DNA değişimi. DNA ve genler Genetik bilgi akışı dna rna proteini

Hepimiz bir kişinin görünümünün, bazı alışkanlıkların ve hatta hastalıkların kalıtsal olduğunu biliyoruz. Bir canlıya ilişkin tüm bu bilgiler genlerde kodlanmıştır. Peki bu kötü şöhretli genler neye benziyor, nasıl işlev görüyor ve nerede bulunuyorlar?

Yani herhangi bir insan veya hayvanın tüm genlerinin taşıyıcısı DNA'dır. Bu bileşik 1869'da Johann Friedrich Miescher tarafından keşfedilmiştir.Kimyasal olarak DNA, deoksiribonükleik asittir. Ne anlama geliyor? Bu asit gezegenimizdeki tüm yaşamın genetik kodunu nasıl taşıyor?

DNA'nın bulunduğu yere bakarak başlayalım. İnsan hücresinde çeşitli işlevleri yerine getiren birçok organel vardır. DNA çekirdekte bulunur. Çekirdek, tüm genetik materyali - DNA'yı depolayan özel bir zarla çevrili küçük bir organeldir.

DNA molekülünün yapısı nedir?

Önce DNA'nın ne olduğuna bakalım. DNA, yapısal elementlerden - nükleotidlerden oluşan çok uzun bir moleküldür. 4 tip nükleotid vardır - adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin (C). Nükleotid zinciri şematik olarak şöyle görünür: GGAATTSTAAG.... Bu nükleotid dizisi DNA zinciridir.

DNA'nın yapısı ilk olarak 1953'te James Watson ve Francis Crick tarafından deşifre edildi.

Bir DNA molekülünde, birbiri etrafında sarmal olarak bükülmüş iki nükleotit zinciri vardır. Bu nükleotid zincirleri nasıl birbirine yapışır ve bir spiral halinde bükülür? Bu fenomen, tamamlayıcılık özelliğinden kaynaklanmaktadır. Tamamlayıcılık, yalnızca belirli nükleotidlerin (tamamlayıcı) iki zincirde birbirinin karşısında olabileceği anlamına gelir. Yani, karşı adenin her zaman timindir ve zıt guanin her zaman sadece sitozindir. Böylece, guanin sitozin ile ve adenin ile timin ile tamamlayıcıdır.Farklı zincirlerde birbirine zıt olan bu tür nükleotit çiftlerine tamamlayıcı olarak da adlandırılır.

Şematik olarak aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

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

Bu tamamlayıcı A - T ve G - C çiftleri, çiftin nükleotitleri arasında kimyasal bir bağ oluşturur ve G ile C arasındaki bağ, A ve T arasındakinden daha güçlüdür. Bağ, kesinlikle tamamlayıcı bazlar arasında oluşur, yani oluşum tamamlayıcı olmayan G ve A arasında bir bağın olması imkansızdır.

DNA'nın "paketlenmesi", bir DNA dizisi nasıl bir kromozom haline gelir?

DNA'nın bu nükleotid zincirleri neden birbirinin etrafında dönüyor? Bu neden gerekli? Gerçek şu ki, nükleotidlerin sayısı çok büyük ve bu kadar uzun zincirleri barındırmak için çok fazla alana ihtiyacınız var. Bu nedenle, iki DNA zincirinin diğerinin etrafında spiral bir bükülmesi vardır. Bu fenomene spiralleşme denir. Spiralizasyon sonucunda DNA zincirleri 5-6 kat kısalır.

Bazı DNA molekülleri vücut tarafından aktif olarak kullanılırken diğerleri nadiren kullanılır. Bu tür nadiren kullanılan DNA molekülleri, sarmallaşmaya ek olarak daha da kompakt "paketleme" geçirir. Böyle kompakt bir pakete süper sarma denir ve DNA zincirini 25-30 kat kısaltır!

DNA sarmalı nasıl paketlenir?

Süper sarma için, bir çubuk veya iplik makarası görünümüne ve yapısına sahip olan histon proteinleri kullanılır. Spiralize DNA iplikçikleri bu "bobinler" - histon proteinleri üzerine sarılır. Bu şekilde, uzun filaman çok kompakt bir şekilde paketlenir ve çok az yer kaplar.

Bir veya başka bir DNA molekülü kullanmak gerekirse, "gevşeme" işlemi gerçekleşir, yani DNA ipliği "bobinden" - histon proteininden (üzerine sarılmışsa) "açılır" ve gevşer. sarmalı iki paralel zincire ayırın. Ve DNA molekülü böyle bükülmemiş bir durumda olduğunda, gerekli genetik bilgi ondan okunabilir. Üstelik, genetik bilginin okunması sadece bükülmemiş DNA ipliklerinden gerçekleşir!

Bir dizi süper sarmal kromozom denir heterokromatin ve bilgileri okumak için mevcut olan kromozomlar - ökromatin.

Gen nedir, DNA ile ilişkisi nedir?

Şimdi genlerin ne olduğuna bakalım. Vücudumuzun kan grubunu, gözlerin rengini, saçını, derisini ve daha birçok özelliğini belirleyen genlerin olduğu bilinmektedir. Bir gen, kesin olarak tanımlanmış bir kombinasyon halinde düzenlenmiş belirli sayıda nükleotitten oluşan, kesin olarak tanımlanmış bir DNA bölümüdür. DNA'nın kesin olarak tanımlanmış bir bölümünde yer, belirli bir genin yerinin olduğu ve bu yeri değiştirmenin imkansız olduğu anlamına gelir. Böyle bir karşılaştırma yapmak yerinde olur: Bir kişi belli bir sokakta, belli bir evde ve apartmanda yaşar ve bir kişi keyfi olarak başka bir eve, apartman dairesine ya da başka bir sokağa taşınamaz. Bir gende belirli sayıda nükleotit olması, her genin belirli sayıda nükleotidi olduğu ve daha fazla veya daha az olamayacağı anlamına gelir. Örneğin, insülin üretimini kodlayan gen 60 baz çifti uzunluğundadır; oksitosin hormonunun üretimini kodlayan gen 370 bp'dir.

Kesin bir nükleotid dizisi, her bir gen için benzersizdir ve kesin olarak tanımlanmıştır. Örneğin, AATTAATA dizisi, insülin üretimini kodlayan bir genin parçasıdır. İnsülin elde etmek için sadece böyle bir dizi kullanılır; örneğin adrenalin elde etmek için farklı bir nükleotit kombinasyonu kullanılır. Yalnızca belirli bir nükleotid kombinasyonunun belirli bir "ürünü" (adrenalin, insülin, vb.) kodladığını anlamak önemlidir. "Yerinde" duran belirli sayıda nükleotidin böyle benzersiz bir kombinasyonu - bu gen.

DNA zincirinde genlere ek olarak "kodlamayan diziler" de bulunur. Bu tür kodlamayan nükleotid dizileri, genlerin işleyişini düzenler, kromozom sarmallaşmasına yardımcı olur ve bir genin başlangıç ​​ve bitiş noktalarını işaretler. Bununla birlikte, bugüne kadar, kodlamayan dizilerin çoğunun rolü belirsizliğini koruyor.

kromozom nedir? cinsiyet kromozomları

Bir bireyin genlerinin toplamına genom denir. Doğal olarak, tüm genom tek bir DNA'da paketlenemez. Genom, 46 çift DNA molekülüne bölünmüştür. Bir çift DNA molekülüne kromozom denir. Yani tam olarak bu kromozomlar bir kişinin 46 parçasına sahiptir. Her kromozom, kesin olarak tanımlanmış bir gen kümesi taşır, örneğin, 18. kromozom, göz rengini vb. kodlayan genleri içerir. Kromozomlar, uzunluk ve şekil bakımından birbirinden farklıdır. En yaygın biçimler X veya Y biçimindedir, ancak başkaları da vardır. Bir kişinin eşleştirilmiş (çiftler) olarak adlandırılan aynı şekle sahip iki kromozomu vardır. Bu tür farklılıklarla bağlantılı olarak, tüm eşleştirilmiş kromozomlar numaralandırılmıştır - 23 çift vardır. Bu, bir çift kromozom #1, çift #2, #3 vb. olduğu anlamına gelir. Belirli bir özellikten sorumlu olan her gen aynı kromozom üzerinde bulunur. Uzmanlar için modern kılavuzlarda, genin lokalizasyonu, örneğin aşağıdaki gibi belirtilebilir: kromozom 22, uzun kol.

Kromozomlar arasındaki farklar nelerdir?

Kromozomlar birbirinden başka nasıl farklıdır? Uzun kol kelimesi ne anlama gelir? X-şekilli kromozomları ele alalım.DNA ipliklerinin çaprazlanması tam olarak ortada (X) gerçekleşebilir veya merkezi olarak gerçekleşmeyebilir. DNA ipliklerinin böyle bir kesişimi merkezi olarak gerçekleşmediğinde, kesişme noktasına göre bazı uçlar daha uzun, diğerleri sırasıyla daha kısadır. Bu tür uzun uçlara genellikle kromozomun uzun kolu ve kısa uçlara sırasıyla kısa kol denir. Y-şekilli kromozomlar çoğunlukla uzun kollar tarafından işgal edilir ve kısa olanlar çok küçüktür (şematik görüntüde bile gösterilmezler).

Kromozomların boyutu dalgalanır: en büyüğü 1 ve 3 numaralı çiftlerin kromozomları, en küçükleri 17 ve 19 numaralı çiftlerin kromozomlarıdır.

Şekil ve boyutlara ek olarak, kromozomlar işlevlerinde farklılık gösterir. 23 çiftin 22'si somatik, 1 çifti cinseldir. Bu ne anlama geliyor? Somatik kromozomlar, bir bireyin tüm dış belirtilerini, davranışsal tepkilerinin özelliklerini, kalıtsal psikotipi, yani her bireyin tüm özelliklerini ve özelliklerini belirler. Bir çift cinsiyet kromozomu, bir kişinin cinsiyetini belirler: erkek veya kadın. İki tür insan cinsiyet kromozomu vardır - X (X) ve Y (Y). XX (x - x) olarak birleştirilirlerse - bu bir kadın ve eğer XY (x - y) ise - önümüzde bir erkek var.

Kalıtsal hastalıklar ve kromozom hasarı

Bununla birlikte, genomun "bozulmaları" vardır, daha sonra insanlarda genetik hastalıklar tespit edilir. Örneğin 21 çift kromozomda iki yerine üç kromozom olduğunda Down sendromlu bir kişi doğar.

Genetik materyalin, hastalığın başlangıcına yol açmayan, aksine, iyi özellikler veren birçok küçük "bozulması" vardır. Genetik materyalin tüm "bozulmalarına" mutasyon denir. Hastalığa veya organizmanın özelliklerinin bozulmasına neden olan mutasyonlar negatif, yeni faydalı özelliklerin oluşumuna yol açan mutasyonlar ise pozitif olarak kabul edilir.

Ancak günümüzde insanların muzdarip olduğu hastalıkların çoğu ile ilgili olarak, kalıtsal bir hastalık değil, sadece bir yatkınlıktır. Örneğin bir çocuğun babasında şeker yavaş emilir. Bu, çocuğun diyabetli doğacağı anlamına gelmez, ancak çocuğun bir yatkınlığı olacaktır. Bu, bir çocuk tatlıları ve un ürünlerini kötüye kullanırsa, diyabet geliştireceği anlamına gelir.

Bugün sözde tahmin edici ilaç. Bu tıbbi uygulamanın bir parçası olarak, bir kişide yatkınlıklar tanımlanır (karşılık gelen genlerin tanımlanmasına dayanarak) ve daha sonra ona öneriler verilir - hangi diyetin izleneceği, çalışma ve dinlenme rejimlerinin uygun şekilde nasıl değiştirileceği hasta.

DNA'da kodlanmış bilgiler nasıl okunur?

Fakat DNA'da bulunan bilgiyi nasıl okuyabilirsiniz? Kendi vücudu bunu nasıl kullanıyor? DNA'nın kendisi bir tür matristir, ancak basit değil, kodlanmıştır. DNA matrisinden bilgi okumak için önce özel bir taşıyıcıya - RNA'ya aktarılır. RNA kimyasal olarak ribonükleik asittir. Nükleer zardan hücreye geçebilmesi bakımından DNA'dan farklıdır, oysa DNA bu yetenekten yoksundur (sadece çekirdekte bulunur). Kodlanmış bilgi hücrenin kendisinde kullanılır. Yani RNA, çekirdekten hücreye kodlanmış bilginin taşıyıcısıdır.

RNA sentezi nasıl gerçekleşir, RNA yardımıyla protein nasıl sentezlenir?

Bilginin "okunması" gereken DNA zincirleri bükülmez, özel bir enzim olan "oluşturucu" onlara yaklaşır ve DNA zincirine paralel olarak tamamlayıcı bir RNA zinciri sentezler. RNA molekülü ayrıca 4 tip nükleotitten oluşur - adenin (A), urasil (U), guanin (G) ve sitozin (C). Bu durumda, aşağıdaki çiftler tamamlayıcıdır: adenin - urasil, guanin - sitozin. Gördüğünüz gibi, DNA'dan farklı olarak RNA, timin yerine urasil kullanır. Yani “oluşturucu” enzim şu şekilde çalışır: DNA zincirinde A görürse RNA zincirine Y'yi, G ise C'yi vb. bağlar. Böylece, transkripsiyon sırasında her aktif genden bir şablon oluşur - nükleer zardan geçebilen bir RNA kopyası.

Belirli bir gen tarafından kodlanan bir proteinin sentezi nasıldır?

