Proteinler, öncüleri katabolizmada karbon iskeletlerini oluşturan çeşitli ara maddeler olan yirmi amino asitten sentezlenir. Tüm amino asitler (Şekil 8.15, A) biyosentetik yaklaşımınıza göre gruplara ayrılın. Glutamik asit grubunun amino asitlerinin (glutamik asit, glutamin, arginin, prolin) sentezi, Krebs döngüsünün bir ara ürünü olan a-ketoglutarat formunu alır. Başka bir TCA döngüsü ara ürünü olan oksaloasetat, aspartik asit, asparajin, metiyonin, treonin, izolösin ve lisin (aspartik asit grubu) oluşumuna yol açan bir reaksiyonu başlatır. Bir grup aromatik amino asitin (triptofan, fenilalanin ve tirozin) sentezi, glikolitik yoldan PEP'in ve pentoz fosfat yolundan eritroz-4-fosfatın yoğunlaşması ile başlar. Glikolizin diğer ara maddeleri, 3-PGA ve piruvat, sonuçta serin grubunun (serin, glisin, sistein) ve pirograpeik asit grubunun (alanin, valin, lösin) amino asitlerinin sentezine yol açan reaksiyonlara yol açar. Histidinin biyosentezi, diğer amino asitlerin sentezinden büyük ölçüde etkilenir ve pürin sentez yollarıyla yakından ilişkilidir. Beş üyeli imidazol halkasının iki karbon atomu ve lanjug'un üç karbon atomu, fosforibosil pirofosfata benzer. Bu halkanın C-N fragmanı ATP'nin purin çekirdeğinden yaratılır ve başka bir nitrojen atomu glutaminden yaratılır.
Amino asitlerin biyosentezine giden yollar, nitrojen ve doku üzerinde bir takım önemli etkilerin yaratılmasını içerir. Böylece, para-hidroksibenzoik ve para-aminobenzoik asitler, bir grup aromatik amino asit, poliamin (putresin, spermidin, spermin) - bir grup glutamik asit, diaminopomelinik asit ve dipikolin oik asit - aspartik asit grupları, pantotenik biyosentezi yoluyla oluşturulur. asit ve pürinler ve porfirinler - serin grupları .
Proteinlerin biyosentezi (Şekil 8.15, B) translasyon işlemi sırasında meydana gelir ve etkisi sadece enzimlerin ve monomerlerin (amino asitler) değil, aynı zamanda olgun bir lansete amino asitlerin eklenme sırasını belirleyen bir matrisin (mRNA molekülleri) varlığına da bağlıdır. Monomerin aktive edilmesi ve verilen koda (tRNA) göre seçilmesi için spesifik taşıyıcı. Genetik Kod derinin nükleotid üçlüsünün amino asidi temsil ettiği tüm canlı organizmalar için evrenseldir. Amino asidin aktivasyonu, ATP'nin boşa harcanan enerjisinden "kendi" tRNA'sına eklendiğinde gerçekleşir. TRNA molekülünde bir amino asiti bağlayan bir bölge, bir halka bulunur.
Küçük 8.15. Protein sentezi:
A- amino asitlerin formülü ayarlandı; 6 - Çeviri işlemi, mRNA üzerindeki ribozom ve enzime eklenen üçlü nükleotidleri tanır. Genetik kod işaretlerinin iRNA'nın nükleotid dizisinden proteinin amino asit harfine (translasyonu) kadar "çevrilmesi" ribozom tarafından gerçekleştirilir. Ribozom, esansiyel amino asitle bağlanan bir üçlü nükleotid, iRNA, tRNA ve geri kalan amino asit arasındaki peptit bağlarını çözen peptidil transferaz enziminin etkileşimini sağlar.Ah polipeptit ve yine bulduğum amino asit. TRNA, ribozomdan salınır ve iRNA, ribozom boyunca "bulaşır", böylece ortada üçlü bir nükleotid bulunur. Translasyon, ribozom mRNA molekülü üzerinde polipeptit mızrağının ribozoma eklendiği ve ribozomun kendisinin bir alt birime parçalandığı özel bir sonlandırma bölgesine ulaşana kadar devam eder. Bir mRNA molekülüne, bir polisom oluşturan çok sayıda ribozomun bağlandığını unutmayın (Şekil 8.16).
N-ucundan (amino grubu) C-ucuna (karboksil grubu) doğru büyüyerek ribozomları terk eden polipeptit mızrağı hızla yanar. Farklı amino asit kalıntıları arasında su bağlarının oluşumu sırasında polipeptit bölümleri spiral veya düzlem gibi görünen ikincil yapılar geliştirir. Bu planlar şekilleniyor
Küçük 8.16.
Disülfür ve hidrofobik etkileşimler tarafından yönlendirilen önemsiz bir ışığa (üçüncül yapı) sahiptir. Bu tür birkaç molekülün kombinasyonu, dördüncül bir yapının oluşumuna yol açar. Birçok protein, üçüncül ve dördüncül bir yapıya dönüştürüldüğünde enzimatik aktivite sergiler. Prokaryotların çevirisi, transkripsiyon süreci tamamlanmadan önce bile başlayabilir.
Bugünkü dersin konusu DNA, RNA ve proteinlerin sentezidir. DNA sentezine replikasyon veya reduplikasyon (subwar) denir, RNA sentezi transkripsiyondur (DNA'nın yeniden yazılması), bir ribozom tarafından şablon RNA üzerinde gerçekleştirilen protein sentezine dil nükleotidlerinden amino asitlere çevrilen translasyon denir. .
Tarihlemeye çalışacağız kısa bakış Tüm bu süreçlerde raporlar artık moleküler detaylara odaklanıyor, böylece bu çalışma konusunun kilinin tezahürlerini reddedebilirsiniz.
İki sarmaldan oluşan DNA molekülü, hücre bölünmesi sırasında alt bölümlere ayrılır. Çift DNA, iplikler deri ipliğine örülmediği zaman tamamlayıcı bir kopyanın elde edilebileceği, böylece çıktıyı kopyalamak için DNA molekülünün iki ipliğinin kesilebileceği gerçeğine dayanmaktadır.
Burada, DNA parametrelerinden biri de belirtilir, bir spiral çemberi, bir sonraki dönüşte 10 çift baz düşer, bir dairenin en yakın çıkıntılar arasında değil, bir tanesinin içinden geçtiğine dikkat edin, çünkü DNA'nın küçük bir oluğu ve büyük bir oluğu vardır. bir. Büyük oluk boyunca proteinler, nükleotid dizisini tanımak için DNA ile etkileşime girer. Spiralin çapı 34 angstrom, subspiralin çapı ise 20 angstromdur.
DNA replikasyonu DNA polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilir. Bu enzim bebeğin DNA'sını 3 uçta artırmak için yaratılmıştır. DNA molekülünün antiparalel olduğunu, farklı uçlarının 3 - uç ve 5 - uç olarak adlandırıldığını hatırlarsınız. Bir deri ipliği üzerinde yeni kopyalar sentezlerken, yeni bir iplik 5'ten 3'e, diğeri ise 3'ten 5'e kadar uç yönünde dikilecektir. Ancak DNA polimerazın 5. ucu üretilemez. Dolayısıyla DNA'nın bir ipliğinin sentezi, yani enzim için "manuel" bir şekilde büyüdüğü için doğrudan ilerler (buna öncü veya iletken iplik denir), diğer ipliğin sentezi ise kısa parçalar halinde ilerler ( onlara, anlattığım şekliyle, kadim çağın onuruna Okazaki parçaları deniyor). Daha sonra parçalar dikilir ve böyle bir ipliğe gecikmeli denir, bu nedenle bu ipliğin çoğaltılması daha da ileri gider. Çoğaltma saatinde oluşturulan yapıya replikasyon çatalı denir.
Elektron mikroskobunda da görülebilen bir bakterinin DNA'sında çoğaldığını gözlemlediğimizde, önce bir "göz" oluştuğunu, daha sonra damarın genişleyerek içindeki tüm dairesel DNA molekülünü yok ettiğini görebiliriz. Çoğaltma işlemi mutlak bir hassasiyetten ziyade büyük bir hassasiyetle gerçekleştirilir. Bakteriyel DNA polimeraz, şablon DNA molekülünden yanlış nükleotidi yaklaşık 10 -6 sıklıkta yerleştirerek hata yapar. Ökaryotlarda enzimler daha kolay emildikleri için daha doğru çalışırlar; insanlarda DNA replikasyonu sırasındaki hasar oranının 10 -7 - 10 -8 olduğu tahmin edilmektedir. Replikasyonun doğruluğu, daha yüksek mutasyon sıklığına sahip bölümler ve mutasyonların nadiren meydana geldiği daha konservatif bölümler de dahil olmak üzere genomun farklı bölümlerinde değişiklik gösterebilir. Ve bu şekilde iki farklı süreç ayırt edilir: DNA mutasyonlarının ortaya çıkma süreci ve mutasyonların sabitlenme süreci. Mutasyonlar ölüme yol açsa bile sonraki nesillerde koku ortaya çıkmaz, eğer mutasyon ölümcül değilse sonraki nesillere yerleşir, dikkatli olabilir ve önleyebiliriz. DNA replikasyonunun bir diğer özelliği de DNA polimerazın sentez sürecini kendi başına başlatamaması, bir "primer" gerektirmesidir. Böyle bir primerin bir RNA fragmanı oluşturmak için nasıl kullanıldığını düşünün. Bir bakterinin genomu söz konusu olduğunda, RNA'yı sentezleyen enzimin tanıdığı diziyi içeren, replikasyon orijini adı verilen özel bir nokta vardır. RNA polimeraz sınıfına aittir ve bu kategoriye primaz denir. RNA polimerazları bir primer gerektirmez ve bu enzim, DNA sentezini başlatan "primer" olan kısa bir RNA parçasını sentezler.
Bir sonraki süreç transkripsiyondur. Şimdi rapordan bahsedelim.
Transkripsiyon, RNA'nın DNA üzerinde sentezidir, bir DNA molekülü üzerinde tamamlayıcı bir RNA dizisinin sentezi ise RNA polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilir. Bakteriler, örneğin koliform, bir RNA polimeraza sahiptir ve tüm bakteriyel enzimler çok benzerdir; diğer organizmalarda (ökaryotlarda) bir takım enzimler vardır, bunlara RNA polimeraz I, RNA polimeraz II, RNA polimeraz III denir, bakteriyel enzimlere de benzeyebilirler ancak daha karmaşıktırlar, depoya dahil edilmezler daha fazla protein. Bu tip ökaryotik RNA polimerazın, belirli bir gen kümesini kopyalamak gibi özel bir işlevi vardır. Transkripsiyon sırasında RNA sentezinin matrisi olan DNA ipliğine semantik veya matris ipliği denir. DNA'nın diğer ipliğine kodlamayan denir (tamamlayıcı RNA proteinleri kodlamaz, bu "saçmalıktır").
Transkripsiyon süreci üç aşamaya ayrılabilir. İlk aşama - Başlatma Transkripsiyon, bir RNA zincirinin sentezinin başlangıcıdır, nükleotidler arasındaki ilk bağlantı kurulur. Daha sonra ipliğin uzatılması ve sıkılması gelir - uzama ve eğer sentez tamamlanmışsa, sonlandırma Sentezlenen RNA oluştuğunda, RNA polimeraz yeni bir transkripsiyon döngüsü için hazırdır. Bakteriyel RNA polimeraz çok detaylı bir şekilde incelenmiştir. Birkaç protein alt biriminden oluşur: iki a-alt birimi (küçük alt birimler), β- ve β-alt birimleri (büyük alt birimler) ve ω-alt birimleri. Aynı zamanda koku ya minimal bir enzim olarak ya da bir korenzim olarak yaratılır. σ-alt birimi bu çekirdek enzime bağlanabilir. σ-alt birimi, RNA sentezi ve transkripsiyonun başlatılması için gereklidir. Başlangıç gerçekleştikten sonra σ-alt birimi komplekse girer ve koenzim olarak görev yapar (Lanzug uzaması). DNA'ya eklendiğinde σ-alt birimi, transkripsiyonun başladığı bölümü tanır. Buna promotör denir. Promotör, RNA sentezini yönlendiren bir nükleotid dizisidir. σ-alt birimi olmadan çekirdek enzim, promoter tarafından tanınamaz. σ-alt birimine çekirdek enzimle aynı zamanda çekirdek enzim veya holoenzim adı verilir.
DNA'ya ve σ-alt birimi tarafından tanınan promotörün kendisine bağlanan holoenzim, çift sarmallı sarmalı çözer ve RNA sentezini başlatır. Örgüsüz bir DNA parçası, tamamlayıcı bir şekilde bir ribonükleotidin eklendiği ilk nükleotid olan transkripsiyonun başlama noktasıdır. Transkripsiyon başlar, σ-alt birimi ayrılır ve çekirdek enzim, RNA zincirinin uzamasına devam eder. Daha sonra sonlanma meydana gelir, çekirdek enzim çözülür ve yeni bir sentez döngüsüne hazır olur.
