DNK o'zgarishi. DNK va genlar Genetik axborot oqimi DNK RNK oqsili

Hammamizga ma'lumki, insonning tashqi ko'rinishi, ba'zi odatlari va hatto kasalliklari meros bo'lib qoladi. Bu tirik mavjudot haqidagi barcha ma'lumotlar genlarda kodlangan. Xo'sh, bu mashhur genlar qanday ko'rinishga ega, ular qanday ishlaydi va ular qayerda joylashgan?

Demak, har qanday odam yoki hayvonning barcha genlarining tashuvchisi DNKdir. Bu birikma 1869 yilda Iogan Fridrix Misher tomonidan kashf etilgan.Kimyoviy jihatdan DNK dezoksiribonuklein kislotadir. Bu qanday ma'nono bildiradi? Qanday qilib bu kislota sayyoramizdagi barcha hayotning genetik kodini olib yuradi?

Keling, DNKning qaerda joylashganini ko'rib chiqaylik. Inson hujayrasida turli funktsiyalarni bajaradigan ko'plab organellalar mavjud. DNK yadroda joylashgan. Yadro kichik organella bo'lib, u barcha genetik materialni - DNKni saqlaydigan maxsus membrana bilan o'ralgan.

DNK molekulasining tuzilishi qanday?

Birinchidan, DNK nima ekanligini ko'rib chiqaylik. DNK strukturaviy elementlar - nukleotidlardan tashkil topgan juda uzun molekuladir. Nukleotidlarning 4 turi mavjud - adenin (A), timin (T), guanin (G) va sitozin (C). Nukleotidlar zanjiri sxematik tarzda quyidagicha ko'rinadi: GGAATTSTAAG.... Bu nukleotidlar ketma-ketligi DNK zanjiridir.

DNK tuzilishi birinchi marta 1953 yilda Jeyms Uotson va Frensis Krik tomonidan ochilgan.

Bitta DNK molekulasida bir-birining atrofida spiral shaklida o'ralgan ikkita nukleotid zanjiri mavjud. Qanday qilib bu nukleotid zanjirlari bir-biriga yopishadi va spiralga aylanadi? Bu hodisa to'ldiruvchilik xususiyati bilan bog'liq. Komplementarlik deganda, faqat ma'lum nukleotidlar (to'ldiruvchi) ikkita zanjirda bir-biriga qarama-qarshi bo'lishi mumkin. Demak, adeninning qarama-qarshi tomoni doimo timin, guaninning qarama-qarshi tomoni esa har doim faqat sitozindir. Demak, guanin sitozin bilan, adenin esa timin bilan komplementardir.Har xil zanjirlarda bir-biriga qarama-qarshi joylashgan bunday juft nukleotidlar ham komplementar deyiladi.

U sxematik tarzda quyidagicha ifodalanishi mumkin:

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

Bu to'ldiruvchi juftliklar A - T va G - C juftlik nukleotidlari o'rtasida kimyoviy bog' hosil qiladi va G va C orasidagi bog'lanish A va T o'rtasidagidan kuchliroqdir. Bog'lanish qat'iy ravishda komplementar asoslar o'rtasida hosil bo'ladi, ya'ni hosil bo'ladi. to'ldiruvchi bo'lmagan G va A o'rtasidagi bog'lanish mumkin emas.

DNKning "qadoqlanishi", DNK zanjiri qanday qilib xromosomaga aylanadi?

Nima uchun DNKning bu nukleotid zanjirlari ham bir-birining atrofida aylanadi? Bu nima uchun kerak? Gap shundaki, nukleotidlar soni juda katta va bunday uzun zanjirlarni joylashtirish uchun sizga juda ko'p joy kerak bo'ladi. Shu sababli, DNK ning ikkita zanjirining bir-birining atrofida spiral burmasi mavjud. Ushbu hodisa spiralizatsiya deb ataladi. Spiralizatsiya natijasida DNK zanjirlari 5-6 marta qisqaradi.

Ba'zi DNK molekulalari organizm tomonidan faol ishlatiladi, boshqalari esa kamdan-kam qo'llaniladi. Bunday kamdan-kam ishlatiladigan DNK molekulalari spirallanishdan tashqari, yanada ixchamroq "qadoqlash" dan o'tadi. Bunday ixcham paket supercoiling deb ataladi va DNK zanjirini 25-30 marta qisqartiradi!

DNK spiral qanday qadoqlangan?

Supercoiling uchun giston oqsillari ishlatiladi, ular tashqi ko'rinishi va tuzilishiga ega bo'lgan novda yoki ipning g'altagi. DNKning spirallangan iplari ushbu "spirallar" - giston oqsillariga o'ralgan. Shu tarzda, uzun filament juda ixcham tarzda o'raladi va juda kam joy egallaydi.

Agar u yoki bu DNK molekulasini ishlatish zarurati tug'ilsa, "echish" jarayoni sodir bo'ladi, ya'ni DNK ipi "spirtli" dan - giston oqsilidan (agar u o'ralgan bo'lsa) "ochiladi" va undan ajralib chiqadi. spiralni ikkita parallel zanjirga aylantiradi. Va DNK molekulasi shunday burilmagan holatda bo'lsa, undan kerakli genetik ma'lumotni o'qish mumkin. Bundan tashqari, genetik ma'lumotni o'qish faqat burilmagan DNK iplaridan sodir bo'ladi!

Yuqori o'ralgan xromosomalar to'plami deyiladi heteroxromatin, va ma'lumotni o'qish uchun mavjud bo'lgan xromosomalar - evromatin.

Genlar nima, ularning DNK bilan aloqasi qanday?

Endi genlar nima ekanligini ko'rib chiqaylik. Ma'lumki, qon guruhini, ko'zning rangini, sochlarini, terisini va tanamizning boshqa ko'plab xususiyatlarini aniqlaydigan genlar mavjud. Gen DNKning qat'iy belgilangan bo'limi bo'lib, qat'iy belgilangan kombinatsiyada joylashgan ma'lum miqdordagi nukleotidlardan iborat. DNKning qat'iy belgilangan qismida joylashishi ma'lum bir genning o'z o'rniga ega ekanligini anglatadi va bu joyni o'zgartirish mumkin emas. Bunday qiyoslash o‘rinlidir: odam ma’lum bir ko‘chada, ma’lum bir uyda va xonadonda yashaydi va odam o‘zboshimchalik bilan boshqa uyga, xonadonga yoki boshqa ko‘chaga ko‘chishi mumkin emas. Gendagi nukleotidlarning ma'lum soni har bir genda ma'lum miqdordagi nukleotidlar mavjudligini va ko'p yoki kamroq bo'lishi mumkin emasligini anglatadi. Masalan, insulin ishlab chiqarishni kodlovchi gen 60 ta asosiy juft uzunlikda; oksitotsin gormoni ishlab chiqarishni kodlovchi gen 370 bp.

Qattiq nukleotidlar ketma-ketligi har bir gen uchun o'ziga xosdir va qat'iy belgilangan. Masalan, AATTAATA ketma-ketligi insulin ishlab chiqarishni kodlaydigan genning bir qismidir. Insulinni olish uchun aynan shunday ketma-ketlik qo'llaniladi, masalan, adrenalin olish uchun nukleotidlarning boshqa kombinatsiyasi qo'llaniladi. Faqat nukleotidlarning ma'lum bir birikmasi ma'lum bir "mahsulot" ni (adrenalin, insulin va boshqalar) kodlashini tushunish muhimdir. "O'z o'rnida" turgan ma'lum miqdordagi nukleotidlarning bunday noyob birikmasi - bu gen.

Genlardan tashqari, DNK zanjirida "kodlanmagan ketma-ketliklar" joylashgan. Bunday kodlanmagan nukleotidlar ketma-ketligi genlarning faoliyatini tartibga soladi, xromosomalarning spirallanishiga yordam beradi va genning boshlang'ich va oxirgi nuqtalarini belgilaydi. Biroq, hozirgi kunga qadar ko'pchilik kodlanmagan ketma-ketliklarning roli noaniq bo'lib qolmoqda.

Xromosoma nima? jinsiy xromosomalar

Individning genlarining yig'indisi genom deb ataladi. Tabiiyki, butun genomni bitta DNKga yig'ib bo'lmaydi. Genom 46 juft DNK molekulasiga bo'lingan. Bir juft DNK molekulasi xromosoma deb ataladi. Demak, odamda 46 ta xromosomalar mavjud. Har bir xromosoma qat'iy belgilangan genlar to'plamini olib yuradi, masalan, 18-xromosomada ko'z rangini kodlovchi genlar mavjud va hokazo. Xromosomalar bir-biridan uzunligi va shakli bilan farqlanadi. Eng keng tarqalgan shakllar X yoki Y shaklida, ammo boshqalar ham bor. Odamda bir xil shakldagi ikkita xromosoma mavjud bo'lib, ular juft (juft) deb ataladi. Bunday farqlar bilan bog'liq holda, barcha juftlashgan xromosomalar raqamlangan - 23 juft mavjud. Bu shuni anglatadiki, bir juft xromosoma #1, juft #2, #3 va hokazo. Muayyan belgi uchun mas'ul bo'lgan har bir gen bir xil xromosomada joylashgan. Mutaxassislar uchun zamonaviy qo'llanmalarda genning lokalizatsiyasi, masalan, quyidagicha ko'rsatilishi mumkin: xromosoma 22, uzun qo'l.

Xromosomalar o'rtasidagi farqlar qanday?

Xromosomalar bir-biridan yana qanday farq qiladi? Uzoq qo'l atamasi nimani anglatadi? X-shaklidagi xromosomalarni olaylik.DNK zanjirlarining kesishishi qat'iy o'rtada (X) sodir bo'lishi mumkin yoki markaziy bo'lmaganda sodir bo'lishi mumkin. Agar DNK zanjirlarining bunday kesishishi markaziy tarzda sodir bo'lmasa, kesishish nuqtasiga nisbatan ba'zi uchlari uzunroq, boshqalari esa mos ravishda qisqaroq bo'ladi. Bunday uzun uchlari odatda xromosomaning uzun qo'li va qisqa uchlari mos ravishda qisqa qo'l deb ataladi. Y shaklidagi xromosomalarni asosan uzun qo'llar egallaydi, kaltalari esa juda kichikdir (ular hatto sxematik rasmda ham ko'rsatilmagan).

Xromosomalarning kattaligi o'zgarib turadi: eng kattasi No1 va 3-juft xromosomalar, eng kichiklari No17, No19 juft xromosomalardir.

Shakl va o'lchamlardan tashqari, xromosomalar o'z vazifalarida ham farqlanadi. 23 juftdan 22 jufti somatik, 1 jufti jinsiydir. Bu nima degani? Somatik xromosomalar shaxsning barcha tashqi belgilarini, uning xulq-atvor reaktsiyalarining xususiyatlarini, irsiy psixotipini, ya'ni har bir alohida shaxsning barcha xususiyatlari va xususiyatlarini aniqlaydi. Bir juft jinsiy xromosomalar insonning jinsini aniqlaydi: erkak yoki ayol. Inson jinsiy xromosomalarining ikki turi mavjud - X (X) va Y (Y). Agar ular XX (x - x) sifatida birlashtirilgan bo'lsa - bu ayol, agar XY (x - y) bo'lsa - oldimizda erkak bor.

Irsiy kasalliklar va xromosomalarning shikastlanishi

Biroq, genomning "buzilishlari" mavjud, keyin odamlarda genetik kasalliklar aniqlanadi. Masalan, 21 juft xromosomada ikkita emas, uchta xromosoma bo'lsa, odam Daun sindromi bilan tug'iladi.

Kasallikning boshlanishiga olib kelmaydigan, aksincha, yaxshi xususiyatlarni beradigan genetik materialning ko'plab kichikroq "buzilishlari" mavjud. Genetik materialning barcha "parchalanishi" mutatsiyalar deb ataladi. Kasallikka yoki organizm xossalarining yomonlashuviga olib keladigan mutatsiyalar salbiy, yangi foydali xususiyatlarning shakllanishiga olib keladigan mutatsiyalar esa ijobiy hisoblanadi.

Biroq, bugungi kunda odamlar azob chekayotgan kasalliklarning aksariyatiga nisbatan, bu irsiy kasallik emas, balki faqat moyillikdir. Masalan, bolaning otasida shakar asta-sekin so'riladi. Bu bolaning qandli diabet bilan tug'ilishini anglatmaydi, lekin bolaning moyilligi bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, agar bola shirinliklar va un mahsulotlarini suiiste'mol qilsa, unda qandli diabet paydo bo'ladi.

Bugungi kunda, deb atalmish predikativ dori. Ushbu tibbiy amaliyotning bir qismi sifatida odamda moyillik aniqlanadi (tegishli genlarni aniqlash asosida), keyin unga tavsiyalar beriladi - qanday parhezga rioya qilish kerak, ish va dam olish rejimlarini qanday qilib to'g'ri o'zgartirish kerak. kasal.

DNKda kodlangan ma'lumotni qanday o'qish mumkin?

Ammo DNK tarkibidagi ma'lumotlarni qanday o'qiy olasiz? O'z tanasi undan qanday foydalanadi? DNKning o'zi matritsaning bir turi, lekin oddiy emas, lekin kodlangan. DNK matritsasidan ma'lumotni o'qish uchun u birinchi navbatda maxsus tashuvchiga - RNKga o'tkaziladi. RNK kimyoviy jihatdan ribonuklein kislotadir. Uning DNK dan farqi shundaki, u yadro membranasi orqali hujayraga o'ta oladi, DNKda esa bunday qobiliyat yo'q (uni faqat yadroda topish mumkin). Kodlangan ma'lumotlar hujayraning o'zida ishlatiladi. Demak, RNK yadrodan hujayragacha kodlangan axborotni tashuvchidir.

RNK sintezi qanday sodir bo'ladi, RNK yordamida oqsil qanday sintezlanadi?

Ma'lumot "o'qilishi" kerak bo'lgan DNK zanjirlari bo'shatiladi, maxsus ferment, "quruvchi" ularga yaqinlashadi va DNK zanjiri bilan parallel ravishda qo'shimcha RNK zanjirini sintez qiladi. RNK molekulasi shuningdek, 4 turdagi nukleotidlardan - adenin (A), urasil (U), guanin (G) va sitozin (C) dan iborat. Bunda quyidagi juftliklar bir-birini to'ldiradi: adenin - urasil, guanin - sitozin. Ko'rib turganingizdek, DNKdan farqli o'laroq, RNK timin o'rniga urasildan foydalanadi. Ya'ni, "quruvchi" ferment quyidagicha ishlaydi: agar u DNK zanjirida A ni ko'rsa, u RNK zanjiriga Y ni biriktiradi, agar G bo'lsa, u C ni biriktiradi va hokazo. Shunday qilib, transkripsiya paytida har bir faol gendan shablon hosil bo'ladi - yadro membranasidan o'tishi mumkin bo'lgan RNK nusxasi.

Protein sintezi qanday qilib ma'lum bir gen tomonidan kodlangan?

