Baltymai sintetinami iš dvidešimties aminorūgščių, kurių pirmtakai yra įvairūs tarpiniai katabolizmo produktai, dėl kurių susidaro anglies skeletai. Visos aminorūgštys (8.15 pav., A) suskirstyti į grupes pagal jūsų biosintetinį metodą. Glutamino rūgšties grupės aminorūgščių (glutamo rūgšties, glutamino, arginino, prolino) sintezė vyksta kaip a-ketoglutaratas, tarpinis Krebso ciklo produktas. Kitas TCA ciklo tarpinis produktas – oksaloacetatas – inicijuoja reakciją, dėl kurios susidaro asparto rūgštis, asparaginas, metioninas, treoninas, izoleucinas ir lizinas (asparto rūgšties grupė). Aromatinių aminorūgščių grupės (triptofano, fenilalanino ir tirozino) sintezė prasideda nuo PEP kondensacijos iš glikolizės ir eritrozės-4-fosfato iš pentozės fosfato kelio. Kiti tarpiniai glikolizės produktai, 3-PGA ir piruvatas sukelia reakcijas, kurios veda prie serino grupės (serino, glicino, cisteino) ir pirograpeo rūgšties grupės (alanino, valino, leucino) aminorūgščių sintezės. Histidino biosintezę labai veikia kitų aminorūgščių sintezė ir ji yra glaudžiai susijusi su purinų sintezės keliais. Du penkių narių imidazolo žiedo anglies atomai ir trys lanjugo anglies atomai yra panašūs į fosforibozilo pirofosfatą. Šio žiedo C-N fragmentas yra sukurtas iš ATP purino šerdies, o kitas azoto atomas – iš glutamino.
Aminorūgščių biosintezės keliai susiję su daugelio svarbių azoto ir audinių poveikio kūrimu. Taigi para-hidroksibenzenkarboksirūgštis ir para-aminobenzenkarboksirūgštis susidaro biosintezės metu aromatinių aminorūgščių grupei, poliaminams (putrescinui, spermidinui, sperminui) - glutamo rūgšties grupėms, diaminopomelino rūgštims ir dipikolino rūgštims ї rūgštims - asparto rūgšties grupėms, pantoteno rūgštims. ir purinai bei porfirinai-serino grupės.
Baltymų biosintezė (8.15 pav., b)įvyksta vertimo proceso metu ir jo poveikiui ne tik fermentų ir monomerų (aminorūgščių), bet ir matricos (mRNR molekulių), kuri lemia aminorūgščių pridėjimo prie augančio lanceto seką, taip pat specifinis nešiklis monomerui aktyvuoti ir atrinkti pagal duotą kodą (tRNR). Genetinis kodas universalus visiems gyviems organizmams, kuriame odos nukleotidų trijulė atstovauja aminorūgštims. Aminorūgštis suaktyvinama, kai ji pridedama prie „savo“ tRNR iš švaistomos ATP energijos. tRNR molekulė turi sritį, jungiančią aminorūgštį, kilpą,
Mažas 8.15. Baltymų sintezė:
A- pakoreguota aminorūgščių formulė; 6 - vertimo procesas atpažįsta mRNR nukleotidų trejetą, kurie pridedami prie ribosomos ir fermento. Genetinio kodo ženklų „vertimą“ iš iRNR nukleotidų sekos į baltymo aminorūgščių raidę (vertimą) atlieka ribosoma. Ribosoma užtikrina nukleotidų trijulės, iRNR, tRNR, surištos nepakeičiamomis aminorūgštimis, ir peptidiltransferazės fermento, kuris išsprendžia peptidinius ryšius tarp likusios augančios lyties aminorūgšties, peptido ir aminorūgšties, kurią vėl radome, sąveiką. . Iš ribosomos išsiskiria tRNR, o iRNR „ištepama“ per ribosomą, todėl viduryje yra nukleotidų trijulė. Vertimas tęsiasi tol, kol ribosoma pasiekia specialią mRNR molekulės pabaigos vietą, kur prie ribosomos pridedamas polipeptido lancetas, o pati ribosoma suyra į subvienetą. Atminkite, kad prie vienos iRNR molekulės yra prijungta daug ribosomų, kurios sukuria polisomą (8.16 pav.).
Polipeptidinis strypas, išaugantis nuo N-galo (aminogrupės) iki C-galo (karboksilo grupės), paliekant ribosomas, greitai sudega. Formuojantis vandens ryšiams tarp skirtingų aminorūgščių liekanų, polipeptido sekcijose susidaro antrinės struktūros, kurios atrodo kaip spiralės ar plokštumos. Šie siužetai formuojasi
Mažas 8.16.
Jis turi trivialią šviesą (tretinę struktūrą), kurią lemia disulfidų ir hidrofobinės sąveikos. Kelių tokių molekulių derinys lemia ketvirtinės struktūros susidarymą. Daugelis baltymų pasižymi fermentiniu aktyvumu, kai sudaro tretinę ir ketvirtinę struktūrą. Prokariotų vertimas gali prasidėti net nepasibaigus transkripcijos procesui.
Šios dienos paskaitos tema – DNR, RNR ir baltymų sintezė. DNR sintezė vadinama replikacija arba reduplikacija (subreplikacija), RNR sintezė yra transkripcija (DNR perrašymas), baltymų sintezė, kurią vykdo ribosoma ant šabloninės RNR, vadinama transliacija, tada nukleotidas išverčiamas iš kalbos. ів apie aminorūgščių žodį.
Bandysime susitikti trumpas žvilgsnis Visuose šiuose procesuose ataskaitose dabar daugiausia dėmesio skiriama molekulinėms detalėms, kad galėtumėte atmesti šio tyrimo dalyko molio apraiškas.
DNR molekulė, sudaryta iš dviejų spiralių, dalijimosi ląstelėmis metu yra padalyta. Dviguba DNR yra pagrįsta tuo, kad kai siūlai yra nesupinti į odos siūlą, galima gauti papildomą kopiją, taip nupjaunant dvi DNR molekulės grandines, kad nukopijuotumėte išvestinę.
Čia taip pat nurodytas vienas iš DNR parametrų, spiralių apskritimas, kitame posūkyje krenta 10 porų bazių, atkreipkite dėmesį, kad vienas apskritimas yra ne tarp artimiausių išsikišimų, o per vieną, nes DNR turi mažą griovelį ir didelį vienas. Per didįjį griovelį baltymai sąveikauja su DNR, kad atpažintų nukleotidų seką. Spiralės skersmuo yra 34 angstremai, o subspiralės skersmuo - 20 angstremų.
DNR replikaciją vykdo fermentas DNR polimerazė. Šis fermentas yra sukurtas siekiant padidinti kūdikio DNR 3 galuose. Prisimenate, kad DNR molekulė yra antilygiagreti, jos skirtingi galai vadinami 3 – galais ir 5 – galais. Sintetinant naujas kopijas ant odos siūlų, vienas naujas siūlas bus siuvamas kryptimi nuo 5 iki 3, o kitas - kryptimi nuo 3 iki 5 galo. Tačiau 5-asis DNR polimerazės galas negali būti pagamintas. Todėl vienos DNR grandinės sintezė, tai yra, kai ji auga „rankiniu“ fermento būdu, vyksta tiesiogiai be pertrūkių (tai vadinama vedančia arba laidžiąja grandine), o kitos grandinės sintezė vyksta trumpai. fragmentai (jie vadinami Okazaki fragmentais, garbei juos aprašiusių senovės). Tada fragmentai susiuvami, o toks siūlas vadinamas uždelstu, todėl šio siūlo replikacija eina toliau. Struktūra, kuri susidaro replikacijos valandą, vadinama replikacijos šakute.
Kadangi bakterijos DNR stebime, kad ji replikuojasi, o tai galima stebėti elektroniniu mikroskopu, matome, kad iš pradžių jai išsivysto „akis“, vėliau vena išsiplečia ir atsiranda visa žiedinė DNR molekulė. replika. Replikacijos procesas atliekamas labai tiksliai, o ne visiškai tiksliai. Bakterinė DNR polimerazė daro klaidas, įterpdama neteisingą nukleotidą iš šabloninės DNR molekulės maždaug 10–6 dažniu. Eukariotuose fermentai veikia tiksliau, nes yra lengviau pasisavinami, o žmogaus DNR replikacijos metu pažeidimo greitis yra 10 -7 - 10 -8. Replikacijos tikslumas gali skirtis įvairiose genomo dalyse, įskaitant skyrius su didesniu mutacijų dažniu ir konservatyvesnes dalis, kuriose mutacijos pasitaiko retai. Ir tokiu būdu išskiriami du skirtingi procesai: DNR mutacijų atsiradimo ir mutacijų fiksavimo procesas. Net jei mutacijos baigsis mirtimi, kitose kartose kvapas neatsiras, o jei mutacija nebus mirtina, ji įsitvirtins kitose kartose, o mes galime būti atsargūs ir užkirsti tam kelią. Kitas DNR replikacijos bruožas yra tai, kad DNR polimerazė negali inicijuoti pačios sintezės proceso, jai reikalingas „pradukas“. Apsvarstykite, kaip toks pradmuo naudojamas RNR fragmentui sukurti. Kalbant apie bakterijos genomą, yra specialus taškas, vadinamas replikacijos pradžia, kuriame yra seka, kurią atpažįsta fermentas, sintezuojantis RNR. Jis priklauso RNR polimerazių klasei ir šioje kategorijoje vadinamas primaze. RNR polimerazėms nereikia pradmenų, o šis fermentas sintezuoja trumpą RNR fragmentą – patį „pradmenį“, kuris pradeda DNR sintezę.
Kitas procesas yra transkripcija. Dabar pakalbėkime apie ataskaitą.
Transkripcija yra RNR sintezė DNR, o papildomos RNR grandinės sintezę DNR molekulėje vykdo fermentas RNR polimerazė. Bakterijos, pavyzdžiui, koliforminės, turi vieną RNR polimerazę, o visi bakterijų fermentai yra labai panašūs; kituose organizmuose (eukariotuose) yra nemažai fermentų, jie vadinami RNR polimeraze I, RNR polimeraze II, RNR polimeraze III, jie taip pat gali būti panašūs į bakterinius fermentus, tačiau yra sudėtingesni, jiems reikia daugiau baltymų. Šio tipo eukariotinės RNR polimerazės funkcija yra perrašyti tam tikrą genų rinkinį. DNR grandinė, kuri yra RNR sintezės matrica transkripcijos metu, vadinama semantine arba matricine grandine. Kita DNR grandinė vadinama nekoduojančia (komplementari RNR nekoduoja baltymų, tai yra „nesąmonė“).
Transkripcijos procesą galima suskirstyti į tris etapus. Pirmas lygmuo - Iniciacija Transkripcija yra RNR grandinės sintezės pradžia, užmezgamas pirmasis ryšys tarp nukleotidų. Tada ateina sriegio pratęsimas ir priveržimas - pailgėjimas, ir, jei sintezė baigta, ji yra nutraukimas Susidarius susintetintai RNR, RNR polimerazė yra paruošta naujam transkripcijos ciklui. Bakterijų RNR polimerazė buvo labai išsamiai ištirta. Jį sudaro keli baltymų subvienetai: du α-subvienetai (maži subvienetai), β- ir β-subvienetai (didieji subvienetai) ir ω-subvienetai. Tuo pačiu metu smarvė sukuriama kaip minimalus fermentas arba kaip korenzimas. σ-subvienetas gali būti prijungtas prie šio pagrindinio fermento. σ-subvienetas yra būtinas RNR sintezei ir transkripcijos inicijavimui. Po atsiradimo σ-subvienetas patenka į kompleksą ir tada veikia kaip kofermentas (Lanzug pailgėjimas). Pridėjus prie DNR, σ-subvienetas atpažįsta skyrių, kuriame prasideda transkripcija. Tai vadinama promotoriumi. Promotorius yra nukleotidų seka, kuri nukreipia RNR sintezę. Be σ-subvieneto promotorius negali atpažinti pagrindinio fermento. σ-subvienetas kartu su pagrindiniu fermentu vadinamas pagrindiniu fermentu arba holofermentu.
Susijungęs su DNR ir pačiu promotoriumi, kurį atpažįsta σ-subvienetas, holofermentas išvynioja dvigrandę spiralę ir pradeda RNR sintezę. Nesupintos DNR gabalas yra transkripcijos pradžios taškas, pirmasis nukleotidas, prie kurio papildomai pridedamas ribonukleotidas. Prasideda transkripcija, σ-subvienetas pasitraukia, o pagrindinis fermentas tęsia RNR grandinės pailgėjimą. Tada įvyksta nutraukimas, pagrindinis fermentas ištirpsta ir yra paruoštas naujam sintezės ciklui.
Kaip susijaudinti transkripcijos pailgėjimas?
RNR auga 3 gale. Pritvirtintas prie odos nukleotido, pagrindinis fermentas suskaido DNR ir suspaudžiamas į vieną nukleotidą. Pasauliui viskas aišku, galima sakyti, kad pagrindinis fermentas yra nesunaikinamas, o DNR „ištempia“ per jį. Buvo aišku, kad rezultatas bus toks pat. Alemi kalba apie DNR molekulės žlugimą. Baltymų komplekso dydis korfermentui suformuoti yra 150 Ǻ. RNR polimerazės dydis yra 150 × 115 × 110 Ǻ. Tai nanomašina. Robotinės RNR polimerazės greitis yra iki 50 nukleotidų per sekundę. Pagrindinis fermentų kompleksas tarp DNR ir RNR vadinamas pailgėjimo kompleksu. Tai DNR-RNR hibridas. Čia DNR suporuojama su RNR, o RNR 3 galas atidaromas tolesniam augimui. Šio hibrido dydis yra 9 bazinės poros. Nesupinta DNR dalis užima maždaug 12 bazinių porų.
