oqsil sintezi- hujayradagi moddalar almashinuvining asosiy jarayonlaridan biri. Bu matritsa sintezi. Protein sintezi uchun DNK, mRNK, tRNK, rRNK (ribosomalar), aminokislotalar, fermentlar, magniy ionlari, ATP energiyasi kerak. Proteinning tuzilishini aniqlashda asosiy rol DNKga tegishli.

Protein molekulasidagi aminokislotalar ketma-ketligi haqidagi ma'lumotlar DNK molekulasida kodlangan. Axborotni yozib olish usuli kodlash deb ataladi. Genetik kod - messenjer RNKdagi nukleotidlar ketma-ketligidan foydalangan holda oqsillardagi aminokislotalarning ketma-ketligi haqidagi ma'lumotlarni yozib olish tizimi.

RNK tarkibiga 4 turdagi nukleotidlar kiradi: A, G, C, U. Oqsil molekulalari tarkibiga 20 ta aminokislotalar kiradi. 20 ta aminokislotalarning har biri triplet yoki kodon deb ataladigan 3 ta nukleotidlar ketma-ketligi bilan kodlangan. 4 ta nukleotiddan har biri 3 ta nukleotiddan iborat 64 xil birikma hosil qilish mumkin (4 3 = 64).

Genetik kodning xususiyatlari

1. Genetik kod uchlik:

2. Kod degeneratsiya. Bu shuni anglatadiki, har bir aminokislota bir nechta kodon bilan kodlangan (2 dan 6 gacha):

3. Kod bir-biriga yopishmaslik. Bu shuni anglatadiki, ketma-ket kodonlar ketma-ket joylashgan nukleotidlarning tripletlaridir:

4. Universal barcha hujayralar uchun (odam, hayvon, o'simlik).

5. Maxsus. Xuddi shu triplet bir nechta aminokislotalarga mos kela olmaydi.

6. Protein sintezi boshlang'ich (boshlang'ich) kodondan boshlanadi OUT, qaysi aminokislota metioninni kodlaydi.

7. Protein sintezi uchtadan biri bilan tugaydi kodonlarni to'xtatish, kodlanmagan aminokislotalar: UAT, UAA, UTA.

Genetik kod jadvali

Muayyan oqsilning tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan DNK bo'limiga gen deyiladi. Gen oqsil sintezida bevosita ishtirok etmaydi. Xabarchi RNK (mRNK) gen va oqsil o'rtasidagi vositachidir. DNK hujayra yadrosida mRNK sintezi uchun shablon rolini o'ynaydi. Gen bo'limidagi DNK molekulasi ochiladi. Axborot uning zanjirlaridan biridan mRNK ga nuklein kislotalarning azotli asoslari orasidagi komplementarlik tamoyiliga muvofiq yoziladi. Bu jarayon deyiladi transkripsiya. Transkripsiya hujayra yadrosida RNK polimeraza fermenti ishtirokida va ATP energiyasidan foydalangan holda sodir bo'ladi (37-rasm).

Guruch. 37. Transkripsiya.

Protein sintezi sitoplazmada ribosomalarda amalga oshiriladi, bu erda mRNK shablon bo'lib xizmat qiladi (38-rasm). mRNK molekulasidagi nukleotid tripletlari ketma-ketligini ma'lum bir aminokislotalar qatoriga o'tkazish deyiladi. efirga uzatish. Sintezlangan mRNK yadro konvertidagi teshiklar orqali hujayra sitoplazmasiga chiqadi, ribosomalar bilan birikib, poliribosomalar (polisomalar) hosil qiladi. Har bir ribosoma ikkita kichik birlikdan iborat - katta va kichik. mRNK kichik subbirlikka magniy ionlari ishtirokida birikadi (39-rasm).

Guruch. 38. Protein sintezi.

Guruch. 39.Oqsil sintezida ishtirok etuvchi asosiy tuzilmalar.

Transfer RNK (tRNK) sitoplazmada joylashgan. Har bir aminokislota o'z tRNKsiga ega. Ilgaklarning birida joylashgan tRNK molekulasida mRNK (kodon) dagi nukleotidlar uchligiga komplementar bo'lgan uchlik nukleotidlar (antikodon) mavjud.

Sitoplazmada joylashgan aminokislotalar faollashadi (ATF bilan o'zaro ta'sir qiladi) va aminoatsil-tRNK sintetaza fermenti yordamida tRNKga biriktiriladi. mRNKning birinchi (boshlang'ich) kodoni - AUG - aminokislotalar metionin haqida ma'lumot olib boradi (40-rasm). Bu kodon komplementar antikodonni o'z ichiga olgan va birinchi aminokislota metioninni tashuvchi tRNK molekulasi bilan mos keladi. Bu ribosomaning katta va kichik bo'linmalarining ulanishini ta'minlaydi. Ikkinchi mRNK kodoni ushbu kodonga antikodonni to'ldiruvchi tRNKni qo'shadi. tRNK tarkibida ikkinchi aminokislota mavjud. Birinchi va ikkinchi aminokislotalar o'rtasida peptid bog'i hosil bo'ladi. Ribosoma intervalgacha, uch marta uch marta mRNK bo'ylab harakatlanadi. Birinchi tRNK chiqariladi va sitoplazmaga chiqariladi, u erda u o'zining aminokislotalari bilan birlasha oladi.

Ribosoma mRNK bo'ylab harakatlanayotganda polipeptid zanjiriga mRNK tripletlari va import qilingan tRNKlarga mos keladigan aminokislotalar qo'shiladi (41-rasm).

Ribosoma tomonidan mRNK tarkibidagi ma'lumotni "o'qish" uchta to'xtash kodonidan (UAA, UGA, UAG) biriga yetguncha sodir bo'ladi. Polipeptid zanjiri

Guruch. 40. Protein sintezi.

LEKIN- bog'lovchi aminoatsil - tRNK;

B- metionin va 2-aminokislota o'rtasida peptid bog'lanish hosil bo'lishi;

DA- ribosomaning bitta kodon bilan harakatlanishi.

ribosomani tark etadi va shu oqsilga xos strukturani oladi.

Individual genning to'g'ridan-to'g'ri vazifasi muayyan atrof-muhit sharoitida sodir bo'ladigan bitta biokimyoviy reaktsiyani katalizlovchi o'ziga xos protein-fermentning tuzilishini kodlashdan iborat.

Gen (DNK bo'limi) → mRNK → oqsil-ferment → biokimyoviy reaksiya → irsiy xususiyat.

Guruch. 41. Translyatsiya.

O'z-o'zini nazorat qilish uchun savollar

1. Hujayrada oqsil sintezi qayerda sodir bo'ladi?

2. Oqsil sintezi haqidagi ma’lumotlar qayerda qayd etiladi?

3. Genetik kod qanday xususiyatlarga ega?

4. Oqsil sintezi qaysi kodondan boshlanadi?

5. Qaysi kodonlar oqsil sintezini tugatadi?

6. Gen nima?

7. Transkripsiya qanday va qayerda amalga oshiriladi?

8. mRNK molekulasidagi nukleotid tripletlari nima deb ataladi?

9. Translyatsiya nima?

10. Aminokislota tRNKga qanday biriktiriladi?

11. tRNK molekulasidagi nukleotidlarning tripleti qanday nomlanadi? 12. Qaysi aminokislota katta va

ribosomaning kichik sub birligi?