Yadrodan chiqqandan keyin RNK sitoplazmaga kiradi. Sitoplazmada allaqachon RNK matritsa sifatida maxsus ferment tizimlariga (ribosomalar) o'rnatilgan bo'lishi mumkin, ular RNK ma'lumotlariga asoslanib, oqsilning tegishli aminokislotalar ketma-ketligini sintez qila oladi. Ma'lumki, oqsil molekulasi aminokislotalardan iborat. Ribosoma o'sib borayotgan oqsil zanjiriga qaysi aminokislota biriktirilishini qanday bila oladi? Bu triplet kod asosida amalga oshiriladi. Triplet kod RNK zanjirining uchta nukleotidlari ketma-ketligini bildiradi ( uchlik, masalan, GGU) bitta aminokislota uchun kod (bu holda, glitsin). Har bir aminokislota ma'lum bir triplet tomonidan kodlangan. Shunday qilib, ribosoma tripletni "o'qiydi", RNKga ma'lumot o'qilishi bilan keyingi qaysi aminokislota qo'shilishi kerakligini aniqlaydi. Aminokislotalar zanjiri hosil bo'lganda, u ma'lum fazoviy shaklga ega bo'lib, o'ziga yuklangan fermentativ, qurilish, gormonal va boshqa funktsiyalarni bajarishga qodir bo'lgan oqsilga aylanadi.

Har qanday tirik organizm uchun protein gen mahsulotidir. Bu genlarning barcha xilma-xil xususiyatlarini, sifatlarini va tashqi ko'rinishlarini aniqlaydigan oqsillardir.

Biz yashayotgan zamon hayratlanarli o'zgarishlar, ulkan taraqqiyot, odamlar tobora ko'proq yangi savollarga javob olishlari bilan ajralib turadi. Hayot shiddat bilan olg'a siljiydi va yaqinda imkonsiz bo'lib tuyulgan narsa amalga oshmoqda. Bugungi kunda fantastika janridagi syujetdek ko‘ringan narsa ham tez orada reallik xususiyatlariga ega bo‘lishi mutlaqo mumkin.

Yigirmanchi asrning ikkinchi yarmidagi eng muhim kashfiyotlardan biri nuklein kislotalar RNK va DNK bo'lib, ular tufayli inson tabiat sirlarini ochishga yaqinlashdi.

Nuklein kislotalar

Nuklein kislotalar yuqori molekulyar og'irlikdagi xususiyatlarga ega bo'lgan organik birikmalardir. Ularga vodorod, uglerod, azot va fosfor kiradi.

Ular 1869 yilda yiringni tekshirgan F. Misher tomonidan topilgan. Biroq, o'sha paytda uning kashfiyotiga unchalik ahamiyat berilmagan. Keyinchalik, bu kislotalar barcha hayvonlar va o'simliklar hujayralarida topilgandan keyingina, ularning ulkan roli haqida tushuncha paydo bo'ldi.

Nuklein kislotalarning ikki turi mavjud: RNK va DNK (ribonuklein va deoksiribonuklein kislotalar). Ushbu maqola ribonuklein kislotasiga bag'ishlangan, ammo umumiy tushunish uchun biz DNK nima ekanligini ham ko'rib chiqamiz.

Nima

DNK azotli asoslar orasidagi vodorod bog'lari orqali komplementarlik qonuniga ko'ra bog'langan ikkita zanjirdan iborat. Uzun zanjirlar spiralga o'ralgan, bir burilish deyarli o'nta nukleotidni o'z ichiga oladi. Qo'sh spiralning diametri ikki millimetr, nukleotidlar orasidagi masofa taxminan yarim nanometr. Bir molekulaning uzunligi ba'zan bir necha santimetrga etadi. Inson hujayrasi yadrosidagi DNK uzunligi deyarli ikki metrni tashkil qiladi.

DNK tuzilishi barcha DNK replikatsiyasini o'z ichiga oladi, bu bir molekuladan ikkita mutlaqo bir xil qiz molekula hosil bo'ladigan jarayonni anglatadi.

Yuqorida aytib o'tilganidek, zanjir nukleotidlardan iborat bo'lib, ular o'z navbatida azotli asoslardan (adenin, guanin, timin va sitozin) va fosfor kislotasi qoldig'idan iborat. Barcha nukleotidlar azotli asoslarda farqlanadi. Vodorod bog'lanishi barcha asoslar o'rtasida sodir bo'lmaydi, masalan, adenin faqat timin yoki guanin bilan birlashishi mumkin. Demak, organizmda adenil nukleotidlar soni timidil nukleotidlari kabi ko'p bo'lib, guanil nukleotidlar soni sitidil nukleotidlariga teng (Chargaff qoidasi). Ma’lum bo‘lishicha, bir zanjirning ketma-ketligi boshqa bir zanjirning ketma-ketligini oldindan belgilab beradi va zanjirlar bir-birini aks ettiradi. Ikki zanjirning nukleotidlari tartibli joylashib, shuningdek tanlab bog'langan bunday qolip bir-birini to'ldirish tamoyili deyiladi. Vodorod birikmalaridan tashqari, qo'sh spiral ham hidrofobik tarzda o'zaro ta'sir qiladi.

Ikki zanjir qarama-qarshi yo'nalishda, ya'ni ular qarama-qarshi yo'nalishda joylashgan. Shuning uchun, uchta "-birining uchi besh"-ning qarshisida boshqa zanjirning uchi.

Tashqi tomondan, u spiral zinapoyaga o'xshaydi, uning panjarasi shakar-fosfat magistralidir va qadamlar qo'shimcha azotli asoslardir.

Ribonuklein kislota nima?

RNK - bu ribonukleotidlar deb ataladigan monomerli nuklein kislota.

Kimyoviy xossalari bo'yicha u DNKga juda o'xshaydi, chunki ikkalasi ham nukleotidlarning polimerlari bo'lib, ular pentoza (besh uglerodli shakar) qoldig'ida qurilgan, beshinchi uglerod atomida fosfat guruhi va bir fosforlangan N-glikoziddir. birinchi uglerod atomidagi azot asosi.

Bu bitta polinukleotid zanjiri (viruslardan tashqari), DNKnikiga qaraganda ancha qisqa.

Bitta RNK monomeri quyidagi moddalarning qoldiqlari hisoblanadi:

• azotli asoslar;
• besh uglerodli monosaxarid;
• fosfor kislotalari.

RNKlarda pirimidin (urasil va sitozin) va purin (adenin, guanin) asoslari mavjud. Riboza RNK nukleotidining monosaxarididir.

RNK va DNK o'rtasidagi farqlar

Nuklein kislotalar bir-biridan quyidagi xossalari bilan farqlanadi:

• uning hujayradagi miqdori fiziologik holatga, yoshga va organlarga tegishliligiga bog'liq;
• DNK tarkibida uglevod dezoksiriboza, RNKda esa riboza mavjud;
• DNKdagi azotli asos timin, RNKda esa uratsil;
• sinflar turli funktsiyalarni bajaradi, lekin DNK matritsasida sintezlanadi;
• DNK qo'sh spiraldan, RNK esa bir zanjirdan iborat;
• bu DNKda ta'sir qilish xususiyatiga ega emas;
• RNK ko'proq kichik asoslarga ega;
• zanjirlar uzunligi jihatidan juda farq qiladi.

O'rganish tarixi

RNK xujayrasi birinchi marta nemis biokimyogari R.Altman tomonidan xamirturush hujayralarini o'rganayotganda kashf etilgan. Yigirmanchi asrning o'rtalarida genetikada DNKning roli isbotlangan. Shundan keyingina RNK turlari, funktsiyalari va boshqalar tasvirlangan. Hujayradagi massaning 80-90% gacha rRNK ga to'g'ri keladi, u oqsillar bilan birgalikda ribosomani hosil qiladi va oqsil biosintezida ishtirok etadi.

O'tgan asrning oltmishinchi yillarida birinchi marta oqsil sintezi uchun genetik ma'lumotni olib yuruvchi ma'lum bir tur bo'lishi kerakligi taklif qilindi. Shundan so'ng, genlarning to'ldiruvchi nusxalarini ifodalovchi bunday axborot ribonuklein kislotalari mavjudligi ilmiy jihatdan aniqlandi. Ularni xabarchi RNK ham deyiladi.

Transport kislotalari deb ataladigan moddalar ularda qayd etilgan ma'lumotlarni dekodlashda ishtirok etadi.

Keyinchalik nukleotidlar ketma-ketligini aniqlash va kislota fazosida RNK tuzilishini aniqlash usullari ishlab chiqila boshlandi. Shunday qilib, ribozimlar deb atalgan ularning ba'zilari poliribonukleotid zanjirlarini parchalashi aniqlandi. Natijada, ular sayyorada hayot tug'ilgan paytda RNK DNK va oqsillarsiz harakat qilgan deb taxmin qila boshladilar. Bundan tashqari, barcha o'zgarishlar uning ishtirokida amalga oshirildi.

Ribonuklein kislota molekulasining tuzilishi

Deyarli barcha RNKlar polinukleotidlarning yagona zanjiri bo'lib, ular o'z navbatida monoribonukleotidlar - purin va pirimidin asoslaridan iborat.

Nukleotidlar asoslarning bosh harflari bilan belgilanadi:

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

Ular o'zaro uch va besh fosfodiester bog'lari bilan bog'langan.

RNK tuzilishiga juda har xil miqdordagi nukleotidlar (bir necha o'ndan o'n minglabgacha) kiradi. Ular, asosan, bir-birini to'ldiruvchi asoslar bilan hosil qilingan qisqa ikki ipli iplardan tashkil topgan ikkilamchi tuzilmani tashkil qilishi mumkin.

Ribnuklein kislota molekulasining tuzilishi

Yuqorida aytib o'tilganidek, molekula bir ipli tuzilishga ega. RNK o'zining ikkilamchi tuzilishi va shaklini nukleotidlarning bir-biri bilan o'zaro ta'siri natijasida oladi. Bu polimer, uning monomeri shakar, fosfor kislotasi qoldig'i va azotli asosdan tashkil topgan nukleotiddir. Tashqi tomondan, molekula DNK zanjirlaridan biriga o'xshaydi. RNK tarkibiga kiruvchi adenin va guanin nukleotidlari purindir. Sitozin va urasil pirimidin asoslari hisoblanadi.

Sintez jarayoni

RNK molekulasi sintezlanishi uchun shablon DNK molekulasidir. To'g'ri, ribonuklein kislotasi matritsasida dezoksiribonuklein kislotaning yangi molekulalari hosil bo'lganda, teskari jarayon ham sodir bo'ladi. Bu ma'lum turdagi viruslarning replikatsiyasi paytida sodir bo'ladi.

Ribonuklein kislotaning boshqa molekulalari ham biosintez uchun asos bo'lib xizmat qilishi mumkin. Hujayra yadrosida sodir bo'ladigan uning transkripsiyasi ko'plab fermentlarni o'z ichiga oladi, ammo ularning eng muhimi RNK polimerazadir.

Turlari

RNK turiga qarab uning vazifalari ham farqlanadi. Bir nechta turlari mavjud:

• axborot i-RNK;
• ribosoma r-RNK;
• t-RNKni tashish;
• kichik;
• ribozimlar;
• virusli.

Ma'lumot ribonuklein kislotasi

Bunday molekulalar matritsa deb ham ataladi. Ular hujayradagi umumiy miqdorning taxminan ikki foizini tashkil qiladi. Eukaryotik hujayralarda ular DNK shablonlari bo'yicha yadrolarda sintezlanadi, so'ngra sitoplazmaga o'tadi va ribosomalar bilan bog'lanadi. Bundan tashqari, ular oqsil sintezi uchun shablonlarga aylanadi: ularga aminokislotalarni olib yuruvchi transfer RNKlar qo'shiladi. Oqsilning o'ziga xos tuzilishida amalga oshiriladigan axborotni o'zgartirish jarayoni shunday sodir bo'ladi. Ayrim virusli RNKlarda u ham xromosoma hisoblanadi.

Yoqub va Mano bu turning kashfiyotchilaridir. Qattiq tuzilishga ega emas, uning zanjiri kavisli ilmoqlarni hosil qiladi. Ishlamasdan, i-RNK burmalarga va burmalarga to'planib, to'pga aylanadi va ish holatida ochiladi.

mRNK sintez qilinayotgan oqsildagi aminokislotalarning ketma-ketligi haqida ma'lumotni olib yuradi. Har bir aminokislota genetik kodlar yordamida ma'lum bir joyda kodlanadi, ular quyidagilar bilan tavsiflanadi:

• triplet - to'rtta mononukleotiddan oltmish to'rtta kodon (genetik kod) qurish mumkin;
• kesib o'tmaslik - axborot bir yo'nalishda harakat qiladi;
• uzluksizlik - ishlash printsipi bitta mRNK bitta oqsildir;
• universallik - aminokislotalarning bir yoki boshqa turi barcha tirik organizmlarda bir xil tarzda kodlangan;
• degeneratsiya - yigirmata aminokislotalar ma'lum va oltmish bir kodon, ya'ni ular bir nechta genetik kodlar bilan kodlangan.

Ribosomal ribonuklein kislotasi

Bunday molekulalar hujayrali RNKning katta qismini, ya'ni umumiy miqdorining sakson-to'qson foizini tashkil qiladi. Ular oqsillar bilan birlashadi va ribosomalarni hosil qiladi - bular oqsil sintezini amalga oshiradigan organellalardir.

Ribosomalar oltmish besh foiz rRNK va 35 foiz oqsildan iborat. Ushbu polinukleotid zanjiri oqsil bilan birga osongina egiladi.

Ribosoma aminokislotalar va peptid mintaqalaridan iborat. Ular aloqa yuzalarida joylashgan.

Ribosomalar kerakli joylarga erkin harakatlanadi. Ular juda aniq emas va nafaqat mRNKdan ma'lumotni o'qiy oladi, balki ular bilan matritsa hosil qiladi.

Ribonuklein kislotani tashish

tRNKlar eng ko'p o'rganilgan. Ular hujayra ribonuklein kislotasining o'n foizini tashkil qiladi. Ushbu turdagi RNKlar maxsus ferment tufayli aminokislotalar bilan bog'lanadi va ribosomalarga etkazib beriladi. Bunday holda, aminokislotalar transport molekulalari tomonidan tashiladi. Biroq, turli xil kodonlar aminokislotalarni kodlashi sodir bo'ladi. Keyin bir nechta transport RNKlari ularni olib yuradi.

U harakatsiz holatda to'pga o'raladi va ishlayotganda yonca bargiga o'xshaydi.

U quyidagi bo'limlarni o'z ichiga oladi:

• ACC nukleotidlar ketma-ketligiga ega bo'lgan akseptor poyasi;
• ribosomaga ulanish joyi;
• bu tRNKga biriktirilgan aminokislotalarni kodlovchi antikodon.

Ribonuklein kislotaning kichik turlari

Yaqinda RNK turlari kichik RNKlar deb ataladigan yangi sinf bilan to'ldirildi. Ular, ehtimol, embrion rivojlanishida genlarni yoqadigan yoki o'chiradigan, shuningdek hujayralardagi jarayonlarni boshqaradigan universal regulyatorlardir.

Ribozimlar ham yaqinda aniqlangan, ular RNK kislotasi fermentlanganda faol ishtirok etib, katalizator vazifasini bajaradi.

