครงสร้างทางเคมีของอาร์เอ็นเอ ในทางเคมี RNA นั้นคล้ายกับ DNA มาก สารทั้งสองเป็นพอลิเมอร์เชิงเส้นของนิวคลีโอไทด์ โมโนเมอร์แต่ละตัว - นิวคลีโอไทด์ - เป็น N-glycoside ที่มีฟอสโฟรีเลตซึ่งสร้างขึ้นจากน้ำตาลห้าคาร์บอน - เพนโตสซึ่งมีกลุ่มฟอสเฟตอยู่ในกลุ่มไฮดรอกซิลของอะตอมคาร์บอนที่ห้า (พันธะเอสเทอร์) และฐานไนโตรเจนที่อะตอมของคาร์บอนแรก ( พันธะ N-ไกลโคซิดิก) ความแตกต่างทางเคมีหลักระหว่าง DNA และ RNA คือน้ำตาลที่เหลือของโมโนเมอร์ RNA คือไรโบส และโมโนเมอร์ DNA คือดีออกซีไรโบส ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของไรโบสซึ่งไม่มีกลุ่มไฮดรอกซิลที่อะตอมของคาร์บอนที่สอง (รูปที่ 2) ).

เบสไนโตรเจนมีสี่ประเภททั้งใน DNA และ RNA: เบสพิวรีนสองชนิด - อะดีนีน (A) และกวานีน (G) - และเบสไพริมิดีนสองชนิด - ไซโตซีน (C) และยูราซิล (U) หรือไทมีนอนุพันธ์เมทิล (T)

Uracil เป็นลักษณะของโมโนเมอร์ RNA ในขณะที่ไทมีนเป็นลักษณะของโมโนเมอร์ DNA และนี่คือความแตกต่างที่สองระหว่าง RNA และ DNA โมโนเมอร์ - RNA ribonucleotides หรือ DNA deoxyribonucleotides - สร้างสายโซ่โพลีเมอร์โดยสร้างสะพานฟอสโฟไดสเตอร์ระหว่างน้ำตาลที่เหลือ (ระหว่างอะตอมของคาร์บอนที่ห้าและสามของเพนโตส) ดังนั้นสายโซ่พอลิเมอร์ของกรดนิวคลีอิก - DNA หรือ RNA - สามารถแสดงเป็นแกนหลักน้ำตาลฟอสเฟตเชิงเส้นที่มีฐานไนโตรเจนเป็นกลุ่มด้านข้าง

โครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ของอาร์เอ็นเอ ความแตกต่างของโครงสร้างมหภาคพื้นฐานระหว่างกรดนิวคลีอิกทั้งสองชนิดคือ DNA เป็นเกลียวคู่เดี่ยว นั่นคือ โมเลกุลขนาดใหญ่ของสายพอลิเมอร์ที่เชื่อมโยงกันสองเส้น บิดเป็นเกลียวรอบแกนทั่วไป (ดู [ , ]) และ RNA เป็นองค์ประกอบเดี่ยว - โพลีเมอร์ควั่น ในเวลาเดียวกันปฏิกิริยาของกลุ่มด้านข้าง - ฐานไนโตรเจน - ระหว่างกันเช่นเดียวกับฟอสเฟตและไฮดรอกซิลของกระดูกสันหลังน้ำตาลฟอสเฟตนำไปสู่ความจริงที่ว่าพอลิเมอร์ RNA เกลียวเดี่ยวพับเข้าหาตัวเองและบิดเป็น โครงสร้างที่กะทัดรัด คล้ายกับการพับของสายโปรตีนโพลีเปปไทด์ให้เป็นทรงกลมขนาดกะทัดรัด ด้วยวิธีนี้ ลำดับนิวคลีโอไทด์ของ RNA ที่ไม่ซ้ำกันสามารถสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่ไม่ซ้ำกันได้

โครงสร้างเชิงพื้นที่จำเพาะของ RNA แสดงให้เห็นครั้งแรกเมื่อถอดรหัสโครงสร้างอะตอมของ tRNA ตัวใดตัวหนึ่งในปี 1974 [ , ] (รูปที่ 3) การพับของสายโซ่พอลิเมอร์ tRNA ซึ่งประกอบด้วยโมโนเมอร์ 76 นิวคลีโอไทด์ นำไปสู่การก่อตัวของแกนทรงกลมที่มีขนาดกะทัดรัดมาก ซึ่งส่วนที่ยื่นออกมาสองส่วนที่ยื่นออกมาในมุมฉาก พวกมันเป็นเกลียวคู่สั้น ๆ ที่คล้ายกับ DNA แต่จัดเรียงโดยปฏิสัมพันธ์ของส่วนต่าง ๆ ของสาย RNA เดียวกัน หนึ่งในส่วนที่ยื่นออกมาเป็นตัวรับกรดอะมิโนและมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์สายโปรตีนโพลีเปปไทด์บนไรโบโซม ในขณะที่อีกส่วนที่ยื่นออกมานั้นมีจุดประสงค์เพื่อปฏิสัมพันธ์เสริมกับรหัสทริปเปิ้ล (codon) ของ mRNA ในไรโบโซมเดียวกัน มีเพียงโครงสร้างดังกล่าวเท่านั้นที่สามารถโต้ตอบกับโปรตีน-เอ็นไซม์ที่ยึดกรดอะมิโนกับ tRNA และกับไรโบโซมระหว่างการแปลอย่างจำเพาะ นั่นคือ ถูก "จดจำ" โดยพวกมันโดยเฉพาะ

การศึกษาไรโบโซมอาร์เอ็นเอที่แยกได้ให้ตัวอย่างที่โดดเด่นต่อไปนี้ของการก่อตัวของโครงสร้างจำเพาะขนาดกะทัดรัดจากพอลิเมอร์เชิงเส้นที่ยาวกว่าประเภทนี้ ไรโบโซมประกอบด้วยสองส่วนที่ไม่เท่ากัน - อนุภาคย่อยไรโบโซมขนาดใหญ่และขนาดเล็ก (หน่วยย่อย) แต่ละหน่วยย่อยถูกสร้างขึ้นจาก RNA โพลีเมอร์สูงหนึ่งตัวและโปรตีนไรโบโซมที่หลากหลาย ความยาวของสายโซ่ของไรโบโซม RNA มีความสำคัญมาก ตัวอย่างเช่น RNA ของหน่วยย่อยขนาดเล็กของไรโบโซมของแบคทีเรียประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์มากกว่า 1,500 นิวคลีโอไทด์ และ RNA ของยูนิตย่อยขนาดใหญ่มีนิวคลีโอไทด์ประมาณ 3000 ตัว ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมทั้งมนุษย์ RNA เหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่า - ประมาณ 1900 นิวคลีโอไทด์และมากกว่า 5,000 นิวคลีโอไทด์ในหน่วยย่อยขนาดเล็กและขนาดใหญ่ตามลำดับ

มีการแสดงให้เห็นว่า RNA ไรโบโซมที่แยกได้ ซึ่งแยกออกจากคู่โปรตีนของพวกมันและได้มาในรูปแบบบริสุทธิ์ พวกมันสามารถพับเองได้เองในโครงสร้างกะทัดรัดที่มีขนาดและรูปร่างใกล้เคียงกับหน่วยย่อยของไรโบโซม] รูปร่างของอนุภาคย่อยขนาดใหญ่และขนาดเล็กนั้นแตกต่างกัน ดังนั้นรูปร่างของไรโบโซม RNA ขนาดใหญ่และขนาดเล็กจึงแตกต่างกัน (รูปที่ 4) ดังนั้นสายโซ่เชิงเส้นของไรโบโซมอาร์เอ็นเอจึงจัดตัวเองเป็นโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่กำหนดขนาด รูปร่าง และเห็นได้ชัดว่าโครงสร้างภายในของอนุภาคย่อยไรโบโซม และดังนั้น ของไรโบโซมทั้งหมด

RNA เล็กน้อย เมื่อมีการศึกษาส่วนประกอบของเซลล์ที่มีชีวิตและเศษส่วนของอาร์เอ็นเอของเซลล์ทั้งหมด เป็นที่ชัดเจนว่าเรื่องนี้ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงอาร์เอ็นเอสามประเภทหลักเท่านั้น ปรากฎว่าในธรรมชาติมี RNA หลายประเภท ประการแรก สิ่งเหล่านี้เรียกว่า "RNA ขนาดเล็ก" ซึ่งมีนิวคลีโอไทด์มากถึง 300 ตัว ซึ่งมักไม่ทราบหน้าที่ ตามกฎแล้วพวกมันเกี่ยวข้องกับโปรตีนตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไปและมีอยู่ในเซลล์เป็นไรโบนิวคลีโอโปรตีน - "RNP ขนาดเล็ก"

RNA ขนาดเล็กมีอยู่ในทุกส่วนของเซลล์ รวมถึงไซโตพลาสซึม นิวเคลียส นิวเคลียส และไมโตคอนเดรีย RNP ขนาดเล็กส่วนใหญ่ที่ทราบหน้าที่นั้นเกี่ยวข้องกับกลไกของการประมวลผลภายหลังการถอดเสียงของประเภทหลักของ RNA (การประมวลผล RNA) - การเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้น mRNA ไปเป็น mRNA ที่เจริญเต็มที่ (การประกบ) การแก้ไข mRNA กำเนิดทางชีวภาพของ tRNA และการเจริญเติบโตของไรโบโซม RNA RNPs ขนาดเล็ก (SRP) ที่มีขนาดเล็กที่สุดชนิดหนึ่งในเซลล์มีบทบาทสำคัญในการขนส่งโปรตีนสังเคราะห์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ มี RNA ขนาดเล็กที่รู้จักซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการแปล RNA ขนาดเล็กพิเศษเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ที่สำคัญที่สุดที่ทำหน้าที่รักษาการจำลองแบบของ DNA ในรุ่นเซลล์ - เทโลเมอเรส ควรกล่าวว่าขนาดโมเลกุลของพวกมันเทียบได้กับขนาดของโปรตีนทรงกลมในเซลล์ ดังนั้นจึงค่อย ๆ กลายเป็นที่ชัดเจนว่าการทำงานของเซลล์ที่มีชีวิตนั้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยโปรตีนที่หลากหลายที่สังเคราะห์ขึ้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการมีอยู่ของชุด RNA ที่หลากหลาย ซึ่ง RNA ขนาดเล็กส่วนใหญ่จะเลียนแบบความกะทัดรัดและขนาดของ โปรตีน

ไรโบไซม์ ชีวิตที่แอคทีฟทั้งหมดสร้างขึ้นจากเมแทบอลิซึม - เมแทบอลิซึม และปฏิกิริยาทางชีวเคมีทั้งหมดของเมแทบอลิซึมเกิดขึ้นในอัตราที่เหมาะสมสำหรับชีวิตเท่านั้นด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเฉพาะที่มีประสิทธิภาพสูงที่สร้างขึ้นโดยวิวัฒนาการ เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักชีวเคมีเชื่อมั่นว่าการเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพเกิดขึ้นได้จากโปรตีนที่เรียกว่า . ทุกที่และทุกเวลา เอนไซม์, หรือ เอนไซม์และในปี 2525-2526 มันแสดงให้เห็นว่าในธรรมชาติมีประเภทของ RNA ซึ่งเหมือนกับโปรตีนที่มีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาที่จำเพาะสูง [ , ] ตัวเร่งปฏิกิริยา RNA ดังกล่าวถูกเรียกว่า ไรโบไซม์แนวคิดเรื่องความพิเศษเฉพาะตัวของโปรตีนในการเร่งปฏิกิริยาปฏิกิริยาทางชีวเคมีสิ้นสุดลง

ปัจจุบันไรโบโซมยังถือเป็นไรโบไซม์อีกด้วย อันที่จริง ข้อมูลการทดลองที่มีอยู่ทั้งหมดระบุว่าการสังเคราะห์ของสายโปรตีนโพลีเปปไทด์ในไรโบโซมนั้นถูกเร่งปฏิกิริยาโดยไรโบโซม RNA และไม่ใช่โดยโปรตีนไรโบโซม มีการระบุบริเวณตัวเร่งปฏิกิริยาของไรโบโซมอาร์เอ็นเอขนาดใหญ่ที่รับผิดชอบในการเร่งปฏิกิริยาของปฏิกิริยาทรานส์เปปติเดชัน ซึ่งผ่านสายโซ่โพลีเปปไทด์ของโปรตีนที่ขยายออกไประหว่างการแปล