Nasıl heyecanlanırım transkripsiyonun uzaması?
RNA 3-ucunda büyür. Deri nükleotidine bağlanan çekirdek enzim, DNA'yı parçalar ve tek bir nükleotid halinde sıkıştırılır. Dünya için her şey açık, çekirdek enzimin yok edilemez olduğunu ve DNA'nın onun içinden "uzadığını" söyleyebiliriz. Sonucun aynı olacağı açıktı. Alemi DNA molekülünün çöküşünden söz ediyor. Korfermenti oluşturacak protein kompleksinin boyutu 150 Ǻ'dir. RNA polimerazın boyutu 150×115×110Ǻ’dir. Bu bir nanomakine. Robotik RNA polimerazın hızı saniyede 50 nükleotide kadardır. DNA ve RNA arasındaki çekirdek enzim kompleksine uzama kompleksi denir. Bu bir DNA-RNA melezidir. Burası DNA'nın RNA ile eşleştirildiği ve RNA'nın 3-terminal ucunun daha fazla büyüme için açıldığı yerdir. Bu melezin boyutu 9 baz çiftidir. Örgüsüz bir DNA parçası yaklaşık 12 baz çiftini kaplar.
RNA polimeraz, örgüyü çözmeden önce DNA'ya bağlanır. Bu bölüme ön DNA dubleksi adı verilir ve 10 baz çifti boyutundadır. Polimeraz ayrıca DNA'nın arka dubleksi adı verilen daha büyük bir DNA parçasına da bağlıdır. Bakterilerde RNA polimerazlar tarafından sentezlenen haberci RNA'ların boyutu 1000 nükleotit veya daha fazlasına ulaşabilir. Ökaryotik hücrelerde sentezlenen RNA'nın boyutu 100.000'e ulaşabilir ve on milyonlarca nükleotid içerebilir. Ancak hücrelerde bu boyutlarda bir koku olup olmadığı ya da koku sentezleme süreçlerine müdahale edilip edilemeyeceği bilinmiyor.
Elongatsiy kompleksi kararlıdır çünkü Büyük robot emekli olmak üzere. Yani DNA tek başına “çağırmaz”. DNA'yı saniyede 50 nükleotite kadar bir hızda hareket ettirebilir. Bu sürece yer değiştirme (veya yer değiştirme) adı verilir. DNA'nın RNA polimeraz (çekirdek enzim) ile etkileşimi, σ-alt birimi dışında DNA dizisine bağlı değildir. Birinci çekirdek enzimi, sonlandırma sinyallerinin geçişi sırasında DNA sentezini tamamlar.
Çekirdek enzimin moleküler yapısını analiz edelim. Yukarıda belirtildiği gibi corenzim, α- ve β-alt birimlerinden oluşur. Koku, "saban" veya "pençe" gibi ses çıkaracak şekilde oluşuyor. α-alt birimleri “pençenin” merkezinde yer alır ve yapısal işlevi belirler. DNA ve RNA muhtemelen etkileşime girmiyor. ω-alt birimi aynı zamanda yapısal bir işleve sahip olan küçük bir proteindir. Robotun ana kısmı β ve β alt birimlerinin bir kısmına düşer. Küçük resimde β-alt birimi üstte, β-alt birimi ise altta gösterilmiştir.
Baş kanalı adı verilen "geçit"in ortasında enzimin aktif olduğu bir merkez bulunmaktadır. RNA sentezi sırasında nükleotidlerin eklendiği ve yeni bir bağlantının oluşturulduğu yer burasıdır. RNA polimerazın baş kanalı, DNA'nın uzama sırasında bulunduğu yerdir. Ayrıca bu yapının yanında RNA sentezi için nükleotidleri sağlayan ikinci bir kanal bulunur.
RNA polimerazın yüzeyinde bulunan yüklerin dağılımı onun fonksiyonlarını sağlar. Bölünme çok mantıklı. Nükleik asit molekülü negatif yüklüdür. Bu nedenle baş kanalı boş olduğunda negatif yüklü DNA içerme eğiliminde olur ve pozitif yüklerle doldurulur. Viconan RNA polimerazın yüzeyi amino asitlerle negatif yüklüdür, böylece DNA ona yapışmaz.
RNA polimeraz moleküler bir makine gibi çalışır ve işlevini belirleyen çeşitli parçalar içerir. Örneğin, "otlak" üzerinde asılı olan "β-alt biriminin" bir kısmı, ön DNA dubleksini ortadan kaldırır. Bu kısma “zaslinka” denir. DNA'ya bağlandıktan sonra deklanşör indirilerek 30 angstromdan geçerek DNA'yı transkripsiyon işlemi sırasında kaçamayacak şekilde sıkıştırır.
"otlak" ın ortasında, DNA şablonu ile fıçı kanalından geçen ribonükleotid trifosfat ile tamamlayıcı bir etkileşimin olduğu RNA polimerazın aktif merkezi vardır. Matrise tamamlayıcı bir nükleotid ulaştığında, RNA'nın güçlü 3" ucuna enzimatik olarak bağlanır. RNA'da yeni bağlantının yaratılması reaksiyonunun doğası, nükleofilik ikame reaksiyonu ile belirlenir. İki magnezyum iyonlar buna katılır Yu.Aktif merkezde bir iyon sürekli bulunur ve nükleotid ile birlikte başka bir magnezyum iyonu bulunur ve ribonükleotidler arasında yeni bir bağ oluşturulduktan sonra yeni magnezyumu ile yeni bir nükleotid bulunur. iyon.
RNA polimerazdan ayrılırken DNA-RNA hibridinin çözülmesinden sorumludur. Bunun “diken” adı verilen bir yapısı vardır.
Translokasyon, RNA polimeraz bir DNA zinciri boyunca hareket ettiğinde, β-alt ünitesine bağlı bir α-sarmal yapıya sahiptir.
Öğrendiğimiz gibi, enzimin hangi kısmının farklı bir rol oynadığı. Moleküler biyologlar bu yöntemi kullanıyor. Koku, protein dizisinin bir kısmını ortaya çıkarıyor ve insan onun ne gibi bir işlevi olduğunu merak ediyor. Örneğin bir parçasını atarsanız (eğer onu atarsanız, bunun DNA'yı kırptığını da biliyordunuz), o zaman DNA'nın hiçbir şeyi kırpmayacağı gösterilmiştir. Bu, ön dubleksin DNA'sından elde edilebilecek sonucun aynısıdır. Reshta (RNA-DNA hibriti ve arka dubleks) RNA polimeraza zayıf bir şekilde bağlı görünüyor.
Görünen o ki magnezyum, büyüyen DNA molekülünün fosfatları ile yeniden giren nükleotidlerin fosfatları arasındaki bağları koordine ediyor. Bu durumda nükleofilik ikame reaksiyonları adı verilen bir dizi reaksiyon gerçekleştirilir. Bu karmaşıklığın ortasındaki bağlantıların nasıl değiştiği açıktır. Başka bir magnezyum iyonuna bağlanarak yeni bir nükleotid gelir. Yeni nükleotid böylece büyüyen DNA zinciriyle etkileşime girer. Reaksiyonun sonunda enzimin aktif merkezinden bir başka magnezyum iyonu uzaklaştırılır.
RNA polimeraz moleküler makinelerin bir temsilcisidir. Ek olarak, DNA sentezi tohumu aşağı indikçe, RNA sentazının diğer kısımlarının konformasyonu değişir ve RNA'nın büyümesi sırasında, sentez koçanı kadar güçlü olmayan döngüsel değişiklikler meydana gelir. Koçanın üzerinde kanat 30 κ kadar alçalır ve deri kesildiğinde DNA enzimi bir nükleotid kadar uzatılır. Yer değiştiren DNA, RNA polimeraz F-sarmal elemanında (beta alt biriminden baş kanalına doğru akan bir alfa-sarmal yapı) yer alır. F sarmalı bükülür, RNA-DNA kompleksinden hemen hareket eder, yenisinden katlanır ve tekrar düzleşir. F-spirali 3,4 Å kadar hareket eder. RNA polimeraz da aynı yapıya sahiptir.
RNA polimerazın çeşitli kısımlarının konformasyonundaki değişiklik, elektrostatik ve hidrofobik etkileşimlerle ilişkili potansiyel enerjideki değişiklikten kaynaklanmaktadır. Aşağıdaki benzetmeyi yapabiliriz. Bir bardak elmadan bir bardak elma alırsanız, bardağı salladığınız anda elmalar top gibi bardağın her tarafına dağılır. Yerçekiminin etkisiyle ilişkili olan potansiyel enerjileri değişecektir. RNA sentaz molekülünü "salladığınızda" (ve hücrelerdeki diğer moleküller, Brown's Rach gibi "salladığınızda), sonunda daha düşük potansiyel enerjiye sahip bir yapıya bürünecektir. Moleküler makinenin çekirdeği, çevredeki depoların termal sirkülasyonunun enerjisidir ve makinenin cihazı, gerekli sonucu üretebilecek şekildedir. Bu durumda moleküler makine, esas olarak bunları ve diğer bağlantıları değiştirmeye gittiği için enerji biriktirir.
endişelenmeye başlıyorum Transkripsiyonun başlatılması. Daha önce düşünüldüğü gibi başlatma, σ-alt biriminin katılımıyla gerçekleşir. Promotör adı verilen DNA yapısı ile etkileşime girer. Bu bağırsak çubuğunun yapısıdır. Kesi noktasının önünde on nükleotid var, bir Tata kutusu var. Böyle bir dizinin kendisinin olması gerekli değildir, ancak transkripsiyonun en verimli şekilde başlatıldığı σ-alt birimi ile etkileşim için "ideal" bir dizi vardır. Bu dizideki bitişik nükleotidlerin değiştirilmesi, transkripsiyon başlatma verimliliğini azaltır. Yenisinden yaklaşık 35 nükleotid önce “-35” adı verilen bir yapı bulunmaktadır. Bu dizi aynı zamanda σ-alt birimi tarafından da tanınır. Bu yapıya ("-10" ve "-35" dizilerinin birleşimi) klasik promoter adı verildi çünkü Vaughn Bula, Persha tarafından anlatılıyor. Destekleyicinin konumunun farklı olabileceği ortaya çıktı. Bu varyant aynı TATA kutusunu içerir, ancak "-35" dizisine sahip değildir ve iki ek nükleotid içerir; bu, σ alt ünitesinin promotörü tanıması için yeterlidir.
Bu yapıya genişletilmiş promotör denir. RNA polimerazın σ-alt birimi, DNA'daki promotör üzerinde bulunur ve protein molekülünün çeşitli kısımları, promotörün parçalarıyla etkileşime girer. Bu σ-alt birimi, DNA'nın büyük oluğu aracılığıyla tanınır. Çekirdek enzimin σ-alt birimi promotere bağlandıktan sonra bu konumdaki DNA erimeye başlar (DNA iplikçikleri çözülür). Geçen derste çiftler halinde tartışılmıştı A-T bağlantısı nükleotidler arasında daha kolay ayrılır, alt olanlar pari G-C, Peki 3 su bağlantısını ve ilki - ikisini nasıl bırakırsınız? İntikam almak için organizatör bahis A-TŞarabı eritmek kolaydır. Ve sonra RNA sentezi başlar, büyüyen RNA σ-alt ünitesini ekler ve σ-alt ünitesinin korzimden ayrılmasıyla sonuçlanan diğer değişiklikler yapılır.
Şimdi proteinin farklı bölümlerinin işlevlerine bakalım. Proteinden küçük bir parça kesip proteinin fonksiyonlarının nasıl değiştiğini görürseniz kesilen parçanın fonksiyonlarını anlayabilirsiniz. Durumumuz farklı şekilde ele alındı. Biri koliformlardan, diğeri ise 800 C'de büyüyen sıcağı seven bir bakteriden (termofilik) alınan iki DNA polimeraz aldık (laboratuvar örneklerinde kaynar suyun yakınında bir termostatta tutulan bir şişede büyüyorlar) , doğal örneklerde ovalar sıcak suda yaşarlar, 98°C'de yaşayabilseler bile), bu durumda RNA polimeraz ve σ-alt birimi için optimum 80°C'dir (küçük olanlar için termofilik bir bakterinin σ-alt birimi) kırmızıyla gösterilmiştir ve bağırsak koli - zhovtim) ve bağırsak çubuklarında sıcaklığa bağlı olarak en etkili robottur insan vücudu, (bağırsaklarda yaşayan canlıların parçaları). Bu σ-alt birimi dört parçaya sahiptir, protein kesilmiştir ve σ-alt biriminin tamamı, termofilik bir bakterinin σ-alt biriminden bir dikişle birlikte dikilmiştir. Daha sonra farklı termofilik bakteri parçaları yerleştirildi ve bunların yerine σ alt biriminin farklı parçaları yerleştirildi. Daha sonra hibrit proteinin 200 veya daha fazla oranda aktif olarak uzaklaştırılmasına hayret ettiler. Termofilik bakteri bu sıcaklıkta gelişemez, hava bunun için çok soğuktur ve kolibasil aktiftir. Küçük olan, belirli bir sıcaklıkta yalnızca aynı kombinasyonun çalıştığını görebilir; burada σ alt biriminin birinci ve ikinci kısmı bağırsak koli olarak, üçüncü ve dördüncü kısmı ise termofilik bir bakteri olarak bulunur. Bu şekilde, σ-alt ünitesinin sıcaklığının birinci ve ikinci depo tarafından belirleneceği şekilde cıvataları çıkarın.