Kislotalarning virusli turlari

Virus ribonuklein kislotasi yoki deoksiribonuklein kislotasini o'z ichiga olishi mumkin. Shuning uchun tegishli molekulalar bilan ular RNK o'z ichiga olgan deb ataladi. Bunday virus hujayraga kirganda, teskari transkripsiya sodir bo'ladi - ribonuklein kislotasi asosida yangi DNK paydo bo'ladi, ular hujayralarga birlashtirilib, virusning mavjudligi va ko'payishini ta'minlaydi. Boshqa holatda, kiruvchi RNKda komplementar RNK hosil bo'ladi. Viruslar oqsillardir, hayotiy faoliyat va ko'payish DNKsiz, faqat virusning RNKidagi ma'lumotlar asosida davom etadi.

replikatsiya

Umumiy tushunchani yaxshilash uchun ikkita bir xil nuklein kislota molekulasi paydo bo'ladigan replikatsiya jarayonini ko'rib chiqish kerak. Hujayra bo'linishi shunday boshlanadi.

U DNK polimerazalarini, DNKga bog'liq, RNK polimerazalarini va DNK ligazalarini o'z ichiga oladi.

Replikatsiya jarayoni quyidagi bosqichlardan iborat:

• despiralizatsiya - butun molekulani egallab olgan ona DNKining ketma-ket ajralishi mavjud;
• vodorod aloqalarining uzilishi, unda zanjirlar ajralib chiqadi va replikatsiya vilkasi paydo bo'ladi;
• dNTPlarni onalik zanjirlarining bo'shatilgan asoslariga moslashtirish;
• dNTP molekulalaridan pirofosfatlarning ajralishi va ajralib chiqadigan energiya hisobiga fosforodiester bog'lanishi;
• nafas olish.

Qiz molekulasi hosil bo'lgandan so'ng, yadro, sitoplazma va qolganlari bo'linadi. Shunday qilib, barcha genetik ma'lumotlarni to'liq olgan ikkita qiz hujayra hosil bo'ladi.

Bundan tashqari, hujayrada sintezlanadigan oqsillarning birlamchi tuzilishi kodlangan. DNK bu jarayonda to'g'ridan-to'g'ri emas, balki bilvosita ishtirok etadi, bu DNKda oqsillarning sintezi, hosil bo'lishda ishtirok etuvchi RNK sodir bo'lishidan iborat. Bu jarayon transkripsiya deb ataladi.

Transkripsiya

Barcha molekulalarning sintezi transkripsiya paytida, ya'ni ma'lum bir DNK operonidan genetik ma'lumotni qayta yozishda sodir bo'ladi. Jarayon ba'zi jihatdan replikatsiyaga o'xshaydi, boshqalarida esa juda boshqacha.

O'xshashliklar quyidagi qismlardan iborat:

• boshlanishi DNKning despiralizatsiyasidan kelib chiqadi;
• zanjirlar asoslari orasidagi vodorod aloqalarida uzilish mavjud;
• NTFlar ularga qo'shimcha ravishda moslashtirilgan;
• vodorod bog'lari hosil bo'ladi.

Replikatsiyadan farqlari:

• transkripsiya paytida DNKning faqat transkriptonga mos keladigan qismi burilmaydi, replikatsiya paytida esa butun molekula burilmaydi;
• transkripsiya paytida sozlanishi mumkin bo'lgan NTPlar ribozani va timin o'rniga urasilni o'z ichiga oladi;
• ma'lumot faqat ma'lum bir hududdan hisobdan chiqariladi;
• molekula hosil bo'lgandan so'ng, vodorod bog'lari va sintezlangan zanjir buziladi va ip DNKdan chiqib ketadi.

Oddiy ishlashi uchun RNKning birlamchi tuzilishi faqat ekzonlardan chiqarilgan DNK bo'limlaridan iborat bo'lishi kerak.

Yangi hosil bo'lgan RNK kamolotga etish jarayonini boshlaydi. Jim hududlar kesiladi va informatsion hududlar polinukleotid zanjirini hosil qilish uchun birlashtiriladi. Bundan tashqari, har bir tur faqat o'ziga xos bo'lgan o'zgarishlarga ega.

mRNKda boshlang'ich uchiga bog'lanish sodir bo'ladi. Poliadenilat oxirgi saytga qo'shiladi.

Bazalar tRNKda o'zgartirilib, kichik turlarni hosil qiladi.

r-RNKda alohida asoslar ham metillanadi.

Yo'q qilishdan himoya qiling va oqsillarni sitoplazmaga tashishni yaxshilang. Yetuk holatdagi RNK ular bilan bog'langan.

Dezoksiribonuklein va ribonuklein kislotalarning ahamiyati

Nuklein kislotalar organizmlar hayotida katta ahamiyatga ega. Ular har bir hujayrada sintezlangan oqsillar haqidagi ma'lumotlarni saqlaydi, sitoplazmaga o'tkazadi va qiz hujayralarga meros qilib oladi. Ular barcha tirik organizmlarda mavjud, bu kislotalarning barqarorligi ikkala hujayraning va butun organizmning normal ishlashi uchun muhim rol o'ynaydi. Ularning tuzilishidagi har qanday o'zgarishlar hujayra o'zgarishlariga olib keladi.

Bundan deyarli yarim asr oldin, 1953 yilda D.Uotson va F.Krik gen moddasi - dezoksiribonuklein kislotaning (DNK) strukturaviy (molekulyar) tashkil etilishi printsipini kashf etdilar. DNKning tuzilishi gen moddasining aniq ko'payishi - reduplikatsiyasi mexanizmining kalitini berdi. Shunday qilib, yangi fan paydo bo'ldi - molekulyar biologiya. Molekulyar biologiyaning markaziy dogmasi ishlab chiqilgan: DNK - RNK - oqsil. Uning ma'nosi shundaki, DNKda qayd etilgan genetik ma'lumot oqsillar shaklida, lekin bevosita emas, balki tegishli polimer - ribonuklein kislota (RNK) orqali amalga oshiriladi va nuklein kislotalardan oqsillarga bo'lgan bu yo'l qaytarilmasdir. Shunday qilib, DNK DNKda sintezlanib, o'zining reduplikatsiyasini, ya'ni avlodlarda asl genetik materialning ko'payishini ta'minlaydi; RNK DNKdan sintezlanadi, buning natijasida genetik ma'lumot qayta yoziladi yoki RNKning ko'p nusxalari ko'rinishida transkripsiya qilinadi; RNK molekulalari oqsil sintezi uchun shablon bo'lib xizmat qiladi - genetik ma'lumotlar polipeptid zanjirlari shakliga aylanadi. Maxsus holatlarda RNK DNK shaklida ("teskari transkripsiya") ko'chirilishi mumkin, shuningdek, RNK (replikatsiya) shaklida ko'chirilishi mumkin, ammo oqsil hech qachon nuklein kislotalar uchun shablon bo'la olmaydi (batafsil ma'lumot uchun qarang).

Demak, bu DNK organizmlarning irsiyatini, ya'ni avlodlarda ko'payadigan oqsillar va ularga bog'liq belgilar to'plamini belgilaydi. Protein biosintezi tirik materiyaning markaziy jarayoni bo'lib, nuklein kislotalar uni, bir tomondan, sintez qilingan oqsillarning butun majmuasi va o'ziga xos xususiyatlarini aniqlaydigan dastur bilan ta'minlaydi, ikkinchidan, bu dasturni avlodlarda aniq takrorlash mexanizmi bilan ta'minlaydi. . Binobarin, hayotning zamonaviy uyali shakldagi kelib chiqishi irsiy oqsil biosintezi mexanizmining paydo bo'lishiga qadar kamayadi.

Protein biosintezi

Molekulyar biologiyaning markaziy dogmasi faqat genetik ma'lumotni nuklein kislotalardan oqsillarga va natijada tirik organizmning xususiyatlari va xususiyatlariga o'tkazish usulini nazarda tutadi. Markaziy dogma shakllantirilgandan keyingi o'nlab yillar davomida ushbu yo'lni amalga oshirish mexanizmlarini o'rganish RNKning genlardan (DNK) oqsillarga ma'lumot tashuvchisi va oqsil sintezi uchun matritsa bo'lib xizmat qilishdan ko'ra ancha xilma-xil funktsiyalarini aniqladi. .

Shaklda. 1-rasmda hujayradagi oqsil biosintezining umumiy sxemasi ko'rsatilgan. xabarchi RNK(xabarchi RNK, xabarchi RNK, mRNK), yuqorida muhokama qilingan oqsillarni kodlash hujayrali RNKning uchta asosiy sinfidan faqat bittasi. Ularning asosiy qismi (taxminan 80%) RNKning boshqa sinfidir - ribosoma RNK, ular universal oqsil sintez qiluvchi zarralar - ribosomalarning strukturaviy ramkasini va funktsional markazlarini tashkil qiladi. Bu ribosomalar deb ataladigan ultramikroskopik molekulyar mashinalarning shakllanishi uchun ham strukturaviy, ham funktsional jihatdan mas'ul bo'lgan ribosoma RNKlaridir. Ribosomalar genetik ma'lumotni mRNK molekulalari shaklida oladi va ikkinchisi tomonidan dasturlashtirilgan holda, ushbu dasturga qat'iy muvofiq ravishda oqsillarni hosil qiladi.

Biroq, oqsillarni sintez qilish uchun ma'lumot yoki dasturning o'zi etarli emas - sizga ularni tayyorlash mumkin bo'lgan material ham kerak. Protein sintezi uchun material oqimi uchinchi sinf hujayrali RNK orqali ribosomalarga o'tadi - RNKni uzatish(transfer RNK, transfer RNK, tRNK). Ular oqsillar uchun qurilish materiali bo'lib xizmat qiluvchi aminokislotalarni kovalent bog'laydi - qabul qiladi va ribosomalarga aminoatsil-tRNK shaklida kiradi. Ribosomalarda aminoatsil-tRNKlar mRNKning kodonlari - uch nukleotid birikmalari bilan o'zaro ta'sir qiladi, buning natijasida translatsiya paytida kodonlar dekodlanadi.

Ribonuklein kislotalar

Shunday qilib, bizda zamonaviy tirik materiyaning asosiy jarayoni - oqsil biosintezini belgilaydigan asosiy hujayrali RNKlar to'plami mavjud. Bular mRNK, ribosoma RNK va tRNK. RNK DNKda fermentlar yordamida sintezlanadi - transkripsiyani amalga oshiradigan RNK polimerazalari - ikki zanjirli DNKning ma'lum bo'limlarini (chiziqli segmentlarini) bir zanjirli RNK shaklida qayta yozish. Hujayra oqsillarini kodlaydigan DNK hududlari mRNK shaklida qayta yoziladi, shu bilan birga ribosoma RNK va tRNKning ko'p nusxalarini sintez qilish uchun hujayra genomining maxsus hududlari mavjud bo'lib, keyinchalik oqsillarga tarjima qilinmasdan intensiv qayta yozish amalga oshiriladi.

RNKning kimyoviy tuzilishi. Kimyoviy jihatdan RNK DNKga juda o'xshaydi. Ikkala modda ham nukleotidlarning chiziqli polimerlaridir. Har bir monomer - nukleotid - bu beshinchi uglerod atomining gidroksil guruhi (ester bog'i) va birinchi uglerod atomida azotli asosda fosfat guruhini olib yuruvchi, besh uglerodli shakar qoldig'i - pentozadan qurilgan fosforlangan N-glikozid ( N-glikozidik bog'lanish). DNK va RNKning asosiy kimyoviy farqi shundaki, RNK monomerining qand qoldig'i riboza, DNK monomeri esa riboza hosilasi bo'lgan dezoksiriboza bo'lib, unda ikkinchi uglerod atomida gidroksil guruhi yo'q (2-rasm). ).

DNKda ham, RNKda ham azotli asoslarning to'rt turi mavjud: ikkita purin asoslari - adenin (A) va guanin (G) - va ikkita pirimidin asoslari - sitozin (C) va urasil (U) yoki uning metillangan hosilasi timin (T).

Uratsil RNK monomerlariga, timin esa DNK monomerlariga xosdir va bu RNK va DNK o'rtasidagi ikkinchi farqdir. Monomerlar - RNK ribonukleotidlari yoki DNK deoksiribonukleotidlari - shakar qoldiqlari (pentozaning beshinchi va uchinchi uglerod atomlari orasida) o'rtasida fosfodiester ko'priklarini hosil qilib, polimer zanjirini hosil qiladi. Shunday qilib, nuklein kislotaning polimer zanjiri - DNK yoki RNK - yon guruhlar sifatida azotli asoslarga ega chiziqli shakar-fosfat magistral sifatida ifodalanishi mumkin.

RNKning makromolekulyar tuzilishi. Ikki turdagi nuklein kislotalar oʻrtasidagi asosiy makrostrukturaviy farq shundaki, DNK bitta qoʻsh spiral, yaʼni umumiy oʻq atrofida spiral shaklida burilgan ikkita bir-birini toʻldiruvchi bogʻlangan polimer zanjirining makromolekulasi (qarang [ , ]) va RNK esa bitta. - simli polimer. Shu bilan birga, yon guruhlarning - azotli asoslarning bir-biri bilan, shuningdek, shakar-fosfat magistralining fosfatlari va gidroksillari bilan o'zaro ta'siri bir zanjirli RNK polimerining o'ziga burmalanishiga olib keladi. ixcham struktura, oqsil polipeptid zanjirining ixcham globulaga katlanishiga o'xshaydi. Shu tarzda, noyob RNK nukleotidlari ketma-ketligi noyob fazoviy tuzilmalarni hosil qilishi mumkin.

RNKning o'ziga xos fazoviy tuzilishi birinchi marta 1974 yilda tRNKlardan birining atom tuzilishini dekodlashda ko'rsatildi [ , ] (3-rasm). 76 ta nukleotid monomerdan tashkil topgan tRNK polimer zanjirining buklanishi juda ixcham globulyar yadro hosil bo‘lishiga olib keladi, undan ikkita o‘simta to‘g‘ri burchak ostida chiqib turadi. Ular DNKga o'xshash qisqa qo'sh spirallardir, lekin bir xil RNK zanjiri bo'limlarining o'zaro ta'siri bilan tashkil etilgan. Chiqib ketishlardan biri aminokislotalarning qabul qiluvchisi bo'lib, ribosomadagi oqsil polipeptid zanjirining sintezida ishtirok etadi, ikkinchisi esa bir xil ribosomadagi mRNKning kodlovchi uchligi (kodon) bilan to'ldiruvchi o'zaro ta'sir qilish uchun mo'ljallangan. Faqat shunday tuzilma aminokislotalarni tRNKga biriktiruvchi oqsil-ferment va translatsiya paytida ribosoma bilan maxsus ta'sir o'tkazishga qodir, ya'ni ular tomonidan maxsus "tanib olinadi".

Izolyatsiya qilingan ribosomali RNKlarni o'rganish ushbu turdagi yanada uzunroq chiziqli polimerlardan ixcham o'ziga xos tuzilmalar hosil bo'lishining quyidagi yorqin misolini keltirdi. Ribosoma ikkita teng bo'lmagan qismdan - katta va kichik ribosoma subpartikullaridan (subbirliklardan) iborat. Har bir subbirlik bitta yuqori polimer RNK va turli ribosoma oqsillaridan tuzilgan. Ribosomal RNK zanjirlarining uzunligi juda katta ahamiyatga ega: masalan, bakterial ribosomaning kichik bo'linmasi RNKsi 1500 dan ortiq nukleotidlarni o'z ichiga oladi va katta bo'linma RNK 3000 ga yaqin nukleotidlarni o'z ichiga oladi. Sutemizuvchilarda, shu jumladan, odamlarda bu RNKlar yanada kattaroqdir - kichik va katta bo'linmalarda mos ravishda 1900 ga yaqin nukleotid va 5000 dan ortiq nukleotid.