สำหรับการจำลองแบบของ DNA ของไวรัส กลไกของมันไม่แตกต่างจากการทำซ้ำของสารพันธุกรรม - DNA - ของเซลล์เองมากนัก ในกรณีของ RNA ของไวรัส กระบวนการต่างๆ จะถูกยับยั้งหรือหายไปอย่างสมบูรณ์ในเซลล์ปกติ โดยที่ RNA ทั้งหมดจะถูกสังเคราะห์บน DNA เป็นเทมเพลตเท่านั้น เมื่อติดไวรัสที่ประกอบด้วย RNA สถานการณ์สามารถเป็นสองเท่า ในบางกรณี DNA ถูกสังเคราะห์บน RNA ของไวรัสเป็นแม่แบบ ("reverse transcription") และคัดลอก RNA ของไวรัสจำนวนมากบน DNA นี้ ในกรณีอื่นๆ ที่น่าสนใจที่สุดสำหรับเรา สาย RNA เสริมถูกสังเคราะห์บน RNA ไวรัส ซึ่งทำหน้าที่เป็นเทมเพลตสำหรับการสังเคราะห์ - การจำลอง - สำเนาใหม่ของ RNA ไวรัส ดังนั้น ในระหว่างการติดเชื้อไวรัสที่มีอาร์เอ็นเอ ความสามารถพื้นฐานของอาร์เอ็นเอในการตรวจสอบการสืบพันธุ์ของโครงสร้างของตัวเองจึงเกิดขึ้น เช่นเดียวกับดีเอ็นเอ

มัลติฟังก์ชั่นของ RNA เมื่อสรุปและทบทวนความรู้เกี่ยวกับหน้าที่ของ RNA เราสามารถพูดเกี่ยวกับคุณสมบัติมัลติฟังก์ชั่นที่ไม่ธรรมดาของพอลิเมอร์ชนิดนี้ได้ในธรรมชาติ รายการฟังก์ชันหลักที่รู้จักของ RNA ต่อไปนี้สามารถระบุได้

ฟังก์ชั่นการจำลองแบบทางพันธุกรรม: ความสามารถเชิงโครงสร้างในการคัดลอก (ทำซ้ำ) ลำดับเชิงเส้นของนิวคลีโอไทด์ผ่านลำดับเสริม ฟังก์ชั่นนี้รับรู้ในการติดเชื้อไวรัสและคล้ายกับหน้าที่หลักของ DNA ในชีวิตของสิ่งมีชีวิตในเซลล์ - การทำซ้ำของสารพันธุกรรม

ฟังก์ชั่นการเข้ารหัส: โปรแกรมของการสังเคราะห์โปรตีนโดยลำดับเชิงเส้นของนิวคลีโอไทด์ ซึ่งเป็นหน้าที่เดียวกับ DNA ทั้งใน DNA และ RNA แฝดสามของนิวคลีโอไทด์เดียวกันเข้ารหัสกรดอะมิโน 20 ตัวของโปรตีน และลำดับของแฝดสามในสายโซ่กรดนิวคลีอิกเป็นโปรแกรมสำหรับการจัดเรียงกรดอะมิโน 20 ชนิดตามลำดับในสายโปรตีนโพลีเปปไทด์

ฟังก์ชันการขึ้นรูปโครงสร้าง: การก่อตัวของโครงสร้างสามมิติที่มีลักษณะเฉพาะ โมเลกุลอาร์เอ็นเอขนาดเล็กที่พับอย่างแน่นหนานั้นโดยพื้นฐานแล้วคล้ายกับโครงสร้างสามมิติของโปรตีนทรงกลม ในขณะที่โมเลกุลอาร์เอ็นเอที่ยาวกว่าก็สามารถสร้างอนุภาคทางชีววิทยาที่ใหญ่กว่าหรือนิวเคลียสของพวกมันได้

ฟังก์ชันการรับรู้: ปฏิสัมพันธ์เชิงพื้นที่ที่จำเพาะเจาะจงสูงกับโมเลกุลขนาดใหญ่อื่นๆ (รวมถึงโปรตีนและ RNA อื่นๆ) และกับลิแกนด์ขนาดเล็ก หน้าที่นี้อาจเป็นหน้าที่หลักในโปรตีน มันขึ้นอยู่กับความสามารถของพอลิเมอร์ในการพับด้วยวิธีที่ไม่เหมือนใครและสร้างโครงสร้างสามมิติที่เฉพาะเจาะจง ฟังก์ชันการรับรู้เป็นพื้นฐานของตัวเร่งปฏิกิริยาเฉพาะ

ฟังก์ชันตัวเร่งปฏิกิริยา: ตัวเร่งปฏิกิริยาเฉพาะของปฏิกิริยาเคมีโดยไรโบไซม์ ฟังก์ชันนี้คล้ายกับการทำงานของเอนไซม์ของโปรตีนเอนไซม์

โดยทั่วไป RNA ปรากฏแก่เราว่าเป็นพอลิเมอร์ที่น่าทึ่งซึ่งดูเหมือนว่าเวลาของการวิวัฒนาการของจักรวาลหรือสติปัญญาของผู้สร้างไม่น่าจะเพียงพอสำหรับการประดิษฐ์ของมัน ดังจะเห็นได้ว่า RNA สามารถทำหน้าที่ของพอลิเมอร์ทั้งสองที่มีความสำคัญขั้นพื้นฐานต่อชีวิต นั่นคือ DNA และโปรตีน ไม่น่าแปลกใจที่คำถามเกิดขึ้นก่อนวิทยาศาสตร์: การเกิดขึ้นและการดำรงอยู่แบบพอเพียงของโลก RNA สามารถมาก่อนการเกิดขึ้นของชีวิตในรูปแบบ DNA-protein ที่ทันสมัยหรือไม่?

ต้นกำเนิดของชีวิต

ทฤษฎีโปรตีน-coacervate ของโอปาริน. บางทีทฤษฎีการกำเนิดของชีวิตในลักษณะที่ไม่เหมาะสมทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกที่มีการไตร่ตรองมาอย่างดีนั้นถูกเสนอโดยนักชีวเคมี A.I. Oparin ย้อนกลับไปในยุค 20 ของศตวรรษที่ผ่านมา [,] ทฤษฎีนี้มีพื้นฐานอยู่บนแนวคิดที่ว่าทุกอย่างเริ่มต้นด้วยโปรตีน และบนความเป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ของการสังเคราะห์ทางเคมีที่เกิดขึ้นเองของโปรตีนโมโนเมอร์ - กรดอะมิโน - และพอลิเมอร์คล้ายโปรตีน (โพลีเปปไทด์) ในลักษณะที่กระทำเองได้ การตีพิมพ์ทฤษฎีนี้กระตุ้นให้เกิดการทดลองจำนวนมากในห้องปฏิบัติการหลายแห่งทั่วโลก ซึ่งแสดงให้เห็นความเป็นจริงของการสังเคราะห์ดังกล่าวภายใต้สภาวะที่ประดิษฐ์ขึ้น ทฤษฎีนี้ได้รับการยอมรับอย่างรวดเร็วและเป็นที่นิยมอย่างมาก

สมมติฐานหลักคือสารประกอบคล้ายโปรตีนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติใน "น้ำซุป" หลักถูกรวมเข้าด้วยกัน "เป็นหยด coacervate - ระบบคอลลอยด์ที่แยกจากกัน (โซล) ที่ลอยอยู่ในสารละลายที่เป็นน้ำเจือจางมากขึ้น สิ่งนี้ทำให้ข้อกำหนดเบื้องต้นหลักสำหรับการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิต - การแยกระบบทางชีวเคมีบางอย่างออกจากสิ่งแวดล้อม การแบ่งส่วน เนื่องจากสารประกอบคล้ายโปรตีนของ coacervate drops อาจมีฤทธิ์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จึงเป็นไปได้ที่จะเกิดปฏิกิริยาสังเคราะห์ทางชีวเคมีภายในหยด - มีความคล้ายคลึงของการดูดซึมและด้วยเหตุนี้การเติบโต ของ coacervate ด้วยการแตกตัวเป็นส่วน ๆ - การสืบพันธุ์ coacervate ถือเป็นต้นแบบของเซลล์ที่มีชีวิต (รูปที่ 5)

ทุกอย่างได้รับการคิดมาอย่างดีและได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ในทางทฤษฎี ยกเว้นปัญหาหนึ่งซึ่งเป็นเวลานานทำให้ผู้เชี่ยวชาญเกือบทุกคนในด้านการกำเนิดชีวิตมองข้ามไป หากการสร้างโมเลกุลโปรตีนที่ประสบความสำเร็จเพียงครั้งเดียว (เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิผลที่ให้ข้อได้เปรียบสำหรับ coacervate ในการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์) เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ โดยวิธีการสังเคราะห์แบบสุ่มที่ไม่มีแม่แบบใน coacervate จะคัดลอกพวกมันเพื่อแจกจ่ายภายใน coacervate ได้อย่างไร และยิ่งกว่านั้นสำหรับการถ่ายทอดไปยัง coacervates ลูกหลาน? ทฤษฎีนี้ไม่สามารถเสนอวิธีแก้ปัญหาของการสืบพันธุ์ที่แน่นอน - ภายใน coacervate และในรุ่น - ของโครงสร้างโปรตีนที่มีประสิทธิภาพเพียงตัวเดียวที่ปรากฏขึ้นแบบสุ่ม

โลกของ RNA ในฐานะผู้บุกเบิกชีวิตสมัยใหม่ การสะสมความรู้เกี่ยวกับรหัสพันธุกรรม กรดนิวคลีอิก และการสังเคราะห์โปรตีนทำให้เกิดการอนุมัติแนวคิดใหม่ที่เป็นพื้นฐานเกี่ยวกับ TOM ซึ่งทุกอย่างไม่ได้เริ่มต้นจากโปรตีนเลย แต่ด้วย RNA [ - ] กรดนิวคลีอิกเป็นโพลีเมอร์ชีวภาพชนิดเดียวที่มีโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่เนื่องจากหลักการของการเติมเต็มในการสังเคราะห์สายโซ่ใหม่ (สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม ดู) ให้ความสามารถในการคัดลอกลำดับเชิงเส้นของหน่วยโมโนเมอร์ในคำอื่น ๆ ความสามารถในการทำซ้ำ (ทำซ้ำ) โพลีเมอร์โครงสร้างจุลภาค ดังนั้น กรดนิวคลีอิกเท่านั้น แต่ไม่ใช่โปรตีน จึงสามารถเป็นสารพันธุกรรม กล่าวคือ โมเลกุลที่ทำซ้ำได้ซึ่งทำซ้ำโครงสร้างจุลภาคจำเพาะของพวกมันในรุ่นต่อๆ ไป

ด้วยเหตุผลหลายประการ RNA ไม่ใช่ DNA ที่สามารถเป็นตัวแทนของสารพันธุกรรมหลักได้

ก่อนอื่นเลย,ในการสังเคราะห์ทางเคมีและปฏิกิริยาทางชีวเคมี ribonucleotides นำหน้า deoxyribonucleotides; ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์เป็นผลผลิตจากการดัดแปลงไรโบนิวคลีโอไทด์ (ดูรูปที่ 2)

ประการที่สองในกระบวนการเมแทบอลิซึมที่สำคัญที่เป็นสากลและเก่าแก่ที่สุด มันคือไรโบนิวคลีโอไทด์และไม่ใช่ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ซึ่งมีอยู่มากมาย รวมถึงตัวพาพลังงานหลัก เช่น ไรโบนิวคลีโอไซด์โพลีฟอสเฟต (ATP เป็นต้น)

ประการที่สามการจำลองแบบ RNA สามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่มีการมีส่วนร่วมของ DNA และกลไกของการจำลองแบบ DNA แม้แต่ในโลกของสิ่งมีชีวิตสมัยใหม่นั้นต้องการการมีส่วนร่วมที่บังคับของไพรเมอร์ RNA ในการเริ่มต้นการสังเคราะห์สายโซ่ดีเอ็นเอ

ประการที่สี่ RNA มีแม่แบบและหน้าที่ทางพันธุกรรมเหมือนกันทุกประการ RNA ยังสามารถทำหน้าที่หลายอย่างที่มีอยู่ในโปรตีน รวมถึงการเร่งปฏิกิริยาของปฏิกิริยาเคมี ดังนั้นจึงมีเหตุผลทุกประการที่จะต้องพิจารณา DNA ว่าเป็นการได้มาซึ่งวิวัฒนาการในภายหลัง - เป็นการปรับเปลี่ยน RNA ซึ่งเชี่ยวชาญในการทำหน้าที่ในการทำซ้ำและจัดเก็บสำเนาของยีนที่ไม่ซ้ำกันในจีโนมของเซลล์โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมโดยตรงในการสังเคราะห์โปรตีน

หลังจากค้นพบอาร์เอ็นเอที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแล้ว แนวคิดเกี่ยวกับความเป็นอันดับหนึ่งของอาร์เอ็นเอในแหล่งกำเนิดของชีวิตได้รับแรงผลักดันอย่างแข็งแกร่งสำหรับการพัฒนา และได้มีการกำหนดแนวคิดขึ้น โลก RNA แบบพอเพียงก่อนชีวิตสมัยใหม่ [ , ] รูปแบบที่เป็นไปได้สำหรับการเกิดขึ้นของโลก RNA แสดงในรูปที่ 6.