RNR polimerazė prisijungia prie DNR prieš išrišant. Ši sekcija vadinama priekiniu DNR dupleksu ir yra 10 bazinių porų dydžio. Polimerazė taip pat yra susieta su didesne DNR dalimi, vadinama užpakaliniu DNR dupleksu. Pasiuntinių RNR, kurias bakterijose sintetina RNR polimerazės, dydis gali siekti 1000 ar daugiau nukleotidų. Eukariotinėse ląstelėse susintetintos RNR dydis gali siekti 100 000 ir joje yra dešimtys milijonų nukleotidų. Tačiau nežinoma, ar ląstelėse yra tokio dydžio smarvės, ar gali būti trukdoma smarvės sintezės procesams.
Elongatsijos kompleksas yra stabilus, nes Puikus robotas tuoj išeis į pensiją. Taigi pati savaime DNR „nešaukia“. Jis gali perkelti DNR iki 50 nukleotidų per sekundę greičiu. Šis procesas vadinamas perkėlimu (arba perkėlimu). DNR sąveika su RNR polimeraze (pagrindiniu fermentu) nepriklauso nuo DNR sekos, išskyrus σ-subvienetą. Pirmasis pagrindinis fermentas užbaigia DNR sintezę, kai praeina pabaigos signalai.
Išanalizuokime pagrindinio fermento molekulinę struktūrą. Kaip minėta aukščiau, korenzimas susideda iš α- ir β-subvienetų. Smarvė susidaro taip, kad skamba kaip „plūgas“ arba „letena“. α-subvienetai yra "letenos" šerdyje ir nustato struktūrinę funkciją. Tikriausiai DNR ir RNR nesąveikauja. ω-subvienetas yra mažas baltymas, kuris taip pat turi struktūrinę funkciją. Pagrindinė roboto dalis tenka β- ir β-subvienetų daliai. Mažame paveikslėlyje β-subvienetas rodomas viršuje, o β-subvienetas rodomas apačioje.
„Praėjimo“, vadinamo galvos kanalu, viduryje yra aktyvus fermento centras. Čia pridedami nukleotidai ir RNR sintezės metu sukuriama nauja nuoroda. RNR polimerazės galvos kanalas yra DNR vieta pailgėjimo metu. Taip pat šios struktūros pusėje yra antrasis kanalas, tiekiantis nukleotidus RNR sintezei.
RNR polimerazės paviršiuje esantis krūvių pasiskirstymas užtikrina jos funkcijas. Skirstymas labai logiškas. Nukleino rūgšties molekulė yra neigiamai įkrauta. Todėl, kai galvos kanalas yra tuščias, jame yra neigiamo krūvio DNR ir jis yra užpildytas teigiamais krūviais. Viconan RNR polimerazės paviršius yra neigiamai įkrautas aminorūgštimis, kad DNR prie jo nepriliptų.
RNR polimerazė veikia kaip molekulinė mašina, ir joje yra įvairių dalių, kurios lemia jos funkciją. Pavyzdžiui, dalis „β-subvieneto“, kabančio virš „ganyklos“, pašalina priekinį DNR dupleksą. Ši dalis vadinama „zaslinka“. Prisijungus prie DNR, sklendė nuleidžiama, praeinanti per 30 angstremų, ir suspaudžia DNR taip, kad transkripcijos proceso metu ji negalėtų ištrūkti.
„ganyklos“ viduryje yra aktyvusis RNR polimerazės centras, kuriame vyksta papildoma sąveika su ribonukleotido trifosfatu, kuris eina per statinės kanalą su DNR šablonu. Kai atkeliauja šabloną papildantis nukleotidas, jis fermentiškai susijungia su stipriu 3" RNR galu. Naujos jungties susidarymo RNR reakcijos pobūdį lemia nukleofilinio pakeitimo reakcija. Du magnio iš jo dalyvauja jonai, vienas jonas nuolat yra aktyviajame centre, o kitas magnio jonas randamas su nukleotidu, o sukūrus naują ryšį tarp ribonukleotidų, randamas naujas nukleotidas su naujuoju magnio jonu.
Išeidamas iš RNR polimerazės, DNR-RNR hibridas yra atsakingas už išsiskleidimą. Tai turi struktūrą, vadinamą „erškėčiu“.
Translokacija, kai RNR polimerazė juda išilgai DNR grandinės, turi α-spiralinę struktūrą, kuri yra susieta su β-subvienetu.
Kaip išsiaiškinome, kokia fermento dalis atlieka skirtingą vaidmenį. Molekuliniai biologai naudoja šį metodą. Smarvė atskleidžia tam tikrą baltymų seką ir kyla klausimas, kokią funkciją ji atlieka. Buvo parodyta, kad jei išmesite mėginio fragmentą (jei išmetėte, taip pat žinojote, kad jis apkarpo DNR), tada DNR nieko neapkarpys. Tai yra tas pats rezultatas, kurį galima gauti iš priekinio dvipusio DNR. Atrodo, kad Reshta – RNR-DNR hibridas ir nugaros dupleksas – silpnai prisijungia prie RNR polimerazės.
Atrodo, kad magnis koordinuoja ryšius tarp augančios DNR molekulės fosfatų ir vėl patenkančių nukleotidų fosfatų. Šiuo atveju atliekama reakcijų seka, kuri vadinama nukleofilinėmis pakaitų reakcijomis. Aišku, kaip keičiasi ryšiai šio komplekso viduryje. Naujas nukleotidas gaunamas prisijungęs prie kito magnio jono. Taigi naujasis nukleotidas sąveikauja su augančia DNR grandine. Pasibaigus reakcijai, iš aktyvaus fermento centro pašalinamas kitas magnio jonas.
RNR polimerazė yra molekulinių mašinų atstovė. Be to, pradėjus mažėti DNR sintezei, pasikeičia kitų RNR sintazės dalių konformacija, o augant RNR stebimi cikliniai pokyčiai, kurie nėra tokie stiprūs, kaip įtakojantys RNR sintezę. Ant burbuolės atvartas nusileidžia 30 Ǻ, o perpjovus odą DNR fermentas pailgėja vienu nukleotidu. Perkelta DNR dalyvauja RNR polimerazės F-spiralės elemente (alfa-spiralės struktūra, kuri teka iš beta subvieneto į galvos kanalą). F-spiralė pasilenkia, iš karto pasislenka iš RNR-DNR komplekso, išsilanksto iš naujojo ir vėl išsitiesina. F-spiralė pasislenka 3,4 Å. RNR polimerazė turi tą pačią struktūrą.
Įvairių RNR polimerazės dalių konformacijos pokytis atsiranda dėl potencinės energijos pasikeitimo, kuris yra susijęs su elektrostatinėmis ir hidrofobinėmis sąveikomis. Galime pateikti tokią analogiją. Jei iš obuolių puodelio paimsite puodelį obuolių, tai vos tik pakratysite puodelį, obuoliai kaip kamuoliukas išsibarstys po visą puodelį. Pasikeis jų potenciali energija, kuri yra susijusi su gravitacijos veikimu. Kai „kratysite“ RNR sintazės molekulę (ir „kratysite“ ją, kaip ir kitas molekules ląstelėse, Browno Rach), ji ilgainiui įgaus konformaciją su mažesne potencialia energija. Molekulinės mašinos šerdis yra aplinkinių sandėlių šiluminės cirkuliacijos energija, o mašinos įtaisas toks, kad gali duoti reikiamą rezultatą. Šiuo atveju molekulinė mašina kaupia energiją, nes ji daugiausia eina keisti šiuos ir kitus ryšius.
Aš pradedu nerimauti Transkripcijos inicijavimas. Kaip buvo manoma anksčiau, inicijavimas vyksta dalyvaujant σ-subvienetui. Jis sąveikauja su DNR struktūra, kuri vadinama promotoriumi. Tokia yra žarnyno lazdos struktūra. Dešimt nukleotidų prieš pjūvio tašką yra Tata dėžutė. Pačios tokios sekos turėti nebūtina, tačiau yra „ideali“ seka sąveikai su σ-subvienetu, su kuriuo transkripcija inicijuojama efektyviausiai. Gretimų nukleotidų pakeitimas šioje sekoje sumažina transkripcijos inicijavimo efektyvumą. Maždaug 35 nukleotidai prieš naująjį yra struktūra, vadinama „-35“. Šią seką taip pat atpažįsta σ-subvienetas. Ši struktūra („-10“ ir „-35“ sekų derinys) buvo vadinama klasikiniu promotoriumi, nes Vaughn Bula yra aprašytas Persha. Paaiškėjo, kad promotoriaus vieta gali skirtis. Šis variantas apima tą pačią TATA dėžutę, bet neturi „-35“ sekos ir turi du papildomus nukleotidus, kurių pakanka, kad σ subvienetas atpažintų promotorių.
Ši struktūra vadinama išplėstiniu promotoriumi. RNR polimerazės σ-subvienetas yra ant DNR promotoriaus, o įvairios baltymo molekulės dalys sąveikauja su promotoriaus dalimis. Šis σ-subvienetas atpažįstamas per didelį DNR griovelį. Po to, kai pagrindinio fermento σ-subvienetas yra prijungtas prie promotoriaus, DNR šioje vietoje pradeda tirpti (DNR grandinės išsiskleidžia). Praėjusioje paskaitoje buvo kalbama, kad poromis A-T nuoroda tarp nukleotidų atsiskiria lengviau, žemesni lygiai G-C, Taigi, kaip palikti 3 vandens jungtis, o pirmąjį - du. Rėmėjas atkeršyti statymas A-T Lengva ištirpdyti vyną. Ir tada prasideda RNR sintezė, auganti RNR įterpia σ-subvienetą ir atliekami kiti pakeitimai, dėl kurių σ-subvienetas atsiskiria nuo korzimo.
Dabar pažvelkime į skirtingų baltymų dalių funkcijas. Jei perpjaunate nedidelį baltymo gabalėlį ir pamatysite, kaip pasikeitė baltymo funkcijos, galite suprasti perpjauto gabalėlio funkcijas. Mūsų situacija buvo sprendžiama kitaip. Paėmėme dvi DNR polimerazes, viena paimta iš koliforminės, o kita iš šilumą mylinčios bakterijos (termofilinės), augančios 800 C temperatūroje (laboratoriniuose mėginiuose jos auga kolboje, kuri palaikoma prie termostato tolygiai verdant vanduo, natūraliuose egzemplioriuose smarvė gyvena karštame vandenyje, net jei jie gali gyventi 98°C temperatūroje), tačiau RNR polimerazės ir σ-subvieneto optimali temperatūra yra 80°C, (termofilinės bakterijos σ-subvienetas rodomas raudonai , o žarnyno coli - geltona) tim), o žarnyne lazdelės yra efektyviausias robotas, priklausomai nuo temperatūros Žmogaus kūnas, (gyvų fragmentai žarnyne). Šis σ-subvienetas turi keturias dalis, baltymas buvo iškirptas ir visas σ-subvienetas buvo susiūtas dygsniu iš termofilinės bakterijos σ-subvieneto. Tada buvo įterpti skirtingi termofilinių bakterijų gabalėliai, pakeičiantys juos skirtingais σ-subvieneto fragmentais. Tada jie stebėjosi aktyviu hibridinio baltymo pašalinimu 200 ar daugiau. Termofilinė bakterija tokioje temperatūroje nesiveisia, jai per šalta, aktyvi kolibacila. Kūdikis gali matyti, kad tam tikroje temperatūroje veikia tik ta pati kombinacija, kurioje σ-subvieneto pirmoji ir antroji dalis yra kaip žarnyno koli, o trečioji ir ketvirtoji – kaip termofilinė bakterija. Tokiu būdu nuimkite varžtus, kad σ-subvieneto temperatūra būtų nustatyta pirmame ir antrame sandėlyje.
Iš tikrųjų supjaustomas ne baltymas, o DNR, tada skirtingų bakterijų DNR gabalėliai sujungiami ir įšvirkščiami į bakterijas; kai ši DNR dalis suaktyvinama, susintetinamas hibridinis baltymas. Ši technologija apima genų inžineriją, kuri buvo išmontuota aštuntajame dešimtmetyje.
Kitas transkripcijos bruožas yra tas, kad pagrindinis bakterinės ląstelės fermentas yra tas pats, o σ-subvienetai gali būti skirtingi. Žarnyno lazdelėje yra tik 7 σ-subvienetai ir jie turi skirtingus promotorius. Ko reikia? Jei ląstelėms reikia pakeisti baltymų sintezę iš vienos genų grupės į kitą, jos gali pasirinkti skirtingus σ-subvienetus. Pavyzdžiui, tai yra šilumos šoko genezė, jei žarnyno lazdelė yra įkaista iki taško, kuriame svarbu gyventi, jis įjungia avarinę sistemą, kuri palaiko šilumos šoką, atramą šiems griuvėsiams, kurie tapo storojoje žarnoje. . Ši sistema apima genų rinkinį, kurie paprastai nėra reikalingi, kad veiktų, ir šie genai turi savo specialų promotorių. Tada susintetinamas kitas σ-subvienetas, kuris nėra būtinas ir suaktyvina genus. Keisti subvienetą reiškia keisti robotų genų programas. Tai būdas reguliuoti robotų genus.
Pereikime prie vertimo – baltymų sintezės. Jį vykdo ribosomos. Ribosoma susideda iš dviejų subvienetų: didelio ir mažo.