13. Oqsilning polipeptid zanjiri qanday hosil bo'ladi?

"Oqsil sintezi" mavzusining kalit so'zlari

azotli asoslar alanin

aminokislotalar

antikodon

oqsil

biokimyoviy reaktsiya

valin

gen

genetik kod harakati

DNK

magniy ionlarini qayd etish

mRNK

kodlash

kodon

leysin

matritsa

metabolizm

metionin

irsiy xususiyat nuklein kislotalar peptid bog'lanish halqasi

poliribosoma teshiklari

vositachi ketma-ketligi

Ribosomalarning komplementarligi printsipi

rRNK

serin

sintez

kombinatsiya

yo'l

tuzilishi

kichik birlik

transkripsiya

efirga uzatish

uchlik

tRNK

uchastka

fenilalanin

fermentlar

zanjir

sitoplazma

ATP energiyasi

Har bir fan sohasining o‘ziga xos “ko‘k qushi” bor; kibernetchilar mashinalarni, fiziklar boshqariladigan termoyadro reaksiyalarini, kimyogarlar esa «tirik materiya» - oqsil sintezini orzu qiladilar. Protein sintezi uzoq vaqtdan beri ilmiy-fantastik romanlarning mavzusi bo'lib, kimyoning yaqinlashib kelayotgan kuchining ramzi hisoblanadi. Bu oqsilning tirik dunyoda o'ynaydigan ulkan roli va alohida aminokislotalardan murakkab protein mozaikasini "tuzishga" jur'at etgan har bir jasur odamga muqarrar ravishda duch kelgan qiyinchiliklar bilan izohlanadi. Va hatto oqsilning o'zi emas, balki faqat peptidlar.

Proteinlar va peptidlar o'rtasidagi farq nafaqat terminologik, garchi ikkalasining molekulyar zanjirlari aminokislotalar qoldiqlaridan iborat. Muayyan bosqichda miqdor sifatga aylanadi: peptid zanjiri - birlamchi tuzilma - spiral va sharlarga aylanish qobiliyatiga ega bo'lib, tirik materiyaga xos bo'lgan ikkilamchi va uchinchi darajali tuzilmalarni hosil qiladi. Va keyin peptid oqsilga aylanadi. Bu erda aniq chegara yo'q - demarkatsiya belgisini polimer zanjiriga qo'yish mumkin emas: hozirgacha - peptid, bu erdan - oqsil. Ammo ma'lumki, masalan, 39 ta aminokislota qoldig'idan tashkil topgan adranokortikotrop gormon polipeptid, ikkita zanjir shaklida 51 ta qoldiqdan iborat insulin gormoni allaqachon oqsildir. Eng oddiy, ammo baribir protein.

Aminokislotalarni peptidlarga birlashtirish usuli o'tgan asrning boshlarida nemis kimyogari Emil Fisher tomonidan kashf etilgan. Ammo shundan keyin uzoq vaqt davomida kimyogarlar nafaqat oqsillar yoki 39 a'zoli peptidlar sintezi, balki undan ham qisqaroq zanjirlar haqida jiddiy o'ylay olmadilar.

Protein sintezi jarayoni

Ikkita aminokislotalarni bir-biriga ulash uchun ko'p qiyinchiliklarni engish kerak. Har bir aminokislota, ikki yuzli Yanus singari, ikkita kimyoviy yuzga ega: bir uchida karboksilik kislota guruhi va ikkinchi uchida amin asosli guruhi. Agar bir aminokislotaning karboksilidan OH guruhi, ikkinchisining amin guruhidan vodorod atomi olinsa, bu holda hosil bo'lgan ikkita aminokislota qoldig'i bir-biri bilan peptid bog'i bilan bog'lanishi mumkin. , va natijada peptidlarning eng oddiyi dipeptid paydo bo'ladi. Va suv molekulasi ajraladi. Ushbu operatsiyani takrorlash orqali peptid uzunligini oshirish mumkin.

Biroq, bu oddiy ko'rinadigan operatsiyani amalga oshirish deyarli qiyin: aminokislotalar bir-biri bilan birlashishni juda istamaydi. Biz ularni kimyoviy jihatdan faollashtirishimiz va zanjirning uchlaridan birini (ko'pincha karboksilik) "isitishimiz" va zarur shartlarga qat'iy rioya qilgan holda reaktsiyani amalga oshirishimiz kerak. Ammo bu hammasi emas: ikkinchi qiyinchilik shundaki, nafaqat turli aminokislotalarning qoldiqlari, balki bir xil kislotaning ikkita molekulasi ham bir-biri bilan birlashishi mumkin. Bunday holda, sintez qilingan peptidning tuzilishi allaqachon istalganidan farq qiladi. Bundan tashqari, har bir aminokislota ikkita emas, balki bir nechta "Axilles to'pig'i" - aminokislota qoldiqlarini biriktira oladigan yon kimyoviy faol guruhlarga ega bo'lishi mumkin.

Reaksiya berilgan yo‘ldan chetga chiqishiga yo‘l qo‘ymaslik uchun ushbu soxta nishonlarni kamuflyaj qilish kerak - aminokislotalarning barcha reaktiv guruhlarini, bittadan tashqari, reaksiya davomiyligi uchun shunday qilib yopishtirish orqali “muhrlash” kerak. -ularga himoya guruhlari deyiladi. Agar bu bajarilmasa, maqsad nafaqat ikkala uchidan, balki yon tomonga ham o'sib boradi va aminokislotalar endi berilgan ketma-ketlikda bog'lana olmaydi. Ammo bu har qanday yo'naltirilgan sintezning ma'nosi.

Ammo, shu tarzda bir muammodan xalos bo'lish, kimyogarlar boshqasiga duch kelishadi: sintez tugagandan so'ng, himoya guruhlarini olib tashlash kerak. Fisher davrida gidroliz natijasida ajralib chiqqan guruhlar "himoya" sifatida ishlatilgan. Biroq, gidroliz reaktsiyasi, odatda, hosil bo'lgan peptid uchun juda kuchli "zarba" bo'lib chiqdi: uning qurilishi qiyin bo'lgan "konstruktsiyasi" undan "iskala" - himoya guruhlari olib tashlangan zahoti parchalanib ketdi. Faqat 1932 yilda Fisherning shogirdi M. Bergmann bu vaziyatdan chiqish yo'lini topdi: u aminokislotalarning aminokislotalarini peptid zanjiriga zarar bermasdan olib tashlash mumkin bo'lgan karbobenzoksi guruhi bilan himoya qilishni taklif qildi.

Aminokislotalardan oqsil sintezi

Yillar davomida aminokislotalarni bir-biriga "o'zaro bog'lash" uchun yumshoq deb ataladigan bir qator usullar taklif qilindi. Biroq, ularning barchasi, aslida, faqat Fisher usuli mavzusidagi variatsiyalar edi. Variantlar, ularda ba'zan asl ohangni ushlash qiyin edi. Ammo printsipning o'zi bir xil bo'lib qoldi. Biroq, zaif guruhlarni himoya qilish bilan bog'liq qiyinchiliklar bir xil bo'lib qoldi. Ushbu qiyinchiliklarni bartaraf etish uchun reaktsiya bosqichlari sonini ko'paytirish orqali to'lash kerak edi: bitta elementar harakat - ikkita aminokislota birikmasi to'rt bosqichga bo'lingan. Va har bir qo'shimcha bosqich muqarrar yo'qotishdir.