การสังเคราะห์ไรโบนิวคลีโอไทด์แบบ abiogenic และการเชื่อมโยงโควาเลนต์ของพวกมันในโอลิโกเมอร์และโพลีเมอร์ประเภทอาร์เอ็นเออาจเกิดขึ้นได้ภายใต้สภาวะเดียวกันโดยประมาณและในการตั้งค่าทางเคมีเดียวกันกับที่คาดการณ์ไว้สำหรับการก่อตัวของกรดอะมิโนและโพลีเปปไทด์ ล่าสุด เอ.บี. Chetverin et al. (สถาบันโปรตีน, Russian Academy of Sciences) ทดลองแสดงให้เห็นว่าอย่างน้อยโพลีไรโบนิวคลีโอไทด์ (RNA) บางตัวในตัวกลางที่เป็นน้ำธรรมดาสามารถรวมตัวกันได้เองตามธรรมชาตินั่นคือการแลกเปลี่ยนส่วนของลูกโซ่โดยทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน การแลกเปลี่ยนส่วนของสายโซ่สั้นกับส่วนที่ยาวควรนำไปสู่การยืดตัวของพอลิไรโบนิวคลีโอไทด์ (RNA) และการรวมตัวใหม่ดังกล่าวควรมีส่วนทำให้เกิดความหลากหลายทางโครงสร้างของโมเลกุลเหล่านี้ โมเลกุลอาร์เอ็นเอที่เร่งปฏิกิริยาสามารถเกิดขึ้นได้ในหมู่พวกมัน

แม้แต่ลักษณะที่ปรากฏที่หายากมากของโมเลกุลอาร์เอ็นเอเดี่ยวที่สามารถกระตุ้นการเกิดพอลิเมอไรเซชันของไรโบนิวคลีโอไทด์หรือการประกบกันของโอลิโกนิวคลีโอไทด์บนสายโซ่เสริมตามแม่แบบ [ , ] บ่งบอกถึงการก่อตัวของกลไกการจำลองอาร์เอ็นเอ การจำลองแบบของตัวเร่งปฏิกิริยา RNA เอง (ไรโบไซม์) ควรนำไปสู่การเกิดขึ้นของประชากร RNA ที่จำลองตัวเองได้ โดยการทำสำเนาของตัวเอง RNA ก็ทวีคูณ ข้อผิดพลาดที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการคัดลอก (การกลายพันธุ์) และการรวมตัวใหม่ในประชากร RNA ที่จำลองตัวเองได้ทำให้เกิดความหลากหลายเพิ่มมากขึ้นในโลกนี้ ดังนั้นโลกโบราณของ RNA ที่ควรจะเป็นคือ "โลกชีวภาพแบบพอเพียงซึ่งโมเลกุลอาร์เอ็นเอทำหน้าที่เป็นทั้งสารพันธุกรรมและเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาคล้ายเอนไซม์" .

การเกิดขึ้นของการสังเคราะห์โปรตีน นอกจากนี้ บนพื้นฐานของโลกของอาร์เอ็นเอ การก่อตัวของกลไกการสังเคราะห์โปรตีน การเกิดขึ้นของโปรตีนต่างๆ ที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติที่สืบทอดมา การแบ่งส่วนของระบบการสังเคราะห์โปรตีนและชุดโปรตีน อาจอยู่ในรูปของโคแอกเซอเวต และวิวัฒนาการของ หลังเข้าสู่โครงสร้างเซลล์ - เซลล์ที่มีชีวิต (ดูรูปที่ 6) ควรเกิดขึ้น )

ปัญหาของการเปลี่ยนผ่านจากโลก RNA โบราณไปสู่โลกที่สังเคราะห์โปรตีนในปัจจุบัน เป็นปัญหาที่ยากที่สุดแม้จะเป็นวิธีแก้ปัญหาทางทฤษฎีล้วนๆ ความเป็นไปได้ของการสังเคราะห์ทางชีวภาพของโพลีเปปไทด์และสารคล้ายโปรตีนไม่ได้ช่วยแก้ปัญหา เนื่องจากไม่มีวิธีเฉพาะเจาะจงที่การสังเคราะห์นี้อาจเกี่ยวข้องกับ RNA และตกอยู่ภายใต้การควบคุมทางพันธุกรรม การสังเคราะห์ที่ควบคุมโดยพันธุกรรมของพอลิเปปไทด์และโปรตีนต้องพัฒนาอย่างอิสระจากการสังเคราะห์ abiogenic หลัก ในแบบของตัวเอง บนพื้นฐานของโลกที่มีอยู่แล้วของอาร์เอ็นเอ สมมติฐานหลายประการเกี่ยวกับที่มาของกลไกสมัยใหม่ของการสังเคราะห์โปรตีนในโลก RNA ได้รับการเสนอในวรรณคดี แต่บางทีอาจไม่มีข้อใดที่ถือว่าถูกคิดอย่างถี่ถ้วนและไร้ที่ติในแง่ของความสามารถทางเคมีกายภาพ ฉันจะนำเสนอเวอร์ชันของฉันของกระบวนการวิวัฒนาการและความเชี่ยวชาญของ RNA ที่นำไปสู่การเกิดขึ้นของอุปกรณ์ของการสังเคราะห์โปรตีน (รูปที่ 7) แต่มันไม่ได้แสร้งทำเป็นว่าสมบูรณ์

โครงการสมมุติฐานที่เสนอมีจุดสำคัญสองจุดซึ่งดูเหมือนจะเป็นพื้นฐาน

ก่อนอื่นเลย,มีการตั้งสมมติฐานว่าโอลิโกริโบนิวคลีโอไทด์ที่สังเคราะห์โดย abiogenically รวมตัวกันอีกครั้งอย่างแข็งขันผ่านกลไกของทรานส์เอสเทอริฟิเคชันที่ไม่ใช่เอนไซม์ที่เกิดขึ้นเอง ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของสายโซ่ RNA ที่ยืดยาวและก่อให้เกิดความหลากหลาย ด้วยวิธีนี้ RNA ทั้งแบบเร่งปฏิกิริยา (ไรโบไซม์) และ RNA ประเภทอื่นที่มีหน้าที่เฉพาะอาจปรากฏในประชากรของโอลิโกนิวคลีโอไทด์และโพลีนิวคลีโอไทด์ (ดูรูปที่ 7) นอกจากนี้ การรวมตัวใหม่ที่ไม่ใช่เอนไซม์ของการจับที่เสริมกันของโอลิโกนิวคลีโอไทด์กับแม่แบบพอลินิวคลีโอไทด์สามารถจัดให้มีการเชื่อมขวาง (การประกบ) ของชิ้นส่วนที่ประกอบกับแม่แบบนี้ในสายเดี่ยว มันเป็นแบบนี้ และไม่ใช่โดยปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของโมโนนิวคลีโอไทด์ที่เร่งปฏิกิริยา จึงสามารถทำการคัดลอกหลัก (การขยายพันธุ์) ของ RNA ได้ แน่นอน ถ้าไรโบไซม์ปรากฏว่ามีกิจกรรมโพลีเมอร์ แสดงว่าประสิทธิภาพ (ความแม่นยำ ความเร็ว และประสิทธิผล) ของการคัดลอกนั้นอยู่บนพื้นฐานของการเสริม เมทริกซ์น่าจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ที่สองประเด็นพื้นฐานในเวอร์ชันของฉันคือเครื่องมือหลักสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นบนพื้นฐานของ RNA พิเศษหลายประเภทก่อนการมาถึงของอุปกรณ์สำหรับการจำลองแบบด้วยเอนไซม์ (พอลิเมอเรส) ของสารพันธุกรรม - RNA และ DNA เครื่องมือหลักนี้รวม RNA proribosomal ที่เร่งปฏิกิริยาด้วยกิจกรรมเปปทิดิลทรานสเฟอร์เรส ชุดของโปร-tRNAs ที่จับกรดอะมิโนหรือเปปไทด์สั้น proribosomal RNA อีกตัวหนึ่งที่สามารถโต้ตอบได้พร้อมกันกับ catalytic proribosomal RNA, pro-mRNA และ pro-tRNA (ดูรูปที่ 7) ระบบดังกล่าวสามารถสังเคราะห์สายโพลีเปปไทด์ได้แล้วเนื่องจากปฏิกิริยาทรานส์เปปไทด์ที่เร่งปฏิกิริยาโดยมัน ในบรรดาโปรตีนที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาอื่น ๆ - เอ็นไซม์ปฐมภูมิ (เอ็นไซม์) - ก็ปรากฏว่าโปรตีนที่เร่งปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของนิวคลีโอไทด์ - เรพลิเคตหรือ NK พอลิเมอเรส

อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ว่าสมมติฐานของโลกยุคโบราณของอาร์เอ็นเอในฐานะผู้บุกเบิกโลกของสิ่งมีชีวิตสมัยใหม่จะไม่สามารถได้รับเหตุผลที่เพียงพอเพื่อเอาชนะปัญหาหลัก - คำอธิบายที่เป็นไปได้ทางวิทยาศาสตร์ของกลไกการเปลี่ยนผ่านจากอาร์เอ็นเอและการจำลองแบบ เพื่อการสังเคราะห์โปรตีน มีสมมติฐานทางเลือกที่น่าสนใจและมีการไตร่ตรองเป็นอย่างดีของ A.D. Altshtein (Institute of Gene Biology, Russian Academy of Sciences) ซึ่งตั้งสมมติฐานว่าการจำลองแบบของสารพันธุกรรมและการแปล - การสังเคราะห์โปรตีน - เกิดขึ้นและวิวัฒนาการไปพร้อม ๆ กันและผันแปรโดยเริ่มจากปฏิสัมพันธ์ของ oligonucleotides ที่สังเคราะห์ abiogenically และ aminoacyl-nucleotidylates - แอนไฮไดรด์ผสม ของกรดอะมิโนและนิวคลีโอไทด์ แต่นั่นเป็นเรื่องต่อไป... "และ Scheherazade จับตอนเช้าและเธอก็หยุดพูดที่ได้รับอนุญาต".)

วรรณกรรม

. วัตสัน เจ.ดี., คริก เอฟ.เอช.ซี.โครงสร้างโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก // ธรรมชาติ. พ.ศ. 2496 ว. 171 หน้า 738-740

. วัตสัน เจ.ดี., คริก เอฟ.เอช.ซี.ความหมายทางพันธุกรรมของโครงสร้างของกรดนิวคลีอิกดีออกซีไรโบส // Nature 1953 V. 171. P. 964-967

. สปิริน เอ.เอส.ชีววิทยาสมัยใหม่และความปลอดภัยทางชีวภาพ // แถลงการณ์ของ Russian Academy of Sciences 1997. หมายเลข 7

. สปิริน เอ.เอส.ว่าด้วยโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ของกรดไรโบนิวคลีอิกที่มีพอลิเมอร์สูงในสารละลาย // Journal of Molecular Biology. 2503. ว. 2. หน้า 436-446.

. Kirn S.H. , Suddath F.L. , ควิกลีย์ จีเจ และคณะโครงสร้างตติยภูมิสามมิติของยีสต์ phenylalanine transfer RNA // วิทยาศาสตร์ 2517. ว. 185. หน้า 435-40.

. Robertas J.D. , Ladner J.E. , ฟินช์ เจ.ที. และคณะโครงสร้างของยีสต์ phenylalanine tRNA ที่ความละเอียด 3 A // ธรรมชาติ 2517 ว. 250. หน้า 546-551.

. Vasiliev V.D. , Serdyuk I.N. , Gudkov A.T. , SPIRin A.S.การจัดระเบียบตนเองของไรโบโซม RNA // โครงสร้าง หน้าที่ และพันธุศาสตร์ของไรโบโซม / Eds Hardesty B. และ Kramer G. New York: Springer-Verlag, 1986, pp. 129-142.

. บาเซอร์กา เอสเจ, สไตซ์ เจ.เอ.โลกที่หลากหลายของไรโบ-นิวคลีโอโปรตีนขนาดเล็ก // The RNA World / Eds Gesteland R.F. และแอตกินส์ เจ.เอฟ. นิวยอร์ก: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1993, pp. 359-381

. Kruger K., Grabowski PJ., Zaug AJ. และคณะ Self-splicing RNA: ตัดตอนอัตโนมัติและ autocyclization ของ ribosomal RNA แทรกแซงลำดับของ Tetrahymena

. Bartel D.P. , Szostak J.W.การแยกไรโบไซม์ใหม่จากกลุ่มสุ่มขนาดใหญ่ // วิทยาศาสตร์ 2536. ว. 261. หน้า 1411-1418.

. เอกแลนด์ อี.เอช. บาร์เทล ดี.พี. RNA polymerization ที่เร่งปฏิกิริยาด้วย RNA โดยใช้นิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟต // ธรรมชาติ 1996 V. 382. หน้า 373-376.