Çekirdekten ayrıldıktan sonra RNA sitoplazmaya girer. Zaten sitoplazmada RNA, bir matris olarak, proteinin karşılık gelen amino asit dizisini RNA bilgisi tarafından yönlendirilen sentezleyebilen özel enzim sistemleri (ribozomlar) içine yerleştirilmiş olabilir. Bildiğiniz gibi, bir protein molekülü amino asitlerden oluşur. Ribozom, büyüyen protein zincirine hangi amino asidin bağlanacağını nasıl bilmektedir? Bu, üçlü kod temelinde yapılır. Üçlü kod, RNA zincirinin üç nükleotid dizisinin ( üçlü,örneğin, GGU) bir amino asidi (bu durumda glisin) kodlar. Her amino asit, belirli bir üçlü tarafından kodlanır. Ve böylece, ribozom üçlüyü "okur", bilgi RNA'ya okunurken hangi amino asidin eklenmesi gerektiğini belirler. Bir amino asit zinciri oluştuğunda, belirli bir uzaysal biçim alır ve kendisine atanan enzimatik, yapı, hormonal ve diğer işlevleri yerine getirebilen bir protein haline gelir.

Herhangi bir canlı organizma için protein bir gen ürünüdür. Genlerin tüm çeşitli özelliklerini, niteliklerini ve dış tezahürlerini belirleyen proteinlerdir.

İçinde yaşadığımız zaman, insanların giderek daha fazla yeni soruya yanıt aldığı şaşırtıcı değişiklikler, büyük ilerleme ile işaretlenmiştir. Hayat hızla ilerliyor ve yakın zamana kadar imkansız görünen şey gerçekleşmeye başlıyor. Bugün bilimkurgu türünden bir olay örgüsü gibi görünen şeyin yakın zamanda gerçeklik özelliklerini de kazanması oldukça olasıdır.

Yirminci yüzyılın ikinci yarısındaki en önemli keşiflerden biri, insanın doğanın gizemlerini çözmeye yaklaşmasını sağlayan RNA ve DNA nükleik asitleriydi.

Nükleik asitler

Nükleik asitler, yüksek moleküler ağırlık özelliklerine sahip organik bileşiklerdir. Bunlar hidrojen, karbon, azot ve fosfor içerir.

1869'da irin araştıran F. Misher tarafından keşfedildiler. Ancak, o sırada keşfine fazla önem verilmedi. Ancak daha sonra, bu asitler tüm hayvan ve bitki hücrelerinde bulunduğunda, muazzam rollerinin anlaşılması geldi.

İki tür nükleik asit vardır: RNA ve DNA (ribonükleik ve deoksiribonükleik asitler). Bu makale ribonükleik aside ayrılmıştır, ancak genel bir anlayış için DNA'nın ne olduğunu da ele alacağız.

Ne

DNA, azotlu bazlar arasındaki hidrojen bağları ile tamamlayıcılık yasasına göre bağlanan iki iplikten oluşur. Uzun zincirler bir spiral halinde bükülür, bir dönüş neredeyse on nükleotit içerir. Çift sarmalın çapı iki milimetredir, nükleotitler arasındaki mesafe yaklaşık yarım nanometredir. Bir molekülün uzunluğu bazen birkaç santimetreye ulaşır. Bir insan hücresinin çekirdeğindeki DNA'nın uzunluğu neredeyse iki metredir.

DNA'nın yapısı, replikasyona sahip olan tüm DNA'yı içerir; bu, bir molekülden tamamen aynı iki kızı molekülün oluşturulduğu süreç anlamına gelir.

Daha önce belirtildiği gibi zincir, sırayla azotlu bazlardan (adenin, guanin, timin ve sitozin) ve bir fosfor asit kalıntısından oluşan nükleotitlerden oluşur. Tüm nükleotitler azotlu bazlarda farklılık gösterir. Hidrojen bağı tüm bazlar arasında oluşmaz; örneğin adenin, yalnızca timin veya guanin ile birleşebilir. Böylece vücutta timidil nükleotitleri kadar adenil nükleotitleri vardır ve guanil nükleotitlerinin sayısı sitidil nükleotitlerine eşittir (Chargaff kuralı). Bir zincirin sırasının diğerinin sırasını önceden belirlediği ortaya çıktı ve zincirler birbirini yansıtıyor gibi görünüyor. İki zincirin nükleotitlerinin düzenli bir şekilde düzenlendiği ve ayrıca seçici olarak bağlandığı böyle bir modele tamamlayıcılık ilkesi denir. Hidrojen bileşiklerine ek olarak, çift sarmal hidrofobik olarak da etkileşir.

İki zincir zıt yönlerdedir, yani zıt yönlerde bulunurlar. Bu nedenle, diğer zincirin üç "-birinin sonu beş"-ucunun karşısında.

Dışa doğru, korkuluğu bir şeker-fosfat omurgası olan ve basamakları tamamlayıcı azot bazları olan bir spiral merdiveni andırıyor.

Ribonükleik asit nedir?

RNA, ribonükleotidler adı verilen monomerlere sahip bir nükleik asittir.

Kimyasal özelliklerde DNA'ya çok benzer, çünkü her ikisi de bir pentoz (beş karbonlu şeker) kalıntısı üzerine inşa edilmiş fosforile edilmiş bir N-glikozit olan nükleotidlerin polimerleridir, beşinci karbon atomunda bir fosfat grubu ve bir fosfat grubu vardır. ilk karbon atomunda azot bazı.

DNA'nınkinden çok daha kısa olan tek bir polinükleotid zinciridir (virüsler hariç).

Bir RNA monomeri, aşağıdaki maddelerin kalıntılarıdır:

• nitrojen bazları;
• beş karbonlu monosakarit;
• fosfor asitleri.

RNA'lar pirimidin (urasil ve sitozin) ve pürin (adenin, guanin) bazlarına sahiptir. Riboz, RNA nükleotidinin monosakaritidir.

RNA ve DNA arasındaki farklar

Nükleik asitler, aşağıdaki özelliklerde birbirinden farklıdır:

• hücredeki miktarı fizyolojik duruma, yaşa ve organ bağlantısına bağlıdır;
• DNA, karbonhidrat deoksiribozu içerir ve RNA riboz içerir;
• DNA'daki azotlu baz timindir ve RNA'da urasildir;
• sınıflar farklı işlevleri yerine getirir, ancak DNA matrisinde sentezlenir;
• DNA bir çift sarmaldan oluşurken RNA tek bir sarmaldan oluşur;
• DNA'da hareket etmek karakteristik değildir;
• RNA'nın daha küçük bazları vardır;
• zincirlerin uzunluğu büyük ölçüde değişir.

Çalışma tarihi

RNA hücresi ilk olarak bir Alman biyokimyacı R. Altman tarafından maya hücreleri üzerinde çalışırken keşfedildi. Yirminci yüzyılın ortalarında, DNA'nın genetikteki rolü kanıtlandı. Ancak o zaman RNA türleri, işlevleri vb. açıklanmıştır. Hücredeki kütlenin %80-90'ı proteinlerle birlikte ribozomu oluşturan ve protein biyosentezine katılan rRNA'ya düşer.

Geçen yüzyılın altmışlı yıllarında, ilk olarak protein sentezi için genetik bilgiyi taşıyan belirli bir türün olması gerektiği öne sürüldü. Bundan sonra, genlerin tamamlayıcı kopyalarını temsil eden bu tür bilgilendirici ribonükleik asitlerin olduğu bilimsel olarak tespit edildi. Ayrıca haberci RNA olarak da adlandırılırlar.

Sözde taşıma asitleri, içlerinde kayıtlı bilgilerin kodunun çözülmesinde rol oynar.

Daha sonra, nükleotid dizisini belirlemek ve asit uzayında RNA'nın yapısını belirlemek için yöntemler geliştirilmeye başlandı. Böylece ribozim adı verilen bazılarının poliribonükleotit zincirlerini parçalayabildiği bulundu. Sonuç olarak, gezegende yaşamın doğduğu sırada RNA'nın DNA ve proteinler olmadan hareket ettiğini varsaymaya başladılar. Ayrıca, tüm dönüşümler katılımıyla gerçekleştirildi.

Ribonükleik asit molekülünün yapısı

Hemen hemen tüm RNA'lar, sırayla monoribonükleotidlerden - purin ve pirimidin bazlarından oluşan tek polinükleotit zincirleridir.

Nükleotidler, bazların ilk harfleriyle gösterilir:

• adenin (A), A;
• guanin (G), G;
• sitozin (C), C;
• urasil (U), U.

Üç ve beş fosfodiester bağları ile birbirine bağlanırlar.

RNA'nın yapısında çok farklı sayıda (birkaç on ila on binlerce) nükleotid bulunur. Temel olarak tamamlayıcı bazlardan oluşan kısa çift sarmallı ipliklerden oluşan ikincil bir yapı oluşturabilirler.

Bir ribnükleik asit molekülünün yapısı

Daha önce de belirtildiği gibi, molekül tek sarmallı bir yapıya sahiptir. RNA, ikincil yapısını ve şeklini nükleotitlerin birbirleriyle etkileşimi sonucunda alır. Monomeri bir şeker, bir fosfor asit kalıntısı ve bir azot bazından oluşan bir nükleotit olan bir polimerdir. Dıştan, molekül DNA zincirlerinden birine benzer. RNA'nın bir parçası olan nükleotidler adenin ve guanin pürindir. Sitozin ve urasil, pirimidin bazlarıdır.

sentez süreci

Bir RNA molekülünün sentezlenebilmesi için şablon bir DNA molekülüdür. Doğru, ribonükleik asit matrisi üzerinde yeni deoksiribonükleik asit molekülleri oluştuğunda ters işlem de gerçekleşir. Bu, belirli virüs türlerinin çoğaltılması sırasında ortaya çıkar.

Diğer ribonükleik asit molekülleri de biyosentez için bir temel görevi görebilir. Hücre çekirdeğinde meydana gelen transkripsiyonu birçok enzimi içerir, ancak bunların en önemlisi RNA polimerazdır.

Çeşit

RNA'nın türüne bağlı olarak işlevleri de farklılık gösterir. Birkaç türü vardır:

• bilgilendirici i-RNA;
• ribozomal r-RNA;
• t-RNA'yı taşıma;
• küçük;
• ribozimler;
• viral

bilgi ribonükleik asit

Bu tür moleküllere matris de denir. Hücredeki toplamın yaklaşık yüzde ikisini oluştururlar. Ökaryotik hücrelerde, DNA şablonları üzerinde çekirdeklerde sentezlenir, ardından sitoplazmaya geçer ve ribozomlara bağlanır. Ayrıca, protein sentezi için şablonlar haline gelirler: amino asitleri taşıyan transfer RNA'ları ile birleştirilirler. Proteinin benzersiz yapısında gerçekleşen bilgi dönüşüm süreci bu şekilde gerçekleşir. Bazı viral RNA'larda, aynı zamanda bir kromozomdur.

Jacob ve Mano bu türün kaşifleridir. Sert bir yapıya sahip olmayan zinciri kıvrımlı ilmekler oluşturur. Çalışmayan i-RNA, kıvrımlar halinde toplanır ve bir top halinde katlanır ve çalışır durumda açılır.

MRNA, sentezlenmekte olan proteindeki amino asitlerin dizisi hakkında bilgi taşır. Her amino asit, aşağıdakilerle karakterize edilen genetik kodlar kullanılarak belirli bir yerde kodlanır:

• üçlü - dört mononükleotitten altmış dört kodon (genetik kod) oluşturmak mümkündür;
• kesişmeyen - bilgi bir yönde hareket eder;
• süreklilik - çalışma prensibi, bir mRNA'nın bir protein olmasıdır;
• evrensellik - bir veya başka bir amino asit türü, tüm canlı organizmalarda aynı şekilde kodlanmıştır;
• dejenerasyon - yirmi amino asit bilinmektedir ve altmış bir kodon, yani birkaç genetik kod tarafından kodlanmıştır.

ribozomal ribonükleik asit

Bu tür moleküller, hücresel RNA'nın büyük çoğunluğunu, yani toplamın yüzde seksen ila doksanını oluşturur. Proteinlerle birleşirler ve ribozomlar oluştururlar - bunlar protein sentezi yapan organellerdir.

Ribozomlar yüzde altmış beş rRNA ve yüzde otuz beş proteindir. Bu polinükleotid zinciri, proteinle birlikte kolayca bükülür.

Ribozom, amino asit ve peptit bölgelerinden oluşur. Temas yüzeylerinde bulunurlar.

Ribozomlar doğru yerlere serbestçe hareket eder. Çok spesifik değildirler ve sadece mRNA'dan bilgi okuyamaz, aynı zamanda onlarla bir matris oluştururlar.

taşıma ribonükleik asit

tRNA'lar en çok çalışılanlardır. Hücresel ribonükleik asidin yüzde onunu oluştururlar. Bu RNA türleri özel bir enzim sayesinde amino asitlere bağlanır ve ribozomlara iletilir. Bu durumda amino asitler taşıma molekülleri tarafından taşınır. Bununla birlikte, farklı kodonlar bir amino asidi kodlar. Daha sonra birkaç taşıma RNA'sı onları taşıyacaktır.

Aktif olmadığında bir top gibi kıvrılır ve çalışırken yonca yaprağı görünümündedir.

Aşağıdaki bölümleri içerir:

• bir ACC nükleotid dizisine sahip bir alıcı sapı;
• ribozoma bağlanma yeri;
• bu tRNA'ya bağlı amino asidi kodlayan bir antikodon.

Küçük ribonükleik asit türleri

Son zamanlarda, RNA türleri, küçük RNA'lar olarak adlandırılan yeni bir sınıfla dolduruldu. Bunlar büyük olasılıkla, embriyonik gelişimde genleri açıp kapatan ve ayrıca hücreler içindeki süreçleri kontrol eden evrensel düzenleyicilerdir.

Ribozimler de yakın zamanda tanımlanmıştır, RNA asidi fermente edildiğinde, bir katalizör görevi görerek aktif olarak yer alırlar.

Viral asit türleri

Virüs, ribonükleik asit veya deoksiribonükleik asit içerebilir. Bu nedenle, karşılık gelen moleküllerle bunlara RNA içeren denir. Böyle bir virüs bir hücreye girdiğinde, ters transkripsiyon meydana gelir - hücrelere entegre olan ve virüsün varlığını ve çoğalmasını sağlayan ribonükleik asit temelinde yeni DNA ortaya çıkar. Başka bir durumda, gelen RNA'da tamamlayıcı RNA oluşumu gerçekleşir. Virüsler proteinlerdir, yaşamsal aktivite ve üreme DNA olmadan devam eder, ancak yalnızca virüsün RNA'sında bulunan bilgilere dayanarak.