Protein sheriklaridan ajratilgan va sof shaklda olingan izolyatsiyalangan ribosoma RNKlarining o'zlari ribosoma bo'linmalariga o'xshash o'lcham va shakldagi ixcham tuzilmalarga o'z-o'zidan buklanishga qodir ekanligi ko'rsatilgan]. Katta va kichik zarrachalarning shakli har xil va shunga mos ravishda katta va kichik ribosoma RNKlarining shakli ham farqlanadi (4-rasm). Shunday qilib, ribosoma RNK ning chiziqli zanjirlari o'z-o'zidan ma'lum fazoviy tuzilmalarga aylanadi, ular ribosoma subzarrachalarining o'lchamini, shaklini va aftidan, ichki tuzilishini va, demak, butun ribosomani belgilaydi.

Kichik RNKlar. Tirik hujayraning tarkibiy qismlari va umumiy hujayra RNK ning alohida fraktsiyalari o'rganilganda, masala RNKning uchta asosiy turi bilan chegaralanmaganligi ma'lum bo'ldi. Ma'lum bo'lishicha, tabiatda RNKning boshqa ko'plab turlari mavjud. Bular, birinchi navbatda, 300 tagacha nukleotidni o'z ichiga olgan, ko'pincha noma'lum funktsiyalarga ega bo'lgan "kichik RNKlar" deb ataladi. Qoida tariqasida, ular bir yoki bir nechta oqsillar bilan bog'lanadi va hujayrada ribonukleoproteinlar - "kichik RNPlar" sifatida mavjud.

Kichik RNKlar hujayraning barcha qismlarida, jumladan, sitoplazma, yadro, yadro va mitoxondriyalarda mavjud. Funktsiyalari ma'lum bo'lgan kichik RNPlarning aksariyati RNK ning asosiy turlarini transkripsiyadan keyingi qayta ishlash mexanizmlarida (RNKni qayta ishlash) - mRNK prekursorlarini etuk mRNKlarga aylantirish (splaysing), mRNKni tahrirlash, tRNK biogenezi va ribosomalarning etukligida ishtirok etadi. RNKlar. Hujayralarda eng ko'p tarqalgan kichik RNP (SRP) turlaridan biri sintezlangan oqsillarni hujayra membranasi orqali tashishda asosiy rol o'ynaydi. Tarjimada tartibga solish funktsiyalarini bajaradigan kichik RNKlarning ma'lum turlari mavjud. Maxsus kichik RNK hujayra avlodlarida DNK replikatsiyasini ta'minlash uchun mas'ul bo'lgan eng muhim ferment - telomerazaning bir qismidir. Aytish kerakki, ularning molekulyar o'lchamlari hujayrali globulyar oqsillarning o'lchamlari bilan taqqoslanadi. Shunday qilib, asta-sekin ma'lum bo'ladiki, tirik hujayraning ishlashi nafaqat unda sintez qilingan oqsillarning xilma-xilligi, balki turli xil RNKlarning boy to'plami mavjudligi bilan ham belgilanadi, ulardan kichik RNKlar asosan ixchamligi va hajmini taqlid qiladi. oqsillar.

Ribozimlar. Barcha faol hayot metabolizm - metabolizmga asoslanadi va metabolizmning barcha biokimyoviy reaktsiyalari faqat evolyutsiya natijasida yaratilgan yuqori samarali o'ziga xos katalizatorlar tufayli hayotga mos keladigan tezlikda sodir bo'ladi. Ko'p o'n yillar davomida biokimyogarlar biologik kataliz har doim va hamma joyda oqsillar tomonidan amalga oshirilishiga ishonch hosil qilishgan. fermentlar, yoki fermentlar. Shunday qilib, 1982-1983 yillarda. tabiatda oqsillar kabi yuqori o'ziga xos katalitik faollikka ega bo'lgan RNK turlari mavjudligi ko'rsatildi [ , ]. Bunday RNK katalizatorlari deyiladi ribozimlar. Biokimyoviy reaktsiyalar katalizidagi oqsillarning eksklyuzivligi haqidagi g'oya o'z nihoyasiga yetdi.

Hozirgi vaqtda ribosoma ham ribozim hisoblanadi. Darhaqiqat, barcha mavjud eksperimental ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, ribosomadagi protein polipeptid zanjirining sintezi ribosoma oqsillari tomonidan emas, balki ribosoma RNK tomonidan katalizlanadi. Transpeptidatsiya reaktsiyasini katalizlash uchun mas'ul bo'lgan yirik ribosomali RNKning katalitik hududi aniqlandi, bu orqali translyatsiya paytida oqsil polipeptid zanjiri kengaytiriladi.

Virusli DNK replikatsiyasiga kelsak, uning mexanizmi hujayraning genetik materiali - DNKning replikatsiyasidan unchalik farq qilmaydi. Virusli RNK holatida normal hujayralarda bostirilgan yoki umuman bo'lmagan jarayonlar amalga oshiriladi, bu erda barcha RNK faqat shablon sifatida DNKda sintezlanadi. RNK o'z ichiga olgan viruslar bilan kasallanganda, vaziyat ikki barobar bo'lishi mumkin. Ayrim hollarda DNK virus RNKsida shablon sifatida sintezlanadi (“teskari transkripsiya”) va virusli RNKning ko‘p nusxalari ushbu DNKda transkripsiyalanadi. Boshqa, biz uchun eng qiziqarli holatlarda, qo'shimcha RNK zanjiri virusli RNKda sintezlanadi, bu virusli RNKning yangi nusxalarini sintez qilish - replikatsiya qilish uchun shablon bo'lib xizmat qiladi. Shunday qilib, RNK o'z ichiga olgan viruslar bilan infektsiya paytida, DNKda bo'lgani kabi, RNKning o'z tuzilishining ko'payishini aniqlashning asosiy qobiliyati amalga oshiriladi.

RNKning ko'p funksiyaliligi. RNK funktsiyalari haqidagi bilimlarni umumlashtirib, ko'rib chiqsak, biz ushbu polimerning tabiatdagi g'ayrioddiy ko'p funktsionalligi haqida gapirishimiz mumkin. RNK ning asosiy ma'lum funktsiyalarining quyidagi ro'yxatini keltirish mumkin.

Genetik replikativ funktsiya: nukleotidlarning chiziqli ketma-ketliklarini komplementar ketma-ketliklar orqali nusxalash (ko'paytirish) uchun tizimli qobiliyat. Funktsiya virusli infektsiyalarda amalga oshiriladi va DNKning hujayrali organizmlar hayotidagi asosiy funktsiyasi - genetik materialning takrorlanishiga o'xshaydi.

Kodlash funktsiyasi: nukleotidlarning chiziqli ketma-ketligi bo'yicha oqsil sintezini dasturlash. Bu DNK bilan bir xil funktsiyadir. DNKda ham, RNKda ham bir xil nukleotid tripletlari oqsillarning 20 ta aminokislotalarini kodlaydi va nuklein kislotalar zanjiridagi tripletlar ketma-ketligi protein polipeptid zanjiridagi 20 turdagi aminokislotalarni ketma-ket joylashtirish dasturidir.

Strukturani shakllantirish funktsiyasi: noyob uch o'lchovli tuzilmalarni shakllantirish. Yilni buklangan kichik RNK molekulalari asosan globulyar oqsillarning uch o'lchovli tuzilmalariga o'xshaydi, uzunroq RNK molekulalari esa kattaroq biologik zarralar yoki ularning yadrolarini ham hosil qilishi mumkin.

Tanib olish funktsiyasi: boshqa makromolekulalar (shu jumladan oqsillar va boshqa RNKlar) va kichik ligandlar bilan yuqori o'ziga xos fazoviy o'zaro ta'sir. Bu funksiya, ehtimol, oqsillarda asosiy hisoblanadi. U polimerning o'ziga xos tarzda buklanish va o'ziga xos uch o'lchovli tuzilmalarni hosil qilish qobiliyatiga asoslangan. Tanib olish funktsiyasi maxsus katalizning asosidir.

Katalitik funktsiya: ribozimlar tomonidan kimyoviy reaktsiyalarning o'ziga xos katalizi. Bu funktsiya ferment oqsillarining fermentativ funktsiyasiga o'xshaydi.

Umuman olganda, RNK bizga shunday hayratlanarli polimer sifatida ko'rinadiki, uni ixtiro qilish uchun na koinot evolyutsiyasi vaqti, na Yaratuvchining aql-zakovati etarli bo'lmasa kerak edi. Ko'rinib turibdiki, RNK hayot uchun muhim bo'lgan ikkala polimer - DNK va oqsillarning funktsiyalarini bajarishga qodir. Fan oldida savol tug'ilgan bo'lsa ajab emas: RNK dunyosining paydo bo'lishi va o'zini o'zi etarli mavjudligi uning zamonaviy DNK-oqsil shaklida hayot paydo bo'lishidan oldin bo'lishi mumkinmi?

HAYOTNING KECHI

Oparinning oqsil-koaservat nazariyasi. Ehtimol, hayotning abiogen tarzda kelib chiqishi haqidagi birinchi ilmiy, puxta o'ylangan nazariyani biokimyogar A.I. Oparin o'tgan asrning 20-yillarida [,]. Nazariya hamma narsa oqsillardan boshlangan degan tushunchaga va ma'lum sharoitlarda oqsil monomerlari - aminokislotalarning va oqsilga o'xshash polimerlarning (polipeptidlarning) abiogen yo'l bilan o'z-o'zidan kimyoviy sintezi mumkinligiga asoslangan edi. Nazariyaning nashr etilishi butun dunyo bo'ylab bir qator laboratoriyalarda ko'plab tajribalarni rag'batlantirdi, bu sun'iy sharoitda bunday sintezning haqiqatini ko'rsatdi. Nazariya tezda umume'tirof etildi va juda mashhur bo'ldi.

Uning asosiy postulati shundan iborat ediki, birlamchi "bulyonda" o'z-o'zidan paydo bo'lgan oqsilga o'xshash birikmalar "koaservat tomchilarga - ko'proq suyultirilgan suvli eritmada suzuvchi alohida kolloid tizimlarga (zollar) birlashtirildi. Bu organizmlarning paydo bo'lishi uchun asosiy shartni berdi. ma'lum bir biokimyoviy tizimni atrof-muhitdan ajratib olish, uni qismlarga ajratish.Koaservat tomchilarining oqsilga o'xshash ba'zi birikmalari katalitik faollikka ega bo'lishi mumkinligi sababli, tomchilar ichida biokimyoviy sintez reaktsiyalarini o'tkazish mumkin bo'ldi - assimilyatsiya o'xshashligi va shuning uchun o'sish bor edi. koaservatning keyinchalik qismlarga bo'linishi - ko'payish.koaservat tirik hujayraning prototipi sifatida ko'rib chiqildi (5-rasm).

Hayotning paydo bo'lishi sohasidagi deyarli barcha mutaxassislarga uzoq vaqt davomida ko'z yumgan bitta muammodan tashqari hamma narsa yaxshi o'ylangan va nazariy jihatdan ilmiy asoslangan edi. Agar oqsil molekulalarining muvaffaqiyatli konstruktsiyalari (masalan, o'sish va ko'payishda ushbu koaservat uchun afzalliklarni ta'minlaydigan samarali katalizatorlar) koaservatda tasodifiy shablonsiz sintezlar orqali o'z-o'zidan paydo bo'lgan bo'lsa, ularni qanday qilib koaservat ichida tarqatish uchun nusxalash mumkin edi? , va undan ham ko'proq avlod koaservatlariga o'tish uchunmi? Nazariya yagona, tasodifiy paydo bo'ladigan samarali oqsil tuzilmalarining koaservat ichida va avlodlarda aniq ko'payishi muammosiga yechim taklif qila olmadi.

RNK dunyosi zamonaviy hayotning peshqadami sifatida. Genetik kod, nuklein kislotalar va oqsil biosintezi haqidagi bilimlarning to'planishi TOM haqidagi tubdan yangi g'oyaning tasdiqlanishiga olib keldi, hamma narsa oqsillardan emas, balki RNKdan boshlangan [ - ]. Nuklein kislotalar biologik polimerlarning yagona turi bo'lib, ularning makromolekulyar tuzilishi yangi zanjirlar sintezida komplementarlik printsipi (batafsilroq ma'lumot uchun qarang) tufayli monomer birliklarining o'z chiziqli ketma-ketligini nusxalash qobiliyatini ta'minlaydi, boshqacha qilib aytganda: polimerni ko'paytirish (ko'paytirish) qobiliyati, uning mikro tuzilishi. Shuning uchun faqat nuklein kislotalar, oqsillar emas, genetik material, ya'ni avlodlarda o'ziga xos mikro tuzilishini takrorlaydigan ko'paytiriladigan molekulalar bo'lishi mumkin.

Bir qator sabablarga ko'ra, asosiy genetik material DNK emas, balki RNK bo'lishi mumkin.

Birinchidan, kimyoviy sintezda ham, biokimyoviy reaksiyalarda ham ribonukleotidlar deoksiribonukleotidlardan oldin turadi; deoksiribonukleotidlar ribonukleotidlarning modifikatsiyasi mahsulotidir (2-rasmga qarang).

Ikkinchidan, hayotiy metabolizmning eng qadimiy, universal jarayonlarida deoksiribonukleotidlar emas, balki ribonukleotidlar, shu jumladan ribonukleozid polifosfatlar (ATP va boshqalar) kabi asosiy energiya tashuvchilar keng tarqalgan.

Uchinchidan, RNK replikatsiyasi DNKning hech qanday ishtirokisiz sodir bo'lishi mumkin va DNK replikatsiyasi mexanizmi, hatto zamonaviy tirik dunyoda ham, DNK zanjiri sintezining boshlanishida RNK primerining majburiy ishtirokini talab qiladi.

To'rtinchidan, DNK kabi bir xil shablon va genetik funktsiyalarga ega bo'lgan RNK, shuningdek, oqsillarga xos bo'lgan bir qator funktsiyalarni, shu jumladan kimyoviy reaktsiyalar katalizini ham bajarishga qodir. Shunday qilib, DNKni keyingi evolyutsion sotib olish - oqsil biosintezida bevosita ishtirok etmasdan hujayra genomidagi genlarning noyob nusxalarini ko'paytirish va saqlash funktsiyasini bajarishga ixtisoslashgan RNKning modifikatsiyasi sifatida ko'rib chiqish uchun barcha asoslar mavjud.

Katalitik faol RNKlar kashf etilgandan so'ng, hayotning kelib chiqishida RNKning ustuvorligi g'oyasi rivojlanish uchun kuchli turtki bo'ldi va kontseptsiya shakllantirildi. o'z-o'zini ta'minlaydigan RNK dunyosi, oldingi zamonaviy hayot [ , ]. RNK dunyosining paydo bo'lishining mumkin bo'lgan sxemasi shaklda ko'rsatilgan. 6.