. Orgel L.E.ต้นกำเนิดของชีวิต - การทบทวนข้อเท็จจริงและการคาดเดา //แนวโน้มทางชีวเคมี 2541 ว. 23. น. 491-495.

. ค.ศ. Altsteinที่มาของระบบพันธุกรรม: สมมติฐาน progene // อณูชีววิทยา 2530 ต. 21. ส. 309-322.

Spirin Alexander Sergeevich - นักวิชาการ ผู้อำนวยการสถาบันวิจัยโปรตีนแห่ง Russian Academy of Sciences สมาชิกรัฐสภาของ Russian Academy of Sciences

ประการแรก บทบัญญัติทั่วไปบางประการ

โปรแกรมกระบวนการทางเคมีทั้งหมดในร่างกายถูกบันทึกไว้ใน DNA ซึ่งเป็นที่เก็บระดับโมเลกุลของข้อมูลทางพันธุกรรม โดยปกติ การไหลของข้อมูลนี้จะแสดงโดยโครงร่าง: DNA RNA PROTEIN ซึ่งแสดงกระบวนการแปลภาษาทางพันธุกรรมของลำดับนิวคลีโอไทด์เป็นลำดับกรดอะมิโน โครงร่าง DNA RNA แสดงถึงการสังเคราะห์ทางชีวภาพของโมเลกุล RNA ซึ่งเป็นลำดับนิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นส่วนเสริมของบางส่วน (ยีน) ของโมเลกุลดีเอ็นเอ กระบวนการนี้มักเรียกว่าการถอดความ ดังนั้น tRNA, rRNA, mRNA จึงถูกสังเคราะห์ การกำหนด RNA PROTEIN เป็นการแสดงออกถึงการสังเคราะห์ทางชีวภาพของสายโซ่โพลีเปปไทด์ ซึ่งลำดับกรดอะมิโนจะถูกกำหนดโดยลำดับนิวคลีโอไทด์ของ mRNA โดยมีส่วนร่วมของ tRNA และ rRNA กระบวนการนี้เรียกว่าการแปล กระบวนการทั้งสองเกิดขึ้นโดยมีส่วนร่วมของโปรตีนจำนวนมากที่ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาและไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยา

การสังเคราะห์ทางชีวภาพของอาร์เอ็นเอ

สำหรับการสังเคราะห์ RNA ทุกประเภท (p, t, m) จะใช้เอ็นไซม์เพียงชนิดเดียวเท่านั้น: DNA - dependent RNA - polymerase ซึ่งรวมถึงซิงค์ไอออนที่เกาะแน่น ขึ้นอยู่กับชนิดของ RNA ที่สังเคราะห์ RNA polymerase 1 (เร่งการสังเคราะห์ rRNA) RNA polymerase 2 (mRNA) และ RNA polymerase 3 (tRNA) จะถูกแยกออก ในไมโตคอนเดรียพบอีกประเภทหนึ่งคือ RNA - โพลีเมอเรส 4 น้ำหนักโมเลกุลของ RNA polymerase ทุกประเภทอยู่ในช่วง 500,000 - 600,000 การสังเคราะห์ทั้งหมดเกิดขึ้นตามข้อมูลที่มีอยู่ในยีน DNA ที่สอดคล้องกัน เอนไซม์อาร์เอ็นเอโพลีเมอเรสจะถูกแยกจากแหล่งใดก็ตาม (จากสัตว์ พืช แบคทีเรีย) ลักษณะเฉพาะของการทำงานของร่างกายในร่างกายดังต่อไปนี้: 1) ใช้ไตรฟอสโฟนิวคลีโอไซด์ ไม่ใช่ได- และไม่ใช่โมโนฟอสโฟนิวคลีโอไซด์ 2) สำหรับกิจกรรมที่เหมาะสมที่สุด จำเป็นต้องมีปัจจัยร่วม - แมกนีเซียมไอออน 3) เอ็นไซม์ใช้ DNA เพียงเส้นเดียวเป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์สำเนาอาร์เอ็นเอเสริม (ซึ่งเป็นสาเหตุที่การสังเคราะห์เป็นเมทริกซ์) การเพิ่มนิวคลีโอไทด์ตามลำดับเกิดขึ้นในลักษณะที่สายโซ่เติบโตจากปลาย 5` ถึง 3` (5` - 3` โพลีเมอไรเซชัน):

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

5) ส่วนของเมล็ดพันธุ์ของ RNA สามารถใช้เพื่อเริ่มการสังเคราะห์:

นิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟต

(RNA)n เรซิดิว (RNA)n + 1 + PF

RNA - พอลิเมอเรส

ในเวลาเดียวกัน การเกิดพอลิเมอไรเซชันสามารถดำเนินต่อไปได้ (เกิดขึ้นบ่อยขึ้น) โดยไม่ต้องใช้เมล็ด โดยใช้นิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟตเพียงส่วนเดียวแทนส่วนของเมล็ด (ตามกฎคือ ATP หรือ GTP)

6) ในระหว่างกระบวนการโพลิเมอไรเซชันนี้ เอ็นไซม์จะคัดลอก DNA เพียงเส้นเดียวและเคลื่อนที่ไปตามแม่แบบในทิศทาง 3' - 5' การเลือกห่วงโซ่ที่คัดลอกมานั้นไม่ได้ตั้งใจ

7) แม่แบบ DNA chain ประกอบด้วยสัญญาณเริ่มต้นการสังเคราะห์ RNA สำหรับเอนไซม์ที่อยู่ในตำแหน่งที่แน่นอนก่อนการเริ่มของยีน และสัญญาณการยุติการสังเคราะห์ที่อยู่หลังจุดสิ้นสุดของยีนหรือกลุ่มของยีน

8) สำหรับกระบวนการที่อธิบายข้างต้น อาจจำเป็นต้องมี DNA supercoiled ซึ่งช่วยในการรับรู้สัญญาณของการเริ่มต้นและการสิ้นสุดของการสังเคราะห์ และอำนวยความสะดวกในการจับ RNA polymerase กับแม่แบบ

RNA polymerase เป็นเอ็นไซม์โอลิโกเมอร์ที่ประกอบด้วย 5 หน่วยย่อย: อัลฟา อัลฟา เบต้า เบตา แกมมา หน่วยย่อยบางหน่วยสอดคล้องกับฟังก์ชันบางอย่าง: ตัวอย่างเช่น หน่วยย่อยเบต้าเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะฟอสโฟไดสเตอร์ หน่วยย่อยแกมมามีส่วนร่วมในการรับรู้สัญญาณเริ่มต้น

บริเวณ DNA ที่ทำหน้าที่จับกับ RNA polymerase เริ่มต้นเรียกว่าโปรโมเตอร์และมีคู่เบสไนโตรเจน 30-60 คู่

การสังเคราะห์ RNA ภายใต้การกระทำของ DNA - ขึ้นอยู่กับ RNA - โพลีเมอเรสเกิดขึ้นใน 3 ขั้นตอน: การเริ่มต้น, การยืดตัว, การสิ้นสุด

1) การเริ่มต้น - หน่วยย่อยแกมมาซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ RNA polymerase ไม่เพียงก่อให้เกิด "การรับรู้" ของส่วนโปรโมเตอร์ของ DNA เท่านั้น แต่ยังเชื่อมโยงโดยตรงในภูมิภาคของลำดับ TATA นอกเหนือจากข้อเท็จจริงที่ว่าภูมิภาคทาทาเป็นสัญญาณสำหรับการรับรู้แล้ว ก็อาจมีพันธะไฮโดรเจนที่แรงต่ำสุด ซึ่งอำนวยความสะดวกในการ "คลี่คลาย" ของสายดีเอ็นเอ มีหลักฐานว่าค่ายมีส่วนร่วมในการกระตุ้นกระบวนการนี้ด้วย หน่วยย่อยแกมมาของ RNA polymerase ยังมีส่วนร่วมในการเปิดเกลียวคู่ของ DNA ในกรณีนี้ สาย DNA สายหนึ่งทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์สาย RNA ใหม่ และทันทีที่การสังเคราะห์นี้เริ่มต้นขึ้น หน่วยย่อยแกมมาจะถูกแยกออกจากเอ็นไซม์ และในอนาคต จะรวมโมเลกุลของเอ็นไซม์อื่นเพื่อเข้าร่วมในวงจรการถอดรหัสใหม่ "การคลายตัว" ของ DNA เกิดขึ้นเมื่อ RNA polymerase เคลื่อนที่ไปตามสายการเข้ารหัส จำเป็นสำหรับการสร้างคู่เสริมที่ถูกต้องด้วยนิวคลีโอไทด์ที่สอดเข้าไปในสายโซ่อาร์เอ็นเอ ขนาดของส่วนของ DNA ที่ไม่บิดเบี้ยวจะคงที่ตลอดกระบวนการทั้งหมด และมีขนาดประมาณ 17 คู่เบสต่อโมเลกุล RNA polymerase โมเลกุล RNA polymerase หลายตัวสามารถอ่านรหัสสายเดียวกันได้พร้อมกัน แต่กระบวนการนี้ควบคุมในลักษณะที่โมเลกุล RNA polymerase แต่ละตัวจะถ่ายทอดส่วนต่างๆ ของ DNA ในช่วงเวลาใดก็ตาม ในเวลาเดียวกัน RNA-polymerase 3 ที่ขึ้นกับ DNA ซึ่งสังเคราะห์ tRNA นั้นมีลักษณะเฉพาะโดย "การรับรู้" ของโปรโมเตอร์ภายใน

2) การยืดตัวหรือความต่อเนื่องของการสังเคราะห์นั้นดำเนินการโดย RNA polymerase แต่อยู่ในรูปของเตตระเมอร์แล้วเพราะ หน่วยย่อยแกมมาถูกตัดออกแล้ว เกลียวใหม่เติบโตโดยการเพิ่มไรโบนิวคลีโอไทด์ตามลำดับไปยังหมู่ 3'-ไฮดรอกซีอิสระ อัตราการสังเคราะห์ ตัวอย่างเช่น ซีรัมอัลบูมิน mRNA สูงถึง 100 นิวคลีโอไทด์ต่อวินาที ต่างจาก DNA polymerase (ซึ่งเราจะพูดถึงด้านล่าง) RNA polymerase ไม่ได้ตรวจสอบความถูกต้องของสาย polynucleotide ที่เพิ่งสร้างใหม่ อัตราความผิดพลาดในการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอคือ 1:1,000,000

3) การสิ้นสุด - ปัจจัยโปรตีน r (ro) เกี่ยวข้องที่นี่ ไม่เป็นส่วนหนึ่งของ RNA polymerase มันอาจจะรู้จักลำดับเทอร์มิเนเตอร์ของนิวคลีโอไทด์บนแม่แบบโดยกลไกหนึ่งของปฏิกิริยาระหว่างหน่วยย่อยแกมมาและโปรโมเตอร์ เทอร์มิเนเตอร์ยังประกอบด้วยคู่เบสประมาณ 30-60 คู่และลงท้ายด้วยชุดของคู่ AT แม้ว่าสำหรับอาร์เอ็นเอบางตัวจะมีการสังเกตว่าสัญญาณการสิ้นสุดมี 1,000-2,000 เบสนอกเหนือจากยีนเข้ารหัส เป็นไปได้ว่าอนุภาคโพลีเมอร์ตัวใดตัวหนึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องในการรับรู้ลำดับเทอร์มิเนเตอร์ด้วย ในกรณีนี้ การสังเคราะห์อาร์เอ็นเอจะหยุดลงและโมเลกุลอาร์เอ็นเอสังเคราะห์จะออกจากเอนไซม์ โมเลกุล RNA ส่วนใหญ่ที่สังเคราะห์ในลักษณะนี้ไม่ได้ใช้งานทางชีวภาพ ค่อนข้างจะเป็นสารตั้งต้นที่ต้องพัฒนาเป็นรูปแบบที่โตเต็มที่ผ่านปฏิกิริยาต่างๆ สิ่งนี้เรียกว่าการประมวลผล ปฏิกิริยาดังกล่าวได้แก่: (1) การแยกส่วนของสารตั้งต้นสายยาว (ยิ่งไปกว่านั้น จาก 1 ถึง 3 tRNA สามารถเกิดขึ้นได้จากการถอดเสียงหนึ่งครั้ง) (2) การติดนิวคลีโอไทด์ที่ปลาย (3) การดัดแปลงเฉพาะของนิวคลีโอไทด์ (เมทิลเลชัน ซัลโฟเนชัน การแยกส่วน ฯลฯ)