çoğaltma

Genel anlayışı geliştirmek için, iki özdeş nükleik asit molekülü ile sonuçlanan replikasyon sürecini düşünmek gerekir. Hücre bölünmesi böyle başlar.

DNA polimerazları, DNA'ya bağımlı, RNA polimerazları ve DNA ligazlarını içerir.

Çoğaltma işlemi aşağıdaki adımlardan oluşur:

• despiralizasyon - tüm molekülü yakalayan maternal DNA'nın sıralı bir gevşemesi vardır;
• zincirlerin ayrıldığı ve bir replikasyon çatalının göründüğü hidrojen bağlarının kırılması;
• dNTP'lerin maternal zincirlerin serbest bırakılan bazlarına ayarlanması;
• dNTP moleküllerinden pirofosfatların ayrılması ve salınan enerji nedeniyle fosforodiester bağlarının oluşumu;
• solunum.

Kız molekülün oluşumundan sonra çekirdek, sitoplazma ve geri kalanı bölünür. Böylece tüm genetik bilgiyi tamamen almış iki yavru hücre oluşur.

Ayrıca hücrede sentezlenen proteinlerin birincil yapısı kodlanır. DNA, bu süreçte dolaylı bir rol alır ve doğrudan değil, proteinlerin sentezinin DNA üzerinde olması gerçeğinden oluşur, RNA, oluşumda yer alır. Bu işleme transkripsiyon denir.

Transkripsiyon

Tüm moleküllerin sentezi, transkripsiyon, yani belirli bir DNA operonundan genetik bilginin yeniden yazılması sırasında gerçekleşir. İşlem, bazı yönlerden çoğaltmaya benzer ve diğerlerinde çok farklıdır.

Benzerlikler aşağıdaki kısımlardır:

• başlangıç, DNA'nın despiralizasyonundan gelir;
• zincirlerin bazları arasındaki hidrojen bağlarında bir kopukluk var;
• NTF'ler tamamlayıcı olarak onlara göre ayarlanır;
• hidrojen bağları oluşur.

Çoğaltmadan farklılıklar:

• transkripsiyon sırasında, DNA'nın sadece transkripona karşılık gelen bölümü bükülmezken, replikasyon sırasında tüm molekül bükülmez;
• transkripsiyon sırasında, ayarlanabilir NTP'ler riboz ve timin yerine urasil içerir;
• bilgiler yalnızca belirli bir alandan silinir;
• molekülün oluşumundan sonra, hidrojen bağları ve sentezlenen iplik kopar ve iplik DNA'dan kayar.

Normal işleyiş için, RNA'nın birincil yapısı yalnızca ekzonlardan yazılan DNA bölümlerinden oluşmalıdır.

Yeni oluşan RNA olgunlaşma sürecini başlatır. Sessiz bölgeler kesilir ve bilgilendirici bölgeler bir polinükleotit zinciri oluşturmak üzere kaynaştırılır. Ayrıca, her türün yalnızca kendine özgü dönüşümleri vardır.

mRNA'da, ilk uca bağlanma gerçekleşir. Poliadenilat son bölgeye katılır.

Bazlar, minör türler oluşturmak için tRNA'da değiştirilir.

r-RNA'da bireysel bazlar da metillenir.

Yıkımdan koruyun ve proteinlerin sitoplazmaya taşınmasını iyileştirin. Olgun durumdaki RNA onlara bağlanır.

Deoksiribonükleik ve ribonükleik asitlerin önemi

Nükleik asitler organizmaların yaşamında büyük önem taşır. Depolar, sitoplazmaya aktarır ve her hücrede sentezlenen proteinler hakkındaki bilgileri yavru hücrelere miras alırlar. Tüm canlı organizmalarda bulunurlar, bu asitlerin stabilitesi hem hücrelerin hem de tüm organizmanın normal işleyişi için önemli bir rol oynar. Yapılarındaki herhangi bir değişiklik hücresel değişikliklere yol açacaktır.

Neredeyse yarım yüzyıl önce, 1953'te D. Watson ve F. Crick, gen maddesinin yapısal (moleküler) organizasyonu ilkesini keşfetti - deoksiribonükleik asit (DNA). DNA'nın yapısı, gen maddesinin tam olarak çoğaltılmasının - ikilemesinin - mekanizmasının anahtarını verdi. Böylece yeni bir bilim ortaya çıktı - moleküler biyoloji. Moleküler biyolojinin sözde merkezi dogması formüle edildi: DNA - RNA - protein. Bunun anlamı, DNA'da kaydedilen genetik bilginin proteinler şeklinde, ancak doğrudan değil, ancak ilgili bir polimer - ribonükleik asit (RNA) aracılığıyla gerçekleşmesi ve nükleik asitlerden proteinlere giden bu yolun geri döndürülemez olmasıdır. Böylece DNA, DNA üzerinde sentezlenir ve kendi ikilemesini, yani orijinal genetik materyalin nesiller boyu çoğaltılmasını sağlar; RNA, DNA'dan sentezlenir ve genetik bilginin, RNA'nın çoklu kopyaları biçiminde yeniden yazılması veya transkripsiyonuyla sonuçlanır; RNA molekülleri, protein sentezi için şablon görevi görür - genetik bilgi, polipeptit zincirleri biçimine çevrilir. Özel durumlarda, RNA, DNA biçiminde kopyalanabilir ("ters transkripsiyon") ve ayrıca RNA biçiminde kopyalanabilir (replikasyon), ancak bir protein asla nükleik asitler için bir şablon olamaz (daha fazla ayrıntı için bakınız).

Dolayısıyla, organizmaların kalıtımını, yani nesiller boyunca yeniden üretilen bir dizi protein ve ilgili özellikleri belirleyen DNA'dır. Protein biyosentezi canlı maddenin merkezi sürecidir ve nükleik asitler ona bir yandan sentezlenmiş proteinlerin tüm setini ve özelliklerini belirleyen bir program, diğer yandan bu programı nesiller boyu doğru bir şekilde yeniden üretmek için bir mekanizma sağlar. . Sonuç olarak, modern hücresel biçiminde yaşamın kökeni, kalıtsal bir protein biyosentezi mekanizmasının ortaya çıkmasına indirgenir.

PROTEİN BİYOSENTEZİ

Moleküler biyolojinin merkezi dogması, yalnızca genetik bilgiyi nükleik asitlerden proteinlere ve dolayısıyla canlı bir organizmanın özelliklerine ve özelliklerine aktarmanın bir yolunu varsayar. Merkezi dogmanın formülasyonunu takip eden on yıllarda bu yolun gerçekleştirilme mekanizmalarının incelenmesi, RNA'nın sadece genlerden (DNA) proteinlere bilgi taşıyıcısı olmaktan ve protein sentezi için bir matris görevi görmekten çok daha çeşitli işlevlerini ortaya çıkardı. .

Şek. 1, bir hücrede protein biyosentezinin genel bir şemasını göstermektedir. haberci RNA(haberci RNA, haberci RNA, mRNA), yukarıda tartışılan proteinleri kodlayan, hücresel RNA'nın üç ana sınıfından sadece biridir. Kütleleri (yaklaşık %80) başka bir RNA sınıfıdır - ribozomal RNA evrensel protein sentezleyen parçacıkların yapısal çerçevesini ve işlevsel merkezlerini oluşturan - ribozomlar. Ribozom adı verilen ultramikroskopik moleküler makinelerin oluşumundan hem yapısal hem de işlevsel olarak sorumlu olan ribozomal RNA'lardır. Ribozomlar, mRNA molekülleri şeklinde genetik bilgiyi alırlar ve ikincisi tarafından programlanarak, bu programa tam olarak uygun olarak proteinler yaparlar.

Bununla birlikte, proteinleri sentezlemek için bilgi veya bir program tek başına yeterli değildir - ayrıca bunların yapılabileceği bir malzemeye de ihtiyacınız vardır. Protein sentezi için malzeme akışı, hücresel RNA'nın üçüncü sınıfı yoluyla ribozomlara gider - transfer RNA'sı(transfer RNA, transfer RNA, tRNA). Proteinler için bir yapı malzemesi görevi gören amino asitleri kovalent olarak bağlarlar - kabul ederler ve aminoasil-tRNA formunda ribozomlara girerler. Ribozomlarda, aminoasil-tRNA'lar, mRNA'nın kodonları - üç nükleotid kombinasyonları - ile etkileşime girer, bunun sonucunda kodonlar çeviri sırasında çözülür.

RİBOnükleik asitler

Dolayısıyla, modern canlı maddenin ana sürecini belirleyen bir dizi ana hücresel RNA'mız var - protein biyosentezi. Bunlar mRNA, ribozomal RNA ve tRNA'dır. RNA, enzimler - transkripsiyon gerçekleştiren RNA polimerazlar - çift sarmallı DNA'nın belirli bölümlerini (doğrusal bölümler) tek sarmallı RNA biçiminde yeniden yazma kullanılarak DNA üzerinde sentezlenir. Hücresel proteinleri kodlayan DNA bölgeleri, mRNA biçiminde yeniden yazılırken, ribozomal RNA ve tRNA'nın sayısız kopyasının sentezi için, hücresel genomun, proteinlere sonradan çevrilmeden yoğun yeniden yazmanın gerçekleştiği özel bölgeleri vardır.

RNA'nın kimyasal yapısı. Kimyasal olarak RNA, DNA'ya çok benzer. Her iki madde de nükleotitlerin doğrusal polimerleridir. Her monomer - nükleotit - beş karbonlu bir şeker kalıntısından - pentozdan inşa edilmiş, beşinci karbon atomunun hidroksil grubu (ester bağı) üzerinde bir fosfat grubu ve ilk karbon atomunda azotlu bir baz taşıyan fosforile edilmiş bir N-glikozittir ( N-glikosidik bağ). DNA ve RNA arasındaki temel kimyasal fark, RNA monomerinin şeker kalıntısının riboz olması ve DNA monomerinin, ikinci karbon atomunda hidroksil grubunun bulunmadığı bir riboz türevi olan deoksiriboz olmasıdır (Şekil 2). ).

Hem DNA hem de RNA'da dört tip azotlu baz vardır: iki pürin bazı - adenin (A) ve guanin (G) - ve iki pirimidin bazı - sitozin (C) ve urasil (U) veya onun metillenmiş türevi timin (T).

Urasil, RNA monomerlerinin karakteristiğidir, timin ise DNA monomerlerinin karakteristiğidir ve bu, RNA ile DNA arasındaki ikinci farktır. Monomerler - RNA ribonükleotitleri veya DNA deoksiribonükleotitleri - şeker kalıntıları arasında (pentozun beşinci ve üçüncü karbon atomları arasında) fosfodiester köprüleri oluşturarak bir polimer zinciri oluşturur. Böylece, bir nükleik asidin polimer zinciri - DNA veya RNA - yan gruplar olarak azotlu bazlara sahip doğrusal bir şeker-fosfat omurgası olarak temsil edilebilir.

RNA'nın makromoleküler yapısı. İki nükleik asit türü arasındaki temel makroyapısal fark, DNA'nın tek bir çift sarmal, yani ortak bir eksen etrafında sarmal olarak bükülmüş iki tamamlayıcı bağlı polimer iplikten oluşan bir makromolekül olması ve RNA'nın tek bir sarmal olmasıdır. - iplikçikli polimer. Aynı zamanda, yan grupların - azotlu bazların - birbirleriyle ve ayrıca şeker-fosfat omurgasının fosfatları ve hidroksilleri ile etkileşimleri, tek iplikli bir RNA polimerinin kendi üzerine katlanmasına ve bükülmesine neden olur. bir protein polipeptit zincirinin kompakt bir globül halinde katlanmasına benzer kompakt bir yapı. Bu şekilde, benzersiz RNA nükleotid dizileri, benzersiz uzaysal yapılar oluşturabilir.

RNA'nın spesifik uzaysal yapısı ilk olarak 1974'te tRNA'lardan birinin atomik yapısının şifresi çözülürken gösterildi [ , ] (Şekil 3). 76 nükleotid monomerden oluşan tRNA polimer zincirinin katlanması, iki çıkıntının dik açılarda çıktığı çok kompakt küresel bir çekirdeğin oluşumuna yol açar. DNA'ya benzer kısa çift sarmallardır, ancak aynı RNA zincirinin bölümlerinin etkileşimi ile düzenlenirler. Çıkıntılardan biri bir amino asit alıcısıdır ve ribozom üzerindeki protein polipeptit zincirinin sentezinde yer alırken, diğeri aynı ribozomdaki mRNA'nın kodlama üçlüsü (kodonu) ile tamamlayıcı etkileşime yöneliktir. Sadece böyle bir yapı, amino asidi tRNA'ya bağlayan protein-enzim ile ve çeviri sırasında ribozom ile spesifik olarak etkileşime girebilir, yani onlar tarafından spesifik olarak "tanınabilir".

İzole edilmiş ribozomal RNA'ların incelenmesi, bu türden daha da uzun lineer polimerlerden kompakt spesifik yapıların oluşumunun aşağıdaki çarpıcı örneğini sağladı. Ribozom iki eşit olmayan parçadan oluşur - büyük ve küçük ribozomal alt parçacıklar (alt birimler). Her alt birim, bir yüksek polimer RNA ve çeşitli ribozomal proteinlerden oluşur. Ribozomal RNA zincirlerinin uzunluğu çok önemlidir: örneğin, bakteri ribozomunun küçük alt biriminin RNA'sı 1500'den fazla nükleotit içerir ve büyük alt birimin RNA'sı yaklaşık 3000 nükleotit içerir. İnsanlar dahil memelilerde, bu RNA'lar daha da büyüktür - sırasıyla küçük ve büyük alt birimlerde yaklaşık 1900 nükleotit ve 5000'den fazla nükleotit.