Kesilen protein değil, DNA, daha sonra farklı bakterilere ait DNA parçaları birleştirilip bakteriye enjekte ediliyor, DNA'nın bu kısmı aktive edildiğinde hibrit bir protein sentezleniyor. Bu teknoloji, 70'lerde kaldırılan genetik mühendisliğine kadar uzanıyor.
Transkripsiyonun bir başka özelliği de bakteri hücresinin çekirdek enziminin aynı olması ve σ alt birimlerinin farklı olabilmesidir. Bağırsak çubuğunun yalnızca 7 σ alt birimi vardır ve bunların farklı destekleyicileri vardır. İhtiyaç duyulan şey? Hücrelerin protein sentezini bir gen grubundan diğerine değiştirmesi gerekiyorsa, farklı σ alt birimlerini seçebilirler. Mesela ısı şokunun oluşmasıdır, eğer bağırsak çubuğu yaşamanın önemli olduğu noktaya kadar ısınırsa, ısı şokunu destekleyen acil durum sistemi devreye girer, kolonda oluşan bu kalıntılara destek olur. . Bu sistem normalde çalışması gerekmeyen bir dizi gen içerir ve bu genlerin kendi özel destekleyicileri vardır. Daha sonra gerekli olmayan başka bir σ alt birimi sentezlenir ve genleri etkinleştirir. Bir alt birimi değiştirmek, robotik genlerin programlarını değiştirmek anlamına gelir. Bu, robotik genleri düzenlemenin bir yoludur.
Çeviriye geçelim - protein sentezi. Ribozomlar tarafından gerçekleştirilir. Ribozom iki alt birimden oluşur: büyük ve küçük.
Deri alt parçacığı düzinelerce proteinden oluşuyor, çeşitli yaralanmalardan kaynaklanan deri, görünüşe göre cilt proteinleri alt parçacığa yerleştirildiğinden. Proteinleri tanımlarken, elektroforez yöntemini kullanın, ardından özel bir jel veya özel bir kap içindeki bir elektrik alanında, protein molekülleri yükleri ve moleküler kuvvetleri nedeniyle dikkatlice ayrılır, böylece koku alanları parçalanmaya başlar ve giderilebilir. birer birer. Proteinleri tanımlamanın bir diğer yöntemi ise burun üzerindeki derisi proteinle uyumlu olan lekelerin giderilmesine yönelik bir yöntem olan kromatografidir.
Ribozomdaki proteinler, ribozomal RNA'dan oluşan bir çerçeveye bağlanır. p align="justify"> Ribozomun oluşumu, ribozomal RNA'nın yanması ve proteinlerin ona sırayla yapışmaya başlamasıyla başlar. Bebeğe ribozomal RNA sunulur. Kendi kendini tamamlayan bölümlerinde, RNA iplikçikleri eşleştirilerek saç tokaları (ikincil yapı) oluşturulur, ardından RNA yakılır (RNA'nın uç yapısı) ve alt birimlerden oluşan bir çerçeve oluşturulur.
Protein sentezinde yer alan diğer bir RNA türü de taşıma RNA'sıdır (tRNA). tRNA molekülleri gözle görülür derecede küçüktür (ribozomal ve haberci RNA'ya karşı). Tüm tRNA'ların gizli bir ikincil yapısı vardır. TRNA molekülünün tamamlayıcı bölümlerinin eşleştirilmesi sırasında, tRNA molekülünün 5" ve 3" uçları tarafından oluşturulan, uçlarında halkalar bulunan üç "gövde" ve bir "gövde" oluşturulur (aynı zamanda ek bir topuk kısmı da oluşur). döngü oluşturulur). Bu yapının görüntüsü bir haç veya sabite benzer. Bu sayfadaki "baş" bir antikodon döngüsü ile temsil edilir; bir antikodon vardır - mRNA'daki kodonla tamamlayıcı olarak etkileşime giren üç nükleotid. Molekülün uçlarıyla bağlanan antikodon döngüsüne en yakın gövdeye alıcı kök denir - esansiyel amino asit buraya eklenir. Farklı tRNA'lar ve amino asitler, aminoasil-tRNA sentetaz adı verilen özel enzimler tarafından tanınır. Deri amino asidinin kendi aminoasil-tRNA sentetazı vardır.
Ribozom haberci RNA (mRNA) içerir. Transfer RNA'nın antikodonu, mRNA'nın kodonuyla (üç nükleotid) tamamlayıcı olarak bağlanır ve fazla miktarda amino asit bırakır. Bebek bu yapıyı (tRNA ile aminotil-tRNA adı verilen bir amino asitin birlikteliğini) görebilir.
Transkripsiyon süreci gibi translasyon süreci de iki nükleik asit molekülünün yer değiştirmesiyle ilişkilidir; aradaki fark, ribozomun üç nükleotidi parçalaması, RNA polimerazın ise bir nükleotidi parçalamasıdır.
Aminosil t-RNA ribozoma girer, mRNA'nın kodonuna tamamlayıcı olarak bağlanır, ardından fazla amino asitlerin birbirine bağlandığı ve t-RNA'nın uzaklaştırıldığı bir reaksiyon meydana gelir.
Nükleotidlerin dilini amino asitlerin diline çeviren “kelime dağarcığına” genetik kod denir. 20 amino asit, 4 nükleotid, 4'e 2'nin kombinasyon sayısı = 16 ve 20 amino asit vardır, yani kod iki değil üç litredir, üçüne kodon denir. Deri amino asidi mRNA'nın üç nükleotidi (aynı zamanda DNA tarafından da kodlanır) tarafından kodlanır.
Tabloda ilk satır kodonun sol ve sağ harfini kodlamaktır, üst satır ise ortadaki satırdır. Örneğin AUG kodonu metionin aminoasitini kodlar. 4'ten 3'e kadar olan kombinasyonların sayısı = 64'tür, böylece onlarca amino asit birkaç kodon tarafından kodlanır. Üç kodon her bir amino asidi kodlamaz, bunlara terminoloji denir. Kokular mRNA'ya aktarıldığında ribozom çalışmaya başlar ve bitmiş polipeptit mızrağı çağrılır.
Genetik kodun tablosu 60'lı yıllarda derlendi. Koçan Nirenberg ve Mattei tarafından yerleştirildi. Bireysel RNA şablonlarıyla desteklenen hücre ekstraktları üzerindeki örneklerde deneyler yapmayı planlıyorlardı. O zamanlar, bir nükleotidi (UUU veya AAA) oluşturan kodonların amino asitleri kodlamaması önemliydi. Nirenberg ve Mattei çalışmalarında poliU-RNA'yı (yalnızca urasillerden oluşan) kontrol olarak test etti ve reaksiyonun kendisi bu örnekte gerçekleşti. UUU kodonunun fenilalanin amino asidini kodladığı ortaya çıktı. Daha sonra genetik kodun bir tablosu derlendi.
Genetik kod evrenseldir. Bu tüm mikroorganizmalar için aynıdır. Ve mitokondrinin genetik kodundaki küçük farklılıklar.
Genetik kod, amino asit kodonlarının tipinin bir tablosudur. Gazetecilerin yakın zamanda bir kişinin genetik kodunu deşifre edenler hakkında yazması kaba bir terminolojik cezadır. 20. yüzyılın 60'lı yıllarında tüm canlılar gibi insanın da genetik kodu çözüldü. İnsan genomu yakın zamanda deşifre edilerek tüm DNA moleküllerinin nükleotid dizilimi ortaya çıkarıldı.
Ders, Andriy Kulbachinsky'nin (Moleküler Genetik Enstitüsü, Rusya Bilimler Akademisi) RNA polimeraz görüntülerini içermektedir.
Aynı sıralarda, 1953, D. Watson ve F. Crick, gen molekülünün - deoksiribonükleik asidin (DNA) yapısal (moleküler) organizasyonu ilkesini keşfettiler. DNA'nın yapısı, gen ifadesinin kesin yaratımı (yeniden çoğaltılması) mekanizmasının anahtarını sağladı. Yeni moleküler biyoloji bilimi bu şekilde tanındı. Moleküler biyolojinin sözde merkezi dogması formüle edildi: DNA - RNA - proteinler. Bunun anlamı, DNA'ya kaydedilen genetik bilginin protein formunda gerçekleşmesi, ancak doğrudan değil, ek bir polimer - ribonükleik asit (RNA) aracılığıyla gerçekleşmesidir ve bu, nükleik asitlerin, asitlerin tartışılmaz proteinlere dönüşmesine yol açar. . Bu sayede DNA, DNA üzerinde sentezlenerek çoğaltma gücü sağlanır, böylece nesiller boyu çıktı genetik materyal oluşturulur; RNA, DNA üzerinde sentezlenir, bu da genetik bilginin RNA'nın sayısal kopyaları biçiminde yeniden yazılması ve transkripsiyonuyla sonuçlanır; RNA molekülleri, protein sentezi için şablonlardır; genetik bilgi, polipeptit mızrakları biçiminde çevrilir. Özel varyantlarda, RNA, DNA biçiminde kopyalanabilir ("dönüş transkripsiyonu") ve ayrıca RNA biçiminde de kopyalanabilir (çoğaltma), ancak protein, nükleik asitler için bir şablon görevi göremez (rapor).
Dahası, DNA'nın kendisi organizmaların akışkanlığını, nesiller boyunca oluşturulan protein dizisini ve bunlarla ilişkili işaretleri ifade eder. Protein biyosentezi, canlı maddenin merkezi sürecidir ve nükleik asitler, ona bir yandan sentezlenen proteinlerin tüm dizisini ve özgüllüğünü ifade eden bir program sağlarken, diğer yandan kesin yaratım mekanizmasını sağlar. nesiller boyunca bu program. Bu nedenle, mevcut hücresel formundaki yaşam, protein biyosentezinin azalması mekanizmasına indirgenir.
PROTEİNLERİN BİYOSENTEZİ
Moleküler biyolojinin merkezi dogması, genetik bilginin nükleik asitlerden proteinlere ve dolayısıyla canlı bir organizmanın bileşenlerine aktarıldığını varsayar. Merkezi dogmanın formülasyonunu takip eden on yıllık bir süre boyunca bu sürecin uygulanmasına yönelik mekanizmaların geliştirilmesi, RNA'nın yalnızca genlerden (DNA) proteinlere kadar bilgi taşıyıcısı ve hizmet sağlayıcısı olarak değil, çok çeşitli işlevlerini de ortaya çıkardı. Protein sentezi için bir matris olarak.
İncirde. Şekil 1, hücrelerde protein biyosentezinin temel bir diyagramını göstermektedir. haberci RNA Yukarıda belirtildiği gibi proteinleri kodlayan (mesajcı RNA, haberci RNA, mRNA) hücresel RNA'ların üç ana sınıfından yalnızca biridir. Ana kütle (yaklaşık %80) başka bir RNA sınıfı haline gelir. ribozomal RNA evrensel protein sentezleyen parçacıkların - ribozomların yapısal çerçevesini ve işlevsel merkezlerini oluşturur. Ribozomal RNA'nın kendisi, ribozom adı verilen ultramikroskopik moleküler makinelerin oluşumunda hem yapısal hem de işlevsel olarak benzersizdir. Ribozomlar genetik bilgiyi mRNA molekülleri halinde alır ve geri kalanlar tarafından programlanarak aynen bu programa benzer proteinler üretirler.
Protein, proteinleri sentezlemek için bilgi veya program olmadan yeterli değildir - kullanılabilecekleri gerekli malzeme. Protein sentezi için malzeme akışı, üçüncü sınıf hücre RNA'larının yardımıyla ribozomlarda gerçekleşir. RNA taşıyıcıları(Transfer RNA'sı, taşıma RNA'sı, tRNA). Proteinlerin yapı malzemesi olan amino asitleri kovalent olarak bağlarlar - kabul ederler ve ribozomda aminoasil-tRNA formunda bulunurlar. Ribozomlarda aminoasil-tRNA, mRNA'nın kodonları (trinükleotit kombinasyonları) ile etkileşime girer ve translasyon işlemi sırasında kodonların kodunun çözülmesine neden olur.