การประมวลผล mRNA มีคุณสมบัติอื่น ปรากฎว่าบางครั้งข้อมูลที่เข้ารหัส AK - ลำดับในยีนถูกขัดจังหวะด้วยลำดับที่ไม่เข้ารหัสเช่น "ยีนฉีกขาด". แต่ในระหว่างการถอดความ ยีนที่ "แตก" ทั้งหมดจะถูกคัดลอก ในกรณีนี้ ในระหว่างการประมวลผลของเอนโดนิวคลีเอสหรือที่เรียกว่าเอ็นไซม์จำกัด บริเวณที่ไม่มีการเข้ารหัส (อินตรอน) จะถูกตัดออก ปัจจุบันแยกออกแล้วมากกว่า 200 ตัว เอ็นไซม์จำกัดยึดพันธะ (ขึ้นอยู่กับชนิดของเอ็นไซม์) ระหว่างนิวคลีโอไทด์ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด (เช่น G - A, T - A เป็นต้น) จากนั้น ligases จะทำการเชื่อมโยงข้ามขอบเขตการเข้ารหัส (exons) ลำดับส่วนใหญ่ที่มีการถอดเสียงอยู่ใน mRNA ที่เจริญเต็มที่แล้วจะถูกทำลายในจีโนมตั้งแต่หนึ่งถึง 50 ครั้งตามบริเวณที่ไม่มีการเข้ารหัส (อินตรอน) โดยทั่วไปแล้ว อินตรอนจะยาวกว่าเอ็กซอนมาก หน้าที่ของ introns ยังไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างแม่นยำ บางทีพวกมันอาจทำหน้าที่แยก exons ทางร่างกายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการจัดเรียงทางพันธุกรรม (recombinations) นอกจากนี้ยังมีการสังเคราะห์ RNA แบบไม่มีเทมเพลต กระบวนการนี้เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์พอลินิวคลีโอไทด์ ฟอสโฟรีเลส: nuklDF + (nuklMF) n (nuklMF) n + 1 + Fk เอนไซม์นี้ไม่ต้องการแม่แบบและไม่สังเคราะห์พอลิเมอร์ที่มีลำดับพอลินิวคลีโอไทด์จำเพาะ เขาต้องการสายโซ่ RNA เพื่อเป็นเมล็ดพันธุ์เท่านั้น ยาปฏิชีวนะจำนวนหนึ่ง (ประมาณ 30 ชนิด) มีผลยับยั้งกระบวนการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ มีกลไกอยู่สองอย่าง: (1) การจับกับ RNA polymerase ซึ่งนำไปสู่การหยุดการทำงานของเอนไซม์ (เช่น rifamycin จับกับ b-unit) (2) ยาปฏิชีวนะสามารถจับกับแม่แบบ DNA และปิดกั้นการผูกมัดของเอนไซม์กับแม่แบบหรือการเคลื่อนที่ของ RNA polymerase ไปตาม DNA (เช่น actinomycin D)

การสังเคราะห์ดีเอ็นเอ

ข้อมูลทางพันธุกรรมที่มีอยู่ใน DNA ของโครโมโซมสามารถถ่ายโอนได้โดยการจำลองแบบที่แน่นอนหรือโดยการรวมตัวใหม่ การขนย้าย และการแปลง:

1) การรวมตัวกันใหม่ โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันสองตัวแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม

2) การขนย้าย - ความสามารถในการเคลื่อนย้ายยีนไปตามโครโมโซมหรือระหว่างโครโมโซม อาจมีบทบาทสำคัญในการสร้างความแตกต่างของเซลล์

3) การแปลง - ลำดับโครโมโซมที่เหมือนกันสามารถสร้างคู่แบบสุ่มและส่วนที่ไม่ตรงกันจะถูกลบออก

4) การจำลองแบบ (นี่คือการสังเคราะห์ DNA ประเภทหลัก) นั่นคือการสืบพันธุ์ของ "ชนิดของตัวเอง"

ความสำคัญเชิงหน้าที่หลักของการจำลองแบบคือการให้ข้อมูลทางพันธุกรรมแก่ลูกหลาน เอนไซม์หลักที่กระตุ้นการสังเคราะห์ DNA คือ DNA polymerase แยก DNA polymerase ได้หลายประเภท: 1) alpha - (แยกจากนิวเคลียส) - นี่คือเอนไซม์หลักที่เกี่ยวข้องกับการจำลองแบบของโครโมโซม 2) เบต้า - (แปลเป็นภาษาท้องถิ่นในนิวเคลียสด้วย) - เห็นได้ชัดว่าเกี่ยวข้องกับกระบวนการซ่อมแซมและรวมตัวกันใหม่ 3) แกมมา - (แปลอยู่ในไมโตคอนเดรีย) - อาจเกี่ยวข้องกับการจำลองแบบของ DNA ของไมโตคอนเดรีย เงื่อนไขต่อไปนี้จำเป็นสำหรับ DNA polymerase ในการทำงาน: 1) deoxyribonucleotides ทั้ง 4 (dATP, dGTP, dCTP และ TTP) ต้องมีอยู่ในสื่อ 2) สำหรับกิจกรรมที่เหมาะสมที่สุด จำเป็นต้องมีปัจจัยร่วม: ไอออนของแมงกานีส; 3) จำเป็นต้องมีการมีอยู่ของ DNA แบบสองสายที่คัดลอกมา 4) นิวคลีโอไทด์ติดอยู่ในทิศทาง 5` - 3` (5` - 3` - การเกิดพอลิเมอไรเซชัน); 5) การจำลองแบบเริ่มต้นในพื้นที่ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดและดำเนินการพร้อมกันทั้งสองทิศทางด้วยความเร็วเท่ากันโดยประมาณ 6) เพื่อเริ่มต้นการสังเคราะห์ สามารถใช้ชิ้นส่วน DNA หรือชิ้นส่วน RNA เป็นส่วนของเมล็ด ตรงกันข้ามกับการสังเคราะห์ RNA โดยที่การสังเคราะห์จากนิวคลีโอไทด์แต่ละตัวเป็นไปได้ 7) การจำลองแบบต้องใช้โมเลกุล DNA supercoiled แต่ถ้าดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้น การถอดรหัส (เช่น การสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ) ต้องใช้ RNA polymerase (ที่มีหน่วยย่อยแกมมาสำหรับการจดจำและจับกับโปรโมเตอร์) และโปรตีนการรู้จำสัญญาณการสิ้นสุด (แฟคเตอร์ r) ระหว่างการจำลองดีเอ็นเอ การกระทำของ ดีเอ็นเอโพลีเมอเรสเสริมโปรตีนหลายชนิด (ประมาณ 10) ซึ่งบางส่วนเป็นเอนไซม์ โปรตีนเพิ่มเติมเหล่านี้มีส่วนทำให้:

1) การรับรู้ที่มาของการจำลองแบบโดย DNA polymerase

2) การคลี่คลายของ DNA duplex ในพื้นที่ซึ่งปลดปล่อยสายเดี่ยวสำหรับการคัดลอกเทมเพลต

3) การรักษาเสถียรภาพของโครงสร้างหลอมเหลว (ไม่บิดเบี้ยว)

4) การสร้างสายโซ่เมล็ดเพื่อเริ่มการทำงานของ DNA polymerase

5) มีส่วนร่วมในการสร้างและส่งเสริมส้อมการจำลองแบบ

6) ส่งเสริมการรับรู้ของไซต์การเลิกจ้าง

7) ส่งเสริม DNA supercoiling

เราได้ระบุเงื่อนไขที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการจำลองดีเอ็นเอแล้ว ดังที่ได้กล่าวไปแล้วการจำลองแบบของ DNA เริ่มต้นในสถานที่ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด การคลายตัวของ DNA ผู้ปกครองต้องการพลังงานที่ปล่อยออกมาจากการไฮโดรไลซิสของ ATP ATP สองโมเลกุลถูกใช้เพื่อแยก AO แต่ละคู่ การสังเคราะห์ DNA ใหม่นั้นสัมพันธ์กับการคลายตัวของ DNA ผู้ปกครองพร้อมกัน ไซต์ที่มีทั้งการคลี่คลายและการสังเคราะห์เรียกว่า "ส้อมการจำลองแบบ":

DNA ของพ่อแม่

DNA สังเคราะห์ใหม่

การจำลองแบบดีเอ็นเอเกิดขึ้นในลักษณะที่แต่ละสายของ DNA 2 สายของผู้ปกครองเป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์สายเสริมใหม่ และสายสองสาย (ของเดิมและที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่) รวมกันเพื่อสร้าง DNA รุ่นต่อไป กลไกนี้เรียกว่าการจำลองแบบกึ่งอนุรักษ์ การจำลองแบบ DNA เกิดขึ้นพร้อมกันใน 2 สาย และดำเนินการดังที่ได้กล่าวไปแล้วในทิศทาง 5` - 3` แต่สายโซ่ของ DNA ผู้ปกครองนั้นอยู่ในทิศทางที่ต่างกัน อย่างไรก็ตาม ไม่มีการสังเคราะห์ DNA ชั้นนำของเอนไซม์ในทิศทาง 3` - 5` ดังนั้นสายหนึ่งที่คัดลอกสายหลักที่มีทิศทาง 5`-3` จะถูกสังเคราะห์อย่างต่อเนื่อง (เรียกว่า "นำหน้า") สายที่สองจะถูกสังเคราะห์ในทิศทาง 5`-3` ด้วย แต่ในชิ้นส่วน 150 -200 นิวคลีโอไทด์ซึ่งต่อมาถูกหลอมรวม ห่วงโซ่นี้เรียกว่า "ล้าหลัง"

เพื่อเริ่มต้นการสังเคราะห์ DNA ใหม่ จำเป็นต้องมีเมล็ดพืช เราได้กล่าวไปแล้วว่าเมล็ดพืชสามารถเป็นชิ้นส่วนของ DNA หรือ RNA ได้ ถ้าอาร์เอ็นเอทำหน้าที่เป็นเมล็ดพันธุ์ มันจะเป็นสายที่สั้นมาก ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ประมาณ 10 ตัวและเรียกว่าไพรเมอร์ สังเคราะห์ไพรเมอร์เสริมให้กับหนึ่งในสาย DNA ซึ่งเป็นเอ็นไซม์พิเศษ - ไพรเมส สัญญาณสำหรับการกระตุ้นไพรเมสคือการก่อตัวของสารเชิงซ้อนพรีพรีมิงกลางที่ประกอบด้วยโปรตีน 5 ชนิด กลุ่มขั้ว 3' (กลุ่มไฮดรอกซิลของเทอร์มินอลไรโบนิวคลีโอไทด์ของไพรเมอร์) ทำหน้าที่เป็นเมล็ดสำหรับการสังเคราะห์ดีเอ็นเอภายใต้การกระทำของดีเอ็นเอโพลีเมอเรส หลังจากการสังเคราะห์ DNA ส่วนประกอบ RNA (ไพรเมอร์) จะถูกไฮโดรไลซ์โดย DNA polymerase

การทำงานของ DNA polymerase นั้นนำทางโดยเมทริกซ์ กล่าวคือ องค์ประกอบนิวคลีโอไทด์ของ DNA ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่นั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของเมทริกซ์ ในทางกลับกัน DNA polymerase จะกำจัดสารตกค้างที่ไม่เป็นส่วนประกอบที่ส่วนท้ายของไพรเมอร์เสมอก่อนที่จะทำปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันต่อไป ดังนั้น การจำลองดีเอ็นเอจึงดำเนินไปด้วยความเที่ยงตรงสูง เนื่องจากการจับคู่เบสจะถูกตรวจสอบสองครั้ง โพลีเมอเรส DNA สามารถสร้างสายโซ่ของ DNA ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่ได้ แต่ไม่สามารถกระตุ้นการเชื่อมต่อของ DNA 2 สายหรือปิดสายเดียว (ระหว่างการก่อตัวของ DNA ทรงกลม) หน้าที่เหล่านี้ดำเนินการโดย DNA ligase ซึ่งกระตุ้นการก่อตัวของพันธะฟอสโฟไดสเตอร์ระหว่าง 2 สาย DNA เอ็นไซม์นี้ทำงานต่อหน้าหมู่ OH อิสระที่ปลาย 3` ของสาย DNA หนึ่งสายและกลุ่มฟอสเฟตที่ปลาย 5` ของสาย DNA อีกสายหนึ่ง การเชื่อมขวางของโซ่เกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานของ ATP เนื่องจากสารเคมีและสารทางกายภาพหลายชนิด (รังสีไอออไนซ์ รังสียูวี สารเคมีต่างๆ) ทำให้เกิดความเสียหายต่อดีเอ็นเอ (AO มีการเปลี่ยนแปลงหรือสูญหาย พันธะฟอสโฟไดสเตอร์จะถูกทำลาย เป็นต้น) เซลล์ทั้งหมดจึงมีกลไกในการแก้ไขความเสียหายเหล่านี้ ข้อจำกัด DNA พบความเสียหายเหล่านี้และตัดพื้นที่ที่เสียหายออก DNA polymerase ทำการสังเคราะห์การซ่อมแซม (ฟื้นฟู) ของพื้นที่ที่เสียหายในทิศทาง 5' - 3' ไซต์ที่ซ่อมแซมถูกผูกมัดกับส่วนที่เหลือของสายโซ่โดย DNA ligase วิธีการซ่อมแซมพื้นที่ที่เปลี่ยนแปลงหรือเสียหายนี้เรียกว่าการชดใช้ รายชื่อสารยับยั้งการจำลองแบบ DNA มีความยาวและหลากหลาย บางส่วนผูกมัดกับ DNA polymerase ยับยั้งการทำงาน บางส่วนผูกมัดและปิดใช้งานบล็อกเสริมบางอย่าง บางส่วนถูกนำเข้าสู่เมทริกซ์ DNA ขัดขวางความสามารถในการคัดลอก และส่วนอื่นๆ ทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งการแข่งขัน ซึ่งเป็นตัวแทนของอะนาล็อกของนิวคลีโอไทด์ไตรฟอสเฟตปกติ สารยับยั้งดังกล่าว ได้แก่ ยาปฏิชีวนะ สารก่อกลายพันธุ์ สารเคมีเป็นพิษ ยาต้านไวรัส เป็นต้น