Ribonukleotidlarning abiogen sintezi va ularning RNK tipidagi oligomerlar va polimerlarga kovalent birlashishi aminokislotalar va polipeptidlar hosil bo'lishi uchun taxmin qilingan taxminan bir xil sharoitlarda va bir xil kimyoviy muhitda sodir bo'lishi mumkin. Yaqinda A.B. Chetverin va boshqalar (Rossiya Fanlar Akademiyasi oqsil instituti) eksperimental ravishda oddiy suvli muhitda hech bo'lmaganda ba'zi poliribonukleotidlar (RNK) transesterifikatsiya orqali o'z-o'zidan rekombinatsiyaga, ya'ni zanjir segmentlarini almashishga qodir ekanligini ko'rsatdi. Qisqa zanjir segmentlarini uzun bo'lganlarga almashtirish poliribonukleotidlarning (RNK) cho'zilishiga olib kelishi kerak va bunday rekombinatsiyaning o'zi bu molekulalarning strukturaviy xilma-xilligiga hissa qo'shishi kerak. Ular orasida katalitik faol RNK molekulalari ham paydo bo'lishi mumkin.

Ribonukleotidlarning polimerizatsiyasini yoki oligonukleotidlarning qo'shimcha zanjirga qo'shilishini katalizlash qobiliyatiga ega bo'lgan yagona RNK molekulalarining juda kam uchraydigan ko'rinishi [ , ] shablondagi kabi RNK replikatsiyasi mexanizmining shakllanishini anglatadi. RNK katalizatorlarining o'zlari (ribozimlar) replikatsiyasi o'z-o'zidan ko'payadigan RNK populyatsiyalarining paydo bo'lishiga olib kelishi kerak edi. O'z nusxalarini yaratish orqali RNK ko'paydi. O'z-o'zidan ko'payadigan RNK populyatsiyalarida nusxa ko'chirish (mutatsiya) va rekombinatsiyadagi muqarrar xatolar bu dunyoning tobora ortib borayotgan xilma-xilligini yaratdi. Shunday qilib, RNKning taxminiy qadimiy dunyosi "RNK molekulalari genetik material sifatida ham, fermentga o'xshash katalizatorlar sifatida ham ishlaydigan o'zini o'zi ta'minlaydigan biologik dunyo" .

Protein biosintezining paydo bo'lishi. Keyinchalik, RNK dunyosi asosida oqsil biosintezi mexanizmlarining shakllanishi, irsiy tuzilish va xususiyatlarga ega bo'lgan turli xil oqsillarning paydo bo'lishi, oqsil biosintezi tizimlari va oqsil to'plamlarining, ehtimol, koaservatlar shaklida bo'linishi va evolyutsiyasi. ikkinchisi hujayra tuzilmalariga - tirik hujayralar (6-rasmga qarang) sodir bo'lishi kerak edi. ).

Qadimgi RNK dunyosidan zamonaviy oqsil sintez qiluvchi dunyoga o'tish muammosi hatto sof nazariy yechim uchun ham eng qiyin masala. Polipeptidlar va oqsilga o'xshash moddalarning abiogen sintezi imkoniyati muammoni hal qilishda yordam bermaydi, chunki bu sintezni RNK bilan bog'lash va genetik nazorat ostida bo'lishning o'ziga xos usuli yo'q. Polipeptidlar va oqsillarning genetik jihatdan boshqariladigan sintezi birlamchi abiogen sintezdan mustaqil ravishda, o'ziga xos tarzda, allaqachon mavjud bo'lgan RNK dunyosi asosida rivojlanishi kerak edi. Adabiyotda RNK dunyosida oqsil biosintezining zamonaviy mexanizmining kelib chiqishiga oid bir qancha farazlar ilgari surilgan, biroq, ehtimol, ularning hech birini fizik-kimyoviy imkoniyatlar nuqtai nazaridan chuqur o'ylangan va benuqson deb hisoblash mumkin emas. Men oqsil biosintezi apparati paydo bo'lishiga olib keladigan RNKning evolyutsiyasi va ixtisoslashuvi haqidagi o'z versiyamni taqdim etaman (7-rasm), lekin u o'zini to'liq deb ko'rsatmaydi.

Taklif etilayotgan gipotetik sxema asosiy bo'lib ko'rinadigan ikkita muhim fikrni o'z ichiga oladi.

Birinchidan, abiogen sintez qilingan oligoribonukleotidlar oʻz-oʻzidan fermentativ boʻlmagan transesterifikatsiya mexanizmi orqali faol rekombinatsiyalanib, choʻzilgan RNK zanjirlarining hosil boʻlishiga olib keladi va ularning xilma-xilligini keltirib chiqaradi, deb taxmin qilinadi. Aynan shu tarzda oligonukleotidlar va polinukleotidlar populyatsiyasida katalitik faol RNK (ribozimlar) va boshqa turdagi RNK turlari paydo bo'lishi mumkin (7-rasmga qarang). Bundan tashqari, oligonükleotidlarning polinukleotid shabloniga qo'shimcha ravishda bog'lanishining fermentativ bo'lmagan rekombinatsiyasi ushbu shablonni to'ldiruvchi bo'laklarning bitta zanjirga o'zaro bog'lanishini (biriktirilishini) ta'minlashi mumkin. Mononukleotidlarning katalizlangan polimerizatsiyasi bilan emas, aynan shu tarzda RNKni birlamchi nusxalash (ko'paytirish) amalga oshirilishi mumkin edi. Albatta, agar polimeraza faolligiga ega bo'lgan ribozimlar paydo bo'lsa, nusxa ko'chirishning samaradorligi (aniqligi, tezligi va mahsuldorligi) qo'shimcha asosda edi. matritsa sezilarli darajada oshishi kerak edi.

Ikkinchi Mening versiyamdagi asosiy nuqta shundaki, oqsil biosintezi uchun birlamchi apparat genetik material - RNK va DNKning fermentativ (polimeraza) replikatsiyasi apparati paydo bo'lishidan oldin bir necha turdagi ixtisoslashgan RNK asosida paydo bo'lgan. Ushbu asosiy apparatga peptidil transferaz faolligi bilan katalitik faol proribosoma RNK kiradi; aminokislotalar yoki qisqa peptidlarni maxsus bog'laydigan pro-tRNKlar to'plami; katalitik proribosomal RNK, pro-mRNK va pro-tRNK bilan bir vaqtning o'zida ta'sir o'tkazishga qodir bo'lgan boshqa proribosomal RNK (7-rasmga qarang). Bunday tizim o'zi tomonidan katalizlangan transpeptidatsiya reaktsiyasi tufayli allaqachon polipeptid zanjirlarini sintez qilishi mumkin edi. Boshqa katalitik faol oqsillar orasida - birlamchi fermentlar (fermentlar) - nukleotidlarning polimerizatsiyasini katalizlovchi oqsillar - replikalar yoki NK polimerazalari ham paydo bo'ldi.

Biroq, RNKning qadimgi dunyosi zamonaviy tirik dunyoning salafi sifatidagi gipotezasi hech qachon asosiy qiyinchilikni - RNKdan o'tish mexanizmi va uning replikatsiyasining ilmiy jihatdan ishonchli tavsifini engish uchun etarli asosga ega bo'lmasligi mumkin. oqsil biosintezi uchun. A.ning jozibali va puxta o'ylangan muqobil gipotezasi mavjud. Altshteyn (Rossiya Fanlar akademiyasi Gen biologiyasi instituti), bu genetik materialning replikatsiyasi va uning tarjimasi - oqsil sintezi - abiogen sintezlangan oligonükleotidlar va aminoksil-nukleotididlar - miks angidridlarning o'zaro ta'siridan boshlab bir vaqtning o'zida paydo bo'lgan va rivojlangan va konjugatsiyalanganligini ta'kidlaydi. aminokislotalar va nukleotidlar. Ammo bu keyingi hikoya ... "Va Sherazad ertalabni ushlab oldi va u ruxsat etilgan nutqni to'xtatdi".)

Adabiyot

. Watson J.D., Crick F.H.C. Nuklein kislotalarning molekulyar tuzilishi // Tabiat. 1953. V. 171. B. 738-740.

. Watson J.D., Crick F.H.C. Deoksiriboza nuklein kislotasi tuzilishining genetik ta'siri // Tabiat 1953 V. 171. P. 964-967.

. Spirin A.S. Zamonaviy biologiya va biologik xavfsizlik // Rossiya Fanlar akademiyasining axborotnomasi. 1997 yil. 7-son.

. Spirin A.S. Eritmadagi mahalliy yuqori polimerli ribonuklein kislotaning makromolekulyar tuzilishi haqida // Molekulyar biologiya jurnali. 1960. V. 2. B. 436-446.

. Kirn S.H., Suddat F.L., Quigley GJ. va boshqalar. Xamirturush fenilalanin o'tkazuvchi RNKning uch o'lchovli uchinchi tuzilishi // Fan. 1974. V. 185. B. 435-40.

. Robertas J.D., Ladner J.E., Finch J.T. va boshqalar. 3 A o'lchamdagi xamirturush fenilalanin tRNKning tuzilishi // Tabiat. 1974. V. 250. B. 546-551.

. Vasilev V.D., Serdyuk I.N., Gudkov A.T., SPIRin A.S. Ribosomal RNKning o'zini o'zi tashkil etishi // Ribosomalarning tuzilishi, funktsiyasi va genetikasi / Ed. Hardesty B. va Kramer G. Nyu-York: Springer-Verlag, 1986, 129-142-betlar.

. Baserga SJ., Steitz J.A. Kichik ribo-nukleoproteinlarning xilma-xil dunyosi // RNK dunyosi / Eds. Gesteland R.F. va Atkins J.F. Nyu-York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1993, 359-381-betlar.

. Kruger K., Grabowski PJ., Zaug AJ. va boshqalar. O'z-o'zidan qo'shiladigan RNK: Ribosomal RNKning oraliq ketma-ketligining avtoeksiziyasi va avtotsikllanishi. tetrahymena

. Bartel D.P., Szostak J.V. Katta tasodifiy ketma-ketliklardan yangi ribozimlarni ajratish // Fan. 1993. V. 261. B. 1411-1418.

. Ekland E.H., Bartel D.P. Nukleozid trifosfatlar yordamida RNK katalizlangan RNK polimerizatsiyasi // Tabiat. 1996 yil V. 382. B. 373-376.

. Orgel L.E. Hayotning kelib chiqishi - faktlar va taxminlarni ko'rib chiqish // Biokimyoviy fanlar tendentsiyalari. 1998. V. 23. bet. 491-495.

. Altshteyn A.D. Genetik tizimning kelib chiqishi: progen gipotezasi // Molekulyar biologiya. 1987. T. 21. S. 309-322.

Spirin Aleksandr Sergeevich - akademik, Rossiya Fanlar akademiyasining Protein tadqiqot instituti direktori, Rossiya Fanlar akademiyasi Prezidiumi a'zosi.

Birinchidan, bir nechta umumiy qoidalar.

Tanadagi kimyoviy jarayonlarning butun dasturi DNKda - genetik ma'lumotlarning molekulyar omborida qayd etilgan. Odatda bu ma'lumotlarning oqimi sxema bo'yicha tasvirlangan: DNK RNK PROTEINI, nukleotidlar ketma-ketligining genetik tilini aminokislotalar ketma-ketligiga aylantirish jarayonini ko'rsatadi. DNK RNK sxemasi RNK molekulalarining biosintezini bildiradi, ularning nukleotidlar ketma-ketligi DNK molekulasining ayrim bo'limiga (geniga) to'ldiruvchidir. Bu jarayon odatda transkripsiya deb ataladi. Shunday qilib, tRNK, rRNK, mRNK sintezlanadi. RNK PROTEIN belgisi polipeptid zanjirlarining biosintezini ifodalaydi, ularning aminokislotalar ketma-ketligi tRNK va rRNK ishtirokidagi mRNK nukleotidlar ketma-ketligi bilan belgilanadi. Bu jarayon tarjima deb ataladi. Ikkala jarayon ham katalitik va katalitik bo'lmagan funktsiyalarni bajaradigan ko'plab oqsillar ishtirokida sodir bo'ladi.

RNK biosintezi.

RNKning barcha turlarini (p, t, m) sintez qilish uchun faqat bitta turdagi ferment ishlatiladi: DNK - qaram RNK - polimeraza, u qattiq bog'langan sink ionini o'z ichiga oladi. Qaysi turdagi RNK sintezlanishiga qarab RNK polimeraza 1 (rRNK sintezini katalizlaydi), RNK polimeraza 2 (mRNK) va RNK polimeraza 3 (tRNK) ajratiladi. Mitoxondriyalarda yana bir tur - RNK - polimeraza 4 topildi. Barcha turdagi RNK polimerazalarining molekulyar og'irligi 500 000 - 600 000 oralig'ida yotadi. Barcha sintez tegishli DNK genlarida mavjud bo'lgan ma'lumotlarga muvofiq amalga oshiriladi. RNK polimeraza fermenti qaysi manbadan (hayvonlardan, o'simliklardan, bakteriyalardan) ajratilgan bo'lishidan qat'i nazar, u in vivo jonli ishlashning quyidagi xususiyatlari bilan tavsiflanadi: 1) di- va monofosfonukleozid bo'lmaganlar emas, balki trifosfonukleozidlar qo'llaniladi. 2) Optimal faollik uchun ko-faktor - magniy ioni kerak. 3) Ferment RNKning komplementar nusxasini sintez qilish uchun shablon sifatida DNKning faqat bitta zanjiridan foydalanadi (shuning uchun sintez matritsadir). Nukleotidlarning ketma-ket qo'shilishi zanjirning 5` dan 3` oxirigacha o'sishi (5` - 3` polimerlanish) sodir bo'ladi:

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

5) RNKning urug' qismi sintezni boshlash uchun ishlatilishi mumkin:

Nukleozid trifosfat

(RNK) n qoldiqlari (RNK) n + 1 + PF

RNK - polimeraza

Shu bilan birga, polimerizatsiya urug'siz davom etishi mumkin (ko'pincha bu sodir bo'ladi), urug 'qismi o'rniga faqat bitta nukleosid trifosfat yordamida (qoida tariqasida, bu ATP yoki GTP).

6) Bu polimerlanish jarayonida ferment DNKning faqat bitta zanjirini ko'chirib oladi va shablon bo'ylab 3' - 5' yo'nalishda harakat qiladi. Ko'chirilgan zanjirni tanlash tasodifiy emas.

7) Shablon DNK zanjirida gen boshlanishidan oldin ma'lum pozitsiyalarda joylashgan ferment uchun RNK sintezini boshlash signallari va gen yoki genlar guruhi tugaganidan keyin joylashgan sintezni tugatish signallari mavjud.

8) Yuqorida tavsiflangan jarayonlar uchun sintezning boshlanishi va tugashi signallarini tan olishga yordam beradigan va RNK polimerazasini shablonga bog'lanishini osonlashtiradigan supero'ralgan DNK talab qilinishi mumkin.

RNK polimeraza oligomerik ferment bo'lib, 5 ta subbirlikdan iborat: alfa, alfa`, beta, beta`, gamma. Ba'zi bir bo'linmalar ma'lum funktsiyalarga mos keladi: masalan, beta bo'linmasi fosfodiester bog'lanishining shakllanishida ishtirok etadi, gamma bo'linmasi boshlang'ich signalni tan olishda ishtirok etadi.

RNK polimerazasining dastlabki bog'lanishi uchun mas'ul bo'lgan DNK hududi promotor deb ataladi va 30-60 azotli asos juftlarini o'z ichiga oladi.

DNK - qaram RNK - polimeraza ta'sirida RNK sintezi 3 bosqichda sodir bo'ladi: boshlash, cho'zilish, tugatish.