Ribonükleik asitler
Bu nedenle, günlük yaşam maddesinin ilk ana süreci olan protein biyosentezi olan ana hücresel RNA'ları işe alabiliriz. Ce mRNA, ribozomal RNA ve tRNA. RNA, çift sarmallı DNA'nın tek bölümlerinin (doğrusal birimler) tek sarmallı RNA formunda yeniden yazılmasını sağlayan enzimler - transkripsiyonu gerçekleştiren RNA polimerazlar - yardımıyla DNA üzerinde sentezlenir. Hücre proteinlerini kodlayan DNA bölümleri mRNA biçiminde yeniden yazılır, böylece ribozomal RNA ve tRNA'nın çok sayıda kopyasının sentezi için hücre genomunun daha fazla çeviri ve protein olmadan yoğun bir şekilde yeniden yazmaya tabi tutulan özel bölümleri vardır.
RNA'nın kimyasal yapısı. Kimyasal olarak RNA, DNA'ya çok benzer. Saldırgan konuşma, nükleotidlerin tamamen doğrusal bir polimeridir. Deri monomeri - nükleotid - beşinci karbon atomunun hidroksil grubu üzerinde bir fosfat grubu (katlanabilir karbon bağı) ve bir nitrojen bazı taşıyan beş karbonlu karbon pentozun fazlalığından kaynaklanan fosforile edilmiş bir N-glikozittir. Birinci karbon atomu (N-glikozin) DNA ve RNA arasındaki ana kimyasal fark, RNA monomerinin seriboz içermesi ve DNA monomerinin, başka bir karbon atomunda bir hidroksil grubuna sahip olan riboza benzeyen deoksiriboza sahip olmasıdır (Şekil 1). 2).
DNA ve RNA'da iki tür azotlu baz vardır: iki pürin - adenin (A) ve guanin (G) - ve iki pirimidin - sitozin (C) ve urasil (U) veya metillenmiş timin (T).
Urasil, RNA monomerlerinin karakteristiğidir ve timin, DNA monomerlerinin karakteristiğidir ve bu, başka bir RNA ve DNA türüdür. Monomerler - RNA'nın ribonükleotitleri veya DNA'nın deoksiribonükleotitleri - kanlı fazlalıklar arasında (pentokarbon karbonun beşinci ve üçüncü atomları arasında) ilave fosfodiester bölgeleri oluşumu yoluyla polimerik bir mızrak oluşturur. Böylece, nükleik asidin polimerik lanseti - DNA veya RNA - biyolojik gruplar olarak azotlu bazlara sahip doğrusal bir şeker-fosfat omurgası olarak temsil edilebilir.
RNA'nın makromoleküler yapısı. İki tip nükleik asidin temel makroyapısal benzerliği, DNA'nın tek bir alt sarmal olması, iki tamamlayıcı örgü polimer zincirinden oluşan bir makromolekül olması, yan eksen etrafında spiral olarak bükülmesi (böl. [ , ]) ve RNA'nın tek iplikli bir polimer. Aynı zamanda, biyolojik grupların - azotlu bazların - biriyle ve ayrıca şeker-fosfat omurgasının fosfatları ve hidroksilleri ile etkileşimi, tek iplikçikli bir RNA polimerinin kendi kendine yanmasına ve bir şekilde bükülmesine neden olur. kompakt bir kürecik içinde bir polipeptit nsyuga proteininin yanmasına benzer kompakt yapı Böylece, RNA'nın benzersiz nükleotid dizileri, benzersiz uzaysal yapılar oluşturabilir.
İlk kez, tRNA'lardan birinin atomik yapısı 1974'te deşifre edildiğinde, RNA'nın spesifik uzaysal yapısı ortaya konuldu. [ , ] (Şek. 3). 76 nükleotid monomerden oluşan polimerik mızrak tRNA'nın gırtlağı, iki çıkıntının doğrudan birbirine sürtüldüğü çok kompakt bir küresel çekirdek oluşturacak şekilde oluşturulur. Bunlar, DNA çekirdeği üzerindeki kısa alt iplikçikli helislerdir, ancak aynı RNA ipliğinin bölümlerinin etkileşimi yoluyla düzenlenirler. Bunlardan biri amino asit alıcısı olarak görev yapar ve ribozom üzerindeki polipeptit proteinin sentezinde görev alır, diğeri ise aynı ribozomu kodlayan mRNA'nın üçlüsü (kodon) ile tamamlayıcı etkileşim için kullanılır. Yalnızca bu yapı, amino asidi tRNA'ya bağlayan protein-enzim ve çeviri sırasında ribozom ile özel olarak etkileşime girecek ve böylece onlar tarafından özel olarak "tanınacak" şekilde tasarlanmıştır.
İzole edilmiş ribozomal RNA'ların infüzyonu, bu türden daha uzun doğrusal polimerlerin kompakt, spesifik yapılarının oluşumu için gelişmiş bir çözüm sağlamıştır. Ribozom iki eşit olmayan parçadan oluşur: büyük ve küçük ribozomal alt birimler (alt birimler). Deri alt parçacığı bir yüksek polimer RNA ve bir dizi farklı ribozomal proteinden oluşur. Ribozomal RNA'ların sayısı bile önemlidir: örneğin, bakteriyel ribozomun küçük alt biriminin RNA'sı 1500'den fazla nükleotid içerir ve büyük alt birimin RNA'sı yaklaşık 3000 nükleotid içerir. İnsanlar da dahil olmak üzere insanlarda, ciRNA daha da büyüktür - türün küçük ve büyük alt birimlerinde yaklaşık 1900 nükleotid ve 5000'in üzerinde nükleotid.
İzole edilmiş ribozomal RNA'ların protein ortaklarından geliştirildiği ve onlardan izole edildiği gösterilmiştir. saf görünüm Yapıların kendisi kendiliğinden, boyut ve şekil olarak ribozomal alt birimlere benzer kompakt bir yapıya dönüşür. Büyük ve küçük alt parçacıkların şekli değişiklik gösterir ve büyük ve küçük ribozomal RNA'nın şekli de buna göre değişir (Şekil 4). Böylece, ribozomal RNA'nın doğrusal neşterleri, ribozomal alt birimlerin ve dolayısıyla tüm ribozomun boyutunu, şeklini ve belki de iç konumunu belirleyen belirli uzaysal yapılarda kendi kendine organize olur.
Küçük RNA. Dünyada, canlı hücrelerin bileşenlerinin ve toplam hücre RNA'sının diğer fraksiyonlarının aşılanması, sağdaki üç RNA baş tipinin ayrılamayacağını ortaya çıkarmıştır. Doğada başka RNA türünün olmadığı ortaya çıktı. Bu, genellikle bilinmeyen işlevlere sahip, 300'e kadar nükleotid içeren "küçük RNA" dediğimiz şeydir. Kural olarak, bir veya daha fazla proteinle ilişkilidirler ve hücrelerde ribonükleoproteinler - "küçük RNP'ler" olarak temsil edilirler.
Küçük RNA'lar sitoplazma, çekirdek, çekirdek ve mitokondri dahil olmak üzere hücrenin tüm kısımlarında bulunur. İşlevleri, ana RNA türlerinin (RNA işleme) transkripsiyon sonrası işlem mekanizmalarında yer alan bu küçük RNP'lerin çoğu - mRNA öncüllerinin olgun mRNA'ya dönüştürülmesi (ekleme), düzenlenmiş mRNA, tRNA biyogenezi, Ivanni ribozomal dozajı RNA'lar. Hücrelerde en bol bulunan küçük RNP türlerinden biri (SRP), hücre zarı boyunca sentezlenen proteinlerin taşınmasında anahtar rol oynar. Çeviride düzenleyici işlevleri yerine getiren küçük RNA türleri vardır. Özel bir küçük RNA, hücre nesillerinde DNA çoğalmasını desteklemekten sorumlu en önemli enzim olan telomerazın deposuna girer. Moleküler boyutlarının hücre küresel proteinlerinin boyutlarına eşit olabileceği söylenmelidir. Böylece, canlı bir hücrenin işleyişinin yalnızca içinde sentezlenen proteinlerin çeşitliliği tarafından değil, aynı zamanda küçük RNA'lar da dahil olmak üzere zengin bir dizi farklı RNA'nın varlığı tarafından da belirlendiği giderek daha açık hale geliyor. proteinler önemlidir.
Ribozim. Tüm aktif yaşam, madde değişimi - metabolizma tarafından yönlendirilir ve metabolizmanın tüm biyokimyasal reaksiyonları, yaşamı sağlamak için gerekli sıvılarla, yalnızca son derece etkili spesifik katalizörlerle gerçekleştirilir, hadi evrim yaratalım. Onlarca yıldır biyokimya, biyolojik katalizin her zaman adı verilen proteinler tarafından gerçekleştirildiğine ikna olmuştur. enzimler, veya enzimler. I ekseni 1982-1983 s. Doğada, proteinler gibi oldukça spesifik katalitik aktiviteye sahip RNA türlerinin olduğu gösterilmiştir [,]. Bu RNA katalizörleri adlandırıldı ribozimler. Katalizde proteinlerin suçu hakkında açıklamalar kimyasal reaksiyonlar sonu geldi.
Günümüzde ribozomun aynı zamanda bir ribozim olduğu da kabul edilmektedir. Doğru, tüm bariz deneysel veriler, ribozomdaki polipeptit proteininin sentezinin, ribozomal proteinler tarafından değil, ribozomal RNA tarafından katalize edildiğini göstermektedir. Transpeptidasyon reaksiyonunun katalize edilmesinden sorumlu olan ve aynı zamanda çeviri sırasında protein polipeptidinin büyümesine de katkıda bulunan büyük ribozomal RNA'nın katalitik bir bileşeni tanımlanmıştır.
Viral DNA'nın replikasyonuna gelince, mekanizması hücrenin genetik materyalinin (DNA) replikasyonundan biraz farklıdır. Bazı viral RNA'larda, tüm RNA'nın bir matris üzerinde olduğu gibi yalnızca DNA üzerinde sentezlendiği normal hücrelerde tüm gün boyunca baskılanan veya tüm gün süren işlemler gerçekleştirilir. RNA virüsleri ile enfekte olduğunda durum iki yönlü olabilir. Bazı durumlarda DNA, bir matris üzerinde olduğu gibi viral RNA üzerinde de sentezlenir ("dönüş transkripsiyonu") ve bu DNA üzerinde viral RNA'nın çok sayıda kopyası kopyalanır. Bizi ilgilendiren diğer durumlarda, viral RNA üzerinde tamamlayıcı bir RNA dizisi sentezlenir ve bu, viral RNA'nın yeni kopyalarının sentezi - replikasyonu - için bir şablon görevi görür. Böylece RNA virüslerinin enfeksiyonu sırasında, DNA gibi RNA'nın da kendi yapısının oluşumunu belirleme prensibi gerçekleşmiş olur.
RNA'nın çok yönlülüğü. RNA'nın işlevleri hakkındaki varsayım ve genel bilgi, bu polimerin canlı doğadaki benzersiz işlevselliği hakkında konuşmamızı sağlar. RNA'nın temel fonksiyonlarında anında bir değişiklik yapmak mümkündür.
Genetik replikatif fonksiyon: Doğrusal nükleotid sekanslarının tamamlayıcı sekanslar yoluyla kopyalanmasının (replikasyonunun) yapısal yeteneği. İşlev viral enfeksiyonlar sırasında uygulanır ve canlı hücresel organizmalardaki DNA'nın ana işlevine benzer: genetik materyalin çoğaltılması.
Kodlama işlevi: protein sentezinin doğrusal nükleotid dizileriyle programlanması. Bu, DNA'nın sahip olduğu işlevdir. DNA'da ve RNA'da aynı nükleotid üçlüsü, proteinlerin 20 amino asidini kodlar ve Fransız nükleik asidindeki üçlünün dizisi, peptid lance proteini alanındaki 20 tip amino asidin sıralı düzenlenmesi için bir programdır.
Yapı oluşturma işlevi: benzersiz önemsiz yapıların oluşumu. Kompakt şekilde katlanmış küçük RNA molekülleri, temel olarak küresel proteinlerin önemsiz yapılarına benzer ve daha büyük RNA molekülleri, daha büyük biyolojik parçalar veya bunların çekirdeklerini oluşturabilir.
Tanıma işlevi: diğer makromoleküllerle (proteinler ve diğer RNA'lar dahil) ve küçük ligandlarla oldukça spesifik etkileşimler. Bu fonksiyon muhtemelen proteinlerdeki ana fonksiyondur. Polimerin benzersiz bir yapı oluşturma ve spesifik önemsiz yapılar oluşturma yeteneğine dayanmaktadır. Tanıma fonksiyonu spesifik katalizin temelidir.