การสังเคราะห์โปรตีน (การแปลยีน)

การประกอบสายโซ่โพลีเปปไทด์จาก AA ที่เป็นส่วนประกอบเป็นกระบวนการที่น่าทึ่งและซับซ้อนมาก ซึ่งสามารถจินตนาการได้ว่าเกิดขึ้นใน 4 ขั้นตอน กล่าวคือ:

1) การเปิดใช้งานและการเลือก AK (ระยะที่ขึ้นกับ ATP);

2) การเริ่มต้นของการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์ (ระยะที่ขึ้นกับ GTP);

3) การยืดตัวของสายโพลีเปปไทด์ (ระยะที่ขึ้นกับ GTP);

4) การยุติการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์

(1) – การเปิดใช้งานและการเลือก AA ในเซลล์ทุกประเภท ขั้นตอนแรกของการแปลคือการเปลี่ยนแปลงที่ขึ้นกับ ATP ของแต่ละ AA ให้เป็นเชิงซ้อน: aminoacyl-tRNA สิ่งนี้บรรลุสองเป้าหมาย:

1) การเกิดปฏิกิริยาของ AA เพิ่มขึ้นในแง่ของการก่อตัวของพันธะเปปไทด์

2) AA จับกับ tRNA เฉพาะ (นั่นคือการเลือกเกิดขึ้น) ปฏิกิริยาไปใน 2 ขั้นตอน + Mg++

1) AA + ATP อะมิโนอะซิล - AMP + PF

อะมิโนอะซิล-tRNA ซินธิเทส

2) อะมิโนอะซิล-AMP + tRNA อะมิโนอะซิล-tRNA

อะมิโนอะซิล-tRNA ซินธิเทส

Aminoacyl-tRNA synthetase กระตุ้นการเพิ่ม aminoacyl (กรดอะมิโนตกค้าง) กับกลุ่มไฮดรอกซิล 3` ของเทอร์มินัลอะดีโนซีน มาจำโครงสร้างของ tRNA กัน:

แขนนี้มีความจำเป็น แขนนี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการจับตัวของอะมิโนอะซิล-

สำหรับการรับรู้ของ tRNA tRNA กับไรโบโซมที่จุดสังเคราะห์โปรตีน

อะมิโนอะซิล-tRNA-

Petidase

แอนติโคดอน

นอกเหนือจากกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาแล้ว การสังเคราะห์ aminoacyl-tRNA มีความจำเพาะสูงมาก "รับรู้" ทั้งกรดอะมิโนและ tRNA ที่สอดคล้องกัน สันนิษฐานว่าเซลล์ประกอบด้วยสารสังเคราะห์ 20 ชนิด - หนึ่งชุดสำหรับ AA แต่ละตัว ในขณะที่ tRNA มีขนาดใหญ่กว่ามาก (อย่างน้อย 31-32) เนื่องจาก AA จำนวนมากสามารถรวมกับโมเลกุล tRNA ที่แตกต่างกันสองหรือสามตัว

(2) การเริ่มต้นเป็นขั้นตอนที่สองในการสังเคราะห์โปรตีน

ในการเริ่มต้นการแปล จำเป็นต้องมีการรู้จำ codon ตัวแรกที่อยู่ทันทีหลังจากลำดับ mRNA ที่ไม่ได้แปล codon ตัวเริ่มต้นคือ AUG และตัวเริ่มต้นคือ methionine-tRNA

mRNA ไม่ได้แปล ไม่ได้แปล ไม่ได้แปล

ลำดับ ลำดับ ลำดับ ลำดับ

โคดอนที่ 1

การรับรู้เกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของ tRNA anticodon การอ่านเกิดขึ้นในทิศทางที่ 5` - 3` การรับรู้นี้ต้องการปฏิสัมพันธ์ที่สั่งและสิ้นเปลืองพลังงาน (GTP) กับไรโบโซมที่แยกตัวออกจากกัน กระบวนการนี้เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของโปรตีนเพิ่มเติมซึ่งเรียกว่าปัจจัยการเริ่มต้น (FI) ซึ่งมีอยู่ 8 ตัว หน่วยย่อย 40S และ 60S ของไรโบโซมมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการนี้ ลองพิจารณากลไกโดยละเอียดของการเริ่มต้น

1) 40S - หน่วยย่อย rRNA ผูกกับภูมิภาค mRNA ก่อน codon แรก FI-3 มีส่วนร่วมในเรื่องนี้

2) aminoacyl-tRNA ตัวแรกที่เกี่ยวข้องกับการแปล codon ตัวแรกมีปฏิสัมพันธ์กับ GMP และ FI-2 ผลลัพธ์ที่ซับซ้อนนี้ เมื่อมี PI-1 อยู่ จะติด tRNA กับ codon แรกของเทมเพลต และสร้างคอมเพล็กซ์การเริ่มต้นด้วยหน่วยย่อย 40S ของไรโบโซม

3) หลังจากการปลดปล่อยปัจจัยการเริ่มต้นทั้งหมด (FI-1,2,3) หน่วยย่อย 60S ของไรโบโซมจะติดกับ GTP และ GTP จะถูกไฮโดรไลซ์ ทำให้เกิดการก่อตัวของอนุภาค 80S ที่สมบูรณ์ของไรโบโซม ดังนั้นจึงเกิดคอมเพล็กซ์เริ่มต้นที่สมบูรณ์: ไรโบโซม - mRNA - tRNA

ไรโบโซมที่ประกอบอย่างสมบูรณ์มีตำแหน่งทำงาน 2 ตำแหน่งสำหรับการโต้ตอบกับโมเลกุล tRNA ไซต์ Peptidyl (P-site) - มีสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่กำลังเติบโตซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ peptidyl-tRNA ที่ซับซ้อนด้วย mRNA codon ที่โปรทราสต์สุดท้าย ไซต์ aminoacyl (A-site) มี aminoacyl-tRNA ที่เชื่อมต่อกับ codon ที่เกี่ยวข้อง aminoacyl-tRNA เข้าสู่ไซต์ P ที่เกิดขึ้นใหม่โดยปล่อยให้ A-site ว่างสำหรับ Aminoacyl-tRNA ถัดไป

แผนผังเราสามารถแสดงกระบวนการทั้งหมดนี้ได้ดังนี้:

1) 40S-subunit ของไรโบโซมโดยมีส่วนร่วมของ PI-3 ติดอยู่กับลำดับ mRNA ที่ไม่ได้แปลทันทีก่อน codon แรก

2) aminoacyl-tRNA จับกับ GTP และ PI-2 และเมื่อมีส่วนร่วมของ PI-1 จะเข้าร่วม codon แรก ในขณะที่สร้างคอมเพล็กซ์การเริ่มต้นด้วยหน่วยย่อย 40S

3) มีการเปิดตัว FI-1,2,3

4) หน่วยย่อย 60S โต้ตอบกับ GTP แล้วแนบกับกลุ่มผู้ริเริ่ม ไรโบโซม 80S ที่สมบูรณ์ถูกสร้างขึ้นซึ่งมีไซต์ P และไซต์ A

5) หลังจากการก่อตัวของคอมเพล็กซ์เริ่มต้นด้วย codon แรก aminoacyl-tRNA จะเข้าสู่ P-site ที่เกิดขึ้นใหม่โดยปล่อยให้ A-site ว่าง

(3) การยืดตัว - ความต่อเนื่องของการสังเคราะห์ ในขั้นตอนนี้ สายเปปไทด์จะยืดออก ในไรโบโซม 80S ที่ก่อตัวเต็มที่ในขั้นตอนการเริ่มต้น ไซต์ A นั้นฟรี อันที่จริง ในกระบวนการของการยืดตัว วงจร 3 ขั้นตอนจะถูกทำซ้ำอย่างต่อเนื่อง:

1) ตำแหน่งที่ถูกต้องของ aminoacyl-tRNA ตัวถัดไป

2) การก่อตัวของพันธะเปปไทด์

3) การเคลื่อนที่ของ peptidyl-tRNA ที่เพิ่งสร้างใหม่จากไซต์ A ไปยังไซต์ P

(1) การแนบ aminoacyl-tRNA (ถัดไป) ที่สอดคล้องกันในไซต์ A ต้องการการจดจำ codon ที่แม่นยำ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยความช่วยเหลือของ tRNA anticodon สิ่งที่แนบมาของ aminoacyl-tRNA กับไรโบโซมเกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ที่ประกอบด้วย aminoacyl-tRNA, GTP และปัจจัยการยืดตัวของโปรตีน (PE) นอกจากนี้ยังมีหลายอย่าง ปล่อย PE-GDP เชิงซ้อนและฟอสเฟต คอมเพล็กซ์นี้ (PE-GDP) (ด้วยการมีส่วนร่วมของ GTP และปัจจัยโปรตีนอื่นๆ) จะถูกแปลงเป็น PE-GTP อีกครั้ง

(2) - กลุ่มอัลฟาอะมิโนของ aminoacyl-tRNA ใหม่ในไซต์ A ดำเนินการโจมตีนิวคลีโอฟิลิกของกลุ่มคาร์บอกซิล esterified ของ peptidyl - tRNA ที่ครอบครอง P-site ปฏิกิริยานี้เร่งปฏิกิริยาโดย peptidyl transferase ซึ่งเป็นส่วนประกอบโปรตีนที่เป็นส่วนหนึ่งของหน่วยย่อย 60S ของไรโบโซม เนื่องจาก AA และ aminoacyl-tRNA ถูกกระตุ้นแล้ว ปฏิกิริยานี้ (ปฏิกิริยาของการเกิดพันธะเปปไทด์) จึงไม่ต้องการพลังงานเพิ่มเติม อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา ห่วงโซ่พอลิเปปไทด์ที่กำลังเติบโตนั้นติดอยู่กับ tRNA ที่อยู่ในไซต์ A

(3) – หลังจากกำจัดเปปทิลเรซิดิวออกจาก tRNA ไปยังไซต์ P โมเลกุล RNA อิสระจะออกจากไซต์ P คอมเพล็กซ์ FE-2-GTP เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของ peptidyl-tRNA ที่สร้างขึ้นใหม่จากไซต์ A ไปยังไซต์ P ทำให้ไซต์ A ว่างสำหรับวงจรการยืดตัวใหม่ ผลรวมของการแยก tRNA ที่แยกออกได้ การเคลื่อนที่ของ peptidyl-tRNA ที่ก่อตัวใหม่จากไซต์ A ไปยังไซต์ P รวมถึงการเคลื่อนที่ของ mRNA ที่สัมพันธ์กับไรโบโซมเรียกว่าการโยกย้าย เนื่องจากพลังงานที่ได้รับระหว่างการไฮโดรไลซิสของ ATP เป็น AMP ถูกใช้ไปกับการก่อตัวของ aminoacyl-tRNA และนี่จะเทียบเท่ากับพลังงานของการไฮโดรไลซิสของ 2ATP ถึง 2 ADP; การยึดติดของ aminoacyl-tRNA กับ A-site ต้องการพลังงานที่ได้รับในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ GTP ไปสู่ ​​GDP และมีการใช้โมเลกุล GTP อีกหนึ่งโมเลกุลในการเคลื่อนย้าย เราสามารถคำนวณได้ว่าการก่อตัวของพันธะเปปไทด์หนึ่งพันธะนั้นต้องการพลังงานที่ได้จากการไฮโดรไลซิสของ 2 โมเลกุล ATP และ 2 โมเลกุล GTP

อัตราการเติบโตของสายโพลีเปปไทด์ (กล่าวคือ อัตราการยืดตัว) ในร่างกาย อยู่ที่ประมาณ 10 กรดอะมิโนเรซิดิวต่อวินาที กระบวนการเหล่านี้ถูกยับยั้งโดยยาปฏิชีวนะหลายชนิด ตัวอย่างเช่น puromycin บล็อกการโยกย้ายโดยผูกกับ