Protein partnerlerinden ayrılan ve saf formda elde edilen izole edilmiş ribozomal RNA'ların kendilerinin, ribozomal alt birimlere boyut ve şekil bakımından benzer kompakt yapılara kendiliğinden katlanabildikleri gösterilmiştir]. Büyük ve küçük alt parçacıkların şekli farklıdır ve buna bağlı olarak büyük ve küçük ribozomal RNA'ların şekli de farklıdır (Şekil 4). Böylece, ribozomal RNA'nın lineer zincirleri, ribozomal alt parçacıkların ve sonuç olarak tüm ribozomun boyutunu, şeklini ve görünüşe göre iç yapısını belirleyen spesifik uzaysal yapılar halinde kendi kendine organize olur.

Küçük RNA'lar. Canlı bir hücrenin bileşenleri ve toplam hücresel RNA'nın bireysel fraksiyonları çalışıldığında, konunun üç ana RNA türü ile sınırlı olmadığı anlaşıldı. Doğada başka birçok RNA türü olduğu ortaya çıktı. Bunlar, her şeyden önce, genellikle bilinmeyen fonksiyonlara sahip 300'e kadar nükleotid içeren sözde "küçük RNA'lardır". Kural olarak, bir veya daha fazla proteinle ilişkilidirler ve hücrede ribonükleoproteinler - "küçük RNP'ler" olarak bulunurlar.

Küçük RNA'lar, sitoplazma, çekirdek, çekirdekçik ve mitokondri dahil hücrenin tüm bölümlerinde bulunur. İşlevleri bilinen bu küçük RNP'lerin çoğu, ana RNA türlerinin (RNA işleme) transkripsiyon sonrası işleme mekanizmalarında yer alır - mRNA öncüllerinin olgun mRNA'lara dönüştürülmesi (splicing), mRNA düzenlemesi, tRNA biyogenezi ve ribozomal olgunlaşma. RNA'lar. Hücrelerde en bol bulunan küçük RNP (SRP) türlerinden biri, sentezlenen proteinlerin hücre zarı boyunca taşınmasında önemli bir rol oynar. Çeviride düzenleyici işlevleri yerine getiren bilinen küçük RNA türleri vardır. Özel bir küçük RNA, hücre nesillerinde DNA replikasyonunu sürdürmekten sorumlu en önemli enzim olan telomerazın bir parçasıdır. Moleküler boyutlarının, hücresel küresel proteinlerin boyutlarıyla karşılaştırılabilir olduğu söylenmelidir. Böylece, yavaş yavaş, canlı bir hücrenin işleyişinin sadece içinde sentezlenen proteinlerin çeşitliliği tarafından değil, aynı zamanda küçük RNA'ların büyük ölçüde hücrenin kompaktlığını ve boyutunu taklit ettiği zengin bir çeşitli RNA'ların mevcudiyeti tarafından belirlendiği açık hale gelir. proteinler.

Ribozimler. Tüm aktif yaşam metabolizma - metabolizma üzerine kuruludur ve metabolizmanın tüm biyokimyasal reaksiyonları ancak evrimin yarattığı yüksek verimli spesifik katalizörler sayesinde yaşam için uygun oranlarda gerçekleşir. Onlarca yıldır biyokimyacılar biyolojik katalizin her zaman ve her yerde protein adı verilen proteinler tarafından gerçekleştirildiğine ikna olmuşlardır. enzimler, veya enzimler. Ve böylece 1982-1983'te. Doğada, proteinler gibi oldukça spesifik katalitik aktiviteye sahip olan RNA türleri olduğu gösterilmiştir [ , ]. Bu tür RNA katalizörleri olarak adlandırılmıştır. ribozimler. Biyokimyasal reaksiyonların katalizinde proteinlerin münhasırlığı fikri sona erdi.

Şu anda, ribozom da bir ribozim olarak kabul edilir. Aslında, mevcut tüm deneysel veriler, ribozomdaki protein polipeptit zincirinin sentezinin ribozomal proteinler tarafından değil, ribozomal RNA tarafından katalize edildiğini göstermektedir. Transpeptidasyon reaksiyonunun katalizinden sorumlu olan ve translasyon sırasında protein polipeptit zincirinin uzatıldığı büyük ribozomal RNA'nın katalitik bir bölgesi tanımlanmıştır.

Viral DNA'nın replikasyonuna gelince, mekanizması hücrenin genetik materyalinin - DNA'sının - replikasyonundan çok farklı değildir. Viral RNA durumunda, tüm RNA'nın yalnızca bir şablon olarak DNA üzerinde sentezlendiği normal hücrelerde baskılanan veya tamamen bulunmayan süreçler gerçekleştirilir. RNA içeren virüslerle enfekte olduğunda durum iki yönlü olabilir. Bazı durumlarda, DNA bir şablon olarak viral RNA üzerinde sentezlenir ("ters transkripsiyon") ve viral RNA'nın çok sayıda kopyası bu DNA üzerinde kopyalanır. Bizim için en ilginç olan diğer durumlarda, viral RNA üzerinde, viral RNA'nın yeni kopyalarının sentezi - replikasyonu - için bir şablon görevi gören tamamlayıcı bir RNA zinciri sentezlenir. Böylece, RNA içeren virüslerle enfeksiyon sırasında, RNA'nın kendi yapısının yeniden üretimini belirleme konusundaki temel yeteneği, DNA'da olduğu gibi gerçekleşir.

RNA'nın çok işlevliliği. RNA'nın işlevleri hakkındaki bilgileri özetleyerek ve gözden geçirerek, bu polimerin doğadaki olağanüstü çok işlevliliğinden bahsedebiliriz. RNA'nın bilinen başlıca işlevlerinin listesi aşağıda verilebilir.

Genetik replikatif fonksiyon: tamamlayıcı diziler yoluyla lineer nükleotid dizilerini kopyalamak (kopyalamak) için yapısal yetenek. İşlev viral enfeksiyonlarda gerçekleştirilir ve DNA'nın hücresel organizmaların yaşamındaki ana işlevine benzer - genetik materyalin iki kopyalanması.

Kodlama işlevi: protein sentezinin doğrusal nükleotid dizileriyle programlanması. Bu, DNA ile aynı işlevdir. Hem DNA'da hem de RNA'da, aynı nükleotit üçlüleri 20 amino asit proteini kodlar ve bir nükleik asit zincirindeki üçlü dizilim, bir protein polipeptit zincirindeki 20 tip amino asidin sıralı düzenlenmesi için bir programdır.

Yapı oluşturma işlevi: benzersiz üç boyutlu yapıların oluşumu. Kompakt olarak katlanmış küçük RNA molekülleri temelde küresel proteinlerin üç boyutlu yapılarına benzerken, daha uzun RNA molekülleri daha büyük biyolojik parçacıklar veya bunların çekirdeklerini de oluşturabilir.

Tanıma işlevi: diğer makromoleküllerle (proteinler ve diğer RNA'lar dahil) ve küçük ligandlarla oldukça spesifik uzaysal etkileşimler. Bu işlev belki de proteinlerdeki ana işlevdir. Bir polimerin benzersiz bir şekilde katlanma ve belirli üç boyutlu yapılar oluşturma yeteneğine dayanır. Tanıma işlevi, spesifik katalizin temelidir.

Katalitik fonksiyon: ribozimler tarafından kimyasal reaksiyonların spesifik katalizi. Bu işlev, enzim proteinlerinin enzimatik işlevine benzer.

Genel olarak, RNA bize o kadar şaşırtıcı bir polimer gibi görünüyor ki, öyle görünüyor ki, ne Evrenin evriminin zamanı ne de Yaradan'ın aklı onun icadı için yeterli olmamalıydı. Görülebileceği gibi, RNA, yaşam için temel olarak önemli olan her iki polimerin - DNA ve proteinlerin işlevlerini yerine getirme yeteneğine sahiptir. Bu sorunun bilimden önce ortaya çıkması şaşırtıcı değildir: RNA dünyasının ortaya çıkışı ve kendi kendine yeterli varlığı, modern DNA-protein formunda yaşamın ortaya çıkışından önce gelebilir mi?

HAYATIN KÖKENİ

Oparin'in protein-koaservat teorisi. Belki de yaşamın kökeninin abiyojenik bir şekilde ilk bilimsel, iyi düşünülmüş teorisi, biyokimyacı A.I. Oparin, geçen yüzyılın 20'li yıllarında [,]. Teori, her şeyin proteinlerle başladığı fikrine ve belirli koşullar altında protein monomerlerinin - amino asitlerin - ve protein benzeri polimerlerin (polipeptidlerin) abiyojenik bir şekilde kendiliğinden kimyasal sentezi olasılığına dayanıyordu. Teorinin yayınlanması, dünya çapında bir dizi laboratuvarda, yapay koşullar altında böyle bir sentezin gerçekliğini gösteren sayısız deneyi teşvik etti. Teori hızla genel kabul gördü ve olağanüstü popüler oldu.

Ana varsayımı, birincil "et suyunda" kendiliğinden ortaya çıkan protein benzeri bileşiklerin "koaservat damlaları - daha seyreltik bir sulu çözelti içinde yüzen ayrı koloidal sistemler (soller) halinde birleştirilmesiydi. Bu, organizmaların ortaya çıkması için ana ön koşulu verdi - belirli bir biyokimyasal sistemin çevreden izolasyonu, bölümlerine ayrılması. Koaservat damlalarının bazı protein benzeri bileşikleri katalitik aktiviteye sahip olabileceğinden, damlaların içinde biyokimyasal sentez reaksiyonlarına girmek mümkün hale geldi - bir asimilasyon görünümü vardı ve dolayısıyla büyüme koaservatın daha sonra parçalara ayrılması - üreme koaservat, canlı bir hücrenin prototipi olarak kabul edildi (Şekil 5).

Her şey iyi düşünülmüş ve teoride bilimsel olarak doğrulanmıştır, ancak uzun süredir yaşamın kökeni alanındaki hemen hemen tüm uzmanlara göz yuman bir sorun dışında. Protein moleküllerinin tek başarılı yapıları (örneğin, büyüme ve üremede bu koaservata avantaj sağlayan etkili katalizörler) bir koaservatta rastgele şablonsuz sentezler aracılığıyla kendiliğinden ortaya çıktıysa, bunlar koaservat içinde dağıtım için nasıl kopyalanabilirdi? , ve daha da fazlası, soyundan gelen koaservatlara bulaşma için mi? Teori, tek, rastgele görünen etkili protein yapılarının - koaservat içinde ve nesiller boyunca - tam olarak yeniden üretilmesi sorununa bir çözüm sunamadı.

Modern yaşamın öncüsü olarak RNA dünyası. Genetik kod, nükleik asitler ve protein biyosentezi hakkında bilgi birikimi, TOM hakkında temelde yeni bir fikrin, her şeyin proteinlerle değil, RNA ile başladığı fikrinin onaylanmasına yol açtı [ - ]. Nükleik asitler, makromoleküler yapıları, yeni zincirlerin sentezindeki tamamlayıcılık ilkesi nedeniyle (daha fazla ayrıntı için bkz.), kendi lineer monomer birimleri dizisini kopyalama yeteneği sağlayan tek biyolojik polimer türüdür, başka bir deyişle, polimeri, mikro yapısını yeniden üretme (kopyalama) yeteneği. Bu nedenle, proteinler değil, yalnızca nükleik asitler genetik materyal olabilir, yani spesifik mikro yapılarını nesiller boyunca tekrarlayan yeniden üretilebilir moleküller olabilir.

Bir dizi nedenden dolayı, birincil genetik materyali temsil edebilecek olan DNA değil RNA'dır.

Her şeyden önce, hem kimyasal sentezde hem de biyokimyasal reaksiyonlarda ribonükleotitler, deoksiribonükleotitlerden önce gelir; deoksiribonükleotitler, ribonükleotitlerin modifikasyon ürünleridir (bkz. Şekil 2).

İkincisi, hayati metabolizmanın en eski, evrensel süreçlerinde, ribonükleosit polifosfatlar (ATP, vb.) gibi ana enerji taşıyıcıları dahil olmak üzere yaygın olarak temsil edilenler deoksiribonükleotitler değil, ribonükleotidlerdir.

Üçüncüsü, RNA replikasyonu, DNA'nın herhangi bir katılımı olmadan gerçekleşebilir ve modern yaşam dünyasında bile DNA replikasyonu mekanizması, DNA zincir sentezinin başlatılmasında bir RNA primerinin zorunlu katılımını gerektirir.

Dördüncü, DNA ile aynı şablona ve genetik fonksiyonlara sahip olan RNA, kimyasal reaksiyonların katalizi de dahil olmak üzere proteinlerde bulunan bir takım fonksiyonları yerine getirme yeteneğine sahiptir. Bu nedenle, DNA'yı daha sonraki bir evrimsel edinim olarak - protein biyosentezine doğrudan katılım olmaksızın hücresel genomda genlerin benzersiz kopyalarını yeniden üretme ve saklama işlevini yerine getirmek üzere uzmanlaşmış RNA'nın bir modifikasyonu olarak - düşünmek için her türlü neden vardır.

Katalitik olarak aktif RNA'lar keşfedildikten sonra, yaşamın kökeninde RNA'nın önceliği fikri, gelişim için güçlü bir ivme kazandı ve konsept formüle edildi. kendi kendine yeterli RNA dünyası, modern yaşamdan önceki [ , ]. RNA dünyasının ortaya çıkması için olası bir şema, Şek. 6.

Ribonükleotitlerin abiojenik sentezi ve bunların RNA tipi oligomerler ve polimerler ile kovalent birleşmesi, amino asitlerin ve polipeptitlerin oluşumu için öngörülen yaklaşık olarak aynı koşullar altında ve aynı kimyasal ortamda meydana gelebilir. Son zamanlarda A.B. Chetverin ve diğerleri (Protein Enstitüsü, Rusya Bilimler Akademisi), sıradan bir sulu ortamdaki en azından bazı poliribonükleotitlerin (RNA) kendiliğinden rekombinasyon yapabildiğini, yani zincir bölümlerinin trans-esterifikasyon yoluyla değiş tokuş edebildiğini deneysel olarak göstermiştir. Kısa zincir bölümlerinin uzun zincirlerle değişimi poliribonükleotidlerin (RNA) uzamasına yol açmalı ve bu tür rekombinasyonun kendisi bu moleküllerin yapısal çeşitliliğine katkıda bulunmalıdır. Katalitik olarak aktif RNA molekülleri de aralarında ortaya çıkabilir.