Odos dalelė susideda iš dešimčių baltymų, oda nuo įvairių sužalojimų, matyt, nes į dalelę dedami odos baltymai. Atpažindami baltymus, naudokite elektroforezės metodą, tada elektriniame lauke specialiame gelyje ar specialioje talpykloje baltymų molekulės kruopščiai atskiriamos dėl jų krūvio ir molekulinės jėgos, tada lauko įtakoje jos pradeda griūti ir gali būti atskirtas po vieną. Kitas baltymų identifikavimo metodas yra chromatografija, tai yra būdas pašalinti dėmes ant nosies, kurios oda atitinka baltymą.
Baltymai ribosomoje yra prijungti prie karkaso, kuris susidaro iš ribosomų RNR. p align="justify"> Ribosomos formavimasis prasideda, kai ribosominė RNR sudega ir baltymai pradeda tvarkingai prilipti prie jos. Ribosominė RNR pristatoma kūdikiui. Savarankiškai papildančiose sekcijose RNR grandinės yra suporuotos, sudarydamos plaukų segtukus (antrinė struktūra), tada RNR sudeginama (tretinė RNR struktūra), sudarydama subvienetų karkasą.
Kitas RNR tipas, dalyvaujantis baltymų sintezėje, yra transportavimo RNR (tRNR). tRNR molekulės yra pastebimai mažos (palyginti su ribosomų ir pasiuntinių RNR). Visos tRNR turi paslėptą antrinę struktūrą. Suporuojant papildomus tRNR molekulės skyrius, sukuriami trys „stiebeliai“ su kilpomis galuose ir vienas „stiebas“, kuriuos sukuria tRNR molekulės 5" ir 3" galai (tuo pačiu metu papildomas kulnas). sukuriama kilpa). Šios konstrukcijos vaizdas panašus į kryžių arba tvartą. Šiame lape esanti „galva“ pavaizduota antikodono kilpa; yra antikodonas - tie trys nukleotidai, kurie vienas kitą papildo mRNR kodonu. Arčiausiai antikodono kilpos esantis stiebas, sujungtas molekulės galais, vadinamas akceptoriniu kamienu – čia pridedama nepakeičiama aminorūgštis. Skirtingas tRNR ir aminorūgštis atpažįsta specialūs fermentai, vadinami aminoacil-tRNR sintetazėmis. Odos aminorūgštis turi savo aminoacil-tRNR sintetazę.
Ribosomoje yra pasiuntinio RNR (mRNR). Su mRNR kodonu (trimis nukleotidais) pernešančios RNR antikodonas jungiasi komplementariai, palikdamas aminorūgšties perteklių. Kūdikis gali matyti šią struktūrą (tRNR kartu su aminorūgštimi, kuri vadinama aminotil-tRNR).
Vertimo procesas, kaip ir transkripcijos procesas, yra susijęs su dviejų nukleino rūgšties molekulių išstūmimu, skirtumas yra tas, kad ribosoma skaido tris nukleotidus, o RNR polimerazė – vieną.
Aminocilo t-RNR patenka į ribosomą, komplementariai prisijungia prie mRNR kodono, tada vyksta reakcija, kurios metu aminorūgščių perteklius jungiasi viena su kita, o t-RNR pašalinama.
„Žodynas“, skirtas nukleotidų kalbai išversti į aminorūgščių kalbą, vadinamas genetiniu kodu. Yra 20 aminorūgščių, 4 nukleotidai, kombinacijų skaičius 4 po 2 = 16 ir 20 aminorūgščių, todėl kodas yra ne du, o trilitras, trys vadinami kodonu. Odos aminorūgštį koduoja trys mRNR nukleotidai (kurią taip pat koduoja DNR).
Lentelėje pirmoje eilutėje reikia koduoti kairę ir dešinę kodono raides, viršutinė eilutė yra vidurinė. Pavyzdžiui, AUG kodonas koduoja aminorūgštį metioniną. Derinių skaičius nuo 4 iki 3 = 64, todėl dešimtys aminorūgščių yra koduojamos keliais kodonais. Trys kodonai nekoduoja kiekvienos aminorūgšties, jie vadinami terminologija. Kai kvapai perkeliami į mRNR, ribosoma pradeda savo darbą ir iškviečiamas paruoštas polipeptido pistoletas.
Genetinio kodo lentelė buvo sudaryta 60-aisiais. Burbuoles padėjo Nirenbergas ir Mattei. Jie planavo atlikti eksperimentus su ląstelių ekstraktų mėginiais, kurie buvo papildyti atskirais RNR šablonais. Tuo metu buvo svarbu, kad kodonai, sudarantys vieną nukleotidą (UUU arba AAA), nekoduotų aminorūgščių. Nirenbergas ir Mattei savo tyrimuose išbandė poliU-RNR (kurią sudaro tik uracilai) kaip kontrolę, o pati reakcija įvyko šiame mėginyje. Tapo aišku, kad UUU kodonas koduoja aminorūgštį fenilalaniną. Tada buvo sudaryta genetinio kodo lentelė.
Genetinis kodas yra universalus. Tai vienoda visiems mikroorganizmams. Ir nedideli mitochondrijų genetinio kodo skirtumai.
Genetinis kodas yra aminorūgščių kodonų tipo lentelė. Kai žurnalistai rašo apie tuos, kurie neseniai iššifravo žmogaus genetinį kodą, tai yra grubi terminologinė bausmė. Žmonių, kaip ir visų kitų gyvų būtybių, genetinis kodas buvo iššifruotas XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje. Žmogaus genomas neseniai buvo iššifruotas, siekiant atskleisti visų DNR molekulių nukleotidų seką.
Paskaitoje – Andriaus Kulbachinskio (Rusijos mokslų akademijos Molekulinės genetikos institutas) RNR polimerazės vaizdai.
Maždaug tuo pačiu metu, 1953 m., D. Watsonas ir F. Crickas atrado geno molekulės – dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) – struktūrinio (molekulinio) organizavimo principą. DNR struktūra suteikė raktą į tikslaus genų ekspresijos sukūrimo – reduplikacijos – mechanizmą. Taip atsirado naujasis molekulinės biologijos mokslas. Buvo suformuluota vadinamoji centrinė molekulinės biologijos dogma: DNR – RNR – baltymai. Esmė slypi tame, kad genetinė informacija, įrašyta į DNR, realizuojama baltymų pavidalu, bet ne tiesiogiai, o per papildomą polimerą – ribonukleino rūgštį (RNR), o iš to nukleino rūgštys patenka į nepereinamus baltymus. . Tokiu būdu DNR sintetinama ant DNR, užtikrinant reduplikacijos galią, kad išvestinė genetinė medžiaga būtų kuriama kartomis; RNR sintetinama DNR, todėl genetinė informacija perrašoma ir transkripuojama skaitmeninių RNR kopijų pavidalu; RNR molekulės yra baltymų sintezės šablonai – genetinė informacija yra verčiama polipeptidinių strypų pavidalu. Specialiuose variantuose RNR gali būti nukopijuota į DNR formą ("grįžta transkripcija"), taip pat nukopijuojama į RNR formą (replikacija), tačiau baltymas negali būti nukleorūgščių šablonas (ataskaita).
Be to, pati DNR reiškia organizmų sklandumą, baltymų rinkinį, kuris sukuriamas kartomis, ir su jais susijusius ženklus. Baltymų biosintezė yra pagrindinis gyvosios medžiagos procesas, o nukleino rūgštys suteikia jai, viena vertus, programą, kuri reiškia visą sintezuojamų baltymų rinkinį ir specifiškumą, ir, kita vertus, mechanizmą, leidžiantį tiksliai sukurti ši programa iš kartos į kartą. Todėl gyvybė dabartinėje ląstelių formoje priklauso nuo sumažėjusios baltymų biosintezės mechanizmo.
BALTYMŲ BIOSINTEZĖ
Pagrindinė molekulinės biologijos dogma postuluoja genetinės informacijos perdavimą iš nukleorūgščių į baltymus, taigi ir į gyvo organizmo komponentus. Šio proceso įgyvendinimo mechanizmų vystymas per dešimt metų, po kurio buvo suformuluota centrinė dogma, atskleidė daugybę RNR funkcijų, ne tik kaip informacijos iš geno nešėjos. ів (DNR) į baltymus ir tarnauja kaip baltymų sintezės matrica.
Fig. 1 paveiksle parodyta pagrindinė baltymų biosintezės ląstelėse diagrama. pasiuntinio RNR(pranešimo RNR, pasiuntinio RNR, mRNR), kuri koduoja baltymus, kaip minėta aukščiau, yra tik viena iš trijų pagrindinių ląstelių RNR klasių. Pagrindinė masė (apie 80%) tampa kita RNR klase - ribosominė RNR, kurie nustato universalių baltymus sintezuojančių dalelių – ribosomų – struktūrinį karkasą ir funkcinius centrus. Pati ribosominė RNR yra unikali – tiek struktūriškai, tiek funkciniu požiūriu – formuojant ultramikroskopines molekulines mašinas, vadinamas ribosomomis. Ribosomos gauna genetinę informaciją kaip mRNR molekules ir, likusių programuojamos, gamina baltymus, kurie yra lygiai tokie patys kaip ši programa.
Baltymų, norint susintetinti baltymus, be informacijos ar programų neužtenka – reikiamos medžiagos, iš kurios juos galima panaudoti. Baltymų sintezei reikalingos medžiagos srautas vyksta ribosomose, padedant trečios klasės ląstelių RNR. RNR nešiotojai(RNR pernešimas, RNR pernešimas, tRNR). Jie kovalentiškai suriša – priima – aminorūgštis, kurios yra baltymų statybinė medžiaga, o aminoacil-tRNR pavidalu randamos ribosomoje. Ribosomose aminoacil-tRNR sąveikauja su mRNR kodonais – trinukleotidų deriniais, todėl transliacijos proceso metu kodonai dekoduojami.
Ribonukleino rūgštys
Todėl galime įdarbinti pagrindines ląstelines RNR, pradinį pagrindinį kasdienio gyvenimo medžiagos – baltymų biosintezės – procesą. Ce mRNR, ribosomų RNR ir tRNR. RNR sintetinama DNR naudojant fermentus - RNR polimerazes, kurios atlieka transkripciją - dvigrandės DNR atskirų sekcijų (linijinių vienetų) perrašymą į viengrandę RNR. DNR sekcijos, koduojančios ląstelių baltymus, perrašomos į mRNR, todėl daugybei ribosomų RNR ir tRNR kopijų sintezei yra specialios ląstelės genomo sekcijos, kurios intensyviai perrašomos be tolesnio vertimo.
Cheminė RNR struktūra. Chemiškai RNR yra labai panaši į DNR. Įžeidžianti kalba yra visas linijinis nukleotidų polimeras. Odos monomeras - nukleotidas - yra fosforilintas N-glikozidas, kurį sukelia penkių anglies atomų perteklius - pentozilas, turintis fosfato grupę penktojo anglies atomo hidroksilo grupėje (sulankstomas anglies ryšys) ir azoto bazę. prie pirmojo anglies atomo i (N-glikozinas) Pagrindinis cheminis skirtumas tarp DNR ir RNR yra tas, kad RNR monomeras turi ceribozę, o DNR monomeras turi dezoksiribozę, panašią į ribozę, kuri turi vieną hidroksilo grupę prie skirtingo anglies atomo. (2 pav.).
DNR ir RNR yra dviejų tipų azoto bazės: du purinai – adeninas (A) ir guaninas (G) – ir du pirimidinai – citozinas (C) ir uracilas (U) arba metilintas timinas (T).
Uracilas būdingas RNR monomerams, o timinas – DNR monomerams, tai dar vienas RNR ir DNR tipas. Monomerai - RNR ribonukleotidai arba DNR dezoksiribonukleotidai - sudaro polimerinį strypą, papildomai formuodami fosfodiesterio vietas tarp kruvinų pertekliaus (tarp penktojo ir trečiojo pentokarbono anglies atomų). Taigi, polimerinis nukleino rūgšties lancetas - DNR arba RNR - gali būti pavaizduotas kaip linijinis cukraus-fosfato pagrindas su azotinėmis bazėmis kaip biologinėmis grupėmis.
RNR makromolekulinė struktūra. Pagrindinis dviejų tipų nukleino rūgščių makrostruktūrinis panašumas slypi tame, kad DNR yra viena subspiralė, makromolekulė iš dviejų vienas kitą papildančių megztų polimerų gijų, spirališkai susuktų aplink šoninę ašį (padalinys [, ]), o RNR yra vienos grandinės polimeras. Tuo pačiu metu biologinių grupių - azoto bazių - sąveika su viena, taip pat su cukraus-fosfato pagrindo fosfatais ir hidroksilais lemia tai, kad vienos grandinės RNR polimeras dega ant savęs ir susisuka į kompaktiška struktūra, panaši į polipeptido lazdelės hektarų baltymo deginimą kompaktiškoje rutulėje Taigi, unikalios RNR nukleotidų sekos gali sudaryti unikalias erdvines struktūras.
Pirmą kartą specifinė RNR erdvinė struktūra buvo parodyta, kai 1974 m. buvo iššifruota vienos iš tRNR atominė struktūra. [ , ] (3 pav.). Iš 76 nukleotidų monomerų susidedančios polimerinės lance tRNR gerklos suformuoja labai kompaktišką rutulišką šerdį, iš kurios tiesiai įtrinamos dvi iškyšos. Jos yra trumpos pograndinės spiralės DNR šerdyje, tačiau yra organizuojamos sąveikaujant tos pačios RNR grandinės sekcijoms. Vienas iš jų veikia kaip aminorūgščių akceptorius ir dalyvauja polipeptidinio baltymo sintezėje ribosomoje, o kitas naudojamas papildomai sąveikai su toje pačioje ribosomoje koduojančiu mRNR tripletu (kodonu). Tik ši struktūra sukurta specialiai sąveikauti su baltymu-fermentu, kuris prijungia aminorūgštį prie tRNR, ir ribosoma transliacijos metu, kad jie būtų specialiai „atpažįstami“.