R-พล็อต สเตรปโตมัยซินจับกับโปรตีนไรโบโซมและขัดขวางการรับรู้โคดอนโดยแอนติโคดอน คลอโรมัยซิตินจับกับบริเวณ A ขัดขวางการยืดตัว แผนผังนี้สามารถแสดงได้ดังนี้: 1) aminoacyl-tRNA ตัวต่อไปเนื่องจากการจดจำด้วยความช่วยเหลือของ anticodon ได้รับการแก้ไขใน A-site ไฟล์แนบมีความซับซ้อนด้วย GTP และ FE-1 ในกรณีนี้ GDP - FE - 1 และ Fk จะออก ซึ่งจะเปลี่ยนกลับเป็น GTP - FE-1 และมีส่วนร่วมในวงจรใหม่ 2) พันธะเปปไทด์เกิดขึ้นระหว่างอะมิโนอะซิล-tRNA ที่ติดอยู่กับเปปไทด์ที่อยู่ในไซต์ P 3) เมื่อเกิดพันธะเปปไทด์นี้ tRNA จะถูกแยกออกจากเปปไทด์และออกจากไซต์ P 4) peptidyl-tRNA ที่สร้างขึ้นใหม่ด้วยความช่วยเหลือของ GTP-PE2 complex จะย้ายจาก A ไปยัง P-site และ GTP-PE2 complex จะถูกไฮโดรไลซ์เป็น GDP-PE-2 และ FA 5) อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวนี้ A-site เป็นอิสระสำหรับการยึดติดของ aminoacyl-tRNA ใหม่

(4) การสิ้นสุดเป็นขั้นตอนสุดท้ายของการสังเคราะห์โปรตีน หลังจากการยืดตัวหลายรอบอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์สายโซ่พอลิเปปไทด์ของโปรตีนใน

codon ที่ยุติหรือไร้สาระปรากฏขึ้นที่ไซต์ A โดยปกติไม่มี tRNA ที่สามารถรับรู้ codon ไร้สาระได้ พวกมันได้รับการยอมรับจากโปรตีนจำเพาะ - ปัจจัยการสิ้นสุด (R-factors) พวกเขารู้จัก codon ไร้สาระโดยเฉพาะ จับกับไรโบโซมใกล้กับไซต์ A ปิดกั้นการยึดติดของ aminoacyl-tRNA ตัวถัดไป ปัจจัย R ที่มีส่วนร่วมของ GTP และเปปทิดิลทรานสเฟอเรสทำให้เกิดการไฮโดรไลซิสของพันธะระหว่างพอลิเปปไทด์และโมเลกุล tRNA ที่ครอบครองไซต์ P หลังจากการไฮโดรไลซิสและการปลดปล่อยโพลีเปปไทด์และ tRNA ไรโบโซม 80S จะแยกตัวออกเป็นหน่วยย่อย 40S และ 60S ซึ่งสามารถนำมาใช้ซ้ำในการแปล mRNA ใหม่ได้

เราได้พิจารณาการเติบโตของสายโปรตีนเส้นเดียวบนไรโบโซมเดี่ยวที่ติดอยู่กับโมเลกุล mRNA เดี่ยว ในความเป็นจริง กระบวนการดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจาก mRNA มักจะแปลพร้อมกันไม่ใช่บนไรโบโซมตัวเดียว แต่บนไรโบโซมเชิงซ้อน (โพลีโซม) และแต่ละขั้นตอนของการแปล (การเริ่มต้น การยืดตัว การสิ้นสุด) จะดำเนินการโดยไรโบโซมแต่ละตัวในโพลีโซมนี้ คอมเพล็กซ์ไรโบโซมนี้ กล่าวคือ มันเป็นไปได้ที่จะสังเคราะห์พอลิเปปไทด์หลายสำเนาก่อนที่ mRNA จะถูกแยกออก

ขนาดของสารเชิงซ้อน polysomal แตกต่างกันอย่างมาก และมักจะถูกกำหนดโดยขนาดของโมเลกุล mRNA โมเลกุล mRNA ที่มีขนาดใหญ่มากสามารถสร้างสารเชิงซ้อนที่มีไรโบโซม 50-100 ตัว อย่างไรก็ตามบ่อยครั้งที่คอมเพล็กซ์มีไรโบโซมตั้งแต่ 3 ถึง 20 ตัว

ในเซลล์ของสัตว์และมนุษย์ โปรตีนหลายชนิดถูกสังเคราะห์จาก mRNA ในรูปของโมเลกุลสารตั้งต้น ซึ่งจากนั้นจะต้องถูกดัดแปลงเพื่อสร้างโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ โดยการเปรียบเทียบกับการสังเคราะห์ NA ขึ้นอยู่กับโปรตีน การดัดแปลงอย่างน้อยหนึ่งอย่างต่อไปนี้อาจเกิดขึ้นได้

1) การก่อตัวของพันธะไดซัลไฟด์

2) การภาคยานุวัติของปัจจัยร่วมและโคเอ็นไซม์

3) การแนบกลุ่มเทียม

4) การสลายโปรตีนบางส่วน (proinsulin - อินซูลิน)

5) การก่อตัวของโอลิโกเมอร์

6) การดัดแปลงทางเคมี (acylation, amination, methylation, phosphorylation, carboxylation, ฯลฯ ) - การดัดแปลงทางเคมีของ AA มากกว่า 150 รายการเป็นที่รู้จักในโมเลกุลโปรตีน

การปรับเปลี่ยนทั้งหมดนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและกิจกรรมของโปรตีน

รหัสพันธุกรรม

ความจริงที่ว่าการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมของ DNA เกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของโมเลกุล mRNA เป็นครั้งแรกในปี 1961 โดย F. Jacob และ J. Monod ผลงานที่ตามมา (M. Nirenberg, H. G. Korana, R. Holly):

M. Nirenberg - ศึกษาการสังเคราะห์โพลีเปปไทด์และการผูกมัดของ aminoacyl-tRNA กับไรโบโซม

H.G. อัลกุรอาน - พัฒนาวิธีการสังเคราะห์ทางเคมีของโพลีและโอลิโกนิวคลีโอไทด์

R. W. Holii - ถอดรหัสโครงสร้างของ DNA ด้วยไซต์ anticodon

1) ยืนยันสมมติฐานเกี่ยวกับการมีส่วนร่วมของ mRNA

2) พวกเขาแสดงลักษณะแฝดของรหัสตามที่ AK แต่ละตัวถูกตั้งโปรแกรมไว้ใน mRNA โดย 3 เบสเรียกว่า codon

3) เป็นที่ยอมรับว่ารหัส mRNA นั้นอ่านได้โดยการรับรู้ codon เสริมโดย anticodon triplet ของ tRNA

4) สร้างการติดต่อระหว่าง AK และ 64 codon ที่เป็นไปได้ส่วนใหญ่ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า 61 codon code สำหรับ AK และ 3 เป็นสัญญาณบอกเลิก (codon ไร้สาระ)

เชื่อกันว่ารหัสพันธุกรรมนั้นเป็นสากล นั่นคือสำหรับสิ่งมีชีวิตและเซลล์ทุกประเภทจะใช้ค่าเดียวกันสำหรับ codon ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม การศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับ DNA ของไมโตคอนเดรียได้แสดงให้เห็นว่าระบบพันธุกรรมของไมโตคอนเดรียนั้นแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากระบบทางพันธุกรรมของการก่อตัวอื่นๆ (นิวเคลียส, คลอโรพลาสต์) กล่าวคือ โคดอนบางตัวอ่านค่า tRNA ของไมโตคอนเดรียต่างจาก tRNA ของการก่อตัวอื่นๆ ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมี tRNA เพียง 22 ชนิดสำหรับไมโตคอนเดรีย ในขณะที่ใช้ tRNA 31-32 ชนิดสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนในไซโตพลาสซึม นั่นคือ tRNA ทั้งชุด

AK 18 จาก 20 ตัวถูกเข้ารหัสโดย codon มากกว่าหนึ่งตัว (2, 3, 4, 6) - คุณสมบัตินี้เรียกว่า "ความเสื่อม" ของรหัสและมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต เนื่องจากความเสื่อมโทรม ข้อผิดพลาดบางอย่างในการจำลองแบบหรือการถอดความไม่ทำให้เกิดการบิดเบือนข้อมูลทางพันธุกรรม รหัสพันธุกรรมไม่ทับซ้อนกันและไม่มีเครื่องหมายวรรคตอน กล่าวคือ การอ่านดำเนินไปโดยไม่มีช่องว่างใด ๆ ตามลำดับ จนกว่าจะถึงรหัสที่ไร้สาระ ในเวลาเดียวกัน คุณสมบัติของไวรัสแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง - codon สามารถ "ทับซ้อนกัน":

1) หากการแทนที่ตรงกับนิวคลีโอไทด์ที่ 3 ของโคดอน ดังนั้นเนื่องจาก "ความเสื่อม" ของรหัส จึงมีความเป็นไปได้ที่ลำดับ AK จะไม่เปลี่ยนแปลงและการกลายพันธุ์จะไม่ปรากฏขึ้น

2) อาจมีเอฟเฟกต์ผิดพลาดเมื่อ AK ตัวหนึ่งถูกแทนที่ด้วยอีกตัวหนึ่ง การแทนที่นี้อาจเป็นที่ยอมรับได้ บางส่วนที่ยอมรับได้หรือไม่สามารถยอมรับได้ นั่นคือ การทำงานของโปรตีนได้รับผลกระทบ บกพร่องหรือสูญเสียไปโดยสิ้นเชิง

3) เป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ codon ไร้สาระสามารถเกิดขึ้นได้ การก่อตัวของ codon ไร้สาระ (terminator codon) สามารถนำไปสู่การสิ้นสุดการสังเคราะห์โปรตีนก่อนวัยอันควร

สรุปสิ่งที่พูดไป

1) ในเชิงพันธุกรรม รหัส ("ภาษาแห่งชีวิต") ประกอบด้วยลำดับของ codon ซึ่งอันที่จริงแล้วก่อให้เกิดยีน

2) รหัสพันธุกรรมคือ Triplet นั่นคือแต่ละ codon ประกอบด้วยสามนิวคลีโอไทด์ นั่นคือแต่ละ codon เข้ารหัส 1 AK ในเวลาเดียวกัน ชุดค่าผสม 64 ชนิดสามารถเกิดขึ้นได้จาก DNA nucleotides 4 ชนิด ซึ่งเพียงพอสำหรับ 20 AAs

3) รหัสคือ "เสื่อม" - นั่นคือ AK หนึ่งตัวสามารถเข้ารหัสด้วย 2, 3, 4, 6 codons

4) รหัสมีความชัดเจน นั่นคือ codon หนึ่งตัวเข้ารหัส AK เพียงตัวเดียว

5) รหัสไม่ทับซ้อนกัน ดังนั้นจึงไม่มีนิวคลีโอไทด์รวมอยู่ในโคดอนสองตัวที่อยู่ติดกัน

6) รหัส "ไม่มีเครื่องหมายจุลภาค" นั่นคือไม่มีนิวคลีโอไทด์ระหว่างสอง codon ที่อยู่ติดกัน

8) ลำดับของ AK ในโพลีเปปไทด์สอดคล้องกับลำดับของ codon ในยีน - คุณสมบัตินี้เรียกว่า collinearity

ข้อมูลที่คล้ายกัน

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดขึ้นอยู่กับโมเลกุลพื้นฐานสามโมเลกุลสำหรับหน้าที่ทางชีววิทยาทั้งหมดโดยพื้นฐานแล้ว โมเลกุลเหล่านี้ได้แก่ DNA, RNA และโปรตีน DNA สองเส้นหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามและตั้งอยู่ติดกัน (ต้านขนาน) นี่คือลำดับของเบสไนโตรเจนสี่ตัวที่ชี้ไปตามกระดูกสันหลังที่เข้ารหัสข้อมูลทางชีววิทยา ตามรหัสพันธุกรรม สาย RNA จะถูกแปลงเพื่อกำหนดลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีน สายของ RNA เหล่านี้เดิมสร้างขึ้นโดยใช้สายของ DNA เป็นแม่แบบ กระบวนการที่เรียกว่าการถอดรหัส

หากปราศจาก DNA, RNA และโปรตีน จะไม่มีสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาเกิดขึ้นบนโลก ดีเอ็นเอเป็นโมเลกุลอัจฉริยะที่กำหนดรหัสสำหรับชุดคำสั่งทางพันธุกรรมที่สมบูรณ์ (จีโนม) ที่จำเป็นในการรวบรวม บำรุงรักษา และทำซ้ำทุกสิ่งมีชีวิต RNA มีบทบาทสำคัญในการเข้ารหัส ถอดรหัส ควบคุม และแสดงออกทางพันธุศาสตร์ หน้าที่หลักของ RNA คือการสร้างโปรตีนตามชุดคำสั่งที่เข้ารหัสใน DNA ของเซลล์