Ribonükleotitlerin polimerizasyonunu veya oligonükleotitlerin bir şablon [ , ] üzerinde olduğu gibi tamamlayıcı bir zincir üzerinde birleşmesini katalize edebilen tek RNA moleküllerinin son derece nadir görünümü bile RNA replikasyonu mekanizmasının oluşumunu işaret ediyordu. RNA katalizörlerinin kendilerinin (ribozimler) replikasyonu, kendi kendini kopyalayan RNA popülasyonlarının ortaya çıkmasına yol açmış olmalıdır. Kendilerinin kopyalarını yaparak RNA çoğaldı. Kendini kopyalayan RNA popülasyonlarındaki kopyalama (mutasyon) ve rekombinasyondaki kaçınılmaz hatalar, bu dünyanın giderek artan bir çeşitliliğini yarattı. Böylece RNA'nın sözde antik dünyası, "RNA moleküllerinin hem genetik materyal hem de enzim benzeri katalizörler olarak işlev gördüğü kendi kendine yeterli bir biyolojik dünya" .

Protein biyosentezinin ortaya çıkışı. Ayrıca, RNA dünyası temelinde, protein biyosentez mekanizmalarının oluşumu, kalıtsal yapı ve özelliklere sahip çeşitli proteinlerin ortaya çıkması, protein biyosentez sistemlerinin ve protein kümelerinin muhtemelen koaservatlar biçiminde bölümlere ayrılması ve proteinlerin evrimi. ikincisi hücresel yapılara dönüşür - canlı hücreler (bkz. Şekil 6) yer almış olmalıdır. ).

Antik RNA dünyasından modern protein sentezleyen dünyaya geçiş sorunu, tamamen teorik bir çözüm için bile en zor olanıdır. Polipeptitlerin ve protein benzeri maddelerin abiyojenik sentezi olasılığı, bu sentezin RNA ile ilişkilendirilebileceği ve genetik kontrol altına girebileceği belirli bir yol olmadığından, sorunun çözülmesine yardımcı olmaz. Polipeptitlerin ve proteinlerin genetik olarak kontrol edilen sentezi, halihazırda var olan RNA dünyası temelinde, kendi yolunda, birincil abiyojenik sentezden bağımsız olarak gelişmek zorundaydı. Literatürde RNA dünyasındaki modern protein biyosentez mekanizmasının kökenine ilişkin çeşitli hipotezler öne sürülmüştür, ancak belki de bunların hiçbiri fizikokimyasal yetenekler açısından tam olarak düşünülmüş ve kusursuz olarak kabul edilemez. Protein biyosentezi aparatının ortaya çıkmasına yol açan RNA'nın evrimi ve uzmanlaşması süreciyle ilgili kendi versiyonumu sunacağım (Şekil 7), ancak tamamlanmış gibi görünmüyor.

Önerilen varsayımsal şema, temel gibi görünen iki temel nokta içerir.

Her şeyden önce, abiogenik olarak sentezlenmiş oligoribonükleotitlerin, kendiliğinden enzimatik olmayan transesterifikasyon mekanizması yoluyla aktif olarak yeniden birleştiği, uzun RNA zincirlerinin oluşumuna ve bunların çeşitliliğine yol açtığı varsayılmaktadır. Bu şekilde, hem katalitik olarak aktif RNA türleri (ribozimler) hem de özel işlevlere sahip diğer RNA türleri, oligonükleotit ve polinükleotit popülasyonunda görünebilir (bkz. Şekil 7). Ayrıca, bir polinükleotit şablonuna tamamlayıcı bağlanan oligonükleotitlerin enzimatik olmayan rekombinasyonu, bu şablonu tamamlayıcı parçaların tek bir zincir halinde çapraz bağlanmasını (eklenmesini) sağlayabilir. RNA'nın birincil kopyalanması (yayılması) mononükleotitlerin katalize polimerizasyonuyla değil, bu şekilde gerçekleştirilebilir. Tabii ki, polimeraz aktivitesine sahip ribozimler ortaya çıktıysa, o zaman kopyalamanın etkinliği (doğruluk, hız ve üretkenlik) tamamlayıcı bir temeldeydi. matris önemli ölçüde artmış olmalıdır.

İkinci Versiyonumdaki temel nokta, protein biyosentezi için birincil aparatın, genetik materyalin - RNA ve DNA'nın enzimatik (polimeraz) replikasyonu için aparatın ortaya çıkmasından önce çeşitli özel RNA türleri temelinde ortaya çıkmasıdır. Bu birincil aparat, peptidil transferaz aktivitesine sahip katalitik olarak aktif proribozomal RNA'yı; amino asitleri veya kısa peptitleri spesifik olarak bağlayan bir dizi pro-tRNA; katalitik proribozomal RNA, pro-mRNA ve pro-tRNA ile aynı anda etkileşime girebilen başka bir proribozomal RNA (bkz. Şekil 7). Böyle bir sistem, katalize ettiği transpeptidasyon reaksiyonu nedeniyle polipeptid zincirlerini zaten sentezleyebilir. Diğer katalitik olarak aktif proteinler arasında - birincil enzimler (enzimler) - ayrıca nükleotidlerin - replikazların veya NK polimerazların polimerizasyonunu katalize eden proteinler de ortaya çıktı.

Bununla birlikte, modern canlı dünyanın öncülü olarak antik RNA dünyasının hipotezinin, ana zorluğun üstesinden gelmek için hiçbir zaman yeterli gerekçeyi elde edememesi mümkündür - RNA'dan geçiş mekanizmasının ve replikasyonunun bilimsel olarak makul bir açıklaması. protein biyosentezine. A.D.'nin çekici ve iyi düşünülmüş bir alternatif hipotezi var. Altshtein (Gen Biyolojisi Enstitüsü, Rusya Bilimler Akademisi), genetik materyalin replikasyonunun ve translasyonunun - protein sentezinin - eş zamanlı olarak ortaya çıktığını ve geliştiğini ve abiyojenik olarak sentezlenmiş oligonükleotitlerin ve aminoasil-nükleotidilatların - karışık anhidritlerin etkileşimiyle başlayarak konjuge olduğunu varsayar. amino asitler ve nükleotidler. Ama bu sonraki hikaye... "Ve Şehrazat sabahı yakaladı ve izin verilen konuşmayı durdurdu".)

Edebiyat

. Watson J.D., Crick F.H.C. Nükleik asitlerin moleküler yapısı // Doğa. 1953. V. 171. S. 738-740.

. Watson J.D., Crick F.H.C. Deoksiriboz nükleik asit yapısının genetik etkileri // Nature 1953 V. 171. S. 964-967.

. Spirin A.Ş. Modern biyoloji ve biyolojik güvenlik // Rusya Bilimler Akademisi Bülteni. 1997. No 7.

. Spirin A.Ş.Çözeltideki doğal yüksek polimer ribonükleik asidin makromoleküler yapısı hakkında // Journal of Molecular Biology. 1960. V. 2. S. 436-446.

. Kirn S.H., Suddath F.L., Quigley GJ. ve diğerleri Maya fenilalanin transfer RNA'sının üç boyutlu üçüncül yapısı // Bilim. 1974. V. 185. S. 435-40.

. Robertas J.D., Ladner J.E., Finch J.T. ve diğerleri 3 A çözünürlükte maya fenilalanin tRNA'sının yapısı // Doğa. 1974. V. 250. S. 546-551.

. Vasiliev V.D., Serdyuk I.N., Gudkov A.T., SPIRin A.S. Ribozomal RNA'nın kendi kendine organizasyonu // Ribozomların Yapısı, İşlevi ve Genetiği / Eds. Hardesty B. ve Kramer G. New York: Springer-Verlag, 1986, s. 129-142.

. Baserga SJ., Steitz J.A. Küçük ribo-nükleoproteinlerin çeşitli dünyası // RNA Dünyası / Eds. Gesteland R.F. ve Atkins J.F. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1993, s. 359-381.

. Kruger K., Grabowski PJ., Zaug AJ. ve diğerleri Kendi kendine eklenen RNA: Ribozomal RNA'nın araya giren dizisinin otoeksizyon ve otosiklizasyonu tetrahymena

. Bartel D.P., Szostak J.W. Büyük bir rastgele diziler havuzundan yeni ribozimlerin izolasyonu // Bilim. 1993. V. 261. S. 1411-1418.

. Ekland E.H., Bartel D.P. Nükleosit trifosfatlar kullanılarak RNA katalizli RNA polimerizasyonu // Doğa. 1996 V. 382. S. 373-376.

. Orgel L.E. Yaşamın kökeni - gerçeklerin ve spekülasyonların gözden geçirilmesi //Biyokimyasal Bilimlerde Eğilimler. 1998. V. 23. s. 491-495.

. Altstein A.D. Genetik sistemin kökeni: progen hipotezi // Moleküler Biyoloji. 1987. T. 21. S. 309-322.

Spirin Alexander Sergeevich - Akademisyen, Rusya Bilimler Akademisi Protein Araştırma Enstitüsü Direktörü, Rusya Bilimler Akademisi Başkanlığı üyesi.

İlk olarak, birkaç genel hüküm.

Vücuttaki tüm kimyasal süreç programı, genetik bilginin moleküler deposu olan DNA'ya kaydedilir. Genellikle bu bilginin akışı şema ile gösterilir: DNA RNA PROTEIN, bu nükleotid dizilerinin genetik dilini amino asit dizilerine çevirme sürecini gösterir. DNA RNA şeması, nükleotid dizisi DNA molekülünün bir bölümünü (genini) tamamlayıcı olan RNA moleküllerinin biyosentezini belirtir. Bu işleme genellikle transkripsiyon denir. Böylece tRNA, rRNA, mRNA sentezlenir. RNA PROTEIN ataması, amino asit dizisi tRNA ve rRNA'nın katılımıyla mRNA'nın nükleotit dizisi tarafından belirlenen polipeptit zincirlerinin biyosentezini ifade eder. Bu işleme çeviri denir. Her iki işlem de katalitik ve katalitik olmayan işlevleri yerine getiren çok sayıda proteinin katılımıyla gerçekleşir.

RNA'nın biyosentezi.

Her tür RNA'nın (p, t, m) sentezi için yalnızca bir tür enzim kullanılır: DNA'ya bağımlı RNA - sıkıca bağlı bir çinko iyonu içeren polimeraz. Hangi tür RNA sentezlendiğine bağlı olarak RNA polimeraz 1 (rRNA sentezini katalize eder), RNA polimeraz 2 (mRNA) ve RNA polimeraz 3 (tRNA) izole edilir. Mitokondride başka bir tip bulundu - RNA - polimeraz 4. Tüm RNA polimeraz türlerinin moleküler ağırlıkları 500.000 - 600.000 arasındadır.Tüm sentez, karşılık gelen DNA genlerinde bulunan bilgilere göre gerçekleşir. RNA polimeraz enzimi hangi kaynaktan izole edilirse edilsin (hayvanlardan, bitkilerden, bakterilerden), in vivo işleyişin aşağıdaki özellikleri onun karakteristiğidir: 1) Di- ve monofosfonükleositler değil, trifosfonükleositler kullanılır. 2) Optimum aktivite için bir yardımcı faktör gereklidir - bir magnezyum iyonu. 3) Enzim, tamamlayıcı bir RNA kopyasının sentezi için şablon olarak yalnızca bir DNA sarmalını kullanır (bu nedenle sentez matristir). Nükleotitlerin sıralı eklenmesi, zincirin 5'den 3' ucuna (5' - 3' polimerizasyon) büyüdüğü şekilde gerçekleşir:

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

5) Sentezi başlatmak için RNA'nın bir tohum kısmı kullanılabilir:

nükleosit trifosfat

(RNA)n kalıntıları (RNA)n + 1 + PF

RNA - polimeraz

Aynı zamanda, polimerizasyon bir tohum kısmı yerine sadece bir nükleosit trifosfat kullanarak (kural olarak, ATP veya GTP'dir) tohum olmadan da devam edebilir (daha sık olur).

6) Bu polimerizasyon sırasında, enzim sadece bir DNA zincirini kopyalar ve şablon boyunca 3' - 5' yönünde hareket eder. Kopyalanan zincirin seçimi tesadüfi değildir.

7) Şablon DNA zinciri, genin başlangıcından önce belirli pozisyonlarda bulunan enzim için RNA sentezi başlatma sinyallerini ve gen veya gen grubunun bitiminden sonra yer alan sentez sonlandırma sinyallerini içerir.

8) Yukarıda açıklanan işlemler için, sentezin başlama ve sonlanma sinyallerinin tanınmasına yardımcı olan ve RNA polimerazın şablona bağlanmasını kolaylaştıran süper sarmal DNA gerekebilir.

RNA polimeraz, 5 alt birimden oluşan bir oligomerik enzimdir: alfa, alfa`, beta, beta`, gama. Belirli alt birimler, belirli işlevlere karşılık gelir: örneğin, beta alt birimi, bir fosfodiester bağının oluşumunda yer alır, gama alt birimi, başlangıç ​​sinyalinin tanınmasında yer alır.

RNA polimerazın ilk bağlanmasından sorumlu olan DNA bölgesine promotör denir ve 30-60 azotlu baz çifti içerir.

DNA'ya bağımlı RNA - polimerazın etkisi altında RNA sentezi 3 aşamada gerçekleşir: başlatma, uzama, sonlandırma.