Katalitik fonksiyon: kimyasal reaksiyonların ribozimler tarafından spesifik katalizlenmesi. Bu fonksiyon, enzim proteinlerinin enzimatik fonksiyonuna benzer.
Genel olarak RNA, muhteşem bir polimer olarak karşımızda duruyor; öyle görünüyor ki, ne Evrenin evrimi için gereken zaman ne de Yaratıcının zekası bunun bedelini ödeyemezdi. Görünüşe göre RNA, hem temel olarak önemli polimerlerin (DNA hem de proteinlerin) işlevlerini birleştirmek için tasarlandı. Beslenmenin bilimden önce gelmesi şaşırtıcı değil: RNA ışığının suçluluk duygusu ve kendi kendine yeterli varlığı neden yaşamın mevcut DNA-protein formundaki görünümünü iletemiyor?
YAŞAM CENNETİ
Oparin'in protein-koaservat teorisi. Belki de bilime göre, biyokimyacı A.I. tarafından abiojenik yol boyunca yaşamanın iyi düşünülmüş bir teorisi önerildi. Oparin geçen yüzyılın 20'li yıllarında doğdu [,]. Teori, her şeyin proteinlerle başladığının keşfedilmesine ve ilk beyinlerde protein monomerlerinin - amino asitlerin - ve protein benzeri polimerlerin (polipeptitlerin) abiogen tarafından kendiliğinden kimyasal sentezinin mümkün olduğuna dayanıyordu. Teorinin yayınlanması, dünya çapındaki birçok laboratuvarda sayısal deneyleri teşvik etti ve bu, bu tür sentezin bireysel zihinlerdeki gerçekliğini gösterdi. Shvidko'nun teorisi geniş çapta kabul gördü ve son derece popüler oldu.
Ana varsayımı, protein benzeri parçacıkların orijinal "et suyunda" kendiliğinden ortaya çıktığı ve "koaservat damlalar halinde - daha seyreltik bir su çözeltisi içinde yüzen güçlendirilmiş bir kolloidal sistem (soller)" halinde birleştiğiydi. organizmaların suçluluğu - güçlenmesi Dovkilla Koaservat zerrelerinin çeşitli protein benzeri kısımları katalitik aktiviteye sahip olabileceğinden, zerrelerin ortasındaki sentezde biyokimyasal reaksiyonların meydana gelmesi mümkün olmuştur. parçalara daha fazla parçalanma - üreme. Alt bölümlere ayrılarak asimile olan, büyüyen ve çoğalan koaservat, canlı hücrelerin prototipi olarak görülmektedir (Şekil 5).
Galusa'nın hayatındaki tüm sahtekarların gözünde uzun süredir düzleştirilen bir sorun dışında her şey iyi düşünülmüş ve bilimsel olarak teoriye dayandırılmıştı. Kendiliğinden, bir koaservattaki bir dizi rastgele kalıpsız sentezde, protein moleküllerinin yapıları birer birer ortaya çıktığına göre (örneğin, bu koaservatın büyümesinde ve çoğalmasında üstünlüğünü sağlayacak etkili katalizörler), o zaman bunların nasıl yapılabileceği cop Koaservatın ortasını genişletmek ve daha çok koaservatlara aktarım için kullanılır - Teori Bir koaservatın ortasında ve nesiller boyunca tek etkili protein yapılarının kesin olarak yaratılması sorununu vurgulamanın temelsiz olduğu ortaya çıktı. aniden belirdi.
RNA dünyası günlük yaşamın öncüsüdür. Genetik kod, nükleik asitler ve protein biyosentezi hakkında biriken bilgi, TOM hakkında temelde yeni bir fikrin onaylanmasına yol açtı; her şey proteinlerle değil, RNA ile başladı [-]. Nükleik asitler, makromoleküler yapısı, yeni Lancsug'ların (raporların) sentezindeki tamamlayıcılık ilkesi nedeniyle, ıslak bir doğrusal dizinin ve monomer şeritlerinin kopyalanma olasılığını sağlayan, başka bir deyişle, tek tip biyolojik polimerlerdir. polimerin yaratılma (kopyalanma) olasılığı, mikro yapısı. Bu nedenle, proteinler yerine yalnızca nükleik asitler genetik materyal olabilir ve nesiller boyunca spesifik mikro yapılarını tekrarlayan moleküller oluşturabilir.
Düşük seviyelerde, birincil genetik materyal DNA değil, RNA'nın kendisi olabilir.
İlkine göre ve kimyasal sentezlerde ve biyokimyasal reaksiyonlarda ribonükleotitler deoksiribonükleotitlere aktarılır; Deoksiribonükleotidler, ribonükleotidlerin modifikasyonunun ürünleridir (böl. Şekil 2).
Farklı bir şekilde, Canlı metabolizmanın modern, evrensel süreçlerinde, ribonükleosit polifosfatlar (ATP) tipinin ana enerji taşıyıcıları da dahil olmak üzere, deoksiribonükleotitlerden ziyade ribonükleotitlerin kendisi yaygın olarak temsil edilir.
Üçüncüsünde, RNA replikasyonu, DNA'nın herhangi bir kısmı olmadan gerçekleşebilir ve canlı dünyadaki DNA replikasyonunun mekanizması, lanjug DNA sentezinin başlatılmasında RNA primerinin bağlanma kısmını içerir.
Dördüncüde DNA ve RNA'nın yarattığı aynı matris ve genetik işlevlere sahip olmalarının yanı sıra, kimyasal reaksiyonların katalizi de dahil olmak üzere proteinleri kontrol eden düşük işlevlere de sahiptirler. Bu nedenle, DNA'yı daha sonraki bir evrimsel ekleme olarak - protein biyosentezinde bir ara parçası olmayan küçük genomun deposundaki genlerin benzersiz kopyalarını oluşturma ve koruma spesifik işlevi için uzmanlaşmış RNA'nın bir modifikasyonu olarak - görmek için her türlü neden vardır.
Katalitik olarak aktif RNA'lar keşfedildikten sonra, RNA'nın günlük yaşamdaki önceliği fikri güçlü bir şekilde etkilendi ve kavram formüle edildi. RNA'nın kendi kendine yeten dünyası, günlük yaşamı mahvetti [,]. Mozhliv'in RNA viifikasyon diyagramı Şekil 1'de sunulmaktadır. 6.
Ribonükleotidlerin abiojenik sentezi ve bunların RNA tipi oligomerler ve polimerler halinde kovalent oluşumu, amino asitlerin ve polipeptitlerin yaratılması için varsayılanlarla yaklaşık olarak aynı beyinlerde ve aynı kimyasal koşullarda üretilebilir iv. Son zamanlarda O.B. Chetverin ve bilim adamları (Protein Enstitüsü, Rusya Bilimler Akademisi) deneysel olarak, temel su ortamında kullanılan poliribonükleotitlerin (RNA), kendiliğinden rekombinasyondan önce yaratıldığını, böylece su değişiminin transesterifikasyonun kami lantsyuga yolu olduğunu gösterdi. Kısa neşter parçalarının uzun parçalarla değiştirilmesi, poliribonükleotitlerin (RNA) azalmasına yol açar ve bu rekombinasyonun kendisi, bu moleküllerin yapısal çeşitliliği ile tutarlıdır. Bunların arasında katalitik olarak aktif RNA molekülleri olabilir.
Ribonükleotidlerin polimerizasyonunu veya oligonükleotidlerin tamamlayıcı bir RNA matrisi üzerine eklenmesini katalize eden tek RNA moleküllerinin nadir görünümü, bir rap mekanizması RNA ligasyonlarının oluşması anlamına geliyordu. RNA katalizörlerinin (ribozimlerin) replikasyonu, kendi kendini kopyalayan RNA popülasyonlarına çok az zarar verir. Kendi RNA kopyalarını üreterek çoğaldılar. Kendi kendini kopyalayan RNA popülasyonlarındaki kopyalama (mutasyon) ve rekombinasyondaki kaçınılmaz değişiklikler, bu dünyada giderek daha fazla çeşitlilik yarattı. Böylece antik dünyanın RNA - tse aktarımı "RNA moleküllerinin genetik materyal ve enzim benzeri katalizörler olarak işlev gördüğü, kendi kendine yeten bir biyolojik dünya" .
Protein biyosentezini suçlayın. Ayrıca, hafif RNA temelinde, protein biyosentezi mekanizmalarının oluşumunda, farklı proteinlerin çökmüş bir yapı ve güçten ortaya çıkmasında, protein biyosentez sistemlerinin ve protein setlerinin belki de koaservatlar şeklinde bölümlendirilmesinde çok az ilerleme vardır. ve geri kalan doku yapısının - canlı hücrelerin - evrimi (böl. Şekil 6). ).
Antik RNA ışığından günümüz protein sentezleyen ışığa geçiş sorunu, oldukça teorik bir çözüm için en önemli noktadır. Polipeptitlerin ve protein benzeri bileşiklerin abiogenik sentezi olasılığı, spesifik bir yol görülmediğinden, bu sentezin RNA'ya bağlanmayı nasıl içerebileceği ve genetik kontrole tabi olması nedeniyle mevcut soruna yardımcı olmuyor. Polipeptitlerin ve proteinlerin sentezinin genetik olarak kontrolü, birincil abiogenik sentezden bağımsız olarak, kendi yolunda, halihazırda mevcut hafif RNA'nın düzenlenmesiyle gelişir. Literatürde, hafif RNA'daki protein biyosentezinin günlük mekanizmasının benzerliğine ilişkin bir dizi hipotez öne sürülmüştür, ancak belki de bunlar, fiziko-kimyasal olasılıklar açısından ayrıntılı olarak düşünülmüş ve öngörülememiş olarak görülebilir. Protein biyosentez aparatının (küçük 7) tahrip olmasına yol açan, ancak tamamlanmış gibi görünmeyen RNA'nın evrimi ve uzmanlaşması sürecine ilişkin versiyonumu sunuyorum.
Önemli görünen iki önemli anı birleştirmek için varsayımsal bir şema önerildi.
İlkine göre Abiogenik olarak sentezlenen oligoribonükleotitlerin, kendiliğinden enzimatik olmayan transesterifikasyonun ek bir mekanizması yoluyla aktif olarak yeniden birleştirildiği, aktif RNA iplikçiklerinin yaratılmasına yol açtığı ve bunların çeşitliliğine yol açtığı varsayılmaktadır. Oligonükleotidler ve polinükleotidler popülasyonundaki bu yol, hem katalitik olarak aktif RNA türlerini (ribozimler) hem de özel işlevlere sahip diğer RNA türlerini içerebilir (Şekil 7). Ayrıca, polinükleotid matrisine tamamlayıcı şekilde bağlanan oligonükleotidlerin enzimatik olmayan rekombinasyonu, matrisi tamamlayıcı fragmanların tek bir neşter halinde çapraz bağlanmasını (eklenmesini) sağlayabilir. Bu şekilde, mononükleotidlerin polimerizasyonuyla katalize edilmek yerine, RNA'nın birincil kopyalanması (kopyalanması) gerçekleşebilir. Görünüşe göre, ribozimlerin düşük polimeraz aktivitesine sahip olduğu tespit edilirse, verimlilik (doğruluk, akışkanlık ve üretkenlik) tamamlayıcı olana kopyalanmıştır. Matrisler küçülüyor ve büyüyor.
Diğer Benim versiyonumdaki önemli bir nokta, ilk protein biyosentez aparatının, genetik materyalin enzimatik (polimeraz) replikasyon aparatı - RNA i DNA'nın ortaya çıkmasından önce birçok özel RNA tipinin koordinasyonuyla ortaya çıkmasıdır. Bu birincil aparat, düşük peptidil transferaz aktivitesine sahip olan katalitik olarak aktif proribozomal RNA'yı içerir; amino asitleri veya kısa peptitleri spesifik olarak bağlayan bir dizi pro-tRNA; Diğer proribozomal RNA, katalitik proribozomal RNA, pro-mRNA ve pro-tRNA ile eşzamanlı olarak etkileşime girer (böl. Şekil 7). Böyle bir sistem, katalize edilmiş bir transpeptidasyon reaksiyonu yoluyla polipeptit lanslarını zaten sentezleyebilir. Diğer katalitik olarak aktif proteinler arasında - birincil enzimler (enzimler) - nükleotidlerin - replikazların veya NK polimerazların polimerizasyonunu katalize eden proteinler ortaya çıkmıştır.
Ancak bununla ilgili hipotezin olması mümkündür. antik dünyaya Günlük yaşam dünyasının öncüsü olan RNA, asıl sorunu çözmek için yeterli koşullanmayı elde edemiyor - RNA'dan kopyalama ve protein biyosentezine geçiş mekanizmasının bilimsel olarak makul bir açıklaması. A.D.'nin alternatif hipotezi eklenmiş ve ayrıntılı olarak düşünülmüştür. Altstein (Rusya Bilimler Akademisi Gen Biyolojisi Enstitüsü), genetik materyalin replikasyonunun ve translasyonunun (protein sentezi) aynı anda evrimleştiğini ve geliştiğini ve oligonükleotidlerin ve aminoasil-nükleotidilatların karşılıklı etkileşiminden başlayarak tüketildiğini öne sürüyor. - karışık anhidritler. Zaten Kazak yaklaşıyor... ( "Ve Shahrazad sabah yakalandı ve tanıtım yapmak için izin aldı".)