DNA ประกอบด้วยน้ำตาล เบสไนโตรเจน และหมู่ฟอสเฟต อาร์เอ็นเอก็เหมือนกัน

ใน DNA ฐานไนโตรเจนประกอบด้วยกรดนิวคลีอิก: ไซโตซีน (C), กัวนีน (G), อะดีนีน (A) และไทมีน (T) ตามหลักสรีรศาสตร์ กรดนิวคลีอิกเหล่านี้สัมพันธ์กับธาตุที่เป็นธาตุของโลก ได้แก่ อากาศ น้ำ ไฟ และโลก เมื่อเราสร้างมลพิษให้กับธาตุทั้งสี่นี้บนโลก เราจะสร้างมลพิษให้กับกรดนิวคลีอิกที่สอดคล้องกันใน DNA ของเรา

อย่างไรก็ตาม ใน RNA ฐานไนโตรเจนประกอบด้วยกรดนิวคลีอิก: ไซโตซีน (C), กัวนีน (G), อะดีนีน (A) และยูราซิล (U) นอกจากนี้ กรดนิวคลีอิกอาร์เอ็นเอแต่ละชนิดยังสัมพันธ์กับสารที่เป็นธาตุของโลก ได้แก่ อากาศ น้ำ ไฟ และโลก ทั้งใน DNA และ RNA DNA ของไมโตคอนเดรียสอดคล้องกับองค์ประกอบพื้นฐานที่ห้า Cosmic Ether ที่ส่งออก จากแม่เท่านั้น. นี่คือตัวอย่างของ allotropy ซึ่งเป็นคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีจำนวนเล็กน้อยที่จะอยู่ในรูปแบบที่แตกต่างกันตั้งแต่สองรูปแบบขึ้นไป ซึ่งเรียกว่า allotropes ขององค์ประกอบเหล่านั้น Allotropes เป็นการดัดแปลงโครงสร้างต่างๆ ขององค์ประกอบ DNA ของเราคือ allotrope ขององค์ประกอบพื้นฐานของดาวเคราะห์ทั้งสี่

หน้าที่ทางชีววิทยาหลักของเบสไนโตรเจนใน DNA คือการเชื่อมโยงกรดนิวคลีอิก อะดีนีนจะรวมกับไทมีนเสมอ และกวานีนจะรวมกับไซโตซีนเสมอ พวกเขาเรียกว่าฐานคู่ Uracil มีอยู่ใน RNA เท่านั้น แทนที่ thymine และรวมกับ adenine

ทั้ง RNA และ DNA ใช้การจับคู่เบส (ชาย + หญิง) เป็นภาษาเพิ่มเติมที่สามารถแปลงในทิศทางใดก็ได้ระหว่าง DNA และ RNA โดยการกระทำของเอนไซม์ที่เหมาะสม ภาษาชายหญิงหรือโครงสร้างการจับคู่พื้นฐานนี้ให้สำเนาสำรองของข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดที่เข้ารหัสภายใน DNA แบบเกลียวคู่

ฐานแฝดย้อนกลับ

DNA และ RNA ทั้งหมดทำงานบนหลักการเรื่องเพศของการจับคู่เบส ทำให้เกิดพันธะไฮโดรเจน เบสที่จับคู่ต้องเชื่อมต่อกันตามลำดับ ทำให้ DNA และ RNA สามารถโต้ตอบได้ (ตามแบบพิมพ์เขียวดั้งเดิมสำหรับ DNA ทั้ง 12 เส้นของเรา นั่นคือ Diamond Sun Body) และยังช่วยให้ RNA ผลิตโปรตีนที่ทำหน้าที่สร้างการเชื่อมโยงที่สังเคราะห์และซ่อมแซม DNA สองเท่า เกลียว DNA ของมนุษย์ได้รับความเสียหายจากการกลายพันธุ์ของคู่เบสและการเปลี่ยนแปลงของคู่หรือส่วนแทรกที่แก้ไขลำดับโดยสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการออกแบบ เช่น ไวรัส การแทรกแซงในฐานที่จับคู่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการแยกเพศของเครือข่ายย้อนกลับของ Nephilim (NRG) ซึ่งส่งผลต่อภาษาชายและหญิงทั้งหมดและความสัมพันธ์ของพวกเขา สำเนาของ DNA ถูกสร้างขึ้นโดยการรวมหน่วยย่อยของกรดนิวคลีอิกกับคู่เบสตัวผู้-ตัวเมียบนแต่ละสายของโมเลกุล DNA ดั้งเดิม การเชื่อมต่อดังกล่าวมักเกิดขึ้นในชุดค่าผสมที่แน่นอน การเปลี่ยนแปลงของสารประกอบดีเอ็นเอพื้นฐาน รวมถึงการดัดแปลงพันธุกรรมและการควบคุมทางพันธุกรรมหลายระดับ มีส่วนในการยับยั้งการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ นี่คือการปราบปรามโดยเจตนาของการกระตุ้นสาย DNA 12 สายของพิมพ์เขียวดั้งเดิม นั่นคือ Silicon Matrix ซึ่งประกอบและสร้างขึ้นด้วยโปรตีน การปราบปรามทางพันธุกรรมนี้ดำเนินไปอย่างอุกอาจตั้งแต่เกิดหายนะของแอตแลนติส มันเกี่ยวข้องโดยตรงกับการปราบปรามการรวมตัวของ hierogamy ซึ่งทำได้โดยการเชื่อมต่อที่ถูกต้องของฐาน DNA ซึ่งเป็นไปได้ที่จะสร้างและประกอบโปรตีนเพื่อฟื้นฟูงานเขียนของ DNA

การแก้ไข RNA ด้วยแอสปาร์แตม

ตัวอย่างหนึ่งของการดัดแปลงพันธุกรรมและการทดลองกับประชากรคือการใช้แอสปาร์แตม* แอสพาเทมถูกสังเคราะห์ทางเคมีจากแอสพาเทต ซึ่งทำให้การทำงานของพันธะยูราซิล-ไทมีนใน DNA บกพร่อง และยังลดการทำงานของการสังเคราะห์โปรตีน RNA และการสื่อสารระหว่าง RNA และ DNA การแก้ไข RNA โดยการเพิ่มหรือลบ uracil และ thymine ได้ถอดรหัส mitochondria ของเซลล์ ซึ่งความเสียหายของ mitochondrial มีส่วนทำให้เกิดโรคทางระบบประสาท ไทมีนเป็นผู้พิทักษ์ความสมบูรณ์ของ DNA ที่ทรงพลัง นอกจากนี้ การลดระดับยูราซิลยังทำให้สารตั้งต้นแอสปาเทต คาร์บอนไดออกไซด์ และแอมโมเนีย

รบกวนวงจรไนโตรเจน

อันเป็นผลมาจากการปฏิวัติอุตสาหกรรม การปรับใช้คอมเพล็กซ์ทางทหารผ่านการติดต่อของ NEA วัฏจักรไนโตรเจนโดยรวมได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา ในขณะที่ไนโตรเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตที่รู้จักทั้งหมดบนโลก แต่ก็มีสงครามเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ NAA บังคับโดยเจตนา ก่อให้เกิดมลพิษต่อโลกและทำลาย DNA ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบของกรดอะมิโนทั้งหมดที่ประกอบเป็นโปรตีนและมีอยู่ในเบสที่ประกอบเป็นกรดนิวคลีอิกของอาร์เอ็นเอและดีเอ็นเอ อย่างไรก็ตาม การทำสงครามเพื่อแย่งชิงเชื้อเพลิงฟอสซิล การบังคับให้ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน การสร้างปุ๋ยเคมี และมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมโดยยานพาหนะและอุตสาหกรรม ผู้คนมีส่วนทำให้ไนโตรเจนเป็นพิษอย่างร้ายแรงในรูปแบบทางชีวภาพ ไนตริกออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน แอมโมเนีย ทั้งหมดนี้สร้างก๊าซเรือนกระจกที่เป็นพิษต่อโลก น้ำดื่ม และมหาสมุทร การปนเปื้อนนี้ทำให้เกิดความเสียหายและการกลายพันธุ์ของ DNA

การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของความเจ็บปวด

ด้วยเหตุนี้ พวกเราหลายคนจึงประสบกับการเปลี่ยนแปลงของธาตุในเลือด ส่วนต่างๆ ของร่างกาย (โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนพื้นผิวของผิวหนังที่ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของเลือด) และการเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งในเซลล์และเนื้อเยื่อของเรา การฟื้นฟูสสารอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางแม่เหล็กยังแทรกซึมระดับของร่างกายองค์ประกอบทางอารมณ์ของเรา ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อปฏิกิริยาของเซลล์และหน่วยความจำที่เก็บไว้ในร่างกายโดยสัญชาตญาณ (Pain Body)

วัฏจักรใหม่นี้บังคับให้เราแต่ละคนให้ความสนใจกับร่างกายตามสัญชาตญาณของเรา ร่างกายที่มีความเจ็บปวดทางอารมณ์และองค์ประกอบ และสิ่งที่เกิดขึ้นกับร่างกาย ความสัมพันธ์ของกองกำลังสุริยะและดวงจันทร์และผลรวมของพวกมันที่มีต่อขั้วของกองกำลังของดาวเคราะห์นั้นได้รับการปรับให้เข้ากับผลกระทบนี้ต่อสนามแม่เหล็ก

น่าเสียดายที่ความล้มเหลวในการทำความเข้าใจหลักการที่สูงขึ้นของกฎธรรมชาติส่งผลให้เกิดความสับสนวุ่นวายและความทุกข์ทรมานสำหรับผู้ที่ยังคงหมกมุ่นอยู่กับการทำลายล้างการแบ่งแยกและความรุนแรงโดยไม่คำนึงถึงวิธีการที่ใช้

อย่างไรก็ตาม การอพยพครั้งใหญ่ของกองกำลังทางจันทรคติ สิ่งมีชีวิตในเครือดวงจันทร์ เทวดาตกสวรรค์จากโลกของเรา และระบบสุริยะยังคงดำเนินต่อไปในเวลานี้ เมื่อระบบสุริยะถูกกักกัน บรรดาผู้ที่เสด็จขึ้นสู่สวรรค์ (หรือผู้มีใจบริสุทธิ์) จะได้รับประสบการณ์การปรับศูนย์พลังงานศักดิ์สิทธิ์ของตนอย่างลึกซึ้งตั้งแต่ดวงจันทร์จนถึงอิทธิพลของดวงอาทิตย์ การแยกตัวของกองกำลังสุริยะและดวงจันทร์นี้ยังคงเปลี่ยนแปลงไม่เพียงแค่ในร่างกายที่มีองค์ประกอบทางอารมณ์เท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงในศูนย์ศักดิ์สิทธิ์และอวัยวะสืบพันธุ์ทั้งหมดด้วย มันนำการปรับเปลี่ยนหรือความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในปัญหามากมายที่เกี่ยวข้องกับความทุกข์ทางเพศที่ได้รับการตั้งโปรแกรมตามประวัติศาสตร์ที่ซ่อนอยู่ที่เกี่ยวข้องกับเอนทิตีของห่วงโซ่ดวงจันทร์ ชุดคำสั่งแม่เหล็กและไมโตคอนเดรียของแม่ช่วยฟื้นฟู Solar Femininity ให้กับลูกบนโลกด้วยเช่นกัน

การสังเคราะห์ดีเอ็นเอ

เมื่อเข้าใจว่าร่างกายและองค์ประกอบทางอารมณ์ของเราเคลื่อนจากอะตอมที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่มีระดับสูงขึ้นผ่านการกระตุ้นด้วยความถี่สูงและการเปลี่ยนแปลงทางแม่เหล็กของดาวเคราะห์ เราสามารถเชื่อมโยงจุดต่างๆ ในการพัฒนาจิตวิญญาณของร่างกายเราเองที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเล่นแร่แปรธาตุส่วนบุคคล ในการฟื้นฟูร่างกายของโซเฟีย การเปลี่ยนแปลงการเล่นแร่แปรธาตุของวิวัฒนาการจิตสำนึกของเราได้รวมเข้ากับความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ การสังเคราะห์ดีเอ็นเอมีความสำคัญพอๆ กับการกระตุ้นดีเอ็นเอ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการเสด็จขึ้นสู่สวรรค์ทางจิตวิญญาณโดยตรง มารดาได้นำบันทึกดีเอ็นเอของไมโตคอนเดรียกลับมาผ่านการพลิกกลับของกระแสแม่เหล็ก ฟื้นฟูพิมพ์เขียวของเลือด สมอง และระบบประสาทของเราให้ทำงานได้ดีขึ้นด้วย DNA ดั้งเดิมที่แท้จริงของเรา

*แต่ สปาตัมเป็นสารเคมีดัดแปลงพันธุกรรมที่จำหน่ายและทำการตลาดเป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร

แปล: Oreanda Web