Išskirtų ribosomų RNR infuzija suteikė pažangų sprendimą kompaktiškoms, specifinėms dar ilgesnių šio tipo linijinių polimerų struktūroms formuoti. Ribosoma susideda iš dviejų nelygių dalių – didelio ir mažo ribosomų subvienetų (subvienetų). Odos dalelę sudaro viena didelio polimero RNR ir daugybė skirtingų ribosomų baltymų. Ribosomų RNR skaičius netgi reikšmingas: pavyzdžiui, mažojo bakterinės ribosomos subvieneto RNR yra per 1500 nukleotidų, o didžiojo subvieneto RNR – apie 3000 nukleotidų. Žmonėms, įskaitant žmones, ciRNR yra dar didesnė – apie 1900 nukleotidų ir daugiau nei 5000 nukleotidų mažuose ir dideliuose rūšies subvienetuose.
Buvo įrodyta, kad izoliuotos ribosominės RNR yra sustiprintos iš jų baltymų partnerių ir išskirtos iš gryna išvaizda, pačios struktūros spontaniškai subyra į kompaktišką struktūrą, savo dydžiu ir forma panašią į ribosomų subvienetus]. Didžiųjų ir mažųjų dalelių forma skiriasi, atitinkamai kinta ir didžiosios bei mažosios ribosomų RNR forma (4 pav.). Taigi, linijiniai ribosominės RNR lancetai savaime organizuojasi į specifines erdvines struktūras, kurios nulemia ribosomų subvienetų dydį, formą ir galbūt vidinę vietą, taigi ir visos ribosomos.
Mažoji RNR. Pasaulyje gyvų ląstelių komponentų ir kitų bendros ląstelių RNR frakcijų inokuliacija atskleidė, kad trys dešinėje esančios RNR galvos rūšys negali būti atskirtos. Paaiškėjo, kad gamtoje nėra kitų RNR tipų. Tai vadiname „mažąja RNR“, kurioje yra iki 300 nukleotidų, dažnai su nežinomomis funkcijomis. Paprastai jie yra susiję su vienu ar keliais baltymais ir ląstelėse vaizduojami kaip ribonukleoproteinai - „maži RNP“.
Mažos RNR yra visose ląstelės dalyse, įskaitant citoplazmą, branduolį, branduolį ir mitochondrijas. Dauguma šių mažų RNP, kurių funkcijos dalyvauja pagrindinių RNR tipų potranskripcijos apdorojimo (RNR apdorojimo) mechanizmuose - mRNR pirmtakų konversijoje į brandžią mRNR (splaisingumą), mRNR redagavimą, tRNR biogenezę, dozavimo vonias. ribosominė RNR. Vienas iš labiausiai paplitusių mažų RNP (SRP) tipų ląstelėse vaidina pagrindinį vaidmenį pernešant baltymus, kurie sintezuojami per ląstelės membraną. Yra mažų RNR tipų, kurios atlieka reguliavimo funkcijas vertime. Speciali maža RNR patenka į svarbiausio fermento, atsakingo už DNR reduplikacijos palaikymą ląstelių kartose, – telomerazės – sandėlį. Reikėtų pasakyti, kad jų molekuliniai matmenys gali būti lygūs ląstelių globulinių baltymų matmenims. Taigi darosi vis aiškiau, kad gyvos ląstelės funkcionavimą lemia ne tik joje sintetinamų baltymų įvairovė, bet ir gausus įvairių RNR rinkinys, iš kurių reikšmingos yra mažos RNR. baltymų kompaktiškumas ir dydis.
Ribozimas. Visą aktyvią gyvybę skatina medžiagų apykaita – medžiagų apykaita, o visos biocheminės medžiagų apykaitos reakcijos vyksta su gyvybei užtikrinti reikalingais skysčiais, tik su itin efektyviais specifiniais katalizatoriais, mes kuriame evoliuciją. Daugelį dešimtmečių biochemija buvo įsitikinusi, kad biologinę katalizę visada vykdo baltymai, vadinami fermentai, arba fermentai. I ašis y 1982-1983 p. Įrodyta, kad gamtoje yra RNR tipų, kurie, kaip ir baltymai, turi labai specifinį katalizinį aktyvumą [,]. Šie RNR katalizatoriai buvo pavadinti ribozimai. Teiginiai apie baltymų kaltę katalizėje cheminės reakcijos atėjo galas.
Šiais laikais ribosoma taip pat laikoma ribozimu. Tiesa, visi akivaizdūs eksperimentiniai duomenys rodo, kad polipeptidinio baltymo sintezę ribosomoje katalizuoja ribosomų RNR, o ne ribosomų baltymai. Buvo nustatytas katalizinis didelės ribosominės RNR komponentas, atsakingas už transpeptidacijos reakcijos katalizavimą, kuri taip pat prisideda prie baltymo polipeptido augimo transliacijos metu.
Kalbant apie virusinės DNR replikaciją, jos mechanizmas mažai kuo skiriasi nuo pačios ląstelės genetinės medžiagos – DNR – replikacijos. Kai kuriose virusinėse RNRe vyksta procesai, kurie slopinami arba visą dieną normaliose ląstelėse, kur visa RNR sintetinama tik DNR kaip matricoje. Užsikrėtus RNR virusais situacija gali būti dvejopa. Kai kuriais atvejais DNR sintetinama ant virusinės RNR, kaip ant matricos („grįžtamosios transkripcijos“), ir ant šios DNR yra transkribuojama daugybė virusinės RNR kopijų. Kitais mums aktualiais atvejais ant virusinės RNR sintetinama papildoma RNR grandinė, kuri tarnauja kaip šablonas naujų virusinės RNR kopijų sintezei – replikacijai. Tokiu būdu, užsikrėtus RNR virusais, realizuojamas RNR principas, lemiantis jos struktūros sukūrimą, kaip ir DNR.
RNR daugiafunkciškumas. Prielaida ir bendros žinios apie RNR funkcijas leidžia kalbėti apie unikalų šio polimero funkcionalumą gyvojoje gamtoje. Galima nedelsiant pakeisti pagrindines RNR funkcijas.
Genetinė replikacinė funkcija: struktūrinis gebėjimas kopijuoti (replikuoti) linijines nukleotidų sekas naudojant komplementarias sekas. Funkcija įgyvendinama virusinių infekcijų metu ir yra panaši į pagrindinę DNR funkciją gyvuose ląsteliniuose organizmuose – genetinės medžiagos dauginimąsi.
Kodavimo funkcija: baltymų sintezės programavimas tiesinėmis nukleotidų sekomis. Būtent tokią funkciją atlieka DNR. I DNR ir RNR tas pats nukleotidų tripletas koduoja 20 baltymų aminorūgščių, o tripleto seka prancūzų nukleino rūgštyje yra 20 tipų aminorūgščių nuoseklaus išdėstymo polipeptidiniame baltajame lancete programa.
Struktūrų kūrimo funkcija: unikalių trivialių struktūrų formavimas. Kompaktiškai sulankstytos mažos RNR molekulės iš esmės panašios į trivialias rutulinių baltymų struktūras, o didesnės RNR molekulės gali sukurti didesnes biologines dalis ar jų branduolius.
Atpažinimo funkcija: labai specifinė sąveika su kitomis makromolekulėmis (įskaitant baltymus ir kitas RNR) ir su mažais ligandais. Ši funkcija, ko gero, yra pagrindinė baltymuose. Jis pagrįstas polimero gebėjimu suformuoti unikalią struktūrą ir suformuoti specifines nereikšmingas struktūras. Atpažinimo funkcija yra specifinės katalizės pagrindas.
Katalizinė funkcija: specifinė cheminių reakcijų katalizė ribozimais. Ši funkcija yra panaši į fermentinių baltymų funkciją.
Apskritai RNR stovi prieš mus kaip nuostabus polimeras, kuris, atrodytų, Visatos evoliucijai nei laikas, nei Kūrėjo intelektas nebūtų atėmęs savo kovų. Kaip paaiškėjo, RNR yra skirta sujungti abiejų iš esmės svarbių polimerų – DNR ir baltymų – funkcijas. Nenuostabu, kad mityba tapo pirmesnė už mokslą: kodėl kaltė ir savarankiškas RNR šviesos egzistavimas negalėjo perduoti gyvybės atsiradimo dabartinėje DNR-baltymų formoje?
GYVENIMO ROTAUS
Oparino baltymų koacervato teorija. Galbūt, pasak mokslo, gerai apgalvotą gyvenimo abiogeniniu keliu teoriją pasiūlė biochemikas A.I. Oparinas gimė praėjusio amžiaus 20-aisiais [,]. Teorija buvo pagrįsta atradimu, kad viskas prasidėjo nuo baltymų, ir ankstyvoje mintyje galimybe spontaniškai cheminių baltymų monomerų – amino rūgščių – ir į baltymus panašių polimerų (polipeptidų) sintezę abiogeninėmis medžiagomis. Teorijos paskelbimas paskatino skaitinius eksperimentus daugelyje laboratorijų visame pasaulyje, kurie parodė tokios sintezės realumą atskiruose protuose. Švidko teorija tapo plačiai priimta ir itin populiari.
Pagrindinis jo postulatas buvo tas, kad į baltymus panašios dalelės spontaniškai atsirado pirminiame „sultinyje“ ir buvo sujungtos „koacervatiniuose lašuose – vandeniu sustiprintose koloidinėse sistemose (zoliuose), kurios plūduriuoja praskiestame vandens tirpale. pakeisti mąstymą apie organizmų kaltę – stiprinimas dovkilla, ir suskaidymas Kadangi kelios į baltymus panašios koacervatinių dėmių dalelės galėjo turėti katalizinį aktyvumą, dėmių sintezėje galėjo įvykti biocheminės reakcijos – panašūs produktai Vyksta asimiliacija, o tai reiškia koacervato augimą ir toliau skaidant į dalis. - reprodukcija. Koacervatas, kuris asimiliuojasi, auga ir dauginasi dalijantis, matomas kaip gyvų ląstelių prototipas (5 pav.).
Viskas buvo gerai apgalvota ir moksliškai pagrįsta teorija, išskyrus vieną problemą, kuri jau seniai buvo suplota visų Galusos gyvenimo klastočių akimis. Kadangi spontaniškai, atsitiktinių sintezių be šablonų koacervete, baltymų molekulių struktūros atsirado viena po kitos (pavyzdžiui, veiksmingi katalizatoriai, kurie užtikrintų šio koacervato pranašumą augant ir dauginantis), tai kaip jos galėtų nukopijuokite yuvatsya, kad praplatintumėte koacervato vidurį, o tuo labiau, kad perduotų į koacervatus - Teorija Paaiškėjo, kad nepagrįsta pabrėžti tikslaus kūrimo problemą - koacervato viduryje ir kartomis - atskirų efektyvių baltymų struktūrų, kurios staiga atsirado.
RNR pasaulis yra kasdienio gyvenimo pirmtakas. Sukauptos žinios apie genetinį kodą, nukleino rūgštis ir baltymų biosintezę paskatino patvirtinti iš esmės naują idėją apie TOM, kad viskas prasidėjo ne nuo baltymų, o nuo RNR [-]. Nukleorūgštys yra vienos rūšies biologiniai polimerai, kurių makromolekulinė struktūra dėl komplementarumo principo naujų Lancsugų sintezėje (ataskaitos) užtikrina galimybę kopijuoti šlapios linijinės sekos monomero juosteles, kitaip tariant, galimybę. polimero susidarymas (replikacija), jo mikrostruktūra. Todėl tik nukleino rūgštys, o ne baltymai, gali būti genetinė medžiaga, sukurianti molekules, kurios kartoja savo specifinę mikrostruktūrą kartomis.
Esant žemam lygiui, pati RNR, o ne DNR, gali būti pagrindinė genetinė medžiaga.
Pagal pirmąjį o cheminėje sintezėje ir biocheminėse reakcijose ribonukleotidai perkeliami į dezoksiribonukleotidus; Dezoksiribonukleotidai yra ribonukleotidų modifikacijos produktai (2 pav.).
Kitaip,Šiuolaikiniuose, universaliuose gyvo metabolizmo procesuose patys ribonukleotidai, o ne dezoksiribonukleotidai, yra plačiai atstovaujami, įskaitant pagrindinius ribonukleozidų polifosfatų (ATP) tipo energijos nešiklius.
trečią, RNR Replykatsya įmanoma ir be jokios DNR, o mechanizmą sumažina Gyvosios Vimagos tarybos taryba, RNR-Strauvka INITSIATSIC SNITY LANTSYA DNR.
Ketvirtoje Be visų tų pačių matricų ir genetinių funkcijų, kurias sukuria DNR ir RNR, jie taip pat turi mažai funkcijų, kurios kontroliuoja baltymus, įskaitant cheminių reakcijų katalizę. Taigi, yra visų priežasčių žiūrėti į DNR kaip į vėlesnį evoliucinį priedą – kaip į RNR modifikaciją, kuri specializuojasi specifinei funkcijai sukurti ir išsaugoti unikalias genų kopijas ląstelės sandėlio genome be jokio tarpinio dalyvavimo baltymų biosintezėje.
Kai buvo atrastos kataliziškai aktyvios RNR, idėja apie RNR pirmenybę kasdieniame gyvenime buvo stipriai paveikta, ir buvo suformuluota koncepcija. savarankiškas RNR pasaulis, išpūtęs kasdienybę [,]. Mozhlivo RNR vinifikacijos diagrama pateikta Fig. 6.