Edebiyat
. Watson J.D., Crick F.H.C. Nükleik asitlerin moleküler yapısı // Doğa. 1953. V. 171. S. 738-740.
. Watson J.D., Crick F.H.C. Deoksiriboz nükleik asit yapısının genetik etkileri // Nature 1953 V. 171. P. 964-967.
. Spirin A.Ş. Günlük biyoloji ve biyolojik güvenlik // Rusya Bilimler Akademisi Bülteni. 1997. Sayı 7.
. Spirin A.Ş. Doğal yüksek polimer ribonükleik kimyasalların makromoleküler yapısı üzerine // Moleküler Biyoloji Dergisi. 1960. V. 2. S. 436-446.
. Kirn S.H., Suddath F.L., Quigley G.J. İçeri gir. Maya fenilalanin transfer RNA'sının üç boyutlu üçüncül yapısı // Bilim. 1974. V. 185. S. 435-40.
. Robertas J.D., Ladner J.E., Finch J.T. İçeri gir. Maya fenilalanin tRNA'nın 3 A çözünürlükte yapısı // Doğa. 1974. V. 250. S. 546-551.
. Vasiliev V.D., Serdyuk I.N., Gudkov A.T., SPIRin A.S. Ribozomal RNA'nın kendi kendine organizasyonu // Ribozomların Yapısı, Fonksiyonu ve Genetiği / Eds. Hardesty B. ve Kramer G. New York: Springer-Verlag, 1986. S. 129-142.
. Baserga S.J., Steitz J.A. Küçük ribo-nükleoproteinlerin çeşitli dünyası // RNA Dünyası / Eds. Gesteland R.F. Atkins J.F. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 1993, s. 359-381.
. Kruger K., Grabowski PJ., Zaug AJ. İçeri gir. Kendiliğinden birleşen RNA: Ribozomal RNA'nın araya giren dizisinin otoeksizyonu ve otosiklizasyonu Tetrahymena
. Bartel D.P., Szostak J.W. Büyük bir rastgele dizi havuzundan yeni ribozimlerin izolasyonu // Bilim. 1993. V. 261. S. 1411-1418.
. Ekland E.H., Bartel D.P. Vikoristik ve nükleosid trifosfatların RNA katalizli RNA polimerizasyonu // Doğa. 1996 V. 382. S. 373-376.
. Orgel L.E. yaşamın kökeni - Gerçeklerin ve spekülasyonların gözden geçirilmesi // Biyokimyasal Bilimlerdeki Eğilimler. 1998. V. 23. s. 491-495.
. Altştein M.S. Genetik sistemin benzerliği: progen hipotezi // Moleküler biyoloji. 1987. T. 21. s. 309-322.
Spirin Oleksandr Sergeyovich – akademisyen, Rusya Bilimler Akademisi Protein Enstitüsü müdürü, Rusya Bilimler Akademisi Başkanlığı üyesi.
Başlangıç bir sürü zagalnyh hükmüdür.
Vücuttaki kimyasal süreçlerin tüm programı, genetik bilginin moleküler birleşimi olan DNA'ya kaydedilir. Bu bilginin akışı bir diyagramla temsil edilir: DNA RNA PROTEİN, nükleotid dizilerinin genetik dilinin amino asit dizilerine çevrilme sürecini temsil eder. DNA RNA şeması, nükleotid dizisi DNA molekülünün her bir dalına (genine) tamamlayıcı olan RNA moleküllerinin biyosentezi anlamına gelir. Bu işleme transkripsiyon denir. Bu şekilde tRNA, rRNA ve mRNA sentezlenir. RNA PROTEİN tanımı, amino asit dizisi tRNA ve rRNA yoluyla mRNA'nın nükleotid dizisi tarafından belirlenen polipeptit neşterlerinin biyosentezini yansıtır. Bu işleme çeviri denir. Her iki süreç de katalitik ve katalitik olmayan işlevleri yerine getiren çok sayıda proteinin katılımıyla gerçekleşir.
RNA'nın biyosentezi.
Tüm RNA türlerinin (p, t, m) sentezi için yalnızca bir tür enzim gereklidir: DNA'da depolanan RNA - çinko iyonlarının bağlanmasını içeren polimerazlar. Hangi tip RNA'nın sentezlendiğini belirlemek önemlidir, bkz. RNA polimeraz 1 (rRNA sentezini katalize eder), RNA polimeraz 2 (mRNA) ve RNA polimeraz 3 (tRNA). Mitokondri - RNA - polimeraz 4'te başka bir tür tanımlanmıştır. Tüm RNA - polimeraz türlerinin moleküler ağırlıkları 500.000 - 600.000 arasındadır. Türlerin bazı DNA genlerinde yer alan bilgiler gelene kadar tüm sentezler ayrı ayrı gerçekleşir. Dünyanın hiçbir yerinde, in vivo işleyişinde aşağıdaki özelliklerle karakterize edilen RNA polimeraz enzimi (hayvanlardan, bitkilerden, bakterilerden) görülmedi: 1) Trifosfonükleositler sentezlenir, ancak di- ve monofosfonükleositler sentezlenmez. 2) Optimum aktivite için gerekli kofaktör magnezyum iyonudur. 3) Vikorista enzimi, RNA'nın tamamlayıcı bir kopyasının sentezi için şablon olarak yalnızca bir DNA parçasını kullanır (bu nedenle sentez şablon bazlıdır). Nükleotidlerin art arda eklenmesi, mızrağın 5 ila 3 uçtan büyüyeceği şekilde sağlanır (5 - 3 polimerizasyon):
F – F – F – 5` F – F – F – 5` F – F – F –5`
5) İlk sentez için RNA'nın bir kısmı ekilebilir:
Nükleosit trifosfat
(RNA)n fazlası (RNA)n + 1 + PF
RNA polimeraz
Aynı zamanda, polimerizasyon, yalnızca bir nükleosid trifosfatın (genellikle ATP veya GTP) çekirdek kısmının değiştirilmesiyle, tohum olmadan da ilerleyebilir (çoğunlukla öyle olur).
6) Bu polimerizasyon sırasında enzim, DNA'nın yalnızca bir sarmalını kopyalar ve matris boyunca 3 - 5 derecelik düz bir çizgide aktarılır. Mızrağın kopyalanan titreşimi aralıklı değildir.
7) Kalıp DNA'nın mızrağı, enzim için RNA sentezinin başlatılması için genin bitiminden önceki ilk pozisyonlarda gerçekleştirilen sinyalleri ve genin bitiminden sonra gerçekleştirilen sentezin sonlandırılması için sinyaller iletir. gen veya bir grup gen.
8) Diğer süreçleri tanımlamak için, sentezin başlatılması ve sonlandırılması için sinyallerin tanınmasına ve RNA polimerazın şablona daha kolay bağlanmasına yardımcı olan aşırı sarmal DNA'ya ihtiyaç duyulabilir.
RNA polimeraz, 5 alt birimden oluşan bir oligomerik enzimdir: alfa, alfa, beta, beta, gama. Şarkı alt birimlerinin şarkı işlevleri vardır: örneğin, beta alt birimi fosfodiester bağlantısının tanınmasında rol alır, gama alt birimi ise başlangıç sinyalinin tanınmasında rol alır.
RNA polimerazın birincil bağlanmasından sorumlu olan DNA parçasına promotör adı verilir ve 30-60 çift nitrojenli baz içerir.
DNA - depolanmış RNA - polimerazın infüzyonu altında RNA sentezi 3. aşamada meydana gelir: başlatma, uzama, sonlandırma.
1) Başlatma - RNA deposunda bulunan gama alt birimi - polimerazlar, yalnızca DNA'nın promotör bölümlerini "tanımakla" kalmaz, aynı zamanda TATA bölgesi dizilerine doğrudan bağlanır. Ayrıca TATA'nın bir tanıma sinyali olması, su bağlarının önemini de azaltabilir, bu da DNA iplikçiklerinin "çözülmesini" kolaylaştırır. Görünüşe göre cAMP bu süreci teşvik etmede rol oynuyor. DNA zinciri açıldığında RNA polimerazın gama alt birimi devreye girer. Bu durumda DNA iplikçiklerinden biri, yeni bir RNA iplikçiğinin sentezi için kalıp görevi görür. Bu sentez başlar başlamaz enzime gama alt birimi eklenir ve ardından başka bir molekül enzime katılarak yeni transkripsiyon döngüsünde görev alır. DNA'nın "örgünün çözülmesi", kodlayan RNA polimeraz dünyasında meydana gelir. Bu, RNA'nın DNA'sına eklenen nükleotidlerle tamamlayıcı çiftlerin doğru oluşumu için gereklidir. Örgüsüz DNA parçasının boyutu tüm süreç boyunca sabittir ve RNA polimeraz molekülü başına yaklaşık 17 çift nükleotittir. Tek ve aynı kodlama dili aynı anda bir dizi RNA molekülünü (polimeraz) okuyabilir, ancak düzenleme süreci öyledir ki, cilt molekülü RNA - polimeraz her an DNA'nın farklı bölümlerini kopyalar. Aynı zamanda, DNA'da depolanan RNA - polimeraz 3 için, dahili promotörün "tanınması" ile karakterize edilen tRNA'yı sentezler.
2) Sentezi sürdüren uzama, RNA polimeraz tarafından, hatta tetramer olarak gerçekleştirilir, çünkü Gama alt birimi çoktan ayrıldı. Yeni neşter, güçlü 3'-hidroksi grubuna sırayla ribonükleotidler eklenerek büyür. Örneğin serum albümindeki mRNA'nın sentez hızı saniyede 100 nükleotite kadar ulaşır. DNA polimerazın (aşağıda tartışılacaktır) aksine, RNA polimeraz, yeni oluşturulan polinükleotid mızrağının doğruluğunu doğrulamaz. RNA sentezi sırasındaki kesintilerin sıklığı 1:1000000 olarak ayarlanmıştır.
3) Sonlandırma – burası protein faktörünün r(ro) rol oynadığı yerdir. RNA polimeraz deposuna girmeyin. Görünen o ki, şablon üzerindeki nükleotidlerin sonlandırıcı dizisi, gama alt birimi ile promoter arasındaki etkileşim mekanizmalarından biri tarafından belirlenmektedir. Sonlandırıcı ayrıca yaklaşık 30 - 60 çift nükleotit içerir ve bir dizi AT çifti ile biter, ancak aktif RNA'lar için sonlandırma sinyallerinin 1000 - 2000 pid'yi kodlayan genden kaynaklandığı belirtilir. Polimeraz parçacıklarından birinin tanınan sonlandırıcı dizide yer alması mümkündür. Bu durumda RNA sentezi başlar ve sentezlenen RNA'nın bir molekülü enzimden ayrılır. Bu şekilde sentezlenen çoğu RNA molekülü biyolojik olarak aktif değildir. Peki, farklı reaksiyonlarla olgun formlara dönüşebilen öncüller var. Buna işleme denir. Bu reaksiyonlar şunları içerir: (1) Uzun ömürlü öncüllerin parçalanması (bu sayede bir transkriptten 1 ila 3 tRNA oluşturulabilir). (2) Nükleotidlerin uçlara eklenmesi. (3) Nükleotidlerin spesifik modifikasyonu (metilasyon, sülfürizasyon, deaminizasyon, vb.).
MRNA'nın işlenmesinin başka bir özelliği daha vardır. O halde, genlerdeki AK dizisini kodlayan bazı bilgilerin, kodlamayan dizilerle serpiştirildiği ortaya çıktı. "çözünme genleri". Transkripsiyondan sonra "bozulmuş" genin tamamı kopyalanır. Bu durumda endonükleazlar işlenirken veya bunlara kısıtlama enzimleri denirse, kodlamayan bölümler (intronlar) oluşur. En az 200 kez görülmüşlerdir. Kısıtlama enzimleri, karmaşık nükleotidler (örneğin, P - A, T - A, vb.) arasındaki bağı (enzim türüne göre) parçalar. Daha sonra ligaziler uzun bölümleri (ekzoni) dikerler. Olgun mRNA transkriptlerinde bulunan dizilerin çoğu, genomda kodlamayan bölümler (intronlar) tarafından bir ila 50 kez dağıtılır. Kural olarak intronlar ekzonlardan önemli ölçüde daha fazladır. İntronların işlevleri kesin olarak belirlenmemiştir. Muhtemelen genetik değişiklikleri (rekombinasyon) optimize ederek eksonların fiziksel alt bölümünü etkiler. Şablonsuz RNA sentezini içerir. Bu işlem polinükleotid fosforilaz enzimi tarafından katalize edilir: nucleDP+(nucleMP)n(nucleMP)n+1+Fk. Bu enzim matrisi absorbe etmez ve spesifik bir polinükleotid dizisine sahip bir polimeri sentezlemez. Lanzyug RNA'ya yalnızca tohum olarak ihtiyacınız var. RNA sentezi sürecini etkilemek için bir dizi antibiyotik (yaklaşık 30) kullanılır. İki mekanizma vardır: (1) enzimin inaktivasyonuna yol açan RNA polimeraza bağlanma (örneğin, rifamisin b ünitesine bağlanır). (2) Antibiyotikler kalıp DNA'ya bağlanabilir ve enzimin kalıba bağlanmasını ya da RNA DNA polimerazın (örneğin aktinomisin D) hareketini bloke edebilir.