Har bir bosqich 80% foydali hosil bilan keladi deb faraz qilsak ham (va bu yaxshi hosil), keyin to'rt bosqichdan keyin bu 80% 40% gacha "eriydi". Va bu faqat dipeptidning sintezi bilan! Agar 8 ta aminokislota bo'lsa-chi? Va agar 51 bo'lsa, insulindagi kabi? Bunga aminokislotalar molekulalarining ikkita optik "oyna" shakli mavjudligi bilan bog'liq qiyinchiliklarni qo'shing, ulardan faqat bittasi reaktsiyada kerak bo'ladi, natijada paydo bo'lgan peptidlarni qo'shimcha mahsulotlardan ajratish muammolarini qo'shing, ayniqsa ular bunday hollarda. teng darajada eriydi. Umuman nima sodir bo'ladi: hech qaerga yo'l?

Va shunga qaramay, bu qiyinchiliklar kimyogarlarni to'xtata olmadi. “Ko‘k qush”ning ta’qibi davom etdi. 1954 yilda birinchi biologik faol polipeptid gormonlari vazopressin va oksitotsin sintez qilindi. Ularda sakkizta aminokislotalar mavjud edi. 1963 yilda 39-mer ACTH polipeptid, adrenokortikotrop gormon sintez qilindi. Nihoyat, AQSH, Germaniya va Xitoyning kimyogarlari birinchi oqsil - insulin gormonini sintez qilishdi.

Qani, o‘quvchi aytadi, mashaqqatli yo‘l, ma’lum bo‘lishicha, hech qayerga ham, qayoqqadir ham olib bormagan, balki kimyogarlarning ko‘p avlodlari orzusini ro‘yobga chiqargan ekan! Bu muhim voqea! Darhaqiqat, bu muhim voqea. Ammo keling, sensatsiya, undov belgilari va haddan tashqari his-tuyg'ulardan voz kechib, buni ehtiyotkorlik bilan baholaylik.

Hech kim bahslashmaydi: insulin sintezi kimyogarlar uchun katta g'alabadir. Bu ulkan, titanik asar, har qanday hayratga loyiqdir. Lekin shu bilan birga, ego, mohiyatiga ko'ra, eski polipeptidlar kimyosining shiftidir. Bu mag'lubiyat yoqasidagi g'alaba.

Protein sintezi va insulin

Insulin tarkibida 51 ta aminokislotalar mavjud. Ularni to'g'ri ketma-ketlikda ulash uchun kimyogarlar 223 ta reaktsiyani amalga oshirishlari kerak edi. Ulardan birinchisi boshlanganidan uch yil o'tgach, oxirgisi tugallanganda, mahsulotning hosildorligi foizning yuzdan biridan kam edi. Uch yil, 223 bosqich, foizning yuzdan bir qismi - g'alaba faqat ramziy ekanligini tan olishingiz kerak. Ushbu usulni amaliy qo'llash haqida gapirish juda qiyin: uni amalga oshirish bilan bog'liq xarajatlar juda yuqori. Ammo yakuniy tahlilda biz organik kimyo shon-shuhratining qimmatbaho qoldiqlari sintezi haqida emas, balki butun dunyo bo'ylab minglab odamlar uchun zarur bo'lgan hayotiy dori-darmonlarni chiqarish haqida ketmoqda. Shunday qilib, polipeptid sintezining klassik usuli eng birinchi, eng oddiy oqsilda o'zini yo'qotdi. Xo‘sh, “ko‘k qush” yana kimyogarlarning qo‘lidan sirg‘alib ketdi?

Protein sintezining yangi usuli

Insulin sintezi haqida dunyo bilishidan taxminan bir yarim yil avval matbuotda yana bir xabar paydo bo‘ldi, u dastlab unchalik e’tiborni tortmadi: amerikalik olim R. Merifild peptidlarni sintez qilishning yangi usulini taklif qildi. Muallifning o'zi dastlab usulga to'g'ri baho bermagani va unda ko'plab kamchiliklar mavjud bo'lganligi sababli, u birinchi yaqinlashuvda mavjudlaridan ham yomonroq ko'rinardi. Biroq, 1964 yil boshida, Merifild o'z usulini 70% foydali rentabellik bilan 9 a'zoli gormon sintezini yakunlashga muvaffaq bo'lganda, olimlar hayratda qoldilar: barcha bosqichlardan so'ng 70% - har bir bosqichda 9% foydali hosil. sintez.

Yangi usulning asosiy g'oyasi shundan iboratki, ilgari eritmadagi xaotik harakatning rahm-shafqatiga qoldirilgan peptidlarning o'sib borayotgan zanjirlari endi bir uchida qattiq tashuvchiga bog'langan - ular, xuddi shunday, majburiy edi. eritmada langar qilish. Merifild qattiq qatron oldi va peptidga yig'ilgan birinchi aminokislotani karbonil uchi bilan faol guruhlariga "biriktirdi". Reaksiyalar alohida qatron zarralari ichida sodir bo'ldi. Uning molekulalarining "labirintlarida" birinchi bo'lib kelajakdagi peptidning birinchi qisqa kurtaklari paydo bo'ldi. Keyin idishga ikkinchi aminokislota kiritildi, uning karbonil uchlari "biriktirilgan" aminokislotalarning erkin aminokislotalari bilan bog'landi va zarrachalarda peptidning kelajakdagi "binosi" ning yana bir "qavati" o'sdi. Shunday qilib, bosqichma-bosqich, butun peptid polimeri asta-sekin qurilgan.

Yangi usul shubhasiz afzalliklarga ega edi: birinchi navbatda, har bir aminokislota qo'shilgandan keyin keraksiz mahsulotlarni ajratish muammosini hal qildi - bu mahsulotlar osongina yuvilib, peptid qatronlar granulalariga biriktirilgan holda qoldi. Shu bilan birga, eski usulning asosiy balolaridan biri bo'lgan o'sayotgan peptidlarning eruvchanligi muammosi chiqarib tashlandi; ilgari ular tez-tez cho'kib, o'sish jarayonida ishtirok etishni deyarli to'xtatdilar. Qattiq qo'llab-quvvatlashdan sintez tugagandan so'ng "olib tashlangan" peptidlar deyarli barchasi bir xil o'lcham va tuzilishga ega bo'lgan, har holda, strukturadagi tarqalish klassik usulga qaraganda kamroq edi. Va shunga ko'ra ko'proq foydali chiqish. Ushbu usul tufayli peptid sintezi - mashaqqatli, ko'p vaqt talab qiladigan sintez osongina avtomatlashtiriladi.

Merifild oddiy mashina qurdi, uning o'zi ma'lum bir dasturga muvofiq barcha kerakli operatsiyalarni bajardi - reagentlarni etkazib berish, aralashtirish, drenajlash, yuvish, dozani o'lchash, yangi qism qo'shish va hokazo. Agar eski usul bo'yicha bitta aminokislota qo'shish uchun 2-3 kun kerak bo'lsa, Merifild o'z mashinasida kuniga 5 ta aminokislota bog'ladi. Farqi 15 marta.

Protein sintezida qanday qiyinchiliklar mavjud

Merifildning qattiq fazali yoki heterojen deb ataladigan usuli butun dunyo bo'ylab kimyogarlar tomonidan darhol qabul qilindi. Biroq, qisqa vaqt o'tgach, yangi usulning asosiy afzalliklari bilan bir qatorda bir qator jiddiy kamchiliklari ham borligi ma'lum bo'ldi.