Abiogeninė ribonukleotidų sintezė ir kovalentinis jų susidarymas į RNR tipo oligomerus ir polimerus galėjo vykti maždaug tomis pačiomis mintimis ir tomis pačiomis cheminėmis sąlygomis, kurios buvo postuluojamos aminorūgščių ir polipeptidų susidarymui. Neseniai O.B. Chetverin ir spivrobytniki (Institute of Protein RAS) eksperimentiškai parodė, kad pirminiai poliribonukleotidų (RNR) komponentai pagrindinėje vandens aplinkoje susidaro prieš spontanišką rekombinaciją, todėl vyksta fragmentų mainai.Tai yra peresterifikacijos būdas. Trumpų lancetų fragmentų pakeitimas ilgaisiais lemia poliribonukleotidų (RNR) redukciją, o pati tokia rekombinacija atitinka šių molekulių struktūrinę įvairovę. Tarp jų gali būti kataliziškai aktyvių RNR molekulių.
Retas pavienių RNR molekulių, kurios katalizuoja ribonukleotidų polimerizaciją arba oligonukleotidų susijungimą ant papildomos RNR matricos [ ], atsiradimas reiškė replikacijos mechanizmo ikacijos RNR sukūrimą. Pačių RNR katalizatorių (ribozimų) replikacija daro mažai žalos savaime besidauginančioms RNR populiacijoms. Gaminant savo kopijas RNR padaugėjo. Neišvengiami kopijavimo (mutacijos) ir rekombinacijos pokyčiai RNR populiacijose, kurios savaime replikuojasi, kūrė vis didesnę įvairovę šiame pasaulyje. Taigi, senovės pasaulio RNR perkėlimas - tse "savarankiškas biologinis pasaulis, kuriame RNR molekulės veikė kaip genetinė medžiaga ir kaip fermentai panašūs katalizatoriai" .
Kalta dėl baltymų biosintezės. Be to, remiantis lengvąja RNR, mažai pažengta formuojant baltymų biosintezės mechanizmus, atsirandant skirtingiems baltymams iš sugriuvusios struktūros ir galios, skaidant baltymų biosintezės sistemas ir pritraukiant baltymus. koacervuoja yra likusios kliniforminės struktūros raida - gyvos klinikos (div. 6 pav.). ).
Perėjimo nuo senovės RNR šviesos prie dabartinės baltymus sintezuojančios šviesos problema yra svarbiausias labai teorinio sprendimo taškas. Pusiau peptido sintezės gausa, aš neprognozuoju, virishenni problemos, okolka nežiūri į tą pačią specifinę skrybėlę, jakų sintezę mig Boti, RNR PID Genity Control il. Genetiškai kontroliuojama polipeptidų ir baltymų sintezė vystosi nepriklausomai nuo pirminės abiogeninės sintezės, savaip, reguliuojant jau esamą šviesos RNR. Literatūroje yra pateikta nemažai hipotezių apie kasdieninio baltymų biosintezės lengvojoje RNR mechanizmo panašumą, tačiau galbūt jas galima vertinti kaip detaliai apgalvotas ir nenuspėjamas fizikinių ir cheminių galimybių požiūriu. Pateikiu savo versiją apie RNR evoliucijos ir specializacijos procesą, dėl kurio sunaikinamas baltymų biosintezės aparatas (7 mažas), bet nepretenduoja į užbaigtą.
Siūloma hipotetinė schema sujungti du esminius momentus, kurie atrodo svarbūs.
Pagal pirmąjį Manoma, kad abiogeniškai susintetinti oligoribonukleotidai aktyviai rekombinuojasi per papildomą spontaninio nefermentinio peresterifikavimo mechanizmą, dėl kurio susidaro aktyvios RNR grandinės ir atsiranda jų įvairovė. Pats kelias oligonukleotidų ir polinukleotidų populiacijoje gali apimti tiek kataliziškai aktyvius RNR tipus (ribozimus), tiek kitus RNR tipus su specializuotomis funkcijomis (7 pav.). Be to, nefermentinė oligonukleotidų, kurie komplementariai jungiasi su polinukleotidų matrica, rekombinacija galėtų užtikrinti matricą papildančių fragmentų kryžminį susiejimą (sujungimą) į vieną lancetą. Tokiu būdu, užuot katalizuojamas mononukleotidų polimerizacijos, gali vykti pirminis RNR kopijavimas (replikacija). Matyt, jei buvo nustatyta, kad ribozimai turi mažą polimerazės aktyvumą, efektyvumas (tikslumas, sklandumas ir produktyvumas) buvo nukopijuotas į papildomą. Matricos mažėja ir auga.
Kita Svarbus mano versijos momentas yra tai, kad pirmasis baltymų biosintezės aparatas atsirado su kelių tipų specializuotomis RNR išdėstymu prieš pasirodant genetinės medžiagos - RNR ir DNR - fermentinio (polimerazės) replikacijos aparatui. Šis pirminis aparatas apima kataliziškai aktyvią proribosominę RNR, kuri pasižymi mažu peptidiltransferazės aktyvumu; pro-tRNR rinkinys, kuris specifiškai suriša aminorūgštis arba trumpus peptidus; Kita proribosominė RNR sąveikauja tuo pačiu metu su katalizine proribosomine RNR, pro-mRNR ir pro-tRNR (padal. 7 pav.). Tokia sistema jau galėtų sintetinti polipeptidinius strypus per katalizuojamą transpeptidacijos reakciją. Tarp kitų kataliziškai aktyvių baltymų – pirminių fermentų (fermentų) – atsirado baltymų, katalizuojančių nukleotidų polimerizaciją – replikazes, arba NK polimerazes.
Tačiau gali būti, kad hipotezė apie į senovės pasaulį RNR, kaip kasdienio gyvenimo pasaulio pirmtakas, negali gauti pakankamo kondicionavimo, kad išspręstų pagrindinę problemą – moksliškai pagrįstą perėjimo nuo RNR ir replikacijos prie baltymų biosintezės mechanizmo aprašymą. Alternatyvi AD hipotezė buvo pridėta ir išsamiai apgalvota. Altstein (Rusijos mokslų akademijos Genų biologijos institutas), kuris teigia, kad genetinės medžiagos replikacija ir jos vertimas – baltymų sintezė – vystėsi ir vystėsi vienu metu ir buvo vartojamas, pradedant abiogenų tarpusavio sąveika, bet nuo oligonukleotidų ir aminoacilo sintezės. -nukleotidai - mišrūs anhidridai. Jau kazokas artėja... ( "Ir Shahrazad buvo sugauta ryte, ir ji gavo leidimą paaukštinti".)
Literatūra
. Watsonas J.D., Crickas F.H.C. Nukleino rūgščių molekulinė struktūra // Gamta. 1953. V. 171. P. 738-740.
. Watsonas J.D., Crickas F.H.C. Dezoksiribozės nukleorūgšties struktūros genetinės reikšmės // Nature 1953 V. 171. P. 964-967.
. Spirin A.S. Kasdienė biologija ir biologinė sauga // Rusijos mokslų akademijos biuletenis. 1997. Nr.7.
. Spirin A.S. Apie natūralių didelio polimero ribonukleino cheminių medžiagų makromolekulinę struktūrą // Molekulinės biologijos žurnalas. 1960. V. 2. P. 436-446.
. Kirn S.H., Suddath F.L., Quigley G.J. ta in. Trimatė tretinė mielių fenilalanino pernešimo RNR struktūra // Mokslas. 1974. V. 185. P. 435-40.
. Robertas J.D., Ladner J.E., Finch J.T. ta in. Mielių fenilalanino tRNR struktūra 3 A raiška // Gamta. 1974. V. 250. P. 546-551.
. Vasiljevas V.D., Serdiukas I.N., Gudkovas A.T., SPIRinas A.S. Ribosomų RNR saviorganizacija // Ribosomų struktūra, funkcijos ir genetika / Red. Hardesty B. ir Kramer G. New York: Springer-Verlag, 1986. P. 129-142.
. Baserga S.J., Steitz J.A.Įvairus mažų ribonukleoproteinų pasaulis // RNR pasaulis / Red. Gesteland R.F. Atkinsas J.F. Niujorkas: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1993, p. 359–381.
. Kruger K., Grabowski PJ., Zaug AJ. ta in. Savaime besijungianti RNR: ribosominės RNR įsiterpiančios sekos autoekscizija ir autociklizacija Tetrahymena
. Bartelis D.P., Szostakas J.W. Naujų ribozimų išskyrimas iš didelio atsitiktinių sekų telkinio // Mokslas. 1993. V. 261. P. 1411-1418.
. Eklandas E.H., Bartelis D.P. RNR katalizuojama vikoristinių ir nukleozidinių trifosfatų RNR polimerizacija // Gamta. 1996 V. 382. P. 373-376.
. Orgel L.E. gyvybės kilmė – Faktų ir spėlionių apžvalga // Biochemijos mokslų tendencijos. 1998. V. 23. p. 491-495.
. Altšteinas A.D. Genetinės sistemos panašumas: progeno hipotezė // Molekulinė biologija. 1987. T. 21. 309-322 p.
Spirinas Oleksandras Sergejovičius – akademikas, Rusijos mokslų akademijos Baltymų instituto direktorius, Rusijos mokslų akademijos prezidiumo narys.
Pradžia yra zagalnyh nuostatų krūva.
Visa organizme vykstančių cheminių procesų programa yra įrašyta į DNR – genetinės informacijos molekulinę sąstatą. Šios informacijos srautas pavaizduotas diagrama: DNR RNR BALTYMAS, kuris parodo nukleotidų sekų genetinės kalbos pavertimo aminorūgščių sekomis procesą. DNR RNR schema reiškia RNR molekulių, kurių nukleotidų seka yra komplementari kiekvienai DNR molekulės šakai (genui), biosintezę. Šis procesas vadinamas transkripcija. Tokiu būdu sintetinama tRNR, rRNR ir mRNR. RNR BALTYMO pavadinimas atspindi polipeptidinių lancetų, kurių aminorūgščių seką lemia mRNR nukleotidų seka per tRNR ir rRNR, biosintezę. Šis procesas vadinamas vertimu. Abu procesai vyksta dalyvaujant daugeliui baltymų, kurie atlieka katalizines ir nekatalizines funkcijas.
RNR biosintezė.
Visų tipų RNR (p, t, m) sintezei reikalingas tik vieno tipo fermentas: DNR – saugoma RNR – polimerazės, apimančios cinko jonų surišimą. Svarbu nustatyti, kokio tipo RNR yra sintetinama, žr. RNR polimerazė 1 (katalizuoja rRNR sintezę), RNR polimerazė 2 (mRNR) ir RNR polimerazė 3 (tRNR). Mitochondrijose nustatytas kitas tipas – RNR – polimerazė 4. Visų tipų RNR – polimerazių molekulinės masės svyruoja tarp 500 000 – 600 000. Visa sintezė vyksta pagal informaciją, kuri yra tipe – tai DNR genai. Niekur pasaulyje nematė (iš gyvūnų, augalų, bakterijų) fermento RNR polimerazės, kuriai būdingi tokie funkcionavimo in vivo ypatumai: 1) Sintetinami trifosfonukleozidai, bet ne di- ir monofosfonukleozidai. 2) Siekiant optimalaus aktyvumo, būtinas kofaktorius yra magnio jonai. 3) Vikorista fermentas naudoja tik vieną DNR gabalėlį kaip šabloną papildomos RNR kopijos sintezei (todėl sintezė pagrįsta šablonu). Nukleotidų pridėjimas iš eilės užtikrinamas taip, kad pistoletas augtų nuo 5 iki 3 galų (5 - 3 polimerizacija):
F – F – F – 5` F – F – F – 5` F – F – F –5`
5) Pradinei sintezei dalis RNR gali būti pasėta:
Nukleozidų trifosfatas
(RNR)n perteklius (RNR)n + 1 + PF
RNR polimerazė
Tuo pačiu metu polimerizacija gali vykti (dažniausiai tai vyksta) be sėklos, pakeičiant tik vieno nukleozido trifosfato (dažniausiai ATP arba GTP) sėklos dalį.
6) Šios polimerizacijos metu fermentas kopijuoja tik vieną DNR grandinę ir perkeliamas išilgai matricos tiesia linija 3 - 5 laipsnių kampu. Lance vibracija, kuri yra nukopijuota, nėra epizodinė.
7) DNR šablono lance perduoda signalus apie RNR sintezės pradžią fermentui, kurie atliekami pirmose padėtyse prieš geno pabaigą, ir signalus apie sintezės nutraukimą, kurie atliekami pasibaigus genas arba genų grupė.
8) Norint aprašyti kitus procesus, gali prireikti superspiralinės DNR, kuri padeda atpažinti sintezės pradžios ir pabaigos signalus bei lengvesnį RNR polimerazės prisijungimą prie šablono.
RNR polimerazė yra oligomerinis fermentas, sudarytas iš 5 subvienetų: alfa, alfa, beta, beta, gama. Dainos subvienetai turi dainų funkcijas: pavyzdžiui, beta subvienetas dalyvauja atpažįstant fosfodiesterio grandį, gama subvienetas dalyvauja atpažįstant starto signalą.
DNR dalis, atsakinga už pirminį RNR polimerazės surišimą, vadinama promotoriumi, kuriame yra 30–60 porų azotinių bazių.
RNR sintezė infuzuojant DNR – sukauptą RNR – polimerazę vyksta 3 stadijoje: iniciacija, pailgėjimas, terminacija.