DNA biyosentezi.
Bir kromozomun DNA'sında depolanan genetik bilgi, tam replikasyon veya ek rekombinasyon, transpozisyon ve dönüşüm yoluyla aktarılabilir:
1) İki homolog kromozomun rekombinasyonu genetik materyali değiştirir.
 |
||||||
 |
||||||
 |
||||||
 |
||||||
2) Transpozisyon - genlerin bir kromozom üzerindeki veya kromozomlar arasındaki hareketinin kökeni. Bunun hücre farklılaşmasında önemli bir rol oynaması mümkündür.
3) Dönüşüm – ancak yeni kromozom dizileri eşleşen çiftler oluşturabilir ve eşleşmeyen bölümler elenir.
4) “Türünün tek örneği” olan replikasyon (ana DNA sentezi türü).
Çoğalmanın temel işlevsel önemi, yavrulara genetik bilginin sağlanmasıdır. DNA sentezini katalize eden ana enzim DNA polimerazdır. DNA polimerazın çeşitli türleri görülmüştür: 1) alfa – (çekirdekten görülür) – bu, kromozomların replikasyonunda rol oynayan ana enzimdir. 2) beta – (yani çekirdekte lokalizedir) – onarım ve rekombinasyon süreçlerinde görev alabilir. 3) gama - (mitokondride lokalizedir) - büyük olasılıkla mitokondriyal DNA'nın replikasyonunda rol alır. DNA polimerazın çalışması için aşağıdaki koşullar gereklidir: 1) ortadaki suçlu, 4 deoksiribonükleotidin tamamını (dATP, dGTP, dCTP ve TTP) içerir; 2) optimal aktivite için gerekli bir yardımcı faktör: manganez; 3) kopyalanmış DNA'nın varlığı gereklidir; 4) nükleotidler doğrudan 5' - 3' (5' - 3' - polimerizasyon) eklenir; 5) kopyalama kesin olarak belirlenmiş bir zamanda başlar ve her iki yönde aynı anda yaklaşık olarak aynı hızla ilerler; 6) sentezin başlangıcı için, bir DNA fragmanının veya bir RNA fragmanının bir tohumlama kısmı, RNA sentezi, muhtemelen diğer nükleotidlerin sentezi için bir başlangıç noktası olarak kullanılabilir; 7) replikasyon için aşırı sarmal bir DNA molekülü gereklidir. Ayrıca, daha önce de söylediğimiz gibi, transkripsiyon (ve RNA sentezi için) için gerekli RNA polimeraz (tanıma ve promotöre bağlanma için bir gama alt birimi ile) ve protein, replikasyon sırasında sonlandırma sinyali (faktör r) tarafından tanınır ii DNA ii DNA Polimerazları, bazıları enzim olan birkaç (yaklaşık 10) protein ekler. Bu ek proteinler birleştirilir:
1) DNA polimeraz tarafından replikasyon noktasının tanınması.
2) Şablonun kopyalanması için tekli kordonlar oluşturan DNA dubleksinin yerel olarak çözülmesi.
3) Erimiş yapının stabilizasyonu (örgüsüz).
4) DNA polimerazı başlatmak için tohum mızraklarının aydınlatılması.
5) Kalıplanmış ve çizilmiş çoğaltma çatalının kaderini alın.
6) Sonlandırma grafiklerinin tanınmasını yoğunlaştırır.
7) DNA süperspiralizasyonunu püskürtür.
DNA replikasyonu için gerekli tüm bileşenleri tartıştık. Ve böylece, daha önce de tahmin ettiğimiz gibi, ilk etapta DNA kopyalanması başlıyor. Babanın DNA'sının çözülmesi için ATP hidrolizi sırasında açığa çıkan enerjiye ihtiyaç vardır. Cildin AT kısmında iki ATP molekülü harcanır. Babanın DNA'sının bir saatlik çözülmesiyle yeni DNA bağlarının sentezi. Gece boyunca çözülme ve sentezin gerçekleştiği bölüme “çoğaltma çatalı” adı veriliyor:
 |
Batkivska'nın DNA'sı
Yeni sentezlenen DNA
DNA replikasyonu, babanın 2-lanc DNA'sının derisinin, yeni bir tamamlayıcı lanc ve iki kordonun (çıktı bir ve yeni sentezlenen) sentezi için bir matris oluşturacak şekilde gerçekleşir, birleştiğinde bir saldırı ve nesil oluşturur. DNA'nın. Bu mekanizmaya konservatif replikasyon denir. DNA replikasyonu aynı anda 2 neşterde ve daha önce düşündüğümüz gibi 5 - 3'te gerçekleşir. Ancak Babanın DNA'sının neşterleri farklı şekilde düzleştirilmiştir. DNA sentezini gerçekleştiren bir enzim olan proteinin direkt 3' - 5' kısmı yoktur. Bu nedenle, anneye ait olanı 5` - 3` direktifiyle kopyalayan bir lanset sürekli olarak sentezlenecek (“öncü” olarak adlandırılır), diğer lanset doğrudan 5` - 3` ile ancak 150'lik parçalar halinde sentezlenecektir. - 200 nükleotid, bir araya dikilmiş yıl gibi Bu lantug'a "vidstaya" denir.
Yeni DNA sentezinin başlayabilmesi için bir primere ihtiyaç vardır. Tohumun DNA ya da RNA parçası olabileceğini daha önce söylemiştik. RNA primer görevi gördüğünde uzunluğu çok kısadır, yaklaşık 10 nükleotid içerir ve primer olarak adlandırılır. DNA iplikçiklerinden birine tamamlayıcı bir primer ve özel bir enzim olan primazı sentezler. Önceliğin aktivasyonuna ilişkin sinyal, 5 proteinden oluşan prepriming perineal kompleksin yaratılmasıdır. 3'-terminal grubu (terminal ribonükleotid primerinin hidroksil grubu), DNA polimerazın etkisi altında DNA sentezi için bir primer görevi görür. DNA sentezinden sonra RNA bileşeni (primer), DNA polimeraz tarafından hidrolize edilir.
DNA polimerazların çalışması matris tarafından yönlendirilir, böylece yeni sentezlenen DNA'nın nükleotid deposu matrisin doğasına bağlıdır. DNA polimerazında, polimerizasyona devam etmeden önce her zaman primerin sonundaki tamamlayıcı olmayan kalıntıları giderir. Böylece DNA replikasyonu büyük bir doğrulukla ilerler ve bazların eşleşmesi iki kez doğrulanır. DNA polimerazlar, yeni sentezlenen DNA döngülerini büyütmek için tasarlanmıştır, ancak iki DNA döngüsünün birleşmesini katalize etmek veya bir döngüyü (dairesel DNA'nın yaratılmasıyla) birleştirmek için tasarlanmamıştır. Bu fonksiyon, iki DNA ligazı arasında bir fosfodiester bağlantısının oluşumunu katalize eden DNA ligazı tarafından belirlenir. Enzim görünüşte aktiftir; bir DNA ipliğinin 3. ucunda bir VIN grubu ve diğer DNA ipliğinin 5. ucunda bir fosfat grubu vardır. Lantugların dikilmesi ATP'nin enerji tüketimi için ödenir. Toksik olmayan kimyasal ve fiziksel ajanların kalıntıları (iyonlaştırıcı radyasyon, ultraviyole radyasyon, çeşitli kimyasal konuşma) DNA'nın hasar görmesini gerektirir (AT değişimi veya kaybı, fosfodiester bağlarının kopması, vb.), tüm hücreler bu kusurları düzeltecek mekanizmalara sahiptir. DNA restriksiyon enzimi süreci tanır ve hasarlı bölgeyi titreştirir, DNA polimeraz ise hasarlı bölgenin onarım (üreme) sentezini doğrudan gerçekleştirir 5-3. Yenilenen kısım fazla Lancug'dan DNA ligaz ile dikilir. Değiştirilen veya hasar gören parselleri düzeltmenin bu yöntemine onarım denir. DNA replikasyon inhibitörlerinin listesi çeşitli ve uzundur. Bazıları DNA polimeraza bağlanır, onları etkisiz hale getirir, diğerleri bağlanır ve bir sonraki ek bloğu etkisiz hale getirir, diğerleri şablon DNA'ya dahil edilir, kopyalamadan önce verilerini yok eder ve diğerleri normal nükleotid trifosfatların analogları olan rekabetçi inhibitörler olarak görev yapar. Bu tür inhibitörler arasında antibiyotikler, mutajenler, kimyasal maddeler, antiviral maddeler vb. yer alır.
Protein biyosentezi (gen çevirisi).
Polipeptit lansetinin depolarda ve AK'lerde katlanması, 4 aşamada ve kendi içinde gerçekleşmesiyle görülebilen muhteşem ve hatta karmaşık bir süreçtir:
1) AK'nin etkinleştirilmesi ve seçilmesi (ATP-durgun aşama);
2) polipeptit lansetinin sentezinin başlatılması (GTP aşaması);
3) polipeptit lansetinin uzaması (GTP-eski aşama);
4) polipeptit neşterinin sentezinin sonlandırılması.
(1) - AK'nin etkinleştirilmesi ve seçilmesi. Tüm hücre tiplerinde, translasyonun ilk aşaması kutanöz AA'nın ATP'ye bağlı olarak bir komplekse dönüştürülmesidir: aminoasil-tRNA. Ulaşılabilecek iki hedef var:
1) AK oluşum reaksiyonu peptit bağını aydınlatmak için ilerliyor.
2) AK belirli bir tRNA'ya bağlanır (bu seçim anlamına gelir). Reaksiyon aşama 2 + Mg++'da gerçekleşir
1) AA + ATP aminoasil - AMP + PF
aminoasil-tRNA sentetaz
2) aminoasil-AMP + tRNA aminoasil-tRNA
aminoasil-tRNA sentetaz
Aminoasil-tRNA sentetaz, terminal adenozinin 3. hidroksil grubuna aminoasil (amino asit kalıntısı) eklenmesini katalize eder. Zgadayo Budovu tRNA'sı:
Bu omuz bağlı aminoasillerin kaderini üstlenmeli.
TRNA'nın, protein sentezi yerindeki ribozomla birlikte tRNA tarafından tanınması için.
Aminoasil-tRNA-
Petidazoya
antikodon
Aminoasil-tRNA sentetaz, katalitik aktivitesine ek olarak, hem amino asitleri hem de bunların tRNA türevlerini "tanıyan" çok yüksek bir özgüllüğe sahiptir. Hücrelerin 20 sentetaz içerdiği - AK deri başına bir tane - daha sonra tRNA'nın daha zengin olduğu (en az 31 -32), AK'ler açısından zengin olan iki ile bağlanabildiği ve bilinen üç tRNA molekülünden gelebildiği aktarılır.
(2)Başlatma, protein sentezinde başka bir aşamadır.
Çeviriye başlamak için, çevrilmeyen mRNA dizisine eklenen ilk kodonun doğru bir şekilde tanınması gerekir. Başlatıcı kodonu AUG'dir ve başlatıcı metiyonin-tRNA'dır.
mRNA çevrilmez çevrilmez çevrilmez
sıra sıra sıra
İlk kodon.
Antikodona yardımcı olan tRNA tanınmaktadır. Okuma doğrudan 5` - 3`te yapılır. Bu tanıma, ayrışmış ribozomlarla düzenli bir etkileşimden kaynaklanır ve bu da enerji israfına (GTP) neden olur. Bu süreç, başlatma faktörleri (FI) adı verilen yardımcı proteinleri içerir; örneğin 8. Süreç, ribozomların 40S ve 60S alt birimlerini içerir. Başlatmanın raporlama mekanizmasına bir göz atalım.
1) 40S - rRNA alt birimi, mRNA'nın ilk kodondan önceki bölgesine bağlanır. FI-3'ün kaderini kimden alacak?
2) Birinci kodonun translasyonunda görev alan birinci aminoasil-tRNA, GMP ve PHI-2 ile etkileşime girer. FI-1'in varlığında kendini kanıtlayan bu kompleks, tRNA'yı matrisin ilk kodonuna getirir ve ribozomun 40S alt birimi ile başlatıcı kompleksi oluşturur.