1) Boshlanish - RNK polimerazasining bir qismi bo'lgan gamma bo'linmasi nafaqat DNKning promotor bo'limlarini "tanib olish" ga yordam beradi, balki TATA ketma-ketligi mintaqasida bevosita bog'lanadi. TATA hududi tanib olish uchun signal ekanligiga qo'shimcha ravishda, u vodorod aloqalarining eng past kuchiga ega bo'lishi mumkin, bu DNK iplarini "echish" ni osonlashtiradi. Ushbu jarayonni rag'batlantirishda cAMP ham ishtirok etishi haqida dalillar mavjud. RNK polimerazasining gamma bo'linmasi ham DNK qo'sh spiralining ochilishida ishtirok etadi. Bunday holda, DNK zanjirlaridan biri yangi RNK zanjirining sintezi uchun shablon bo'lib xizmat qiladi. Va bu sintez boshlanishi bilanoq, gamma bo'linmasi fermentdan ajralib chiqadi va kelajakda yangi transkripsiya siklida ishtirok etish uchun boshqa ferment molekulasiga qo'shiladi. DNKning "echilishi" RNK polimeraza kodlash zanjiri bo'ylab harakat qilganda sodir bo'ladi. Bu RNK zanjiriga kiritilgan nukleotidlar bilan komplementar juftlarning to'g'ri shakllanishi uchun zarur. Burilmagan DNK bo'limining o'lchami butun jarayon davomida doimiy bo'lib, RNK polimeraza molekulasi uchun taxminan 17 ta asosiy juftni tashkil qiladi. Xuddi shu kodlash zanjiri bir vaqtning o'zida bir nechta RNK polimeraza molekulalari tomonidan o'qilishi mumkin, ammo jarayon shunday tartibga solinadiki, istalgan vaqtda har bir RNK polimeraza molekulasi DNKning turli bo'limlarini transkripsiya qiladi. Shu bilan birga, tRNKni sintez qiluvchi DNKga bog'liq bo'lgan RNK-polimeraza 3, ichki promotorning "tanib olinishi" bilan tavsiflanadi.

2) cho'zilish yoki sintezning davom etishi RNK polimeraza tomonidan amalga oshiriladi, lekin allaqachon tetramer shaklida, chunki Gamma subunit allaqachon ajralgan. Yangi ip ribonukleotidlarning erkin 3'-gidroksi guruhiga ketma-ket qo'shilishi bilan o'sadi. Masalan, sarum albumin mRNK sintez tezligi soniyada 100 nukleotidgacha. DNK polimerazasidan farqli o'laroq (bu haqda biz quyida muhokama qilamiz), RNK polimeraza yangi hosil bo'lgan polinukleotid zanjirining to'g'riligini tekshirmaydi. RNK sintezidagi xatolik darajasi 1:1 000 000 ni tashkil qiladi.

3) Terminatsiya - bu erda r (ro) oqsil omili ishtirok etadi. U RNK polimerazasining bir qismi emas. U, ehtimol, shablondagi nukleotidlarning terminator ketma-ketligini gamma subunit va promotor o'rtasidagi o'zaro ta'sir mexanizmlaridan biri orqali tan oladi. Terminator shuningdek, taxminan 30-60 ta asosiy juftlikni o'z ichiga oladi va bir qator AT-juftlari bilan tugaydi, garchi ba'zi RNKlar uchun tugatish signallari kodlash genidan tashqari 1000-2000 ta asosga ega ekanligi qayd etilgan. Terminator ketma-ketligini tanib olishda polimeraza zarralaridan biri ham ishtirok etishi mumkin. Bunday holda, RNK sintezi to'xtaydi va sintez qilingan RNK molekulasi fermentni tark etadi. Shu tarzda sintez qilingan RNK molekulalarining aksariyati biologik faol emas. Aksincha, ular turli reaktsiyalar orqali etuk shakllarga aylanishi kerak bo'lgan prekursorlardir. Bu qayta ishlash deb ataladi. Bunday reaksiyalar: (1) uzun zanjirli prekursorlarning parchalanishi (bundan tashqari, bitta transkriptdan 1 dan 3 gacha tRNK hosil bo'lishi mumkin). (2) Nukleotidlarni uchlariga biriktirish. (3) Nukleotidlarning o'ziga xos modifikatsiyasi (metillanish, sulfonlanish, deaminatsiya va boshqalar).

mRNKni qayta ishlash yana bir xususiyatga ega. Ma'lum bo'lishicha, ba'zida AK ni kodlaydigan ma'lumot - genlardagi ketma-ketlik kodlanmagan ketma-ketliklar bilan uzilib qoladi, ya'ni. "yirtilgan genlar". Ammo transkripsiya paytida butun "buzilgan" gen ko'chiriladi. Bunday holda, endonukleazalarni qayta ishlash jarayonida yoki ular cheklovchi fermentlar deb ataladi, kodlanmaydigan hududlar (intronlar) kesiladi. Hozirgi vaqtda ularning 200 dan ortig'i ajratilgan.Restriktor fermentlari qat'iy belgilangan nukleotidlar (masalan, G - A, T - A va boshqalar) orasidagi bog'larni (ferment turiga qarab) uzadi. Keyin ligazalar kodlash hududlarini (eksonlarni) o'zaro bog'laydi. Transkriptlari etuk mRNKlarda mavjud bo'lgan ko'pgina ketma-ketliklar genomda kodlanmaydigan hududlar (intronlar) tomonidan birdan 50 martagacha buziladi. Odatda, intronlar ekzonlarga qaraganda ancha uzun. Intronlarning funktsiyalari aniq belgilanmagan. Ehtimol, ular genetik qayta tartibga solishni (rekombinatsiyalarni) optimallashtirish uchun ekzonlarni jismoniy ajratish uchun xizmat qiladi. Shaklsiz RNK sintezi ham mavjud. Bu jarayon polinukleotid fosforilaza fermenti tomonidan katalizlanadi: nuklDF + (nuklMF) n (nuklMF) n + 1 + Fk. Bu ferment shablonni talab qilmaydi va o'ziga xos polinukleotidlar ketma-ketligiga ega polimerni sintez qilmaydi. U RNK zanjiriga faqat urug' sifatida kerak. Bir qator antibiotiklar (30 ga yaqin) RNK sintezi jarayoniga inhibitiv ta'sir ko'rsatadi. Bu erda ikkita mexanizm mavjud: (1) RNK polimeraza bilan bog'lanish, bu fermentning inaktivatsiyasiga olib keladi (masalan, rifamitsin b-birligi bilan bog'lanadi). (2) Antibiotiklar DNK shabloniga bog'lanishi va fermentning shablonga ulanishini yoki RNK polimerazasining DNK bo'ylab harakatlanishini bloklashi mumkin (masalan, aktinomitsin D).

DNK biosintezi.

Xromosomaning DNKsida mavjud bo'lgan genetik ma'lumot aniq replikatsiya yoki rekombinatsiya, transpozitsiya va konversiya orqali uzatilishi mumkin:

1) Rekombinatsiya Ikki gomologik xromosoma genetik material almashadi.

2) Transpozitsiya - genlarni xromosoma bo'ylab yoki xromosomalar orasida harakatlantirish qobiliyati. U hujayralarni farqlashda muhim rol o'ynashi mumkin.

3) Konversiya - xromosomalarning bir xil ketma-ketligi tasodifiy juftlarni hosil qilishi mumkin va mos kelmaydigan bo'limlar olib tashlanadi.

4) Replikatsiya (bu DNK sintezining asosiy turi), ya'ni "o'z turini" ko'paytirish.

Replikatsiyaning asosiy funktsional ahamiyati - naslni genetik ma'lumot bilan ta'minlash. DNK sintezini katalizlovchi asosiy ferment DNK polimerazadir. DNK polimerazasining bir necha turlari ajratilgan: 1) alfa - (yadrodan ajratilgan) - bu xromosoma replikatsiyasi bilan bog'liq bo'lgan asosiy fermentdir. 2) beta - (yadroda ham lokalizatsiya qilingan) - ko'rinishidan, ular ta'mirlash va rekombinatsiya jarayonlarida ishtirok etadilar. 3) gamma - (mitoxondriyalarda lokalizatsiya qilingan) - ehtimol mitoxondriyal DNK replikatsiyasida ishtirok etadi. DNK polimeraza ishlashi uchun quyidagi shartlar zarur: 1) muhitda barcha 4 dezoksiribonukleotid (dATP, dGTP, dCTP va TTP) bo'lishi kerak; 2) optimal faollik uchun kofaktor kerak: marganets ionlari; 3) nusxalangan ikki zanjirli DNKning mavjudligi zarur; 4) nukleotidlar 5` - 3` (5` - 3` - polimerlanish) yo'nalishida biriktiriladi; 5) replikatsiya qat'iy belgilangan maydonda boshlanadi va bir vaqtning o'zida har ikki yo'nalishda taxminan bir xil tezlikda davom etadi; 6) sintezni boshlash uchun alohida nukleotidlardan sintez qilish mumkin bo'lgan RNK sintezidan farqli o'laroq, urug' qismi sifatida DNK bo'lagi yoki RNK bo'lagidan foydalanish mumkin; 7) replikatsiya o'ta o'ralgan DNK molekulasini talab qiladi. Ammo, agar, yuqorida aytib o'tganimizdek, transkripsiya (ya'ni, RNK sintezi) uchun RNK polimeraza (tanib olish va promotor bilan bog'lanish uchun gamma bo'linmasi bilan) va tugatish signalini aniqlash oqsili (faktor r) kerak bo'lsa, DNK replikatsiyasi paytida DNK polimeraza bir nechta (taxminan 10) oqsillarni to'ldiradi, ularning ba'zilari fermentlardir. Ushbu qo'shimcha oqsillar quyidagilarga yordam beradi:

1) DNK polimeraza tomonidan replikatsiyaning kelib chiqishini tan olish.

2) Shablonni nusxalash uchun bitta iplarni bo'shatib qo'yadigan DNK dupleksining mahalliy ochilishi.

3) Eritilgan strukturani barqarorlashtirish (burilishsiz).

4) DNK polimeraza ta'sirini boshlash uchun urug' zanjirlarini hosil qilish.

5) Replikatsiya vilkasini shakllantirish va targ'ib qilishda ishtirok etadi.

6) Tugatish saytlarini tan olishga yordam beradi.

7) DNKning supero'rashini rag'batlantiradi.

Biz DNK replikatsiyasi uchun barcha zarur shartlarni belgilab oldik. Shunday qilib, yuqorida aytib o'tilganidek, DNK replikatsiyasi qat'iy belgilangan joyda boshlanadi. Ota-ona DNKsini yechish uchun ATP gidrolizi natijasida ajralib chiqadigan energiya talab qilinadi. Har bir juft AO ni ajratish uchun ikkita ATP molekulasi ishlatiladi. Yangi DNK sintezi bir vaqtning o'zida ota-ona DNKsining ajralishi bilan bog'liq. Yechish va sintez sodir bo'ladigan sayt "replikatsiya vilkasi" deb ataladi:

Ota-ona DNKsi

Yangi sintez qilingan DNK

DNK replikatsiyasi shunday sodir bo'ladiki, ota-onaning 2 zanjirli DNKsining har bir zanjiri yangi to'ldiruvchi zanjir sintezi uchun shablon bo'ladi va ikkita zanjir (asl va yangi sintez qilingan) DNKning keyingi avlodlarini hosil qilish uchun birlashadi. Bu mexanizm yarim konservativ replikatsiya deb ataladi. DNK replikatsiyasi bir vaqtning o'zida 2 ta ipda sodir bo'ladi va yuqorida aytib o'tilganidek, 5` - 3` yo'nalishda davom etadi. Ammo ota-ona DNKsining zanjirlari turli yo'nalishlarda. Biroq, 3` - 5` yo'nalishda DNK sintezini boshqaradigan ferment yo'q. Shuning uchun, 5`-3` yo'nalishli asosiy ipni nusxa ko'chiradigan bitta ip uzluksiz sintezlanadi (u "etakchi" deb ataladi), ikkinchi ip ham 5`-3` yo'nalishda sintezlanadi, lekin 150 ta bo'laklarda. -200 ta nukleotidlar, keyinchalik ular birlashadi. Ushbu zanjir "ortda qolish" deb ataladi.

Yangi DNK sintezini boshlash uchun urug' kerak bo'ladi. Biz allaqachon urug'ning DNK yoki RNK bo'lagi bo'lishi mumkinligini aytdik. Agar RNK urug' bo'lib xizmat qilsa, bu juda qisqa zanjir bo'lib, u 10 ga yaqin nukleotidni o'z ichiga oladi va primer deb ataladi. DNK zanjirlaridan biriga komplementar primer, maxsus ferment - primazani sintez qiladi. Primazani faollashtirish uchun signal 5 ta oqsildan iborat bo'lgan dastlabki astarli oraliq kompleksning shakllanishi hisoblanadi. 3'-terminal guruhi (primerning terminal ribonukleotidining gidroksil guruhi) DNK polimeraza ta'sirida DNK sintezi uchun urug' bo'lib xizmat qiladi. DNK sintezidan so'ng RNK komponenti (primer) DNK polimeraza tomonidan gidrolizlanadi.

DNK polimerazalarining ishi matritsa tomonidan boshqariladi, ya'ni yangi sintez qilingan DNKning nukleotid tarkibi matritsaning tabiatiga bog'liq. O'z navbatida, DNK polimeraza polimerizatsiyani davom ettirishdan oldin har doim primer oxiridagi qo'shimcha bo'lmagan qoldiqlarni olib tashlaydi. Shunday qilib, DNK replikatsiyasi katta aniqlik bilan davom etadi, chunki tayanch juftligi ikki marta tekshiriladi. DNK polimerazalari yangi sintez qilingan DNK zanjirlarini qurishga qodir, lekin 2 ta DNK zanjirining ulanishini katalizlay olmaydi yoki bitta zanjirni yopa olmaydi (aylana DNK hosil bo'lishi paytida). Bu funktsiyalarni DNK ligazasi bajaradi, u 2 ta DNK zanjiri o'rtasida fosfodiester bog'lanishining shakllanishini katalizlaydi. Bu ferment bir DNK zanjirining 3` uchida erkin OH guruhi va boshqa DNK zanjirining 5` uchida fosfat guruhi ishtirokida faoldir. Zanjirlarning o'zaro bog'lanishi ATP energiyasi tufayli sodir bo'ladi. Ko'pgina kimyoviy va fizik vositalar (ionlashtiruvchi nurlanish, ultrabinafsha nurlanish, turli xil kimyoviy moddalar) DNKga zarar etkazganligi sababli (AO o'zgaradi yoki yo'qoladi, fosfodiester bog'lari buziladi va hokazo), barcha hujayralar bu zararlarni tuzatish mexanizmlariga ega. Cheklovchi DNK bu zararlarni topadi va shikastlangan joyni kesadi, DNK polimeraza zararlangan hududlarni 5' - 3' yo'nalishda ta'mirlash (tiklash) sintezini amalga oshiradi. Ta'mirlangan joy DNK ligaza orqali zanjirning qolgan qismiga bog'lanadi. O'zgartirilgan yoki shikastlangan joylarni ta'mirlashning bu usuli reparatsiya deb ataladi. DNK replikatsiyasi inhibitorlari ro'yxati uzoq va xilma-xildir. Ba'zilar DNK polimeraza bilan bog'lanib, uni inaktiv qiladi, boshqalari ma'lum bir yordamchi blokni bog'laydi va faolsizlantiradi, boshqalari DNK matritsasiga kiritiladi, uning nusxa ko'chirish qobiliyatini buzadi, boshqalari esa oddiy nukleotid trifosfatlarning analogini ifodalovchi raqobatbardosh inhibitorlar sifatida ishlaydi. Bunday inhibitorlar ba'zi antibiotiklar, mutagenlar, kimyoviy zaharlar, virusga qarshi vositalar va boshqalar.