1) Iniciacija – gama subvienetas, esantis RNR saugykloje – polimerazėse, ne tik „atpažįsta“ DNR promotoriaus sekcijas, bet ir tiesiogiai jungiasi TATA srityje – sekas. Be to, TATA yra atpažinimo signalas, jis taip pat gali sumažinti vandens raiščių svarbą, todėl lengviau „išnarplioti“ DNR grandines. Atrodo, kad cAMP vaidina svarbų vaidmenį skatinant šį procesą. Atsivėrus DNR grandinei, vyksta RNR polimerazės gama subvienetas. Šiuo atveju viena iš DNR grandžių yra naujos RNR grandinės sintezės šablonas. Kai tik ši sintezė prasideda, gama subvienetas pridedamas prie fermento, o tada sujungia kitą molekulę prie fermento, kad dalyvautų naujame transkripcijos cikle. DNR „atsirišimas“ vyksta RNR polimerazės, kuri koduoja, pasaulyje. Tai būtina norint teisingai sudaryti komplementarias poras su nukleotidais, kurie įterpiami į RNR DNR. Nepintos DNR dalies dydis yra pastovus viso proceso metu ir yra maždaug 17 porų nukleotidų vienoje RNR polimerazės molekulėje. Viena ir ta pati kodavimo kalba vienu metu gali nuskaityti nemažai RNR molekulių – polimerazių, tačiau reguliavimo procesas yra toks, kad kiekvieną akimirką odos molekulė RNR – polimerazė transkribuoja skirtingas DNR dalis. Tuo pačiu metu DNR saugomai RNR - polimerazei 3 ji sintetina tRNR, kuriai būdingas vidinio promotoriaus „atpažinimas“.
2) Pailgėjimą, kuris tęsia sintezę, atlieka RNR polimerazė arba net kaip tetrameras, nes Gama subvienetas jau atsiskyrė. Naujasis lancetas auga nuosekliai pridedant ribonukleotidus į stiprią 3'-hidroksi grupę. Pavyzdžiui, mRNR sintezės greitis serumo albumine siekia iki 100 nukleotidų per sekundę. Priešingai nei DNR polimerazė (kuri aptariama toliau), RNR polimerazė netikrina naujai sukurto polinukleotido lanceto teisingumo. Pjūvių dažnis RNR sintezės metu yra 1:1000000.
3) Nutraukimas – čia svarbų vaidmenį vaidina baltymo faktorius r(ro). Neįeiti į RNR polimerazės sandėlį. Matyt, šablono nukleotidų terminatoriaus seką lemia vienas iš gama subvieneto ir promotoriaus sąveikos mechanizmų. Terminatorius yra netoliese 30 - 60 nukleotidų porų, o aš noriu, kad RNR Grakers būtų įdėtas, terminalo signalas, kodas, skirtas 1000 - 2000 pidstav. Gali būti, kad viena iš polimerazės dalelių dalyvauja pripažintoje terminatoriaus sekoje. Tokiu atveju prasideda RNR sintezė ir susintetintos RNR molekulė palieka fermentą. Dauguma tokiu būdu susintetintų RNR molekulių nėra biologiškai aktyvios. Na, yra pirmtakų, kurie skirtingomis reakcijomis gali virsti subrendusiomis formomis. Tai vadinama apdorojimu. Šios reakcijos apima: (1) ilgalaikių pirmtakų suskaidymą (todėl iš vieno transkripto galima sukurti 1–3 tRNR). (2) Nukleotidų pridėjimas prie galų. (3) Specifinis nukleotidų modifikavimas (metilinimas, sieros gamyba, deaminizacija ir kt.).
MRNR apdorojimas turi dar vieną ypatybę. Paaiškėjo, kad kai kuri informacija, koduojanti AK seką genuose, yra įsiterpusi su nekoduojančiomis sekomis, tada. „tirpimo genai“. Po transkripcijos nukopijuojamas visas „sutrikęs“ genas. Tokiu atveju, apdorojant endonukleazes, arba jos vadinamos restrikcijos fermentais, susidaro skyriai, kurie nekoduoja (intronai). Jie buvo pastebėti mažiausiai prieš 200. Restrikcijos fermentai suardo ryšį (pagal fermento tipą) tarp sudėtingų nukleotidų (pavyzdžiui, P - A, T - A ir kt.). Tada ligazis siuva ilgas dalis (egzonus). Dauguma brandžiuose mRNR nuorašuose esančių sekų yra pasiskirstę genome nuo vieno iki 50 kartų nekoduojančiais skyriais (intronais). Paprastai intronų yra žymiai daugiau nei egzonų. Intronų funkcijos nebuvo tiksliai nustatytos. Galbūt, optimizuodamas genetinius pokyčius (rekombinaciją), jis veikia fizinį egzonų poskyrį. Tai apima RNR sintezę be šablono. Šį procesą katalizuoja fermentas polinukleotidinė fosforilazė: nucleDP+(nucleMP)n(nucleMP)n+1+Fk. Šis fermentas nesugeria matricos ir nesintetina polimero su specifine polinukleotidų seka. Jums reikia Lanzyug RNR tik kaip sėklos. Nemažai antibiotikų (apie 30) naudojami RNR sintezės procesui paveikti. Yra du mechanizmai: (1) prisijungimas prie RNR polimerazės, dėl kurio fermentas inaktyvuojamas (pavyzdžiui, rifamicinas prisijungia prie b vieneto). (2) Antibiotikai gali prisijungti prie DNR šablono ir blokuoti fermento prisijungimą prie šablono arba RNR DNR polimerazės (pavyzdžiui, aktinomicino D) judėjimą.
DNR biosintezė.
Genetinė informacija, saugoma chromosomos DNR, gali būti perduodama tikslios replikacijos arba papildomos rekombinacijos, perkėlimo ir konversijos būdu:
1) Dviejų homologinių chromosomų rekombinacija keičiasi genetine medžiaga.
 |
||||||
 |
||||||
 |
||||||
 |
||||||
2) Transpozicija – genų judėjimo chromosomoje arba tarp chromosomų kilmė. Gali būti, kad tai vaidina svarbų vaidmenį ląstelių diferenciacijoje.
3) Konversija – tačiau naujos chromosomų sekos gali sudaryti suderintas poras, o nesutampančios sekcijos pašalinamos.
4) Replikacija (pagrindinė DNR sintezės rūšis), kuri yra „vieno pobūdžio“ kūrimas.
Pagrindinė replikacijos funkcinė reikšmė yra genetinės informacijos suteikimas palikuonims. Pagrindinis fermentas, katalizuojantis DNR sintezę, yra DNR polimerazė. Buvo pastebėti keli DNR polimerazės tipai: 1) alfa – (matoma iš branduolio) – tai pagrindinis fermentas, dalyvaujantis chromosomų replikacijoje. 2) beta – (taigi yra lokalizuota branduolyje) – gali dalyvauti remonto ir rekombinacijos procesuose. 3) gama – (lokalizuota mitochondrijose) – greičiausiai dalyvauja mitochondrijų DNR replikacijoje. DNR polimerazės veikimui būtinos šios sąlygos: 1) viduriniame kaltininke yra visi 4 dezoksiribonukleotidai (dATP, dGTP, dCTP ir TTP); 2) optimaliam aktyvumui būtinas kofaktorius: manganas; 3) būtinas nukopijuotos DNR buvimas; 4) nukleotidai pridedami tiesiogiai 5` - 3` (5` - 3` - polimerizacija); 5) replikacija prasideda griežtai nustatytu laiku ir vienu metu vyksta abiem kryptimis maždaug tokiu pat greičiu; 6) sintezės pradžiai DNR fragmento arba RNR fragmento sėjimo dalis gali būti naudojama kaip RNR sintezės, galbūt ir kitų nukleotidų sintezės, pradžios taškas; 7) replikacijai reikalinga superspiralinė DNR molekulė. Tačiau, kaip jau minėjome anksčiau, transkripcijai (ir RNR sintezei) reikalinga RNR polimerazė (su gama subvienetu atpažinimui ir prisijungimui prie promotoriaus) ir baltymas atpažįstamas pagal terminacijos signalą (faktorius r), replikacijos metu. DNR ї DNR polimerazės prideda keletą (apie 10) baltymų, kai kurie iš jų yra fermentai. Šie papildomi baltymai yra sujungti:
1) replikacijos taško atpažinimas pagal DNR polimerazę.
2) Vietinis DNR dvipusio išvyniojimas, kuris sukuria atskirus diržus šablonui kopijuoti.
3) Išlydytos struktūros stabilizavimas (nepintas).
4) Sėklinių strypų apšvietimas DNR polimerazės inicijavimui.
5) Paimkite išlietos ir nupieštos replikacijos šakutės likimą.
6) Sutrumpina nutraukimo sklypų pripažinimą.
7) Purškia DNR superspiralizaciją.
Aptarėme visus būtinus DNR replikacijai komponentus. Taigi, kaip jau spėjome, pirmiausia prasideda DNR replikacija. Norint išsukti Tėvo DNR, reikalinga energija, kuri išsiskiria ATP hidrolizės metu. Dvi ATP molekulės išeikvojamos ant odos dalies AT. Naujų DNR surišimų sintezė po vienos valandos Tėvo DNR išvyniojimo. Skyrius, kuriame išnarpliojimas ir sintezė vyksta per naktį, vadinama „replikacijos šakute“:
 |
Batkivska DNR
Naujai susintetinta DNR
DNR replikacija vyksta taip, kad tėvo 2-lanc DNR oda yra naujos papildomos nuovargio ir dviejų silpnų (išvesties ir naujai susintetintos) sintezės šablonas, kurie kartu sukuria DNR generavimo žingsnius. . Šis mechanizmas vadinamas konservatyvia replikacija. DNR replikacija vienu metu vyksta ant 2 lancetų ir, kaip jau manėme, 5 - 3. Tačiau Tėvo DNR lancetai yra skirtingai tiesinami. Prote, fermentas, vykdantis DNR sintezę, neturi tiesioginio 3` – 5`. Prie to, vienas Lancyug, mamos mamos dūmai yra hidamovstya 5` - 3`, jei sintezavote neapdairiai (ї Dazyat "limeychi"), kitas Lantsyug Boody yra šiek tiek 5` - 3`, ale su fragmentais 150 - 200 nukleotidų, susiūta yaki zgota Šis lantsug vadinamas "vidstaya".
Tam, kad prasidėtų naujos DNR sintezė, reikalingas pradmuo. Jau sakėme, kad sėkla gali būti DNR arba RNR fragmentas. Kai RNR tarnauja kaip pradmuo, ji yra labai trumpo ilgio, turi apie 10 nukleotidų ir vadinama pradmeniu. Jis sintetina pradmenį, papildantį vieną iš DNR grandinių, ir specialų fermentą - primazę. Pirmumo aktyvavimo signalas yra išankstinio tarpvietės komplekso, kurį sudaro 5 baltymai, sukūrimas. 3'-galinė grupė (galinio ribonukleotido pradmens hidroksilo grupė) yra pradas DNR sintezei, veikiant DNR polimerazei. Po DNR sintezės RNR komponentas (pradmuo) yra hidrolizuojamas DNR polimerazės.
DNR polimerazių darbą nukreipia matrica, todėl naujai susintetintos DNR nukleotidų sandėlis priklauso nuo matricos pobūdžio. Savo DNR polimerazėje jis visada pašalina nekomplementarias liekanas pradmens pabaigoje prieš tęsdamas polimerizaciją. Taigi DNR replikacija vyksta labai tiksliai, o bazių poravimas patikrinamas du kartus. DNR polimerazės skirtos išauginti naujai susintetintos DNR kilpas, bet ne katalizuoti dviejų DNR kilpų susijungimą ar sujungti vieną kilpą (kuriant žiedinę DNR). Šią funkciją lemia DNR ligazė, kuri katalizuoja fosfodiesterio jungties tarp dviejų DNR ligazių susidarymą. Fermentas, matyt, yra aktyvus – VIN grupė vienos DNR grandinės 3 gale ir fosfatų grupė kitos DNR grandinės 5 gale. Lantsugių siuvimas apmokamas už ATP energijos suvartojimą. Netoksiškų cheminių ir fizinių veiksnių (jonizuojančiosios spinduliuotės, ultravioletinės spinduliuotės, įvairių cheminė kalba) iškvietimas dėl DNR pažeidimo (AT pakitimas ar praradimas, fosfodiesterio raiščių plyšimas ir kt.), visos ląstelės turi šių defektų koregavimo mechanizmus. DNR restrikcijos fermentas atpažįsta procesą ir suvibruoja pažeistą plotelį, DNR polimerazė atlieka pažeistų sklypų remonto (reprodukcinę) sintezę tiesiogiai 5-3. Atnaujinta sekcija susiuvama iš Lancug pertekliaus su DNR ligaze. Toks pakeistų ar pažeistų sklypų taisymo būdas vadinamas taisymu. DNR replikacijos inhibitorių sąrašas yra įvairus ir ilgas. Vieni prisijungia prie DNR polimerazės, jas inaktyvuodami, kiti suriša ir inaktyvuoja kitą papildomą bloką, kiti įvedami į šabloninę DNR, sunaikindami savo duomenis prieš kopijuodami, treti veikia kaip konkurentai Inhibitoriai, kurie yra normalių nukleotidų trifosfatų analogai. Tokie inhibitoriai yra antibiotikai, mutagenai, cheminiai agentai, antivirusiniai agentai ir kt.
Baltymų biosintezė (genų transliacija).
Polipeptidinio lanceto lankstymas sandėliuose ir AK yra nuostabus ir net sudėtingas procesas, kurį matyti iš to, kad jis vyksta 4 etapais ir pats:
1) AK aktyvinimas ir atranka (ATP-sustabdymo stadija);
2) polipeptidinio lanceto sintezės inicijavimas (GTP stadija);
3) polipeptidinio lanceto pailgėjimas (GTP-stale stadija);
4) polipeptidinio lanceto sintezės nutraukimas.