1) Başlatma - RNA polimerazın bir parçası olan gama alt birimi, yalnızca DNA'nın promotör bölümlerinin "tanınmasına" katkıda bulunmaz, aynı zamanda doğrudan TATA dizisi bölgesine de bağlanır. TATA bölgesinin tanıma için bir sinyal olmasına ek olarak, aynı zamanda DNA zincirlerinin "açılmasını" kolaylaştıran hidrojen bağlarının en düşük gücüne sahip olabilir. cAMP'nin de bu sürecin uyarılmasında rol oynadığına dair kanıtlar vardır. RNA polimerazın gama alt birimi de DNA çift sarmalının açılmasında yer alır. Bu durumda, DNA zincirlerinden biri, yeni bir RNA zincirinin sentezi için bir şablon görevi görür. Ve bu sentez başlar başlamaz, gama alt birimi enzimden ayrılır ve gelecekte yeni bir transkripsiyon döngüsüne katılmak için başka bir enzim molekülüne katılır. DNA'nın "açılması", RNA polimerazın kodlama zinciri boyunca hareket etmesiyle meydana gelir. RNA zincirine eklenen nükleotitlerle tamamlayıcı çiftlerin doğru oluşumu için gereklidir. Bükümsüz DNA bölümünün boyutu tüm süreç boyunca sabittir ve RNA polimeraz molekülü başına yaklaşık 17 baz çiftidir. Aynı kodlama zinciri birkaç RNA polimeraz molekülü tarafından aynı anda okunabilir, ancak süreç öyle bir şekilde düzenlenir ki herhangi bir anda her RNA polimeraz molekülü DNA'nın farklı bölümlerini kopyalar. Aynı zamanda, tRNA'yı sentezleyen DNA'ya bağımlı RNA-polimeraz 3, dahili promotörün "tanıması" ile karakterize edilir.

2) Uzama veya sentezin devamı, RNA polimeraz tarafından gerçekleştirilir, ancak zaten bir tetramer formundadır, çünkü Gama alt birimi zaten bölünmüş durumda. Yeni zincir, serbest 3'-hidroksi grubuna ribonükleotitlerin sıralı eklenmesiyle büyür. Örneğin, serum albümin mRNA'sının sentez hızı, saniyede 100 nükleotide kadardır. DNA polimerazın (aşağıda tartışacağımız) aksine, RNA polimeraz yeni oluşan polinükleotit zincirinin doğruluğunu kontrol etmez. RNA sentezindeki hata oranı 1:1,000,000'dir.

3) Sonlandırma - burada protein faktörü r (ro) söz konusudur. RNA polimerazın bir parçası değildir. Muhtemelen gama alt birimi ve promotör arasındaki etkileşim mekanizmalarından biri tarafından şablon üzerindeki nükleotitlerin sonlandırıcı dizisini tanır. Sonlandırıcı ayrıca yaklaşık 30-60 baz çifti içerir ve bir dizi AT çifti ile biter, ancak bazı RNA'lar için sonlandırma sinyallerinin kodlama geninden ayrı 1000-2000 baz olduğu kaydedilmiştir. Polimeraz parçacıklarından birinin sonlandırıcı dizinin tanınmasında da yer alması mümkündür. Bu durumda RNA sentezi durur ve sentezlenen RNA molekülü enzimi terk eder. Bu şekilde sentezlenen RNA moleküllerinin çoğu biyolojik olarak aktif değildir. Aksine, çeşitli reaksiyonlar yoluyla olgun formlara dönüşmesi gereken öncülerdir. Buna işleme denir. Bu tür reaksiyonlar şunlardır: (1) Uzun zincirli öncülerin parçalanması (ayrıca, bir transkriptten 1 ila 3 tRNA oluşturulabilir). (2) Nükleotidlerin uçlara bağlanması. (3) Nükleotidlerin spesifik modifikasyonu (metilasyon, sülfonasyon, deaminasyon, vb.).

mRNA işlemenin başka bir özelliği daha vardır. Bazen, genlerdeki bir dizi olan AK'yi kodlayan bilgilerin, kodlamayan diziler, yani. "genler yırtılmış". Ancak transkripsiyon sırasında, "kırık" genin tamamı kopyalanır. Bu durumda, endonükleazların işlenmesi sırasında veya bunlara restriksiyon enzimleri denir, kodlamayan bölgeler (intronlar) kesilir. Şu anda, 200'den fazlası izole edilmiştir.Kısıtlama enzimleri, kesin olarak tanımlanmış nükleotitler (örneğin, G - A, T - A, vb.) arasındaki bağları (enzim tipine bağlı olarak) ayırır. Ligazlar daha sonra kodlama bölgelerini (eksonlar) çapraz bağlar. Olgun mRNA'larda transkriptleri bulunan dizilerin çoğu, kodlamayan bölgeler (intronlar) tarafından genomda bir ila 50 kez kırılır. Genel olarak, intronlar ekzonlardan çok daha uzundur. İntronların işlevleri tam olarak belirlenmemiştir. Belki de genetik yeniden düzenlemeleri (rekombinasyonları) optimize etmek için ekzonları fiziksel olarak ayırmaya hizmet ederler. Şablonsuz RNA sentezi de vardır. Bu işlem, polinükleotid fosforilaz enzimi tarafından katalize edilir: nuklDF + (nuklMF) n (nuklMF) n + 1 + Fk. Bu enzim bir şablon gerektirmez ve belirli bir polinükleotid dizisine sahip bir polimer sentezlemez. RNA zincirine sadece tohum olarak ihtiyaç duyar. Bir dizi antibiyotik (yaklaşık 30) RNA sentezi süreci üzerinde engelleyici bir etkiye sahiptir. Burada iki mekanizma vardır: (1) enzimin inaktivasyonuna yol açan RNA polimeraza bağlanma (örneğin, rifamisin b-ünitesine bağlanır). (2) Antibiyotikler, şablon DNA'ya bağlanabilir ve enzimin şablona bağlanmasını veya RNA polimerazın DNA boyunca hareketini bloke edebilir (örneğin, aktinomisin D).

DNA'nın biyosentezi.

Bir kromozomun DNA'sında bulunan genetik bilgi, tam replikasyon veya rekombinasyon, transpozisyon ve dönüşüm yoluyla aktarılabilir:

1) Rekombinasyon İki homolog kromozom, genetik materyali değiştirir.

2) Transpozisyon - genleri bir kromozom boyunca veya kromozomlar arasında hareket ettirme yeteneği. Hücre farklılaşmasında önemli bir rol oynayabilir.

3) Dönüştürme - özdeş kromozom dizileri rastgele çiftler oluşturabilir ve uyumsuz bölümler kaldırılır.

4) Replikasyon (bu, DNA sentezinin ana türüdür), yani "kendi türünün" çoğaltılması.

Replikasyonun temel işlevsel önemi, yavrulara genetik bilginin sağlanmasıdır. DNA sentezini katalize eden ana enzim DNA polimerazdır. Birkaç DNA polimeraz türü izole edilmiştir: 1) alfa - (çekirdekten izole edilmiştir) - bu, kromozom replikasyonu ile ilişkili ana enzimdir. 2) beta - (çekirdekte de lokalizedir) - görünüşe göre, onarım ve rekombinasyon süreçlerinde yer alırlar. 3) gama - (mitokondride lokalize) - muhtemelen mitokondriyal DNA'nın replikasyonunda rol oynar. DNA polimerazın çalışması için aşağıdaki koşullar gereklidir: 1) ortamda 4 deoksiribonükleotidin (dATP, dGTP, dCTP ve TTP) tümü mevcut olmalıdır; 2) optimal aktivite için bir yardımcı faktör gereklidir: manganez iyonları; 3) kopyalanmış çift sarmallı DNA'nın varlığı gereklidir; 4) nükleotidler 5' - 3' (5' - 3' - polimerizasyon) yönünde eklenir; 5) replikasyon kesin olarak tanımlanmış bir alanda başlar ve aynı anda her iki yönde yaklaşık olarak aynı hızda ilerler; 6) sentezi başlatmak için, tek tek nükleotitlerden sentezin mümkün olduğu RNA sentezinin aksine, bir DNA fragmanı veya bir RNA fragmanı bir tohum kısmı olarak kullanılabilir; 7) replikasyon, süper sarmal bir DNA molekülü gerektirir. Ancak, yukarıda söylediğimiz gibi, transkripsiyon (yani, RNA sentezi), DNA replikasyonu sırasında RNA polimeraz (tanıma ve promotöre bağlanma için bir gama alt birimi ile) ve bir sonlandırma sinyali tanıma proteini (faktör r) gerektiriyorsa, DNA polimeraz, bazıları enzim olan birkaç (yaklaşık 10) proteini tamamlar. Bu ek proteinler şunlara katkıda bulunur:

1) DNA polimeraz tarafından replikasyonun kökeninin tanınması.

2) Şablon kopyalama için tek zincirleri serbest bırakan DNA dupleksinin yerel çözülmesi.

3) Erimiş yapının stabilizasyonu (bükülmemiş).

4) DNA polimerazın etkisini başlatmak için tohum zincirlerinin oluşumu.

5) Replikasyon çatalının oluşumuna ve tanıtımına katılır.

6) Sonlandırma sitelerinin tanınmasını teşvik eder.

7) DNA'nın aşırı sarılmasını teşvik eder.

DNA replikasyonu için gerekli tüm koşulları belirledik. Ve böylece, daha önce de belirtildiği gibi, DNA replikasyonu kesin olarak tanımlanmış bir yerde başlar. Ebeveyn DNA'sının çözülmesi, ATP hidrolizi tarafından salınan enerjiyi gerektirir. Her bir AO çiftini ayırmak için iki ATP molekülü kullanılır. Yeni DNA'nın sentezi, ebeveyn DNA'sının aynı anda çözülmesiyle ilişkilidir. Hem gevşemenin hem de sentezin gerçekleştiği bölgeye "çoğaltma çatalı" denir:

ebeveyn DNA'sı

Yeni sentezlenmiş DNA

DNA replikasyonu, ebeveyn 2 iplikli DNA'nın her bir ipliği, yeni bir tamamlayıcı ipliğin sentezi için bir şablon olacak ve iki iplik (orijinal ve yeni sentezlenmiş) bir sonraki DNA nesillerini oluşturmak için birleşecek şekilde gerçekleşir. Bu mekanizmaya yarı korunumlu replikasyon denir. DNA replikasyonu aynı anda 2 iplik üzerinde gerçekleşir ve daha önce belirtildiği gibi 5' - 3' yönünde ilerler. Ancak ebeveyn DNA'sının zincirleri farklı yönlerdedir. Ancak 3' - 5' yönünde DNA sentezine öncülük eden bir enzim yoktur. Bu nedenle, ana ipliği 5`-3` yönlülüğü ile kopyalayan bir iplikçik sürekli olarak sentezlenecektir ("öncü" olarak adlandırılır), ikinci iplik de 5`-3` yönünde, ancak 150'lik parçalar halinde sentezlenecektir. -200 nükleotid, daha sonra kaynaştırılır. Bu zincire "gecikme" denir.

Yeni DNA sentezine başlamak için bir tohuma ihtiyaç vardır. Tohumun bir DNA veya RNA parçası olabileceğini zaten söylemiştik. RNA bir tohum görevi görürse, bu çok kısa bir zincirdir, yaklaşık 10 nükleotid içerir ve primer olarak adlandırılır. Özel bir enzim - primaz olan DNA ipliklerinden birine tamamlayıcı bir primer sentezler. Primaz aktivasyonu için sinyal, 5 proteinden oluşan bir ön hazırlama ara kompleksinin oluşumudur. 3'-terminal grubu (primerin terminal ribonükleotidinin hidroksil grubu), DNA polimerazın etkisi altında DNA sentezi için bir tohum görevi görür. DNA sentezinden sonra RNA bileşeni (primer) DNA polimeraz tarafından hidrolize edilir.

DNA polimerazların çalışması matris tarafından yönlendirilir, yani yeni sentezlenen DNA'nın nükleotid bileşimi, matrisin doğasına bağlıdır. Buna karşılık, DNA polimeraz, polimerizasyona devam etmeden önce, primerin sonundaki tamamlayıcı olmayan kalıntıları daima uzaklaştırır. Böylece, baz eşleşmesi iki kez kontrol edildiğinden, DNA replikasyonu büyük bir hassasiyetle ilerler. DNA polimerazlar, yeni sentezlenmiş DNA zincirlerini oluşturabilir, ancak 2 DNA zincirinin bağlantısını katalize edemez veya bir zinciri kapatamaz (dairesel DNA oluşumu sırasında). Bu işlevler, 2 DNA zinciri arasında bir fosfodiester bağının oluşumunu katalize eden DNA ligaz tarafından gerçekleştirilir. Bu enzim, bir DNA zincirinin 3' ucunda serbest bir OH grubu ve diğer bir DNA zincirinin 5' ucunda bir fosfat grubu varlığında aktiftir. Zincirlerin çapraz bağlanması, ATP'nin enerjisi nedeniyle oluşur. Birçok kimyasal ve fiziksel ajan (iyonizan radyasyon, UV radyasyonu, çeşitli kimyasallar) DNA'da hasara neden olduğundan (AO'lar değişir veya kaybolur, fosfodiester bağları bozulur vb.), tüm hücrelerde bu hasarları düzeltecek mekanizmalar vardır. Kısıtlama DNA bu hasarları bulur ve hasarlı bölgeyi keser, DNA polimeraz hasarlı bölgelerin 5' - 3' yönünde onarım (onarıcı) sentezini gerçekleştirir. Onarılan bölge, zincirin geri kalanına DNA ligaz ile bağlanır. Değiştirilmiş veya hasar görmüş alanların bu şekilde onarılması yöntemine onarım denir. DNA replikasyon inhibitörlerinin listesi uzun ve çeşitlidir. Bazıları DNA polimeraza bağlanır, onu inaktive eder, diğerleri belirli bir yardımcı bloğu bağlar ve inaktive eder, diğerleri matris DNA'ya dahil edilir, kopyalama yeteneğini bozar ve diğerleri normal nükleotid trifosfatların bir analogunu temsil eden rekabetçi inhibitörler olarak hareket eder. Bu tür inhibitörler, bazı antibiyotikler, mutajenler, kimyasal zehirler, antiviral ajanlar vb.