Protein biosintezi (gen tarjimasi).

Polipeptid zanjirini uning tarkibidagi AA lardan yig'ish hayratlanarli va juda murakkab jarayon bo'lib, uni 4 bosqichda sodir bo'lishini tasavvur qilish mumkin, xususan:

1) AK ni faollashtirish va tanlash (ATPga bog'liq bosqich);

2) polipeptid zanjiri sintezining boshlanishi (GTPga bog'liq bosqich);

3) polipeptid zanjirining cho'zilishi (GTPga bog'liq bosqich);

4) polipeptid zanjiri sintezining tugashi.

(1) – AA ni faollashtirish va tanlash. Barcha hujayra turlarida translyatsiyaning birinchi bosqichi har bir AA ning kompleksga ATPga bog'liq bo'lgan transformatsiyasidir: aminoatsil-tRNK. Bu ikkita maqsadga erishadi:

1) AA ning reaktivligi peptid bog' hosil bo'lishi nuqtai nazaridan ortadi.

2) AA ma'lum bir tRNK bilan bog'lanadi (ya'ni tanlash sodir bo'ladi). Reaksiya 2 bosqichda boradi + Mg++

1) AA + ATP aminoatsil - AMP + PF

aminoatsil-tRNK sintetaza

2) aminoatsil-AMP + tRNK aminoatsil-tRNK

aminoatsil-tRNK sintetaza

Aminoatsil-tRNK sintetaza terminal adenozinning 3` gidroksil guruhiga aminoatsil (aminokislota qoldig'i) qo'shilishini katalizlaydi. tRNK tuzilishini eslaylik:

Bu qo'l kerak, bu qo'l aminokislotalarni bog'lashda ishtirok etadi.

Protein sintezi joyida ribosoma bilan tRNK tRNKni tanib olish uchun.

Aminoatsil-tRNK-

Petidaza

antikodon

Katalitik faollikdan tashqari, aminoatsil-tRNK sintetaza juda yuqori o'ziga xoslikka ega bo'lib, aminokislotalarni ham, ularga mos keladigan tRNKlarni ham "tan oladi". Taxminlarga ko'ra, hujayralar 20 ta sintetazadan iborat - har bir AA uchun bittadan, tRNK esa ancha katta (kamida 31-32), chunki ko'plab AAlar ikki yoki hatto uchta turli tRNK molekulalari bilan birlashishi mumkin.

(2) Boshlanish oqsil sintezidagi ikkinchi bosqichdir.

Tarjimani boshlash uchun tarjima qilinmagan mRNK ketma-ketligidan so'ng darhol joylashgan birinchi kodonni aniq tanib olish kerak. Boshlovchi kodon AUG, inisiator esa metionin-tRNK

mRNK tarjima qilinmagan tarjima qilinmagan

ketma-ketlik ketma-ketligi

1-kodon.

Tanib olish tRNK antikodon yordamida sodir bo'ladi. O'qish 5` - 3` yo'nalishda sodir bo'ladi. Bu tanib olish dissotsilangan ribosomalar bilan tartiblangan, energiya sarflaydigan (GTP) o'zaro ta'sirni talab qiladi. Bu jarayon qo'shimcha oqsillar ishtirokida sodir bo'ladi, ular boshlang'ich omillar (FI) deb ataladi, ulardan 8 tasi bor.Ribosomalarning 40S va 60S subbirliklari jarayonda ishtirok etadi. Keling, boshlashning batafsil mexanizmini ko'rib chiqaylik.

1) 40S - rRNK subbirligi birinchi kodondan oldingi mRNK mintaqasi bilan bog'lanadi. Bunda FI-3 ishtirok etadi.

2) Birinchi kodonni tarjima qilishda ishtirok etgan birinchi aminoatsil-tRNK GMP va FI-2 bilan o'zaro ta'sir qiladi. Bu hosil boʻlgan kompleks PI-1 ishtirokida tRNKni shablonning birinchi kodoniga birikadi va ribosomaning 40S subbirligi bilan boshlash kompleksini hosil qiladi.

3) Barcha boshlash omillari (FI-1,2,3) chiqarilgandan so'ng, ribosomaning 60S bo'linmasi GTP ga biriktiriladi va GTP gidrolizlanadi. Bu ribosomaning to'liq 80S-zarrasi shakllanishini yakunlaydi. shunday qilib, to'liq boshlash kompleksi hosil bo'ladi: ribosoma - mRNK - tRNK.

To'liq yig'ilgan ribosoma tRNK molekulalari bilan o'zaro ta'sir qilish uchun 2 ta funktsional maydonni o'z ichiga oladi. Peptidil joyi (P-sayt) - oxirgi protranslyatsiya qilingan mRNK kodon bilan kompleksda peptidil-tRNKning bir qismi sifatida o'sib borayotgan polipeptid zanjirini o'z ichiga oladi. Aminoatsil joyi (A-sayt) tegishli kodon bilan bog'langan aminoatsil-tRNKni o'z ichiga oladi, aminoatsil-tRNK paydo bo'lgan P-saytga kiradi va keyingi Aminoatsil-tRNK uchun A-saytni bo'sh qoldiradi.

Sxematik ravishda biz butun jarayonni quyidagicha ifodalashimiz mumkin:

1) PI-3 ishtirokida ribosomaning 40S-kichik birligi birinchi kodondan oldin darhol translyatsion bo'lmagan mRNK ketma-ketligiga biriktirilgan.

2) aminoatsil-tRNK, GTP va PI-2 bilan bog'lanadi va PI-1 ishtirokida birinchi kodonga qo'shiladi, shu bilan birga 40S subunit bilan boshlash kompleksini hosil qiladi.

3) FI-1,2,3 ning chiqarilishi mavjud.

4) 60S subunit GTP bilan o'zaro ta'sir qiladi va keyin inisiator kompleksiga qo'shiladi. To'liq 80S ribosoma hosil bo'lib, u P-sayt va A-saytga ega.

5) birinchi kodon bilan boshlash kompleksi hosil bo'lgandan so'ng, aminoatsil-tRNK paydo bo'lgan P-saytga kirib, A-saytni bo'sh qoldiradi.

(3) cho'zilish - sintezning davom etishi. Ushbu bosqichda peptid zanjiri cho'zilgan. Boshlanish bosqichida to'liq shakllangan 80S ribosomasida A sayti bepul. Aslida, cho'zilish jarayonida 3 bosqichli tsikl doimiy ravishda takrorlanadi:

1) Keyingi aminoatsil-tRNKning to'g'ri joylashishi.

2) peptid bog'lanish hosil bo'lishi.

3) yangi hosil bo'lgan peptidil-tRNKning A-joydan P-saytga harakatlanishi.

(1) Tegishli (keyingi) aminoatsil-tRNKning A joyiga biriktirilishi kodonning aniq tan olinishini talab qiladi. Bu tRNK antikodonining yordami bilan sodir bo'ladi. Aminoatsil-tRNKning ribosomaga biriktirilishi aminoatsil-tRNK, GTP va oqsil cho'zilish omillaridan (PE) iborat kompleks hosil bo'lishi tufayli sodir bo'ladi, ularning bir nechtasi ham mavjud. Bu PE-YaIM kompleksi va fosfatni chiqaradi. Keyinchalik bu kompleks (PE-GDP) (GTP va boshqa protein omillari ishtirokida) yana PE-GTP ga aylanadi.

(2) - A saytidagi yangi aminoatsil-tRNKning alfa-amino guruhi P-saytni egallagan peptidil-tRNKning esterlangan karboksil guruhining nukleofil hujumini amalga oshiradi. Bu reaksiya ribosomaning 60S subbirligining bir qismi bo'lgan oqsil komponenti bo'lgan peptidil transferaza tomonidan katalizlanadi. AA a aminoatsil-tRNK allaqachon faollashganligi sababli, bu reaktsiya (peptid bog'lanish hosil bo'lish reaktsiyasi) qo'shimcha energiya talab qilmaydi. Reaktsiya natijasida o'sib borayotgan polipeptid zanjiri A-saytda joylashgan tRNKga biriktiriladi.

(3) - tRNK dan peptil qoldig'i P-saytlarga chiqarilgandan so'ng, erkin RNK molekulasi P-saytni tark etadi. FE-2-GTP kompleksi yangi hosil bo'lgan peptidil-tRNKning A joyidan P joyiga o'tishida ishtirok etadi, A uchastkasini yangi cho'zilish sikli uchun bo'shatadi. Deatsillangan tRNKning ajralishi, yangi hosil bo'lgan peptidil-tRNKning A joydan P joyiga ko'chishi, shuningdek, mRNKning ribosomaga nisbatan harakatining yig'indisi translokatsiya deyiladi. ATP ning AMP ga gidrolizlanishi jarayonida olingan energiya aminoatsil-tRNK hosil bo'lishiga sarflanganligi sababli va bu 2ATP dan 2 ADP ga gidrolizlanish energiyasiga ekvivalentdir; aminoatsil-tRNKning A-saytga biriktirilishi GTP ning YaIMga gidrolizlanishi jarayonida olingan energiyani talab qildi va yana bir GTP molekulasi translokatsiyaga sarflandi. Hisoblashimiz mumkinki, bitta peptid bog'ining hosil bo'lishi uchun 2 ta ATP molekulasi va 2 ta GTP molekulasining gidrolizlanishidan olingan energiya kerak bo'ladi.

Polipeptid zanjirining o'sish tezligi (ya'ni cho'zilish tezligi) in vivo sekundiga 10 ta aminokislota qoldig'i sifatida baholanadi. Bu jarayonlar turli antibiotiklar tomonidan inhibe qilinadi. Misol uchun, puromisin bilan bog'lanish orqali translokatsiyani bloklaydi

R-syujet. Streptomitsin ribosoma oqsillari bilan bog'lanadi va kodonning antikodon tomonidan tan olinishini buzadi. Xloromitsitin A joyiga bog'lanib, cho'zilishni bloklaydi. Sxematik jihatdan buni quyidagicha ifodalash mumkin: 1) keyingi aminoatsil-tRNK antikodon yordamida tan olinishi tufayli A-saytda fiksatsiyalanadi. Birikish GTP va FE-1 bilan kompleksda sodir bo'ladi. bu holda YaIM - FE - 1 va Fk chiqariladi, keyin ular yana GTP - FE-1 ga aylanadi va yangi tsikllarda ishtirok etadi. 2) biriktirilgan aminoatsil-tRNK va P-joyida joylashgan peptid o'rtasida peptid bog'i hosil bo'ladi. 3) Ushbu peptid bog'lanish hosil bo'lganda, tRNK peptiddan ajralib, P-joydan chiqib ketadi. 4) GTP-PE2 kompleksi yordamida yangi hosil bo'lgan peptidil-tRNK A dan P-joyga o'tadi va GTP-PE2 kompleksi GDP-PE-2 va FA ga gidrolizlanadi. 5) Ushbu harakat natijasida A-sayt yangi aminoatsil-tRNK biriktirilishi uchun bo'shatiladi.

(4) Tugatish oqsil sintezining yakuniy bosqichidir. Ko'p cho'zilish davrlaridan so'ng, buning natijasida oqsilning polipeptid zanjiri sintezlanadi.

A saytida tugatuvchi yoki bema'ni kodon paydo bo'ladi. Odatda, bema'ni kodonni taniy oladigan tRNKlar mavjud emas. Ular maxsus oqsillar - tugatish omillari (R-omillar) tomonidan tan olinadi. Ular ma'nosiz kodonni aniq taniydilar, A joyi yaqinidagi ribosoma bilan bog'lanib, keyingi aminoatsil-tRNKning biriktirilishini bloklaydilar. GTP va peptidiltransferaza ishtirokidagi R-omillar polipeptid va P-joyni egallagan tRNK molekulasi o'rtasidagi bog'lanishning gidrolizlanishini ta'minlaydi. Gidroliz va polipeptid va tRNK ajralib chiqqandan so'ng, 80S ribosomasi 40S va 60S subbirliklariga ajraladi, keyinchalik ular yangi mRNKlarni tarjima qilishda qayta ishlatilishi mumkin.

Biz bitta mRNK molekulasiga biriktirilgan bitta ribosomada bitta oqsil zanjirining o'sishini ko'rib chiqdik. Aslida, jarayon yanada samarali davom etadi, chunki mRNK odatda bir vaqtning o'zida bitta ribosomada emas, balki ribosoma komplekslarida (polisomalar) tarjima qilinadi va tarjimaning har bir bosqichi (boshlanish, cho'zilish, tugatish) ushbu polisomadagi har bir ribosoma tomonidan amalga oshiriladi. bu ribosoma kompleksi, ya'ni mRNK parchalanishidan oldin polipeptidning bir nechta nusxalarini sintez qilish mumkin bo'ladi.

Polisomal komplekslarning o'lchamlari juda katta farq qiladi va odatda mRNK molekulasining o'lchami bilan belgilanadi. Juda katta mRNK molekulalari 50-100 ribosomali komplekslar hosil qila oladi. Ammo ko'pincha kompleksda 3 dan 20 gacha ribosomalar mavjud.

Hayvonlar va inson hujayralarida ko'plab oqsillar mRNK dan prekursor molekulalar shaklida sintezlanadi, keyinchalik ular NA sinteziga o'xshash tarzda faol molekulalarni hosil qilish uchun o'zgartirilishi kerak. Proteinga qarab, quyidagi modifikatsiyalardan biri yoki bir nechtasi bo'lishi mumkin.

1) disulfid bog ning hosil bo lishi.

2) Kofaktorlar va kofermentlarning qo'shilishi.

3) Protez guruhlarini biriktirish.

4) Qisman proteoliz (proinsulin - insulin).

5) Oligomerlarning hosil bo'lishi.

6) Kimyoviy modifikatsiya (atsillanish, aminlanish, metillanish, fosforlanish, karboksillanish va boshqalar) - oqsil molekulasida AA ning 150 dan ortiq kimyoviy modifikatsiyalari ma'lum.

Bu modifikatsiyalarning barchasi oqsillarning tuzilishi va faoliyatining o'zgarishiga olib keladi.

Genetik kod.

DNK irsiy ma'lumotlarining uzatilishi mRNK molekulasi yordamida sodir bo'lishini birinchi marta 1961 yilda F. Yakob va J. Monod taklif qilgan. Keyingi asarlar (M. Nirenberg, H. G. Korana, R. Xolli):

M.Nirenberg - polipeptidlar sintezi va aminoatsil-tRNKning ribosomalar bilan bog'lanishini o'rgangan.

H.G.Koran - poli- va oligonukleotidlarni kimyoviy sintez qilish usulini ishlab chiqdi.

R. V. Xolii - antikodonli joy bilan DNK tuzilishini dekodlash.

1) mRNK ishtiroki haqidagi gipotezani tasdiqladi

2) Ular kodning uchlik xususiyatini ko'rsatdilar, unga ko'ra har bir AK mRNKga 3 ta asos tomonidan dasturlashtirilgan, ular kodon deb ataladi.