(1) - AK aktyvinimas ir pasirinkimas. Visų tipų ląstelėse pirmasis transliacijos etapas yra nuo ATP priklausomas odos AA pavertimas kompleksu: aminoacil-tRNR. Yra du tikslai, kuriuos galima pasiekti:
1) AK susidarymo reakcija vyksta į priekį, kad apšviestų peptidinį ryšį.
2) AK prisijungia prie specifinės tRNR (tai reiškia atranką). Reakcija vyksta 2 + Mg++ stadijoje
1) AA + ATP aminoacilas - AMP + PF
aminoacil-tRNR sintetazė
2) aminoacil-AMP + tRNR aminoacil-tRNR
aminoacil-tRNR sintetazė
Aminoacil-tRNR sintetazė katalizuoja aminoacilo (aminorūgščių liekanos) pridėjimą prie 3-osios galinio adenozino hidroksilo grupės. Zgadayo Budovu tRNR:
Šis petys turi ištikti surišto aminoacilo likimą
tRNR atpažinimui tRNR su ribosoma baltymų sintezės vietoje.
aminoacil-tRNR-
Petidazoya
antikodonas
Be katalizinio aktyvumo, aminoacil-tRNR sintetazė turi labai didelį specifiškumą, „atpažįsta“ ir aminorūgštis, ir jų tRNR darinius. Perduodama, kad ląstelėse yra 20 sintetazių – vienai odai AK, tada tRNR yra turtingesnė (bent 31 -32), kurioje gausu AK gali jungtis su dviem ir ateiti iš trijų skirtingų tRNR molekulių.
(2) Iniciacija yra dar vienas baltymų sintezės etapas.
Norint pradėti vertimą, būtina tiksliai atpažinti pirmąjį kodoną, kuris pridedamas prie neverčiamos mRNR sekos. Iniciatoriaus kodonas yra AUG, o iniciatorius yra metionino-tRNR
mRNR nėra verčiama nėra verčiama nėra verčiama
seka seka seka
Pirmasis kodonas.
Atpažįstama antikodoną padedanti tRNR. Skaitymas atliekamas tiesiai 5` - 3`. Šis atpažinimas atsiranda dėl tvarkingos sąveikos su disocijuotomis ribosomomis, dėl kurios išeikvojama energija (GTP). Šiame procese dalyvauja papildomi baltymai, vadinami iniciacijos faktoriais (FI), ex 8. Procese dalyvauja ribosomų 40S ir 60S subvienetai. Pažvelkime į inicijavimo ataskaitų teikimo mechanizmą.
1) 40S – rRNR subvienetas jungiasi prie mRNR srities, esančios prieš pirmąjį kodoną. Iš ko lems FI-3 likimą.
2) Pirmoji aminoacil-tRNR, dalyvaujanti pirmojo kodono vertime, sąveikauja su GMP ir PHI-2. Šis kompleksas, įsitvirtinęs esant FI-1, atneša tRNR į pirmąjį matricos kodoną ir sukuria iniciatoriaus kompleksą su ribosomos 40S subvienetu.
3) Pašalinus visus iniciacijos faktorius (FI-1,2,3), prie GTP pridedamas ribosomos 60S subvienetas, kuris sukelia GTP hidrolizę. Tai užbaigia naujo 80S ribosomų vieneto sukūrimą. Tokiu būdu sukuriamas naujas iniciatorių kompleksas: ribosoma – mRNR – tRNR.
Visame ribosomos paviršiuje yra 2 funkcinės sekcijos, skirtos sąveikai su tRNR molekulėmis. Peptidilo junginys (P-dilyanka) – prie peptidilo-tRNR saugyklos komplekso deda polipeptidinį strypą su likusiu išverstu mRNR kodonu. Aminoacilo bloke (A-blokas) yra aminoacil-tRNR, prijungta prie peptido kodono, aminoacil-tRNR susidaro į P-bloką, paliekant A-bloką paruoštą kitam aminoacilo-tRNR.
Schematiškai visas procesas gali būti parodytas taip:
1) FI-3 vietoje esantis ribosomos 40S subvienetas pridedamas prie nepermatomos mRNR sekos prieš pat pirmąjį kodoną.
2) aminoacil-tRNR, kuri jungiasi su GTP ir PHI-2 ir po PHI-1 dalies pridedama prie pirmojo kodono, kuriame sukuriamas iniciatoriaus kompleksas su 40S subvienetu.
3) Pasirinktas FI-1,2,3.
4) 60S subvienetas sąveikauja su GTP ir tada prisijungia prie iniciatoriaus komplekso. Visiškai suformuota 80S ribosoma, kurioje yra P ir A sekcijos.
5) susidarius iniciatoriaus kompleksui su pirmuoju kodonu, aminoacil-tRNR susidaro į P vienetą, paliekant laisvą A vienetą.
(3) Pailgėjimas – sintezės tęsinys. Šiame etape atliekama peptidinio strypo sintezė. 80S-ribosoma, A-dilyanka, yra visiškai suformuota iniciacijos stadijoje. Iš esmės pailgėjimo procesas nuolat kartoja trijų etapų ciklą:
1) Teisingas aminoacil-tRNR apdorojimas.
2) peptidinio ryšio stiprinimas.
3) naujai sukurtos peptidil-tRNR judėjimas iš A sekcijos į P sekciją.
(1) – priekinės (priekinės) aminoacil-tRNR pridėjimas A vietoje užtikrina tikslų kodono atpažinimą. Taip yra dėl tRNR, kuri padeda antikodonui. Pridėjus aminoacilo-tRNR į ribosomą, susidaro kompleksas, susidedantis iš aminoacil-tRNR, GTP ir baltymų pailgėjimo faktorių (PE), įskaitant šprotus. Tokiu atveju susidaro PE – HDF ir fosfato kompleksas. Tada šis kompleksas (PE – GDP) (dalyvaujant GTP ir kitiems baltyminiams faktoriams) vėl paverčiamas PE – GTP.
(2) - naujos aminoacil-tRNR alfa-amino grupė A sekcijoje sukelia peptidilo tRNR esterintos karboksilo grupės, kuri užima P sekciją, nukleofilinį ataką. Šią reakciją katalizuoja peptidiltransferazė – baltymo komponentas, kuris patenka į ribosomos 60S subvienetą. AK fragmentai ir aminoacil-tRNR jau yra aktyvuoti, ir šiai reakcijai (peptidinės jungties susidarymo reakcijai) nereikia papildomos energijos. Dėl reakcijos augantis polipeptidinis pistoletas yra prijungtas prie tRNR, esančios A modulyje.
(3) – pašalinus peptido liekaną iš tRNR P sekcijoje, laisva RNR molekulė pašalina P sekciją. FE-2-GTP kompleksas dalyvauja perkeliant naujai sukurtą peptidil-tRNR iš A sekcijos į P sekciją, surenkant A sekciją naujam pailgėjimo ciklui. Deacilintos tRNR atskyrimo, naujai sukurtos peptidil-tRNR perkėlimo iš A sekcijos į P sekciją, taip pat mRNR pernešimo ribosomomis derinys vadinamas translokacija. Energija, gauta hidrolizės metu ATP į AMP, yra švaistoma aminoacilo-tRNR kūrimui ir yra lygiavertei 2 ATP hidrolizės į 2 ADP energijai; Pridedant aminoacilo-tRNR į A sekciją, reikėjo energijos, gautos hidrolizės metu GTP į BVP, o kita GTP molekulė buvo išleista perkėlimui. Galime suprasti, kad vienai peptidinei ryšiai susidaryti reikalinga energija, kuri išsiskiria hidrolizės metu 2 ATP molekulėms ir 2 GTP molekulėms.
Apskaičiuota, kad polipeptido augimo sklandumas (taip pat žinomas kaip pailgėjimo sklandumas) in vivo yra 10 aminorūgščių perteklius per sekundę. Šiuos procesus slopina įvairūs antibiotikai. Taigi puromicinas blokuoja translokaciją, derindamas su
R-pardavėjas. Streptomicinas, prisijungęs prie ribosomų baltymų, sutrikdo kodono atpažinimą antikodonu. Chloromicetinas jungiasi prie A ląstelės, blokuodamas pailgėjimą. Schematiškai tai galima padaryti taip: 1) sekanti aminoacil-tRNR, kuri iš karto susiejama su papildomu antikodonu, pritvirtinama prie A skyriaus. Priėmimas gaunamas iš komplekso su GTF ir FE-1. Tokiu atveju susidaro HDF – FE – 1 ir Fk, kurie vėliau vėl paverčiami GTF – FE-1 ir dalyvauja naujuose cikluose. 2) Peptidinė jungtis sukuriama tarp aminoacilo-tRNR, kuri buvo pridėta, ir peptido, esančio P priede. 3) Kai sukuriamas peptidinis ryšys, į peptidą pridedama tRNR ir pašalinama P dalis. 4) Nauji peptidil-tRNR kūriniai, padedami GTP-PE2 komplekso, pereina iš A į P sekciją, o GTP-PE2 kompleksas hidrolizuojamas į GDP-PE-2 ir Fk. 5) Dėl šio judėjimo susidaro A kilpa, kad priimtų naują aminoacil-tRNR.
(4) Nutraukimas yra paskutinis baltymų sintezės etapas. Po daugelio pailgėjimo ciklų, dėl kurių susidaro polipeptidinio lanceto baltymo sintezė,
A-delikatesas yra terminas arba nesąmonė kodonas. Paprastai yra dvi tRNR ir yra informacijos apie nesąmoningą kodoną. Juos atpažįsta specifiniai baltymai – terminacijos faktoriai (R faktoriai). Jie specialiai atpažįsta nesąmoningą kodoną, jungiasi prie ribosomos šalia A vietos, blokuodami aminoacilo-tRNR įsisavinimą. R faktoriai, kuriuose dalyvauja GTP ir peptidiltransferazė, užtikrina jungties tarp polipeptido ir tRNR molekulės, užimančios R vietą, hidrolizę. Po hidrolizės ir polipeptido bei tRNR išlaisvinimo 80S ribosoma disocijuoja į 40S ir 60S subvienetus, kurie vėliau gali įsitraukti į naujų mRNR vertimą.
Mes pažvelgėme į vieno baltymo augimą vienoje ribosomoje, pridėtą prie vienos mRNR molekulės. Realiai procesas vyksta efektyviau, iRNR fragmentai vienu metu verčiami ne ant vieno ribosmo, o ant ribosomų kompleksų (polisomų) ir veikia odos transliacijos stadija (iniciacija, pailgėjimas, terminė tauta), su kuria odos ribosoma šioje polisomoje, kuriame ribosomų kompleksas tada Galima susintetinti kelias polipeptido kopijas, iš kurių pirmiausia bus suskaldyta iRNR.
Polisominių kompleksų matmenys labai skiriasi ir daugiausia priklauso nuo mRNR molekulės matmenų. Net dideles mRNR molekules sukuria 50–100 ribosomų kompleksai. Dažniausiai komplekse yra nuo 3 iki 20 ribosomų.
Gyvūnams ir žmonėms per mRNR sintetinamas didelis kiekis baltymų pirmtakų molekulių pavidalu, kurios vėliau modifikuojamos, kad būtų sukurtos aktyvios molekulės, panašiai kaip PC sintezėje. Baltymus galima paruošti vieną ar daugiau didesnis kiekis būsimos modifikacijos.
1) Disulfidinės jungties tirpalas.
2) Kofaktorių ir kofermentų pridėjimas.
3) Protezavimo grupių priėmimas.
4) Dalinė proteolizė (proinsulinas – insulinas).
5) Oligomerų tyrimas.
6) Cheminis modifikavimas (acilinimas, amininimas, metilinimas, fosforilinimas, karboksilinimas ir kt.) – žinoma daugiau nei 150 baltymų molekulėje esančių aminorūgščių cheminių modifikacijų.
Visos modifikacijos lemia baltymų struktūros ir aktyvumo pokyčius.
genetinis kodas.
Idėją, kad genetinės informacijos perdavimą per DNR vykdo papildoma molekulė, vadinama mRNR, pirmą kartą 1961 metais pasiūlė F. Jacobas ir J. Monodas. Tobulėjantys robotai (M. Nirenbergas, H. G. Korana, R. Holly):
M.Nirenbergas - polipeptidų sintezė ir aminoacil-tRNR prisijungimas prie ribosomų.
H.G.Korana – sukūrė polioligonukleotidų cheminės sintezės metodą.
R.U. Kholiya – DNR struktūros iššifravimas iš antikodono sekcijos.
1) Patvirtinome hipotezę, kad dalyvauja mRNR
2) Jie parodė trigubą kodo prigimtį, kai oda AK yra užprogramuota į mRNR 3 bazėmis, vadinamomis kodonais.
3) Nustatyta, kad iRNR kodas nuskaitomas tRNR antikodono tripleto kodono papildomu atpažinimo būdu.
4) Mes nustatėme AK tapatumą ir daugiau nei 64 galimus kodonus. Dabar žinoma, kad 61 kodonas koduoja AK, o 3 yra pabaigos signalai (nesąmonių kodonas).
Svarbu, kad genetinis kodas būtų universalus, kad visi organizmai ir visų tipų ląstelės turėtų tas pačias reikšmes su visais kodonais. Tačiau naujausi mitochondrijų DNR tyrimai parodė, kad mitochondrijų genetinė sistema gerokai skiriasi nuo kitų struktūrų (branduolių, chloroplastų) genetinės sistemos, pvz., kodone esančių mitochondrijų tRNR.skaityti kitaip, mažesnė tRNR nuo kitų produktų. Dėl to mitochondrijoms reikia daugiau nei 22 tipų tRNR. Todėl, kadangi baltymų sintezė citoplazmoje apima 31–32 tRNR tipus, tada visą tRNR rinkinį.