Peptid zanjirlari o'sib borishi bilan, ularning ba'zilarida, aytaylik, uchinchi "qavat" yo'qolishi mumkin - ketma-ket uchinchi aminokislota: uning molekulasi tutashish joyiga etib bormaydi, strukturada yo'l bo'ylab biror joyga yopishib qoladi. "yovvoyi" qattiq polimer. Va keyin, agar boshqa barcha aminokislotalar, to'rtinchidan boshlab, to'g'ri tartibda joylashgan bo'lsa ham, bu vaziyatni saqlab qolmaydi. Olingan polipeptid o'z tarkibida va shuning uchun uning xususiyatlarida olingan moddaga hech qanday aloqasi bo'lmaydi. Xuddi shu narsa telefon raqamini terishda sodir bo'ladi; bitta raqamni o'tkazib yuborishga arziydi - qolganlarini to'g'ri kiritganimiz endi bizga yordam bermaydi. Bunday soxta zanjirlarni "haqiqiy" zanjirlardan ajratish deyarli mumkin emas va preparat aralashmalar bilan tiqilib qoladi. Bundan tashqari, sintezni hech qanday qatronda amalga oshirish mumkin emasligi ma'lum bo'ldi - uni diqqat bilan tanlash kerak, chunki o'sayotgan peptidning xususiyatlari ma'lum darajada qatronning xususiyatlariga bog'liq. Shuning uchun oqsil sintezining barcha bosqichlariga imkon qadar ehtiyotkorlik bilan yondashish kerak.

DNK oqsil sintezi, video

Va nihoyat, sizning e'tiboringizga DNK molekulalarida oqsil sintezi qanday sodir bo'lishi haqida o'quv videosini taqdim etamiz.

Birinchidan, transkripsiyadan boshlab, oqsil biosintezidagi bosqichlar ketma-ketligini belgilang. Protein molekulalarining sintezi jarayonida sodir bo'ladigan jarayonlarning barcha ketma-ketligini 2 bosqichga birlashtirish mumkin:

1. Transkripsiya.

2. Translyatsiya.

Irsiy ma'lumotlarning tarkibiy birliklari genlar - DNK molekulasining ma'lum bir oqsil sintezini kodlaydigan bo'limlari. Kimyoviy tashkiliy jihatdan pro- va eukariotlarning irsiyat va o'zgaruvchanlik materiali tubdan farq qilmaydi. Ulardagi genetik material DNK molekulasida taqdim etilgan, irsiy ma'lumotni va genetik kodni qayd etish printsipi ham keng tarqalgan. Pro- va eukariotlardagi bir xil aminokislotalar bir xil kodonlar bilan shifrlangan.

Zamonaviy prokaryotik hujayralar genomi nisbatan kichik o'lcham bilan tavsiflanadi, Escherichia coli DNKsi taxminan 1 mm uzunlikdagi halqa shaklida bo'ladi. U 4000 ga yaqin genni tashkil etuvchi 4 x 10 6 ta asosiy juftlikni o'z ichiga oladi. 1961 yilda F. Yakob va J. Monod prokaryotik genlarning tsistronik yoki uzluksiz tashkil etilishini kashf etdilar, ular butunlay kodlovchi nukleotidlar ketma-ketliklaridan iborat va ular butunlay oqsil sintezi jarayonida amalga oshiriladi. Prokariotlarning DNK molekulasining irsiy moddasi bevosita hujayra sitoplazmasida joylashgan bo'lib, u yerda genlarni ifodalash uchun zarur bo'lgan tRNK va fermentlar ham joylashgan.Ekspressiya - bu genlarning funksional faolligi yoki gen ekspressiyasi. Shuning uchun DNK bilan sintezlangan mRNK oqsil sintezini tarjima qilish jarayonida darhol shablon sifatida harakat qila oladi.

Eukaryotik genomda ko'proq irsiy material mavjud. Odamlarda diploid xromosomalar to'plamidagi DNKning umumiy uzunligi taxminan 174 sm ni tashkil qiladi.U 3 x 10 9 ta asosiy juftlikni o'z ichiga oladi va 100 000 tagacha genlarni o'z ichiga oladi. 1977 yilda ko'pchilik eukaryotik genlarning tuzilishida uzilish aniqlandi, bu "mozaik" gen deb nomlandi. U nukleotidlar ketma-ketligini kodlaydi ekzonik va intron uchastkalar. Protein sintezi uchun faqat ekzon ma'lumotlaridan foydalaniladi. Turli genlarda intronlar soni har xil. Aniqlanganki, tovuq ovalbumin geni 7 intronni, sutemizuvchilarning prokollagen geni esa 50 tani o'z ichiga oladi. Jim DNK - intronlarning funktsiyalari to'liq ochib berilmagan. Ular quyidagilarni ta'minlaydi deb taxmin qilinadi: 1) xromatinning strukturaviy tashkil etilishi; 2) ularning ba'zilari gen ekspressiyasini tartibga solishda aniq ishtirok etadi; 3) intronlar o'zgaruvchanlik uchun ma'lumotlar ombori sifatida qaralishi mumkin; 4) mutagenlar ta'sirini o'z zimmasiga olib, himoya rolini o'ynashi mumkin.

Transkripsiya

Hujayra yadrosidagi axborotni DNK molekulasining bir qismidan mRNK molekulasiga (mRNK) qayta yozish jarayoni deyiladi. transkripsiya(lot. Transscriptio - qayta yozish). Genning asosiy mahsuloti mRNK sintezlanadi. Bu protein sintezidagi birinchi qadamdir. DNKning mos keladigan qismida RNK polimeraza fermenti transkripsiya boshlanishining belgisini taniydi - oldindan ko'rish Dastlabki nuqta RNK transkriptida ferment tomonidan kiritilgan birinchi DNK nukleotidi hisoblanadi. Qoida tariqasida, kodlash hududlari AUG kodonidan boshlanadi, ba'zida GUG bakteriyalarda qo'llaniladi. RNK polimeraza promotor bilan bog'langanda, DNK qo'sh spiral mahalliy ravishda burilmaydi va iplardan biri komplementarlik printsipiga muvofiq ko'chiriladi. mRNK sintezlanadi, uning yig'ilish tezligi sekundiga 50 nukleotidga etadi. RNK polimeraza harakati bilan mRNK zanjiri o'sadi va ferment nusxa ko'chirish joyining oxiriga yetganda - terminator, mRNK shablondan uzoqlashadi. Ferment ortidagi DNK qo'sh spiral ta'mirlanadi.

Prokariotlarning transkripsiyasi sitoplazmada sodir bo'ladi. DNK butunlay kodlovchi nukleotid ketma-ketliklaridan iborat bo'lganligi sababli, sintez qilingan mRNK darhol tarjima uchun shablon sifatida ishlaydi (yuqoriga qarang).