Protein biyosentezi (gen translasyonu).

Bir polipeptit zincirinin kendisini oluşturan AA'lardan birleştirilmesi, 4 aşamada gerçekleştiği hayal edilebilecek şaşırtıcı ve çok karmaşık bir süreçtir, yani:

1) AK'nin aktivasyonu ve seçimi (ATP'ye bağlı aşama);

2) polipeptit zincirinin sentezinin başlatılması (GTP'ye bağlı aşama);

3) polipeptit zincirinin uzaması (GTP'ye bağlı aşama);

4) polipeptit zincirinin sentezinin sona ermesi.

(1) – AA'nın etkinleştirilmesi ve seçilmesi. Tüm hücre tiplerinde, translasyonun ilk aşaması, her AA'nın bir komplekse ATP'ye bağlı dönüşümüdür: aminoasil-tRNA. Bu iki amacı gerçekleştirir:

1) AA'nın reaktivitesi, bir peptit bağı oluşumu açısından artar.

2) AA, belirli bir tRNA'ya bağlanır (yani, seçim gerçekleşir). Reaksiyon 2 aşamalıdır + Mg++

1) AA + ATP aminoasil - AMP + PF

aminoasil-tRNA sentetaz

2) aminoasil-AMP + tRNA aminoasil-tRNA

aminoasil-tRNA sentetaz

Aminoasil-tRNA sentetaz, terminal adenosinin 3' hidroksil grubuna bir aminoasil (amino asit kalıntısı) eklenmesini katalize eder. tRNA'nın yapısını hatırlayalım:

Bu kol gereklidir, bu kol aminoasillerin bağlanmasında görev alır.

Protein sentezi bölgesinde ribozom ile tRNA tRNA'nın tanınması için.

aminoasil-tRNA-

petidaz

antikodon

Katalitik aktiviteye ek olarak, aminoasil-tRNA sentetaz, hem amino asitleri hem de bunlara karşılık gelen tRNA'ları "tanıyan" çok yüksek bir özgüllüğe sahiptir. Hücrelerin 20 sentetaz içerdiği varsayılır - her AA için bir tane, tRNA ise çok daha büyüktür (en az 31-32), çünkü birçok AA iki veya hatta üç farklı tRNA molekülü ile birleşebilir.

(2) Başlatma, protein sentezindeki ikinci adımdır.

Çeviriyi başlatmak için, çevrilmemiş mRNA dizisinden hemen sonra yer alan ilk kodonun tam olarak tanınması gereklidir. Başlatıcı kodonu AUG'dir ve başlatıcı metiyonin-tRNA'dır.

mRNA çevrilmedi çevrilmedi çevrilmedi

dizi dizisi dizisi

1. kodon.

Tanıma, tRNA antikodonunun yardımıyla gerçekleşir. Okuma 5` - 3` yönünde gerçekleşir. Bu tanıma, ayrışmış ribozomlarla düzenli, enerji tüketen (GTP) bir etkileşim gerektirir. Bu işlem, başlatma faktörleri (FI) olarak adlandırılan ek proteinlerin katılımıyla gerçekleşir, bunlardan 8 tanesi vardır.Sürece ribozomların 40S ve 60S alt birimleri katılır. Ayrıntılı başlatma mekanizmasını ele alalım.

1) 40S - rRNA alt birimi, birinci kodondan önceki mRNA bölgesine bağlanır. FI-3 buna katılır.

2) Birinci kodonun translasyonunda yer alan ilk aminoasil-tRNA, GMP ve FI-2 ile etkileşime girer. Ortaya çıkan bu kompleks, PI-1 varlığında, tRNA'yı şablonun ilk kodonuna bağlar ve ribozomun 40S alt birimi ile bir başlatma kompleksi oluşturur.

3) Tüm başlatma faktörlerinin (FI-1,2,3) serbest bırakılmasından sonra, ribozomun 60S alt birimi GTP'ye bağlanır ve GTP hidrolize edilir. Bu, ribozomun tam bir 80S parçacığının oluşumunu tamamlar. böylece tam bir başlatma kompleksi oluşur: ribozom - mRNA - tRNA.

Tamamen monte edilmiş bir ribozom, tRNA molekülleri ile etkileşim için 2 fonksiyonel bölge içerir. Peptidil bölgesi (P bölgesi) - son protranslasyon mRNA kodonu ile kompleks halinde peptidil-tRNA'nın bir parçası olarak büyüyen bir polipeptit zinciri içerir. Aminoasil bölgesi (A bölgesi), karşılık gelen kodona bağlı bir aminoasil-tRNA içerir, aminoasil-tRNA, ortaya çıkan P bölgesine girer ve A bölgesini bir sonraki Aminoasil-tRNA için serbest bırakır.

Şematik olarak, tüm bu süreci aşağıdaki gibi gösterebiliriz:

1) PI-3'ün katılımıyla ribozomun 40S-alt birimi, ilk kodondan hemen önce translasyon yapmayan mRNA dizisine bağlanır.

2) aminoasil-tRNA, GTP ve PI-2'ye bağlanır ve PI-1'in katılımıyla ilk kodona katılır ve 40S alt birimi ile bir başlatma kompleksi oluşturur.

3) FI-1,2,3'ün bir sürümü var.

4) 60S alt birimi GTP ile etkileşime girer ve ardından başlatıcı kompleksine bağlanır. Bir P bölgesi ve bir A bölgesi olan tam bir 80S ribozomu oluşur.

5) ilk kodon ile başlatma kompleksinin oluşumundan sonra, aminoasil-tRNA, ortaya çıkan P-sitesine girer ve A-sitesini serbest bırakır.

(3) Uzama - sentezin devamı. Bu aşamada peptit zinciri uzar. Başlangıç ​​aşamasında tamamen oluşmuş 80S ribozomunda A bölgesi serbesttir. Aslında, uzama sürecinde 3 aşamalı bir döngü sürekli olarak tekrarlanır:

1) Bir sonraki aminoasil-tRNA'nın doğru konumu.

2) bir peptit bağının oluşumu.

3) yeni oluşan peptidil-tRNA'nın A bölgesinden P bölgesine hareketi.

(1) Karşılık gelen (sonraki) aminoasil-tRNA'nın A sahasına eklenmesi, kesin kodon tanıma gerektirir. Bu, tRNA antikodonunun yardımıyla olur. Aminoasil-tRNA'nın ribozoma bağlanması, aminoasil-tRNA, GTP ve protein uzama faktörlerinden (PE) oluşan bir kompleksin oluşumu nedeniyle meydana gelir, bunlardan birkaçı da vardır. Bu, PE-GDP kompleksini ve fosfatı serbest bırakır. Bu kompleks (PE-GDP) daha sonra (GTP ve diğer protein faktörlerinin katılımıyla) tekrar PE-GTP'ye dönüştürülür.

(2) - A bölgesindeki yeni aminoasil-tRNA'nın alfa amino grubu, P bölgesini işgal eden peptidil-tRNA'nın esterlenmiş karboksil grubuna nükleofilik bir saldırı gerçekleştirir. Bu reaksiyon, ribozomun 60S alt biriminin bir parçası olan bir protein bileşeni olan peptidil transferaz tarafından katalize edilir. AA bir aminoasil-tRNA zaten aktive olduğundan, bu reaksiyon (peptit bağı oluşumunun reaksiyonu) ek enerji gerektirmez. Reaksiyon sonucunda büyüyen polipeptit zinciri A bölgesinde bulunan tRNA'ya bağlanır.

(3) – peptil kalıntısının tRNA'dan P bölgelerine çıkarılmasından sonra, serbest RNA molekülü P bölgesinden ayrılır. FE-2-GTP kompleksi, yeni oluşan peptidil-tRNA'nın A bölgesinden P bölgesine hareketinde yer alır ve A bölgesini yeni bir uzama döngüsü için serbest bırakır. Deasile edilmiş tRNA'nın ayrılmasının, yeni oluşan peptidil-tRNA'nın A bölgesinden P bölgesine hareketinin yanı sıra mRNA'nın ribozoma göre hareketinin toplamına translokasyon denir. ATP'nin AMP'ye hidrolizi sırasında elde edilen enerji, aminoasil-tRNA oluşumuna harcandığından ve bu, 2ATP'nin 2 ADP'ye hidroliz enerjisine eşdeğerdir; aminoasil-tRNA'nın A bölgesine bağlanması, GTP'nin GDP'ye hidrolizi sırasında elde edilen enerjiyi gerektirdi ve translokasyon için bir GTP molekülü daha harcandı. Bir peptit bağı oluşumunun 2 ATP molekülünün ve 2 GTP molekülünün hidrolizinden elde edilen enerjiyi gerektirdiğini hesaplayabiliriz.

İn vivo olarak polipeptit zincirinin büyüme hızı (yani uzama hızı), saniyede 10 amino asit tortusu olarak tahmin edilir. Bu işlemler çeşitli antibiyotikler tarafından engellenir. Örneğin, puromisin,

R-planı. Streptomisin, ribozomal proteinlere bağlanır ve antikodon tarafından kodonun tanınmasını bozar. Kloromisitin, A bölgesine bağlanarak uzamayı engeller. Şematik olarak, bu şu şekilde temsil edilebilir: 1) bir antikodon yardımıyla tanıma nedeniyle bir sonraki aminoasil-tRNA, A bölgesinde sabitlenir. Bağlanma, GTP ve FE-1 ile kompleks halinde gerçekleşir. bu durumda GDP - FE - 1 ve Fk serbest bırakılır, bu daha sonra GTP - FE-1'e döner ve yeni döngülerde yer alır. 2) Eklenen aminoasil-tRNA ile P bölgesinde bulunan peptit arasında bir peptit bağı oluşur. 3) Bu peptit bağı oluştuğunda, tRNA peptitten ayrılır ve P bölgesinden ayrılır. 4) GTP-PE2 kompleksinin yardımıyla yeni oluşan peptidil-tRNA, A'dan P-sitesine hareket eder ve GTP-PE2 kompleksi, GDP-PE-2 ve FA'ye hidrolize olur. 5) Bu hareketin bir sonucu olarak, A bölgesi yeni bir aminoasil-tRNA'nın bağlanması için serbest bırakılır.

(4) Sonlandırma, protein sentezinin son aşamasıdır. Proteinin polipeptit zincirinin sentezlendiği birçok uzama döngüsünden sonra,

A bölgesinde bir sonlandırıcı veya anlamsız kodon görünür. Normalde, anlamsız kodonu tanıyabilen hiçbir tRNA yoktur. Spesifik proteinler tarafından tanınırlar - sonlandırma faktörleri (R faktörleri). Spesifik olarak anlamsız kodonu tanırlar, A bölgesi yakınındaki ribozoma bağlanırlar ve bir sonraki aminoasil-tRNA'nın bağlanmasını bloke ederler. GTP ve peptidiltransferazın katılımıyla R faktörleri, polipeptit ile P bölgesini işgal eden tRNA molekülü arasındaki bağın hidrolizini sağlar. Polipeptit ve tRNA'nın hidrolizi ve salınımından sonra, 80S ribozomu, daha sonra yeni mRNA'ların translasyonunda yeniden kullanılabilen 40S ve 60S alt birimlerine ayrışır.

Tek bir mRNA molekülüne bağlı tek bir ribozom üzerinde tek bir protein zincirinin büyümesini düşündük. Gerçekte, süreç daha verimli ilerler, çünkü mRNA genellikle aynı anda bir ribozom üzerinde değil, ribozom kompleksleri (polizomlar) üzerinde çevrilir ve çevirinin her aşaması (başlatma, uzama, sonlandırma) bu polisomdaki her ribozom tarafından yürütülür. bu ribozomal kompleks, yani mRNA bölünmeden önce polipeptidin birkaç kopyasını sentezlemek mümkün hale gelir.

Polisom komplekslerinin boyutları büyük ölçüde değişir ve genellikle mRNA molekülünün boyutuna göre belirlenir. Çok büyük mRNA molekülleri 50-100 ribozomlu kompleksler oluşturabilir. Bununla birlikte, daha sık olarak, kompleks 3 ila 20 ribozom içerir.

Hayvan ve insan hücrelerinde, birçok protein mRNA'dan öncü moleküller formunda sentezlenir ve daha sonra NA sentezine benzer şekilde aktif moleküller oluşturmak üzere modifiye edilmesi gerekir. Proteine ​​bağlı olarak, aşağıdaki modifikasyonlardan biri veya daha fazlası meydana gelebilir.

1) Bir disülfid bağının oluşumu.

2) Ko-faktörlerin ve ko-enzimlerin katılımı.

3) Protez gruplarının takılması.

4) Kısmi proteoliz (proinsülin - insülin).

5) Oligomerlerin oluşumu.

6) Kimyasal modifikasyon (açilasyon, aminasyon, metilasyon, fosforilasyon, karboksilasyon, vb.) - Protein molekülünde AA'nın 150'den fazla kimyasal modifikasyonu bilinmektedir.

Tüm bu modifikasyonlar, proteinlerin yapısında ve aktivitesinde değişikliklere yol açar.

Genetik Kod.

DNA genetik bilgisinin transferinin bir mRNA molekülü yardımıyla gerçekleştiği gerçeği ilk olarak 1961 yılında F. Jacob ve J. Monod tarafından öne sürülmüştür. Sonraki eserler (M. Nirenberg, H.G. Korana, R. Holly):

M. Nirenberg - polipeptitlerin sentezini ve aminoasil-tRNA'nın ribozomlara bağlanmasını inceledi.

H.G. Kuran - poli ve oligonükleotitlerin kimyasal sentezi için bir yöntem geliştirdi.

R.W. Holii - DNA'nın yapısını bir antikodon bölgesi ile deşifre etti.

1) mRNA'nın katılımıyla ilgili hipotezi doğruladı

2) Her AK'nin kodon adı verilen 3 baz tarafından mRNA'ya programlandığı kodun üçlü yapısını gösterdiler.