3) mRNK kodi tRNKning antikodon tripleti tomonidan komplementar kodonni tanib olish orqali o'qilishi aniqlandi.

4) AK va 64 ta mumkin bo'lgan kodonlarning aksariyati o'rtasida yozishmalar o'rnatildi. Hozirgi vaqtda ma'lumki, AK uchun 61 ta kodon kodlanadi va 3 tasi tugatish signallari (bema'nilik kodonlari).

Genetik kod universaldir, ya'ni barcha organizmlar va barcha turdagi hujayralar uchun barcha kodonlar uchun bir xil qiymatlar qo'llaniladi, deb ishonilgan. Biroq, mitoxondriyal DNKning so'nggi tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, mitoxondriyalarning genetik tizimi boshqa shakllanishlarning (yadro, xloroplastlar) genetik tizimidan sezilarli darajada farq qiladi, ya'ni ba'zi kodonlar mitoxondriyaning tRNKsini boshqa shakllanishlarning tRNKlaridan farqli o'laroq o'qiydi. Natijada, mitoxondriyalar uchun faqat 22 turdagi tRNK kerak bo'ladi. Sitoplazmada oqsil sintezi uchun tRNKning 31-32 turi, ya'ni tRNK ning butun to'plami ishlatiladi.

20 ta AK dan 18 tasi bir nechta kodon (2, 3, 4, 6) bilan kodlangan - bu xususiyat kodning "degeneratsiyasi" deb ataladi va organizm uchun muhimdir. Degeneratsiya tufayli replikatsiya yoki transkripsiyadagi ba'zi xatolar genetik ma'lumotlarning buzilishiga olib kelmaydi. Genetik kod bir-biriga mos kelmaydi va tinish belgilariga ega emas, ya'ni o'qish hech qanday bo'shliqlarsiz, ketma-ketlikda, bema'ni kodonga erishilgunga qadar davom etadi. Shu bilan birga, viruslar uchun mutlaqo boshqa xususiyat qayd etilgan - kodonlar "bir-biriga yopishishi" mumkin:

1) Agar almashtirish kodonning 3-nukleotidiga to'g'ri kelsa, u holda kodning "degeneratsiyasi" tufayli AK ketma-ketligi o'zgarishsiz qolishi va mutatsiya o'zini namoyon qilmasligi ehtimoli mavjud.

2) Bir AK boshqasi bilan almashtirilganda xato effekti bo'lishi mumkin; bu almashtirish maqbul, qisman qabul qilinadigan yoki qabul qilinishi mumkin emas, ya'ni oqsilning funktsiyasi ta'sirlangan, buzilgan yoki butunlay yo'qolgan bo'lishi mumkin.

3) Mutatsiyalar natijasida bema'ni kodon hosil bo'lishi mumkin. Bema'ni kodon (terminator kodon) hosil bo'lishi oqsil sintezining muddatidan oldin tugashiga olib kelishi mumkin.

Aytilganlarni umumlashtirib:

1) Genetik jihatdan, kod ("hayot tili") kodonlar ketma-ketligidan iborat bo'lib, ular aslida genni tashkil qiladi.

2) Genetik kod triplet, ya'ni har bir kodon uchta nukleotiddan iborat, ya'ni har bir kodon 1 AK ni kodlaydi. Shu bilan birga, 4 turdagi DNK nukleotidlaridan 64 ta kombinatsiya hosil bo'lishi mumkin, bu 20 ta AA uchun etarli.

3) Kod "degenerativ" - ya'ni bitta AK 2, 3, 4, 6 kodonlar bilan kodlanishi mumkin.

4) Kod bir ma'noli, ya'ni bitta kodon faqat bitta AK ni kodlaydi.

5) Kod bir-birining ustiga chiqmaydi, keyin ikkita qo'shni kodonda nukleotidlar mavjud emas.

6) "vergulsiz" kod, ya'ni ikkita qo'shni kodon o'rtasida nukleotidlar yo'q.

8) AK ning polipeptiddagi ketma-ketligi gendagi kodonlar ketma-ketligiga mos keladi - bu xususiyat kollinearlik deyiladi.

Shunga o'xshash ma'lumotlar.

Barcha tirik mavjudotlar o'zlarining barcha biologik funktsiyalari uchun uchta asosiy molekulaga bog'liq. Bu molekulalar DNK, RNK va oqsildir. Ikki DNK zanjiri qarama-qarshi yo'nalishda aylanadi va bir-birining yonida joylashgan (parallelga qarshi). Bu biologik ma'lumotlarni kodlaydigan magistral bo'ylab yo'naltirilgan to'rtta azotli asoslar ketma-ketligi. Genetik kodga ko'ra, RNK zanjirlari oqsillardagi aminokislotalarning ketma-ketligini aniqlash uchun aylanadi. Ushbu RNK zanjirlari dastlab DNK zanjirlaridan shablon sifatida yaratilgan, bu jarayon transkripsiya deb ataladi.

DNK, RNK va oqsillarsiz Yerda biologik hayot mavjud bo'lmasdi. DNK - bu har bir tirik mavjudotni yig'ish, saqlash va ko'paytirish uchun zarur bo'lgan genetik ko'rsatmalarning to'liq to'plamini (genom) kodlaydigan aqlli molekula. RNK genetikani kodlash, dekodlash, tartibga solish va ifodalashda bir qancha muhim rol o'ynaydi. RNKning asosiy vazifasi hujayra DNKsida kodlangan ko'rsatmalar to'plamiga muvofiq oqsillarni hosil qilishdir.

DNK shakar, azotli asos va fosfat guruhidan iborat. RNK bir xil.

DNKda azotli asos nuklein kislotalardan iborat: sitozin (C), guanin (G), adenin (A) va timin (T). Metafizik jihatdan bu nuklein kislotalarning har biri sayyoramizning elementar moddalari: havo, suv, olov va er bilan bog'langan. Biz Yerdagi ushbu to'rtta elementni ifloslantirganimizda, biz DNKmizdagi tegishli nuklein kislotani ifloslantiramiz.

Biroq, RNKda azotli asos nuklein kislotalardan iborat: sitozin (C), guanin (G), adenin (A) va urasil (U). Bundan tashqari, RNK nuklein kislotalarining har biri sayyoramizning elementar moddalari: havo, suv, olov va er bilan bog'liq. DNKda ham, RNKda ham mitoxondrial DNK beshinchi asosiy element Kosmik efirga mos keladi, chiquvchi t. faqat onadan. Bu allotropiyaga misol bo'lib, u oz sonli kimyoviy elementlarning ikki yoki undan ko'p aniq shaklda bo'lish xususiyatidir, bu elementlarning allotroplari deb ataladi. Allotroplar - elementning turli xil strukturaviy o'zgarishlari. Bizning DNK to'rtta asosiy sayyora elementining allotropidir.

DNKdagi azotli asoslarning asosiy biologik vazifasi nuklein kislotalarni bog'lashdan iborat. Adenin doimo timin bilan, guanin esa sitozin bilan birikadi. Ular juft asoslar sifatida tanilgan. Uratsil faqat RNKda mavjud bo'lib, timin o'rnini bosadi va adenin bilan birlashadi.

RNK ham, DNK ham tegishli fermentlar ta'sirida DNK va RNK o'rtasida har qanday yo'nalishda aylantirilishi mumkin bo'lgan qo'shimcha til sifatida tayanch juftligidan (erkak + ayol) foydalanadi. Ushbu erkak-ayol tili yoki tayanch juftlik tuzilishi ikki zanjirli DNKda kodlangan barcha genetik ma'lumotlarning zaxira nusxasini beradi.

Teskari egizak asos

Barcha DNK va RNK vodorod aloqasini yaratib, tayanch juftligining gender printsipi asosida ishlaydi. Juftlangan asoslar ketma-ket qo'shilishi kerak, bu DNK va RNKning o'zaro ta'sirini ta'minlaydi (bizning DNKning 12 zanjiri, Olmos Quyosh tanasining dastlabki rejasiga ko'ra), shuningdek, RNK DNKni sintez qiladigan va tiklaydigan aloqalarni yaratadigan ishlaydigan oqsillarni ishlab chiqarishga imkon beradi. spiral. Inson DNKsi asosiy juftlik mutatsiyasi va ketma-ketlikni tahrirlovchi juftliklar yoki virus kabi ishlab chiqilgan organizmlar tomonidan qo'shimchalarning o'zgarishi natijasida shikastlangan. Juftlangan bazalarga aralashuv barcha erkak va ayol tiliga va ularning munosabatlariga ta'sir qiluvchi Nephilim (NRG) teskari tarmog'ining gender bo'linishi texnologiyasiga tegishli. DNK nusxalari asl DNK molekulasining har bir zanjirida nuklein kislotasi subbirliklarini erkak-ayol tayanch juftligi bilan birlashtirish orqali yaratiladi. Bunday aloqa har doim ma'lum kombinatsiyalarda sodir bo'ladi. Asosiy DNK birikmasining o'zgarishi, shuningdek, genetik modifikatsiyaning ko'p darajalari va genetik nazorat DNK sintezini bostirishga yordam beradi. Bu oqsillar tomonidan yig'ilgan va qurilgan asl nusxadagi kremniy matritsasining 12 ta DNK zanjirining faollashuvini ataylab bostirishdir. Ushbu genetik bostirish Atlantis kataklizmidan beri agressiv tarzda amalga oshirildi. Bu to'g'ridan-to'g'ri ierogamiya birlashmasining bostirilishi bilan bog'liq bo'lib, bu DNK asoslarini to'g'ri bog'lash orqali erishiladi, bu bilan DNKning olov yozuvlarini tiklash uchun oqsillarni yaratish va yig'ish mumkin.

Aspartam bilan RNKni tahrirlash

Genetik modifikatsiya va populyatsiya tajribalarining bir misoli aspartamdan foydalanishdir*. Aspartam kimyoviy yo'l bilan aspartatdan sintezlanadi, bu DNKdagi urasil-timin bog'ining funktsiyasini buzadi, shuningdek, RNK oqsili sintezi va RNK va DNK o'rtasidagi aloqa funktsiyalarini kamaytiradi. Uratsil va timinni qo'shish yoki olib tashlash orqali RNKni tahrirlash hujayraning mitoxondriyalarini qayta kodladi, bunda mitoxondriyal shikastlanish nevrologik kasalliklarga yordam berdi. Timin DNK yaxlitligining kuchli himoyachisi. Bundan tashqari, urasilning pasayishi substrat aspartat, karbonat angidrid va ammiak hosil qiladi.

Azot aylanishiga aralashish

Sanoat inqilobi, NEA aloqalari orqali harbiy kompleksni joylashtirish natijasida o'tgan asrda umumiy azot aylanishi sezilarli darajada o'zgardi. Azot Yerdagi barcha ma'lum hayot uchun zarur bo'lsa-da, NAA tomonidan ataylab majbur qilingan qazilma yoqilg'i urushlari bo'lib, Yerni ifloslantiradi va DNKga zarar etkazadi. Azot oqsillarni tashkil etuvchi barcha aminokislotalarning tarkibiy qismi bo'lib, RNK va DNK nuklein kislotalarini tashkil etuvchi asoslarda mavjud. Biroq, qazib olinadigan yoqilg'ilar uchun urushlar olib borish, ichki yonuv dvigatellaridan foydalanishga majburlash, kimyoviy o'g'itlar yaratish va atrof-muhitni transport vositalari va sanoat korxonalari tomonidan ifloslantirish orqali odamlar biologik shakllarda jiddiy azot zaharlanishiga hissa qo'shdilar. Azot oksidi, karbonat angidrid, metan, ammiak - bularning barchasi Yerni, ichimlik suvi va okeanlarni zaharlaydigan issiqxona gazini hosil qiladi. Ushbu ifloslanish DNKning shikastlanishiga va mutatsiyaga olib keladi.

Og'riq tanasining elementar o'zgarishi

Shunday qilib, ko'pchiligimiz qonimizda, tana qismlarida (ayniqsa, qondagi o'zgarishlarga javob beradigan terining yuzasida) elementar o'zgarishlarni va hujayralar va to'qimalarda chuqur o'zgarishlarni boshdan kechirdik. Magnit o'zgarishlar natijasida materiyaning jonlanishi bizning hissiy-elementar tanamiz darajalariga ham kirib boradi, instinktiv tanada (og'riq tanasi) saqlanadigan hujayra reaktsiyalari va xotiraga sezilarli ta'sir qiladi.

Ushbu yangi tsikl har birimizni instinktiv tanamizga, hissiy-elemental og'riqli tanamizga va u bilan nima sodir bo'layotganiga e'tibor berishga majbur qiladi. Quyosh va oy kuchlarining o'zaro bog'liqligi va ularning sayyora tanasi kuchlarining qutblariga qo'shma ta'siri magnit maydondagi bu ta'sirga moslashtiriladi.

Afsuski, tabiiy qonunning oliy tamoyillarini tushunmaslik, qanday usullardan qat'i nazar, halokatga, bo'linishga va zo'ravonlikka berilishda davom etayotganlar uchun katta tartibsizlik va azob-uqubatlarga olib keladi.

Biroq, Oy kuchlarining, Oy zanjiri mavjudotlarining, Yiqilgan farishtalarning sayyoramizdan va quyosh tizimidan ommaviy chiqishi hozirgi vaqtda davom etmoqda. Quyosh tizimi karantinga qo'yilganligi sababli, Osmonga ko'tarilgan (yoki qalbi toza) odamlar muqaddas energiya markazlarining oydan quyosh ta'sirigacha chuqur qayta tiklanishini boshdan kechiradilar. Quyosh va oy kuchlarining bu bifurkatsiyasi nafaqat hissiy-elementar tanada, balki sakral markazda va barcha reproduktiv organlarda o'zgarishni davom ettiradi. Bu Oy zanjiri ob'ektlari bilan bog'liq yashirin tarixlar asosida dasturlashtirilgan jinsiy azob-uqubatlar bilan bog'liq ko'plab muammolarga tuzatishlar yoki tushunchalar olib keladi. Onaning magnit buyruqlari va mitoxondriyalari yerdagi farzandlari uchun ham Quyosh ayolligini tiklaydi.

DNK sintezi

Bizning hissiy-elementar tanamiz yuqori chastotali faollashuv va sayyora magnit o'zgarishlari orqali uglerodga asoslangan atomlardan yuqori asosli elementlarga o'tishini tushunib, shaxsiy alkimyoviy jarayonlar bilan bog'liq bo'lgan o'z tanamizning ruhiy rivojlanishidagi nuqtalarni bog'lashimiz mumkin. Sofiya tanasini tiklashda bizning ongimiz evolyutsiyasining alkimyoviy o'zgarishi DNK sintezining ilmiy tushunchasi bilan birlashadi. DNK sintezi ruhiy yuksalishda muhim va bevosita rol o'ynaydigan DNK faollashuvi kabi muhimdir. Ona magnit oqimlarining teskari yo'li bilan mitoxondriyal DNK rekordini qaytaradi, qonimiz, miyamiz va asab tizimimizning chizmasini haqiqiy asl DNK bilan yuqori darajada ishlashga qaytaradi.

*AMMO Spartam - bu genetik jihatdan ishlab chiqilgan kimyoviy modda bo'lib, oziq-ovqat qo'shimchasi sifatida tarqatiladi va sotiladi

Tarjimasi: Oreanda Web