Eukariotlarda mRNKning transkripsiyasi yadroda sodir bo'ladi. U katta molekulalar - prekursorlar (pro-mRNK), pishmagan yoki yadro RNK deb ataladigan sintez bilan boshlanadi.Pro-mRNK genining birlamchi mahsuloti transkripsiyalangan DNK mintaqasining aniq nusxasi bo'lib, ekzonlar va intronlarni o'z ichiga oladi. Prekursorlardan etuk RNK molekulalarini hosil qilish jarayoni deyiladi qayta ishlash. mRNKning kamolotga kelishi bilan sodir bo'ladi qo'shish fermentlar yordamida so'qmoqlardir cheklash intronlar va ligaza fermentlari tomonidan transkripsiyalangan ekzon ketma-ketliklari bilan saytlarning ulanishi. (rasm) etuk mRNK pro-mRNK prekursor molekulalariga qaraganda ancha qisqaroq, ulardagi intronlarning hajmi 100 dan 1000 tagacha yoki undan ko'p nukleotidlar orasida o'zgarib turadi. Intronlar barcha etuk bo'lmagan mRNKning taxminan 80% ni tashkil qiladi.

Endi bu mumkinligi ko'rsatildi muqobil biriktirish, unda nukleotidlar ketma-ketligi uning turli hududlaridagi bitta asosiy transkriptdan o'chirilishi mumkin va bir nechta etuk mRNKlar hosil bo'ladi. Ushbu turdagi qo'shilish sutemizuvchilarning immunoglobulin gen tizimiga xos bo'lib, bu bitta mRNK transkripti asosida har xil turdagi antikorlarni hosil qilish imkonini beradi.

Qayta ishlash tugagandan so'ng, etuk mRNK yadroni tark etishdan oldin tanlanadi. Aniqlanishicha, etuk mRNKning atigi 5% sitoplazmaga kiradi, qolgan qismi esa yadroda parchalanadi.

Translyatsiya

Tarjima (lot. Translatio - uzatish, uzatish) - mRNK molekulasining nukleotidlar ketma-ketligidagi ma'lumotlarni polipeptid zanjirining aminokislotalar ketma-ketligiga tarjima qilish (10-rasm). Bu oqsil sintezining ikkinchi bosqichidir. Yetuk mRNKning yadro qobig'ining teshiklari orqali o'tishi RNK molekulasi bilan kompleks hosil qiluvchi maxsus oqsillarni hosil qiladi. mRNKni tashishdan tashqari, bu oqsillar mRNKni sitoplazmatik fermentlarning zararli ta'siridan himoya qiladi. Translatsiya jarayonida tRNKlar markaziy rol o'ynaydi, ular aminokislotalarning mRNK triplet kodiga aniq mos kelishini ta'minlaydi. Translatsiya-dekodlash jarayoni ribosomalarda sodir bo'ladi va 5 dan 3 gacha yo'nalishda amalga oshiriladi. mRNK va ribosomalar majmuasi polisoma deb ataladi.

Tarjimani uch bosqichga bo'lish mumkin: boshlash, cho'zilish va tugatish.

Boshlash.

Ushbu bosqichda oqsil molekulasining sintezida ishtirok etadigan butun kompleks yig'iladi. mRNKning ma'lum bir hududida ribosomalarning ikkita bo'linmalarining birlashishi mavjud, unga birinchi aminoatsil - tRNK biriktiriladi va bu ma'lumotni o'qish uchun ramka o'rnatadi. Har qanday mRNK molekulasida ribosomaning kichik bo'linmasining rRNK ni to'ldiruvchi va u tomonidan maxsus boshqariladigan sayt mavjud. Uning yonida metionin aminokislotasini kodlaydigan AUG boshlang'ich kodoni joylashgan.

Cho'zilish

- u birinchi peptid bog'lanish hosil bo'lgan paytdan to oxirgi aminokislota biriktirilishigacha bo'lgan barcha reaktsiyalarni o'z ichiga oladi. Ribosomada ikkita tRNK molekulasini bog'lash uchun ikkita joy mavjud. Aminokislota metioninli birinchi t-RNK bir bo'limda joylashgan peptidil (P) va har qanday oqsil molekulasining sintezi undan boshlanadi. Ikkinchi t-RNK molekulasi ribosomaning ikkinchi joyiga - aminoatsil (A) kiradi va uning kodoniga yopishadi. Metionin va ikkinchi aminokislota o'rtasida peptid bog'i hosil bo'ladi. Ikkinchi tRNK o'zining mRNK kodoni bilan birga peptidil markazga o'tadi. Polipeptid zanjiri bilan t-RNKning aminoatsil markazdan peptidil markazga o'tishi ribosomaning mRNK bo'ylab bir kodonga mos keladigan qadam bilan oldinga siljishi bilan birga keladi. Metioninni etkazib beruvchi tRNK sitoplazmaga qaytadi va amnoatsil markazi chiqariladi. U keyingi kodon tomonidan shifrlangan aminokislota bilan yangi t-RNK oladi. Uchinchi va ikkinchi aminokislotalar o’rtasida peptid bog’ hosil bo’ladi va uchinchi tRNK mRNK kodon bilan birgalikda peptidil markazga o’tadi.Oqsil zanjirining cho’zilishi, cho’zilishi jarayoni. U aminokislotalarni kodlamaydigan uchta kodondan biri ribosomaga kirguncha davom etadi. Bu terminator kodon va unga mos keladigan tRNK yo'q, shuning uchun tRNKlarning hech biri aminoatsil markazida o'rin egallamaydi.

Tugatish

- polipeptid sintezining tugallanishi. U aminoatsil markaziga kirganida ma'lum bir ribosoma oqsili tomonidan tugatish kodonlaridan biri (UAA, UAG, UGA) tan olinishi bilan bog'liq. Ribosomaga maxsus tugatish omili biriktirilgan bo'lib, u ribosoma bo'linmalarining ajralishiga va sintezlangan oqsil molekulasining chiqishiga yordam beradi. Suv peptidning oxirgi aminokislotasiga biriktiriladi va uning karboksil uchi tRNK dan ajratiladi.

Peptid zanjirining yig'ilishi yuqori tezlikda amalga oshiriladi. 37 ° S haroratda bakteriyalarda polipeptidga sekundiga 12 dan 17 gacha aminokislotalar qo'shilishi bilan ifodalanadi. Eukaryotik hujayralarda bir soniyada polipeptidga ikkita aminokislotalar qo'shiladi.

Keyin sintezlangan polipeptid zanjiri Golji kompleksiga kiradi, u erda oqsil molekulasining qurilishi tugallanadi (ikkinchi, uchinchi, to'rtinchi tuzilmalar ketma-ket paydo bo'ladi). Bu erda yog'lar va uglevodlar bilan oqsil molekulalarining kompleksi mavjud.

Protein biosintezining butun jarayoni sxema ko'rinishida taqdim etilgan: DNK ® pro mRNA ® mRNA ® polipeptid zanjiri ® protein ® protein kompleksi va ularning funktsional faol molekulalarga aylanishi.

Irsiy axborotni amalga oshirish bosqichlari ham xuddi shunday tarzda davom etadi: birinchi navbatda, u mRNKning nukleotidlar ketma-ketligiga ko'chiriladi, so'ngra tRNK ishtirokida ribosomalardagi polipeptidning aminokislotalar ketma-ketligiga tarjima qilinadi.