3) mRNA kodunun, tRNA'nın antikodon üçlüsü tarafından tamamlayıcı kodon tanıma ile okunduğu tespit edildi.

4) AK ile 64 olası kodonun çoğu arasında bir yazışma kurdu. Şu anda AK için 61 kodon kodunun ve 3'ünün sonlandırma sinyalleri (anlamsız kodon) olduğu bilinmektedir.

Genetik kodun evrensel olduğuna, yani tüm organizmalar ve tüm hücre türleri için tüm kodonlar için aynı değerlerin kullanıldığına inanılıyordu. Bununla birlikte, mitokondriyal DNA'nın son çalışmaları, mitokondrinin genetik sisteminin diğer oluşumların (çekirdek, kloroplastlar) genetik sisteminden önemli ölçüde farklı olduğunu, yani bazı kodonların mitokondrinin tRNA'sını diğer oluşumların tRNA'sından farklı şekilde okuduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, mitokondri için sadece 22 tip tRNA gereklidir. Sitoplazmada, yani tüm tRNA setinde protein sentezi için 31-32 tip tRNA kullanılırken.

20 AK'den 18'i birden fazla kodon (2, 3, 4, 6) tarafından kodlanmıştır - bu özelliğe kodun "dejenerasyonu" denir ve organizma için önemlidir. Dejenerasyon nedeniyle replikasyon veya transkripsiyondaki bazı hatalar genetik bilginin bozulmasına neden olmaz. Genetik kod örtüşmez ve noktalama işaretleri içermez, yani okuma, anlamsız bir kodona ulaşılana kadar sırayla, boşluksuz devam eder. Aynı zamanda, virüsler için tamamen farklı bir özellik kaydedildi - kodonlar "üst üste gelebilir":

1) Yer değiştirme, kodonun 3. nükleotidine düşerse, kodun "dejenerasyonu" nedeniyle, AK dizisinin değişmeden kalma ve mutasyonun kendini göstermeme olasılığı vardır.

2) Bir AK'nin yerini bir başkası aldığında bir yanlış anlama etkisi olabilir; bu ikame kabul edilebilir, kısmen kabul edilebilir veya kabul edilemez olabilir, yani proteinin işlevi etkilenir, bozulur veya tamamen kaybolur.

3) Mutasyonlar sonucunda anlamsız bir kodon oluşturulabilir. Anlamsız bir kodonun (sonlandırıcı kodon) oluşumu, protein sentezinin erken sonlandırılmasına yol açabilir.

Söylenenleri özetlersek:

1) Genetik olarak, kod ("yaşam dili"), aslında bir gen oluşturan bir dizi kodondan oluşur.

2) Genetik kod üçlüdür, yani her kodon üç nükleotitten oluşur, yani her kodon 1 AK'yi kodlar. Aynı zamanda, 20 AA için fazlasıyla yeterli olan 4 tip DNA nükleotidinden 64 kombinasyon oluşturulabilir.

3) Kod "dejenere"dir - yani bir AK 2, 3, 4, 6 kodonla kodlanabilir.

4) Kod nettir, yani bir kodon yalnızca bir AK'yi kodlar.

5) Kod örtüşmez, bu durumda iki bitişik kodona dahil edilmiş nükleotid yoktur.

6) "Virgülsüz" kodlayın, yani iki bitişik kodon arasında nükleotit yoktur.

8) Polipeptitteki AK dizisi, gendeki kodon dizisine karşılık gelir - bu özelliğe eşdoğrusallık denir.

Benzer bilgiler.

Tüm canlılar biyolojik işlevlerinin özünde üç temel moleküle bağlıdır. Bu moleküller DNA, RNA ve proteindir. İki DNA dizisi zıt yönlerde döner ve yan yana bulunur (anti-paralel). Bu, biyolojik bilgiyi kodlayan omurga boyunca yönlendirilen dört azotlu bazın bir dizisidir. Genetik koda göre, RNA iplikleri proteinlerdeki amino asitlerin sırasını belirlemek için dönüştürülür. Bu RNA dizileri, orijinal olarak, bir şablon olarak DNA dizileri kullanılarak, transkripsiyon adı verilen bir süreç kullanılarak yapılır.

DNA, RNA ve proteinler olmadan, Dünya'da hiçbir biyolojik yaşam olmazdı. DNA, her canlıyı bir araya getirmek, sürdürmek ve çoğaltmak için gereken genetik talimatların (genom) tamamını kodlayan akıllı bir moleküldür. RNA, genetiği kodlamada, kod çözmede, düzenlemede ve ifade etmede çok sayıda hayati rol oynar. RNA'nın temel görevi, hücrenin DNA'sında kodlanmış talimat setlerine göre proteinler yapmaktır.

DNA bir şeker, bir azotlu baz ve bir fosfat grubundan oluşur. RNA'sı aynıdır.

DNA'da azotlu baz, nükleik asitlerden oluşur: sitozin (C), guanin (G), adenin (A) ve timin (T). Metafizik olarak, bu nükleik asitlerin her biri gezegenin temel maddeleriyle ilişkilidir: Hava, Su, Ateş ve Toprak. Bu dört elementi Dünya'da kirlettiğimizde, DNA'mızdaki karşılık gelen nükleik asidi de kirletmiş oluyoruz.

Bununla birlikte, RNA'da azotlu baz, nükleik asitlerden oluşur: sitozin (C), guanin (G), adenin (A) ve urasil (U). Ek olarak, RNA nükleik asitlerinin her biri gezegenin temel maddeleriyle ilişkilidir: Hava, Su, Ateş ve Toprak. Hem DNA hem de RNA'da, Mitokondriyal DNA, giden beşinci temel element olan Kozmik Eter'e karşılık gelir. sadece anneden. Bu, az sayıda kimyasal elementin, bu elementlerin allotropları olarak bilinen iki veya daha fazla farklı biçimde olma özelliği olan bir allotropi örneğidir. Allotroplar, bir elementin çeşitli yapısal modifikasyonlarıdır. DNA'mız dört temel gezegen elementinin bir allotropudur.

DNA'daki azotlu bazların ana biyolojik işlevi, nükleik asitleri birbirine bağlamaktır. Adenin her zaman timin ile birleşir ve guanin her zaman sitozin ile birleşir. Eşleştirilmiş bazlar olarak bilinirler. Urasil sadece RNA'da bulunur, timinin yerini alır ve adenin ile birleşir.

Hem RNA hem de DNA, uygun enzimlerin etkisiyle DNA ve RNA arasında her iki yönde dönüştürülebilen ek bir dil olarak baz eşleştirmesini (erkek + dişi) kullanır. Bu erkek-dişi dil veya baz eşleştirme yapısı, çift sarmallı DNA içinde kodlanmış tüm genetik bilgilerin yedek bir kopyasını sağlar.

Ters ikiz taban

Tüm DNA ve RNA, bir hidrojen bağı oluşturarak, baz eşleşmesinin cinsiyet ilkesine göre çalışır. Eşleştirilmiş bazlar sırayla birleşmeli, DNA ve RNA'nın etkileşime girmesine izin vermelidir (DNA'nın 12 Zinciri olan Elmas Güneş Bedenimizin orijinal planına göre) ve ayrıca RNA'nın DNA çiftini sentezleyen ve onaran bağlantıları oluşturan işlevsel proteinler üretmesine izin vermelidir. sarmal. İnsan DNA'sı, bir virüs gibi tasarlanmış organizmalar tarafından baz çifti mutasyonu ve dizi düzenleme çiftlerinin veya eklerinin değiştirilmesi nedeniyle zarar görmüştür. Eşleştirilmiş temellere müdahale, tüm erkek ve kadın dilini ve ilişkilerini etkileyen ters Nefilim ağının (NRG) cinsiyet ayrımı teknolojisi ile ilgilidir. DNA kopyaları, orijinal DNA molekülünün her bir zincirinde bir erkek-dişi baz çifti ile nükleik asit alt birimlerinin birleştirilmesiyle oluşturulur. Böyle bir bağlantı her zaman belirli kombinasyonlarda ortaya çıkar. Temel DNA bileşiğinin değiştirilmesi ve birçok düzeydeki genetik modifikasyon ve genetik kontrol, DNA sentezinin baskılanmasına katkıda bulunur. Bu, orijinal planın, Silicon Matrix'in proteinler tarafından bir araya getirilen ve inşa edilen 12 DNA zincirinin aktivasyonunun kasıtlı olarak bastırılmasıdır. Bu genetik baskılama, Atlantis felaketinden bu yana agresif bir şekilde gerçekleştirildi. DNA bazlarının doğru bağlanmasıyla elde edilen, DNA'nın ateş yazılarını restore etmek için proteinler oluşturmanın ve birleştirmenin mümkün olduğu hiyerogami birliğinin bastırılmasıyla doğrudan ilgilidir.

aspartam ile RNA düzenleme

Popülasyonla yapılan genetik modifikasyon ve deneylere bir örnek, aspartam* kullanımıdır. Aspartam, DNA'daki urasil-timin bağının işlevini bozan ve ayrıca RNA protein sentezi ve RNA ile DNA arasındaki iletişim işlevlerini azaltan aspartattan kimyasal olarak sentezlenir. Urasil ve timin ekleyerek veya çıkararak RNA düzenlemesi, mitokondriyal hasarın nörolojik hastalığa katkıda bulunduğu hücrenin mitokondrisini yeniden kodladı. Timin, DNA bütünlüğünün güçlü bir koruyucusudur. Ek olarak, urasili düşürmek substrat aspartat, karbon dioksit ve amonyak üretir.

Azot döngüsüne müdahale

Sanayi Devrimi'nin bir sonucu olarak, askeri kompleksin NEA bağlantıları aracılığıyla konuşlandırılması, geçen yüzyılda genel nitrojen döngüsü önemli ölçüde değişti. Azot, Dünya'daki bilinen tüm yaşam için gerekli olsa da, NAA tarafından kasıtlı olarak zorunlu kılınan, Dünya'yı kirleten ve DNA'ya zarar veren fosil yakıt savaşları olmuştur. Azot, proteinleri oluşturan tüm amino asitlerin bir bileşenidir ve RNA ve DNA'nın nükleik asitlerini oluşturan bazlarda bulunur. Ancak fosil yakıtlar üzerinde savaşlar açarak, içten yanmalı motorların kullanımını zorlayarak, kimyasal gübrelerin oluşturulmasıyla ve çevrenin taşıtlar ve endüstriler tarafından kirletilmesiyle insanlar biyolojik formlarda ciddi nitrojen toksisitesine katkıda bulunmuşlardır. Nitrik oksit, karbondioksit, metan, amonyak - tüm bunlar Dünya'yı, içme suyunu ve okyanusları zehirleyen bir sera gazı yaratır. Bu kontaminasyon DNA hasarına ve mutasyona neden olur.

Ağrı Bedeninin Temel Değişimi

Bu nedenle çoğumuz kanımızda, vücut kısımlarında (özellikle kandaki değişikliklere yanıt veren derinin yüzeyinde) temel değişiklikler ve hücre ve dokularımızda derin değişiklikler deneyimledik. Manyetik değişikliklerin bir sonucu olarak maddenin yeniden canlanması, duygusal-elementsel bedenimizin seviyelerine de nüfuz ederek, İçgüdüsel Bedende (Acı Beden) depolanan hücresel reaksiyonları ve hafızayı önemli ölçüde etkiler.

Bu yeni döngü, her birimizi içgüdüsel bedenimize, duygusal-elementsel acı bedenimize ve ona ne olduğuna dikkat etmeye zorlar. Güneş ve ay kuvvetlerinin ilişkisi ve bunların gezegensel vücut kuvvetlerinin kutupları üzerindeki birleşik etkisi, manyetik alan üzerindeki bu etkiye göre ayarlanır.

Ne yazık ki, Doğal Hukukun daha yüksek ilkelerini anlayamamak, kullanılan yöntemlerden bağımsız olarak, yıkım, bölünme ve şiddete teslim olmaya devam edenler için büyük kaos ve ıstırapla sonuçlanır.

Ancak, ay kuvvetlerinin, ay zinciri varlıklarının, Düşmüş Meleklerin gezegenimizden ve güneş sistemimizden kitlesel çıkışı bu zamanda devam ediyor. Güneş sistemi karantinaya alınırken, Yükselmiş olanlar (ya da saf kalpliler) kutsal enerji merkezlerinin aydan güneş etkilerine kadar derin bir yeniden hizalanmasını deneyimleyecekler. Güneş ve ay kuvvetlerinin bu çatallanması sadece duygusal-temel bedende değil, aynı zamanda sakral merkezde ve tüm üreme organlarında da değişmeye devam ediyor. Ay zinciri varlıklarıyla ilişkili gizli tarihlere dayalı olarak programlanmış, cinsel ıstırapla ilgili sorunların çoğuna düzeltmeler veya içgörüler getirir. Annenin manyetik komut setleri ve mitokondrileri, onların dünyevi çocukları için de Güneş Dişilliğini geri yükler.

DNA sentezi

Duygusal-elementsel bedenimizin karbon bazlı atomlardan yüksek frekanslı aktivasyon ve gezegensel manyetik değişimler yoluyla daha yüksek bazlı elementlere geçtiğini anlayarak, kişisel simya süreçleriyle ilişkili kendi bedenlerimizin ruhsal gelişimindeki noktaları birleştirebiliriz. Sophianik bedenin restorasyonunda, bilinç evrimimizin simyasal dönüşümü, DNA sentezinin bilimsel anlayışıyla birleşir. DNA sentezi, ruhsal yükselişte önemli ve doğrudan bir rol oynayan DNA aktivasyonu kadar önemlidir. Anne, manyetik akımların tersine çevrilmesi yoluyla mitokondriyal DNA kaydını geri getirir, kanımızın, beynimizin ve sinir sistemimizin planını gerçek orijinal DNA'mızla daha yüksek işlevselliğe geri getirir.

*ANCAK spartam, diyet takviyesi olarak dağıtılan ve pazarlanan genetik olarak tasarlanmış bir kimyasaldır.

Tercüme: Oreanda Web