18 iš 20 AK yra užkoduoti daugiau nei vienu kodonu (2, 3, 4, 6) – ši galia vadinama kodo „virogenizmu“ ir gali svarbesnis kūnui. Dėl proceso vyriškumo replikacija ir transkripcija netrukdo genetinei informacijai. Genetinis kodas nepersidengia ir jame nėra skyrybos ženklų, todėl skaitymas vyksta be jokių pertrūkių, nuosekliai, kol pasiekia nesąmoningą kodoną. Tuo pačiu metu virusams priskiriama visiškai skirtinga galia - kodai gali „persidengti“:
1) Jei pakeitimas įvyksta 3-iame kodono nukleotide, tai dėl kodo „nekaltumo“ gali būti, kad AK seka nepasikeis ir mutacija neatsiras.
2) Vieną AK pakeitus kitu, gali atsirasti „messense“ efektas; Šis pakeitimas gali būti malonus, dažnai malonus ar nemalonus, tokiu atveju baltymo funkcija nukenčia, sunaikinama arba visiškai išeikvojama.
3) Dėl mutacijų gali būti sukurtas nonsensinis kodonas. Nesąmoningo kodono (terminacijos kodono) pridėjimas gali sukelti baltymų sintezę prieš nutraukimą.
Yra sakoma:
1) Genetinis kodas („mova gyvenimas“) susideda iš kodonų sekos, kuri savo ruožtu sukuria geną.
2) Genetinis kodas yra tripletas, todėl odos kodonas susideda iš trijų nukleotidų, o odos kodonas koduoja 1 AA. Su 4 tipų DNR nukleotidais galima sukurti 64 vienetus, tai yra mažiau nei pakankamai 20 AK.
3) „Virogeny“ kodas – tada vienas AK gali būti užkoduotas 2, 3, 4, 6 kodonais.
4) Kodas yra vienareikšmis, todėl vienas kodonas koduoja daugiau nei vieną AK.
5) Kodas, kuris nesutampa, visi nukleotidai, kurie yra įtraukti į du kodonus.
6) Kodas „be kodonų“ reiškia, kad tarp dviejų kodonų yra du nukleotidai.
8) AK seka polipeptide sutampa su geno kodonų seka – ši galia vadinama kolineariškumu.
Panaši informacija.
Šios dienos paskaitos tema – DNR, RNR ir baltymų sintezė. DNR sintezė vadinama replikacija arba reduplikacija (subreplikacija), RNR sintezė yra transkripcija (DNR perrašymas), baltymų sintezė, kurią vykdo ribosoma ant šablono RNR, vadinama transliacija, tada nukleotidas išverčiamas iš kalbos. ів apie aminorūgščių žodį.
Mes stengsimės trumpai apžvelgti visus šiuos procesus, sutelkdami dėmesį į molekulines detales, kad galėtume nustatyti šio tyrimo dalyko gylį.
DNR replikacija
DNR molekulė, sudaryta iš dviejų spiralių, dalijimosi ląstelėmis metu yra padalyta. Dviguba DNR yra pagrįsta tuo, kad kai siūlai yra nesupinti į odos siūlą, galima gauti papildomą kopiją, taip nupjaunant dvi DNR molekulės grandines, kad nukopijuotumėte išvestinę.
Čia taip pat nurodytas vienas iš DNR parametrų, spiralių apskritimas, kitame posūkyje krenta 10 porų bazių, atkreipkite dėmesį, kad vienas apskritimas yra ne tarp artimiausių išsikišimų, o per vieną, nes DNR turi mažą griovelį ir didelį vienas. Per didįjį griovelį baltymai sąveikauja su DNR, kad atpažintų nukleotidų seką. Spiralės skersmuo yra 34 angstremai, o subspiralės skersmuo - 20 angstremų.
DNR replikaciją vykdo fermentas DNR polimerazė. Šis fermentas yra sukurtas siekiant padidinti kūdikio DNR 3 galuose. Prisimenate, kad DNR molekulė yra antilygiagreti, jos skirtingi galai vadinami 3 – galais ir 5 – galais. Sintetinant naujas kopijas ant odos siūlų, vienas naujas siūlas bus siuvamas kryptimi nuo 5 iki 3, o kitas - kryptimi nuo 3 iki 5 galo. Tačiau 5-asis DNR polimerazės galas negali būti pagamintas. Todėl vienos DNR grandinės sintezė, tai yra, kai ji auga „rankiniu“ fermento būdu, vyksta tiesiogiai be pertrūkių (tai vadinama vedančia arba laidžiąja grandine), o kitos grandinės sintezė vyksta trumpai. fragmentai (jie vadinami Okazaki fragmentais, garbei juos aprašiusių senovės). Tada fragmentai susiuvami, o toks siūlas vadinamas uždelstu, todėl šio siūlo replikacija eina toliau. Struktūra, kuri susidaro replikacijos valandą, vadinama replikacijos šakute.
Kadangi bakterijos DNR stebime, kad ji replikuojasi, o tai galima stebėti elektroniniu mikroskopu, matome, kad iš pradžių jai išsivysto „akis“, vėliau vena išsiplečia ir atsiranda visa žiedinė DNR molekulė. replika. Replikacijos procesas atliekamas labai tiksliai, o ne visiškai tiksliai. Bakterinė DNR polimerazė daro klaidas, įterpdama neteisingą nukleotidą iš šabloninės DNR molekulės maždaug 10–6 dažniu. Eukariotuose fermentai veikia tiksliau, likučiai lengviau pasisavinami, žmogaus DNR replikacijos metu pažeidimo greitis yra 10-7 - 10-8. Replikacijos tikslumas gali skirtis įvairiose genomo dalyse, įskaitant skyrius su didesniu mutacijų dažniu ir konservatyvesnes dalis, kuriose mutacijos pasitaiko retai. Ir tokiu būdu išskiriami du skirtingi procesai: DNR mutacijų atsiradimo ir mutacijų fiksavimo procesas. Net jei mutacijos baigsis mirtimi, kitose kartose kvapas neatsiras, o jei mutacija nebus mirtina, ji įsitvirtins kitose kartose, o mes galime būti atsargūs ir užkirsti tam kelią. Kitas DNR replikacijos bruožas yra tai, kad DNR polimerazė negali inicijuoti pačios sintezės proceso, jai reikalingas „pradukas“. Apsvarstykite, kaip toks pradmuo naudojamas RNR fragmentui sukurti. Kalbant apie bakterijos genomą, yra specialus taškas, vadinamas replikacijos pradžia, kuriame yra seka, kurią atpažįsta fermentas, sintezuojantis RNR. Jis priklauso RNR polimerazių klasei ir šioje kategorijoje vadinamas primaze. RNR polimerazei nereikia pradmenų, o šis fermentas sintezuoja trumpą RNR fragmentą - patį „pradmenį“, kuris pradeda DNR sintezę.
Transkripcija
Kitas procesas yra transkripcija. Dabar pakalbėkime apie ataskaitą.
Transkripcija yra RNR sintezė DNR arba papildomos RNR grandinės sintezė DNR molekulėje, kurią atlieka fermentas RNR polimerazė. Bakterijos, pavyzdžiui, koliforminės, turi vieną RNR polimerazę ir visi bakterijų fermentai yra labai panašūs; kituose organizmuose (eukariotuose) yra nemažai fermentų, jie vadinami RNR polimeraze I, RNR polimeraze II, RNR polimeraze III, jie taip pat gali būti panašūs į bakterinius fermentus, tačiau yra sudėtingesni, jiems reikia daugiau baltymų. Šio tipo eukariotinės RNR polimerazės funkcija yra perrašyti tam tikrą genų rinkinį. DNR grandinė, kuri yra RNR sintezės matrica transkripcijos metu, vadinama semantine arba matricine grandine. Kita DNR grandinė vadinama nekoduojančia (komplementari RNR nekoduoja baltymų, tai yra „nesąmonė“).
Transkripcijos procesą galima suskirstyti į tris etapus. Pirmasis etapas yra transkripcijos inicijavimas – RNR grandinės sintezės pradžia, nustatoma pirmoji nukleotidų jungtis. Tada gijos auga, jos pratęsiamos – pailgėjimas, o, sintezei pasibaigus, įvyksta nutraukimas, atpalaiduojant susintetintą RNR. RNR polimerazė, „išaugusi“ DNR, yra pasirengusi naujam transkripcijos etapui. Bakterijų RNR polimerazė buvo labai išsamiai ištirta. Jį sudaro keli baltymų subvienetai: du α-subvienetai (maži subvienetai), β- ir β-subvienetai (didieji subvienetai) ir ω-subvienetai. Tuo pačiu metu smarvė sukuriama kaip minimalus fermentas arba kaip korenzimas. σ-subvienetas gali būti prijungtas prie šio pagrindinio fermento. σ-subvienetas yra būtinas RNR sintezei ir transkripcijos inicijavimui. Po atsiradimo σ-subvienetas patenka į kompleksą ir tada veikia kaip kofermentas (Lanzug pailgėjimas). Pridėjus prie DNR, σ-subvienetas atpažįsta skyrių, kuriame prasideda transkripcija. Tai vadinama promotoriumi. Promotorius yra nukleotidų seka, kuri nukreipia RNR sintezę. Be σ-subvieneto promotorius negali atpažinti pagrindinio fermento. σ-subvienetas kartu su pagrindiniu fermentu vadinamas pagrindiniu fermentu arba holofermentu.
Susijungęs su DNR ir pačiu promotoriumi, kurį atpažįsta σ-subvienetas, holofermentas išvynioja dvigrandę spiralę ir pradeda RNR sintezę. Nesupintos DNR gabalas yra transkripcijos pradžios taškas, pirmasis nukleotidas, kol ribonukleotidas pridedamas papildomai. Prasideda transkripcija, σ-subvienetas pasitraukia, o pagrindinis fermentas tęsia RNR grandinės pailgėjimą. Tada įvyksta nutraukimas, pagrindinis fermentas ištirpsta ir yra paruoštas naujam sintezės ciklui.
Kaip nustatomas transkripcijos pailgėjimas?
RNR auga 3 gale. Pritvirtintas prie odos nukleotido, pagrindinis fermentas suskaido DNR ir suspaudžiamas į vieną nukleotidą. Pasauliui viskas aišku, galima sakyti, kad pagrindinis fermentas yra nesunaikinamas, o DNR „ištempia“ per jį. Buvo aišku, kad rezultatas bus toks pat. Alemi kalba apie DNR molekulės žlugimą. Baltymų komplekso dydis korfermentui suformuoti yra 150 Ǻ. RNR polimerazės dydis yra 150 × 115 × 110 Ǻ. Tai nanomašina. Robotinės RNR polimerazės greitis yra iki 50 nukleotidų per sekundę. Pagrindinis fermentų kompleksas tarp DNR ir RNR vadinamas pailgėjimo kompleksu. Tai DNR-RNR hibridas. Čia DNR suporuojama su RNR, o RNR 3 galas atidaromas tolesniam augimui. Šio hibrido dydis yra 9 bazinės poros. Nesupinta DNR dalis užima maždaug 12 bazinių porų.
RNR polimerazė prisijungia prie DNR prieš išrišant. Ši sekcija vadinama priekiniu DNR dupleksu ir yra 10 bazinių porų dydžio. Polimerazė taip pat yra susieta su didesne DNR dalimi, vadinama užpakaliniu DNR dupleksu. Pasiuntinių RNR, kurias bakterijose sintetina RNR polimerazės, dydis gali siekti 1000 ar daugiau nukleotidų. Eukariotinėse ląstelėse susintetintos DNR dydis gali siekti 100 000 ir kelis milijonus nukleotidų. Tačiau nežinoma, ar ląstelėse yra tokio dydžio smarvės, ar gali būti trukdoma smarvės sintezės procesams.
Elongatsijos kompleksas yra stabilus, nes Puikus robotas tuoj išeis į pensiją. Taigi pati savaime DNR „nešaukia“. Jis gali perkelti DNR iki 50 nukleotidų per sekundę greičiu. Šis procesas vadinamas perkėlimu (arba perkėlimu). DNR sąveika su RNR polimeraze (pagrindiniu fermentu) nepriklauso nuo DNR sekos, išskyrus σ-subvienetą. Pirmasis pagrindinis fermentas užbaigia DNR sintezę, kai praeina pabaigos signalai.
Išanalizuokime pagrindinio fermento molekulinę struktūrą. Kaip minėta aukščiau, korenzimas susideda iš α- ir β-subvienetų. Smarvė susidaro taip, kad skamba kaip „plūgas“ arba „letena“. α-subvienetai yra "letenos" šerdyje ir nustato struktūrinę funkciją. Tikriausiai DNR ir RNR nesąveikauja. ω-subvienetas yra mažas baltymas, kuris taip pat turi struktūrinę funkciją. Pagrindinė roboto dalis tenka β- ir β-subvienetų daliai. Mažame paveikslėlyje β-subvienetas rodomas viršuje, o β-subvienetas rodomas apačioje.
„Praėjimo“, vadinamo galvos kanalu, viduryje yra aktyvus fermento centras. Čia pridedami nukleotidai ir RNR sintezės metu sukuriama nauja nuoroda. RNR polimerazės galvos kanalas yra DNR vieta pailgėjimo metu. Taip pat šios struktūros pusėje yra antrasis kanalas, tiekiantis nukleotidus RNR sintezei.
RNR polimerazės paviršiuje esantis krūvių pasiskirstymas užtikrina jos funkcijas. Skirstymas labai logiškas. Nukleino rūgšties molekulė yra neigiamai įkrauta. Todėl, kai galvos kanalas yra tuščias, jame yra neigiamo krūvio DNR ir jis yra užpildytas teigiamais krūviais. Viconan RNR polimerazės paviršius yra neigiamai įkrautas aminorūgštimis, kad DNR prie jo nepriliptų.