Eukariotlarning transkripsiyasi uchta yadro RNK polimerazalari ta'sirida amalga oshiriladi. RNK polimeraza 1 yadrochada joylashgan va rRNK genlarining transkripsiyasi uchun javobgardir. RNK polimeraza 2 yadro shirasida joylashgan va mRNK prekursorining sintezi uchun javobgardir. RNK polimeraza 3 yadro shirasining kichik qismi bo'lib, kichik rRNK va tRNKni sintez qiladi. RNK polimerazalar transkripsiya promotorining nukleotidlar ketma-ketligini aniq taniydi. Eukaryotik mRNK dastlab prekursor (pro-mRNK) sifatida sintezlanadi, unga ekzon va intronlardan olingan ma'lumotlar yoziladi. Sintezlangan mRNK tarjima uchun zarur bo'lganidan kattaroq va kamroq barqaror.

mRNK molekulasining yetilish jarayonida restriksion fermentlar yordamida intronlar kesiladi, ligaza fermentlari yordamida esa ekzonlar tikiladi. mRNKning yetilishiga ishlov berish, ekzonlarning qoʻshilishi esa splayslanish deb ataladi. Shunday qilib, etuk mRNK faqat ekzonlarni o'z ichiga oladi va o'zidan oldingi pro-mRNKga qaraganda ancha qisqaroqdir. Intron o'lchamlari 100 dan 10 000 nukleotidgacha yoki undan ko'p farq qiladi. Intonlar barcha etuk bo'lmagan mRNKning taxminan 80% ni tashkil qiladi. Hozirgi vaqtda nukleotidlar ketma-ketligini birlamchi transkriptdan uning turli hududlarida o'chirib tashlash va bir nechta etuk mRNKlar hosil bo'lishi mumkin bo'lgan muqobil splicing imkoniyati isbotlangan. Ushbu turdagi qo'shilish sutemizuvchilarning immunoglobulin gen tizimiga xos bo'lib, bu bitta mRNK transkripti asosida har xil turdagi antikorlarni hosil qilish imkonini beradi. Qayta ishlash tugagandan so'ng, etuk mRNK yadrodan sitoplazmaga chiqarilishidan oldin tanlanadi. Aniqlanishicha, etuk mRNKning atigi 5% i kiradi, qolgan qismi esa yadroda parchalanadi. Eukaryotik genlarning birlamchi transkriptonlarining o'zgarishi, ularning ekzon-intron tashkil etilishi bilan bog'liq va etuk mRNKning yadrodan sitoplazmaga o'tishi bilan bog'liq holda, eukariotlarning genetik ma'lumotlarini amalga oshirish xususiyatlarini belgilaydi. Shuning uchun eukaryotik mozaik geni sistronom geni emas, chunki DNKning barcha ketma-ketligi oqsil sintezi uchun ishlatilmaydi.

Hujayrada oqsil sintezi

Genetikaning asosiy savoli oqsil sintezi masalasidir. DNK va RNKning tuzilishi va sintezi haqidagi ma'lumotlarni umumlashtirib, Krik 1960 yilda. 3 ta qoidaga asoslangan oqsil sintezining matritsali nazariyasini taklif qildi:

1. DNK va RNK ning azotli asoslarining komplementarligi.

2. DNK molekulasidagi genlarning joylashishining chiziqli ketma-ketligi.

3. Irsiy ma'lumotlarning o'tishi faqat nuklein kislotadan nuklein kislotaga yoki oqsilga o'tishi mumkin.

Proteindan oqsilga irsiy ma'lumotni uzatish mumkin emas. Shunday qilib, faqat nuklein kislotalar oqsil sintezi uchun shablon bo'lishi mumkin.

Protein sintezi uchun quyidagilar zarur:

1. Molekulalar sintez qilinadigan DNK (genlar).

2. RNK - (i-RNK) yoki (m-RNK), r-RNK, t-RNK

Protein sintezi jarayonida bosqichlar ajratiladi: transkripsiya va tarjima.

Transkripsiya- DNK dan RNK ga (t-RNK va RNK, r-RNK) nuklein tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni ro'yxatga olish (qayta yozish).

Irsiy ma'lumotni o'qish DNKning ma'lum bir qismidan boshlanadi, bu promotor deb ataladi. Promotor gendan oldin joylashgan va 80 ga yaqin nukleotidlarni o'z ichiga oladi.

DNK molekulasining tashqi zanjirida i-RNK (oraliq) sintezlanadi, u oqsil sintezi uchun matritsa bo'lib xizmat qiladi va shuning uchun matritsa deb ataladi. Bu DNK zanjiridagi nukleotidlar ketma-ketligining aniq nusxasi.

DNKda genetik ma'lumot (intronlar) bo'lmagan hududlar mavjud. DNKning axborotni o'z ichiga olgan bo'limlari ekzonlar deb ataladi.

Yadroda intronlarni kesib tashlaydigan maxsus fermentlar mavjud va ekzon bo'laklari umumiy ipga qat'iy tartibda "birlashtiriladi", bu jarayon "bog'lanish" deb ataladi. Bog'lanish jarayonida oqsil sintezi uchun zarur bo'lgan ma'lumotlarni o'z ichiga olgan etuk mRNK hosil bo'ladi. Yetuk mRNK (matritsa RNK) yadro membranasining teshiklaridan o'tib, endoplazmatik to'r (sitoplazma) kanallariga kiradi va bu erda ribosomalar bilan birlashadi.

Translyatsiya- i-RNKdagi nukleotidlar ketma-ketligi sintezlangan oqsil molekulasidagi aminokislotalarning qat'iy tartiblangan ketma-ketligiga aylantiriladi.

Tarjima jarayoni 2 bosqichni o'z ichiga oladi: aminokislotalarning faollashishi va oqsil molekulasining bevosita sintezi.

Bitta mRNK molekulasi 5-6 ribosoma bilan bog‘lanib, polisomalarni hosil qiladi. Protein sintezi mRNK molekulasida sodir bo'ladi, ribosomalar uning bo'ylab harakatlanadi. Bu davrda sitoplazmada joylashgan aminokislotalar mitoxondriyalar tomonidan ajratilgan fermentlar tomonidan ajratilgan maxsus fermentlar tomonidan faollashadi, ularning har biri o'ziga xos fermentga ega.

Deyarli bir zumda aminokislotalar boshqa turdagi RNK bilan bog'lanadi - mRNK molekulasiga aminokislotalar tashuvchisi vazifasini bajaradigan va transport (t-RNK) deb ataladigan past molekulyar og'irlikdagi eruvchan RNK. tRNK aminokislotalarni ribosomalarga ma'lum bir joyga olib boradi, bu vaqtga kelib mRNK molekulasi joylashgan. Keyin aminokislotalar bir-biriga peptid bog'lari orqali bog'lanadi va oqsil molekulasi hosil bo'ladi. Protein sintezi tugagach, molekula asta-sekin mRNKdan ajralib chiqadi.

Bitta mRNK molekulasida 10-20 ta oqsil molekulalari, ba'zi hollarda esa undan ham ko'proq hosil bo'ladi.

Protein sintezidagi eng noaniq savol - tRNK o'zi olib keladigan aminokislotalar biriktirilishi kerak bo'lgan tegishli mRNK joyini qanday topishi.

Sintezlangan oqsildagi aminokislotalarning joylashishini belgilovchi DNKdagi azotli asoslarning joylashish ketma-ketligi genetik koddir.

Xuddi shu irsiy ma'lumot nuklein kislotalarda to'rtta belgi (azotli asoslar) va oqsillarda yigirma (aminokislotalar) bilan "yozilgan". Genetik kod muammosi ular o'rtasidagi yozishmalarni o'rnatishgacha qisqartiriladi. Genetiklar, fiziklar va kimyogarlar genetik kodni ochishda muhim rol o'ynagan.

Genetik kodni ochish uchun, birinchi navbatda, bitta aminokislota hosil bo'lishini aniqlay oladigan (kodlash) nukleotidlarning minimal soni qancha ekanligini aniqlash kerak edi. Agar 20 ta aminokislotalarning har biri bitta asos bilan kodlangan bo'lsa, unda DNK 20 xil asosga ega bo'lishi kerak edi, lekin aslida ular faqat 4 ta. Shubhasiz, ikkita nukleotidning birikmasi ham 20 ta aminokislotalarni kodlash uchun etarli emas. U faqat 16 ta aminokislota 4 2 = 16 uchun kodlashi mumkin.

Keyin kod 3 ta nukleotid 4 3 = 64 kombinatsiyani o'z ichiga oladi va shuning uchun har qanday oqsillarni hosil qilish uchun etarli miqdorda aminokislotalarni kodlashi mumkinligi taklif qilindi. Uch nukleotidning bunday birikmasi triplet kod deb ataladi.

Kod quyidagi xususiyatlarga ega:

1. Genetik kod uchlikdir(har bir aminokislota uchta nukleotid bilan kodlangan).

2. Degeneratsiya- bitta aminokislota bir nechta tripletlar tomonidan kodlanishi mumkin, bundan mustasno triptofan va metionin.

3. Bitta aminokislota uchun kodonlarda birinchi ikkita nukleotid bir xil, uchinchisi esa o'zgaradi.

4.Bir-biriga mos kelmaslik– uchlik bir-birining ustiga chiqmaydi. Bitta triplet boshqasining bir qismi bo'la olmaydi, ularning har biri mustaqil ravishda o'z aminokislotalarini kodlaydi. Shuning uchun polipeptid zanjirida har qanday ikkita aminokislota yaqin bo'lishi mumkin va ularning har qanday kombinatsiyasi mumkin, ya'ni. ABCDEFGHI asoslar ketma-ketligida birinchi uchta asos 1 aminokislota (ABC-1), (DEF-2) va boshqalarni kodlaydi.

5.Umumjahon, bular. barcha organizmlarda ma'lum aminokislotalarning kodonlari bir xil (romashkadan odamlargacha). Kodeksning universalligi yerdagi hayotning birligidan dalolat beradi.

6. Tiz cho'kish- mRNKdagi kodonlarning joylashishining sintezlangan polipeptid zanjiridagi aminokislotalarning tartibi bilan mos kelishi.

Kodon - bu 1 aminokislotani kodlaydigan nukleotidlarning uchligi.

7. Ma'nosiz U hech qanday aminokislotalarni kodlamaydi. Ushbu joyda protein sintezi to'xtatiladi.

So'nggi yillarda mitoxondriyalarda genetik kodning universalligi buzilganligi aniq bo'ldi, mitoxondriyadagi to'rtta kodon o'z ma'nosini o'zgartirdi, masalan, UGA kodoni - "STOP" o'rniga triptofanga javoblar - oqsil sintezining to'xtashi. . AUA - "izolösin" o'rniga metioninga to'g'ri keladi.

Mitoxondriyalarda yangi kodonlarning topilishi bu kodning evolyutsiyaga uchraganligi va u darhol shunday bo'lmaganiga dalil bo'lishi mumkin.

Gendan oqsil molekulasiga irsiy ma'lumot sxematik tarzda ifodalanishi mumkin.

DNK - RNK - oqsil

Hujayralarning kimyoviy tarkibini o'rganish shuni ko'rsatdiki, bir xil organizmning turli to'qimalarida bir xil miqdordagi xromosomalar va bir xil irsiy ma'lumotlarga ega bo'lsa-da, oqsil molekulalarining turli to'plami mavjud.

Biz quyidagi holatni ta'kidlaymiz: har bir hujayrada butun organizmning barcha genlari mavjudligiga qaramay, bitta hujayrada juda kam sonli genlar ishlaydi - umumiy sonning o'ndan bir necha foizigacha. Qolgan joylar "jim", ular maxsus oqsillar tomonidan bloklanadi. Bu tushunarli, nima uchun, masalan, gemoglobin genlari asab hujayrasida ishlaydi? Hujayra qaysi genlarning jim turishi va qaysi biri ishlashini taqozo qilganidek, hujayrada ham genlar faoliyatini tartibga soluvchi, qaysi genlar ma'lum bir vaqtda faol bo'lishi va qaysi biri bo'lishi kerakligini belgilovchi qandaydir mukammal mexanizm mavjud deb taxmin qilish kerak. harakatsiz (repressiv) holatda. Bunday mexanizm, fransuz olimlari F.Yakobo va J.Monodlarning fikricha, induksiya va repressiya deb atalgan.

Induksiya- oqsil sintezini rag'batlantirish.

Repressiya- oqsil sintezini inhibe qilish.

Induksiya oqsil yoki fermentni sintez qiladigan va hujayra hayotining ushbu bosqichida zarur bo'lgan genlarning ishini ta'minlaydi.

Hayvonlarda hujayra membranasi gormonlari genlarni tartibga solish jarayonida muhim rol o'ynaydi; o'simliklarda, atrof-muhit sharoitlarida va boshqa yuqori ixtisoslashgan induktorlarda.

Misol: muhitga qalqonsimon gormon qo'shilsa, kurtaklarning qurbaqalarga tez aylanishi sodir bo'ladi.

Sut shakari (laktoza) E (Coli) bakteriyasining normal ishlashi uchun zarurdir. Agar bakteriyalar joylashgan muhitda laktoza bo'lmasa, bu genlar repressiv holatda (ya'ni ular ishlamaydi). Muhitga kiritilgan laktoza induktor bo'lib, fermentlar sintezi uchun mas'ul genlarni o'z ichiga oladi. Muhitdan laktoza olib tashlangandan so'ng, bu fermentlarning sintezi to'xtaydi. Shunday qilib, repressor rolini hujayrada sintez qilingan va uning tarkibi me'yordan oshsa yoki ishlatilsa, modda o'ynashi mumkin.

Protein yoki ferment sintezida har xil turdagi genlar ishtirok etadi.

Barcha genlar DNK molekulasida joylashgan.

Ularning funktsiyalari bir xil emas:

- tizimli - ferment yoki oqsil sinteziga ta'sir ko'rsatadigan genlar DNK molekulasida sintez reaktsiyasining borishiga ta'sir qilish tartibida ketma-ket joylashadi yoki siz strukturaviy genlarni ham aytishingiz mumkin - bular haqida ma'lumot olib yuradigan genlar. aminokislotalar ketma-ketligi.

- qabul qiluvchi- genlar oqsilning tuzilishi haqida irsiy ma'lumotni olib yurmaydi, ular strukturaviy genlarning ishini tartibga soladi.

Strukturaviy genlar guruhidan oldin ular uchun umumiy gen - operator, va uning oldida targ'ibotchi. Umuman olganda, bu funktsional guruh deyiladi patli.

Bitta operonning butun gen guruhi sintez jarayoniga kiradi va bir vaqtning o'zida undan o'chiriladi. Strukturaviy genlarni yoqish va o'chirish butun tartibga solish jarayonining mohiyatidir.

Yoqish va o'chirish funktsiyasi DNK molekulasining maxsus bo'limi tomonidan amalga oshiriladi - gen operatori. Gen operatori oqsil sintezining boshlang'ich nuqtasi yoki ular aytganidek, genetik ma'lumotni "o'qish" dir. keyinchalik bir xil molekulada ma'lum masofada gen - regulyator bo'lib, uning nazorati ostida repressor deb ataladigan oqsil ishlab chiqariladi.

Yuqorida aytilganlarning barchasidan ko'rinib turibdiki, oqsil sintezi juda qiyin. Hujayra genetik tizimi repressiya va induksiya mexanizmlaridan foydalangan holda, ma'lum bir fermentning sintezini boshlash va tugatish va bu jarayonni ma'lum tezlikda amalga oshirish zarurligi haqida signallarni qabul qilishi mumkin.

Yuqori organizmlarda genlarning harakatini tartibga solish muammosi chorvachilik va tibbiyotda katta amaliy ahamiyatga ega. Oqsil sintezini tartibga soluvchi omillarni yaratish ontogenezni nazorat qilish, yuqori mahsuldor hayvonlar, shuningdek, irsiy kasalliklarga chidamli hayvonlarni yaratish uchun keng imkoniyatlar ochadi.

Test savollari:

1. Genlarning xossalarini ayting.

2. Gen nima?

3. DNK, RNK ning biologik ahamiyati nimada.

4. Oqsil sintezining bosqichlarini ayting

5. Genetik kodning xususiyatlarini sanab bering.

Hayot - bu oqsil molekulalarining mavjud bo'lish jarayoni. Protein barcha tirik mavjudotlarning asosi ekanligiga amin bo'lgan ko'plab olimlar buni shunday ifodalaydilar. Bu hukmlar mutlaqo to'g'ri, chunki hujayradagi bu moddalar eng ko'p asosiy funktsiyalarga ega. Boshqa barcha organik birikmalar energiya substratlari rolini o'ynaydi va energiya yana oqsil molekulalarini sintez qilish uchun kerak bo'ladi.

Oqsil biosintezining bosqich tavsifi

Proteinning tuzilishi nuklein yoki RNKda) kodonlar shaklida kodlangan. Bu irsiy ma'lumot bo'lib, har safar hujayra yangi protein moddasiga muhtoj bo'lganida takrorlanadi. Biosintezning boshlanishi allaqachon berilgan xususiyatlarga ega yangi oqsilni sintez qilish zarurati haqida yadroda.

Bunga javoban nuklein kislota hududi despiralizatsiya qilinadi, bu erda uning tuzilishi kodlanadi. Bu joy messenjer RNK tomonidan takrorlanadi va ribosomalarga o'tkaziladi. Ular matritsa - xabarchi RNKga asoslangan polipeptid zanjirini qurish uchun javobgardir. Qisqacha aytganda, biosintezning barcha bosqichlari quyidagicha ko'rsatilgan:

• transkripsiya (kodlangan oqsil tuzilishi bilan DNKning bir qismini ikki baravar oshirish bosqichi);
• qayta ishlash (axborot RNK shakllanishi bosqichi);
• tarjima (xabarchi RNK asosida hujayradagi oqsil sintezi);
• post-translatsiyadan keyingi modifikatsiya (polipeptidning "etilishi", uning ommaviy tuzilishini shakllantirish).

Nuklein kislota transkripsiyasi

Hujayradagi barcha oqsil sintezi ribosomalar tomonidan amalga oshiriladi va molekulalar haqidagi ma'lumotlar nuklein yoki DNKda mavjud). U genlarda joylashgan: har bir gen o'ziga xos oqsildir. Genlar yangi oqsilning aminokislotalar ketma-ketligi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi. DNK holatida genetik kodni olib tashlash shu tarzda amalga oshiriladi:

• nuklein kislota joyini gistonlardan chiqarish boshlanadi, despiralizatsiya sodir bo'ladi;
• DNK polimeraza oqsil uchun genni saqlaydigan DNK qismini ikki barobarga oshiradi;
• ikkilangan qism messenjer RNKning kashshofi bo'lib, u fermentlar tomonidan kodlanmaydigan qo'shimchalarni olib tashlash uchun qayta ishlanadi (uning asosida mRNK sintezlanadi).

Xabarchi RNK asosida mRNK sintezlanadi. Bu allaqachon matritsa bo'lib, undan keyin hujayradagi oqsil sintezi ribosomalarda (qo'pol endoplazmatik retikulumda) sodir bo'ladi.

Ribosomal oqsil sintezi

Messenger RNKning ikkita uchi bor, ular 3`-5` shaklida joylashgan. Ribosomalarda oqsillarni o'qish va sintez qilish 5' uchidan boshlanadi va introngacha davom etadi, bu aminokislotalarning hech birini kodlamaydi. Bu shunday bo'ladi:

• messenjer RNK ribosomaga "bog'lanadi", birinchi aminokislotalarni biriktiradi;
• ribosoma messenjer RNK bo'ylab bitta kodonga siljiydi;
• transfer RNK kerakli (berilgan mRNK kodon tomonidan kodlangan) alfa-aminokislotalarni beradi;
• aminokislota boshlang'ich aminokislota bilan qo'shilib, dipeptid hosil qiladi;
• keyin mRNK yana bitta kodon bilan siljiydi, alfa-aminokislota ko'tariladi va o'sayotgan peptid zanjiriga biriktiriladi.

Ribosoma intronga etib borgach (kodlanmagan qo'shimcha), messenjer RNK shunchaki harakat qiladi. Keyin, messenjer RNK oldinga siljishi bilan ribosoma yana ekzonga - nukleotidlar ketma-ketligi ma'lum bir aminokislotaga mos keladigan joyga etib boradi.

Shu vaqtdan boshlab zanjirga oqsil monomerlarining qo'shilishi yana boshlanadi. Jarayon keyingi intron paydo bo'lguncha yoki to'xtash kodoniga qadar davom etadi. Ikkinchisi polipeptid zanjirining sintezini to'xtatadi, shundan so'ng u tugallangan deb hisoblanadi va molekulaning postsintetik (translatsiyadan keyingi) modifikatsiyasi bosqichi boshlanadi.

Post-tarjimaviy modifikatsiya

Translyatsiyadan so'ng oqsil sintezi silliq tsisternalarda sodir bo'ladi.Oxirgisi oz miqdordagi ribosomalarni o'z ichiga oladi. Ba'zi hujayralarda ular RESda butunlay yo'q bo'lishi mumkin. Bunday hududlar birinchi navbatda ikkilamchi, keyin uchinchi darajali yoki dasturlashtirilgan bo'lsa, to'rtlamchi tuzilmani shakllantirish uchun kerak.

Hujayradagi barcha oqsil sintezi juda katta miqdordagi ATP energiyasini sarflash bilan sodir bo'ladi. Shuning uchun oqsil biosintezini saqlab turish uchun boshqa barcha biologik jarayonlar kerak. Bundan tashqari, energiyaning bir qismi hujayradagi oqsillarni faol transport orqali o'tkazish uchun kerak bo'ladi.

Ko'pgina oqsillar modifikatsiya qilish uchun hujayraning bir joyidan boshqasiga ko'chiriladi. Xususan, post-translatsion oqsil sintezi Golji kompleksida sodir bo'ladi, bu erda uglevod yoki lipid domeni ma'lum bir strukturaning polipeptidiga biriktiriladi.