3) Tüm başlatma faktörlerinin (PI-1,2,3) ortadan kaldırılmasından sonra, ribozomun 60S alt birimi GTP'ye eklenir ve bu da GTP'nin hidrolizine neden olur. Bu, yeni bir 80S ribozomal biriminin oluşumunu tamamlar. Bu şekilde yeni bir başlatıcı kompleksi kurulur: ribozom – mRNA – tRNA.
Ribozomun tüm yüzeyi, tRNA molekülleri ile etkileşime yönelik 2 fonksiyonel bölüm içerir. Peptidil bileşiği (P-dilyanka) - polipeptit neşterini, mRNA'nın geri kalan çevrilmiş kodonuyla birlikte peptidil-tRNA depolama kompleksine yerleştirir. Aminoasil bölümü (A bölümü), dal kodonuna bağlı aminoasil-tRNA'yı içerir, aminoasil-tRNA, P bölümü halinde oluşturulur ve A bölümü saldırıya hazır kalır.
Şematik olarak tüm süreç şu şekilde gösterilebilir:
1) FI-3 bölgesindeki ribozomun 40S alt birimi, mRNA'nın yarı saydam olmayan dizisine, ilk kodondan hemen önce eklenir.
2) GTP ve PHI-2'ye bağlanan ve PHI-1 kısmından sonra 40S alt birimi ile başlatıcı kompleksini oluşturduğu ilk kodona eklenen aminoasil-tRNA.
3) FI-1,2,3 seçilir.
4) 60S alt birimi GTP ile etkileşime girer ve ardından başlatıcı kompleksine katılır. 80S ribozomu, P bölümünü ve A bölümünü içeren tamamen oluşturulmuştur.
5) ilk kodon ile başlatıcı kompleksin oluşumundan sonra, aminoasil-tRNA, A ünitesini serbest bırakarak P ünitesine dönüştürülür.
(3) Uzama – sentezin devamı. Bu aşamada peptid lansının sentezi gerçekleştirilir. 80S-ribozom A-dilyanka, başlatma aşamasında tamamen oluşur. Esasen, uzama süreci üç aşamalı bir döngüyü istikrarlı bir şekilde tekrarlar:
1) Aminoasil-tRNA'nın doğru işlenmesi.
2) peptid bağının güçlendirilmesi.
3) yeni oluşturulan peptidil-tRNA'nın A bölümünden P bölümüne hareketi.
(1) - A bölgesine önde gelen (ön) aminoasil-tRNA'nın eklenmesi, kodonun kesin olarak tanınmasını sağlar. Bunun nedeni antikodona yardımcı olan tRNA'dır. Aminoasil-tRNA'nın ribozoma eklenmesi, aminoasil-tRNA, GTP ve çaça dahil protein uzatma faktörlerinden (PE) oluşan bir kompleksin oluşmasıyla sonuçlanır. Bu durumda PE – HDF ve fosfat kompleksi oluşur. Bu kompleks (PE – GDP) daha sonra (GTP ve diğer protein faktörlerinin katılımıyla) tekrar PE – GTP'ye dönüştürülür.
(2) - A bölümündeki yeni aminoasil-tRNA'nın alfa-amino grubu, P bölümünü işgal eden peptidil tRNA'nın esterleştirilmiş karboksil grubuna nükleofilik bir saldırı ile sonuçlanır. Bu reaksiyon, ribozomun 60S alt birimine giren bir protein bileşeni olan peptidil transferaz tarafından katalize edilir. AK fragmanları ve aminoasil-tRNA zaten aktive edilmiştir ve bu reaksiyon (peptit bağı oluşumu reaksiyonu) için ek enerjiye gerek yoktur. Reaksiyon sonucunda büyüyen polipeptit mızrağı, A modülünde yer alan tRNA'ya bağlanır.
(3) – P-bölümündeki tRNA'dan peptit kalıntısının çıkarılmasından sonra, serbest RNA molekülü P-bölümünü kaldırır. FE-2-GTP kompleksi, yeni oluşturulan peptidil-tRNA'nın A bölümünden P bölümüne yer değiştirmesinde rol alır ve yeni bir uzama döngüsü için A bölümünü birleştirir. Deaçillenmiş tRNA'nın ayrılması, yeni oluşturulan peptidil-tRNA'nın A bölümünden P bölümüne aktarılması ve ayrıca mRNA'nın ribozomlar tarafından aktarılmasının kombinasyonuna translokasyon denir. ATP'nin AMP'ye hidrolizi sırasında kazanılan enerji, aminoasil-tRNA'nın oluşturulmasında harcanır ve 2 ATP'nin 2 ADP'ye hidrolizinin enerjisine eşdeğerdir; A bölümüne aminoasil-tRNA'nın eklenmesi, GTP'nin GDP'ye hidrolizi sırasında elde edilen enerjiyi gerektiriyordu ve başka bir GTP molekülü translokasyon için harcanıyordu. Bir peptid bağının oluşumunun, 2 ATP molekülünün ve 2 GTP molekülünün hidrolizi sırasında açığa çıkan enerji gerektirdiğini takdir edebiliriz.
İn vivo polipeptit büyümesinin akışkanlığının (aynı zamanda uzama akışkanlığı olarak da bilinir) saniyede 10 amino asit fazlalığı olduğu tahmin edilmektedir. Bu işlemler çeşitli antibiyotikler tarafından inhibe edilir. Böylece puromisin ile birleşerek translokasyonu bloke eder.
R-satıcısı. Ribozomal proteinlere bağlanan streptomisin, kodonun antikodon tarafından tanınmasını bozar. Kloromisetin A hücresine bağlanarak uzamayı engeller. Şematik olarak bu şu şekilde yapılabilir: 1) hemen ek bir antikodonla ilişkilendirilen bir sonraki aminoasil-tRNA, A bölümüne sabitlenir. GTF ve FE-1 ile kompleksten kabul alınır. Bu durumda HDF – FE – 1 ve Fk oluşur ve daha sonra tekrar GTF – FE-1'e dönüşerek yeni döngülerde yerini alır. 2) Eklenen aminoasil-tRNA ile P ilavesindeki peptit arasında peptit bağı oluşturulur. 3) Peptit bağı oluşturulduğunda, peptite tRNA eklenir ve P bölümü çıkarılır. 4) GTP-PE2 kompleksinin yardımıyla yeni peptidil-tRNA oluşumları A'dan P bölümüne hareket eder ve GTP-PE2 kompleksi, GDP-PE-2 ve Fk'ye hidrolize edilir. 5) Bu hareket sonucunda yeni aminoasil-tRNA'yı kabul edecek A halkası oluşur.
(4) Sonlandırma, protein sentezinin son aşamasıdır. Polipeptit lanset proteininin senteziyle sonuçlanan çok sayıda uzama döngüsünden sonra,
A-incelik bir terim veya anlamsız kodondur. Normalde iki tRNA vardır ve anlamsız bir kodon hakkında bilgi vardır. Bunlar spesifik proteinler – sonlandırma faktörleri (R-faktörleri) tarafından tanınırlar. Özellikle anlamsız kodonu tanırlar, A bölgesinin yakınındaki ribozoma bağlanarak aminoasil-tRNA'nın alımını bloke ederler. GTP ve peptidil transferazın katılımıyla R faktörleri, polipeptit ile R bölgesini işgal eden tRNA molekülü arasındaki bağlanmanın hidrolizini sağlar. Polipeptit ve tRNA'nın hidrolizi ve serbest bırakılmasından sonra, 80S ribozomu 40S ve 60S alt birimlerine ayrışır ve bunlar daha sonra yeni mRNA'ların translasyonuna dahil olabilir.
Bir mRNA molekülüne eklenen tek bir proteinin bir ribozom üzerindeki büyümesine baktık. Gerçekte, süreç daha verimli bir şekilde ilerler, mRNA fragmanları aynı anda tek bir ribozom üzerinde değil, ribozomal kompleksler (polizomlar) üzerinde çevrilir ve çevirinin deri aşaması (başlatma, uzama, sonlanma), bu polisomdaki kutanöz ribozom, Ribozomal komplekste bir polipeptidin birden fazla kopyasının sentezlenmesi mümkündür; bunlardan ilki mRNA'nın bölünmesidir.
Polisomal komplekslerin boyutları büyük ölçüde değişir ve büyük ölçüde mRNA molekülünün boyutlarına göre belirlenir. Büyük mRNA molekülleri bile 50-100 ribozomdan oluşan komplekslerden oluşturulur. Çoğu zaman kompleks 3 ila 20 ribozom içerir.
Hayvanlarda ve insanlarda çok sayıda protein, mRNA yoluyla öncü moleküller formunda sentezlenir ve bunlar daha sonra PC'nin sentezine benzer şekilde aktif moleküller oluşturacak şekilde değiştirilir. Protein bir veya daha fazla hazırlanabilir daha fazla miktar gelecekteki değişiklikler.
1) Disülfür bağının çözümü.
2) Ko-faktörlerin ve ko-enzimlerin eklenmesi.
3) Protez gruplarının kabulü.
4) Kısmi proteoliz (proinsülin - insülin).
5) Oligomerlerin incelenmesi.
6) Kimyasal modifikasyon (asilasyon, aminasyon, metilasyon, fosforilasyon, karboksilasyon vb.) – protein molekülündeki amino asitlerin 150'den fazla kimyasal modifikasyonu bilinmektedir.
Tüm modifikasyonlar proteinlerin yapısında ve aktivitesinde değişikliklere yol açar.
genetik Kod.
Genetik bilginin DNA yoluyla aktarımının mRNA adı verilen ek bir molekül tarafından gerçekleştirildiği fikri ilk kez 1961 yılında F. Jacob ve J. Monod tarafından ortaya atılmıştır. İlerleyen robotlar (M. Nirenberg, H. G. Korana, R. Holly):
M.Nirenberg - polipeptitlerin sentezi ve aminoasil-tRNA'nın ribozomlara bağlanması.
H.G. Korana – poli-oligonükleotidlerin kimyasal sentezi yöntemini geliştirdi.
R.U.Kholiya - Antikodon bölümünden DNA'nın yapısını deşifre etmek.
1) mRNA'nın dahil olduğu hipotezini doğruladık
2) AK derisinin kodon adı verilen 3 baz tarafından mRNA'ya programlandığı kodun üçlü doğasını gösterdiler.
3) mRNA kodunun, tRNA'nın antikodon üçlüsünün kodonu tarafından tamamlayıcı tanıma yoluyla okunduğu tespit edilmiştir.
4) AK ile 64'ten fazla olası kodon arasındaki kimliği belirledik. Artık 61 kodonun AK'yi kodladığı ve 3'ünün sonlandırma sinyalleri (saçma kodon) olduğu bilinmektedir.
Genetik kodun evrensel olması önemliydi, böylece tüm organizmalar ve tüm hücre türleri, tüm kodonlarla aynı anlamları paylaşıyordu. Bununla birlikte, mitokondriyal DNA üzerine yapılan son araştırmalar, mitokondrinin genetik sisteminin, mitokondrinin tRNA'sı gibi diğer yapıların (çekirdekler, kloroplastlar) genetik sisteminden önemli ölçüde farklılaştığını göstermiştir.Kodonlar farklı okunur, alt tRNA'lar farklı şekilde yapılır. Sonuç olarak mitokondri 22'den fazla tRNA tipine ihtiyaç duyar. Bu nedenle, sitoplazmadaki protein sentezi 31-32 tip tRNA'yı, ardından da tüm tRNA setini içerir.
20 AK'den 18'i birden fazla kodon (2, 3, 4, 6) tarafından kodlanır - bu güce kodun "virojenizmi" adı verilir ve daha önemli vücut için. Sürecin erkeksiliği nedeniyle replikasyon ve transkripsiyon genetik bilgiye müdahale etmez. Genetik kod örtüşmez ve noktalama işaretleri içermez, böylece anlamsız kodona ulaşana kadar okuma kesintisiz ve tutarlı bir şekilde devam eder. Aynı zamanda, virüslere tamamen farklı güçler atanır - kodlar "örtüşebilir":
1) Değiştirme kodonun 3. nükleotidinde meydana gelirse, kodun "bakireliği" nedeniyle AK dizisinin değişmemesi ve mutasyonun ortaya çıkmaması mümkündür.
2) Bir AK'nin yerini başka bir AK alırsa haberci etkisi olabilir; Bu değişim hoş, çoğu zaman hoş ya da nahoş olabilir; bu durumda proteinin işlevi zarar görür, bozulur ya da tamamen boşa gider.
3) Mutasyonlar sonucunda anlamsız kodon oluşturulabilir. Anlamsız bir kodonun (sonlandırma kodonu) eklenmesi, sonlandırmadan önce protein sentezine yol açabilir.
Söylendi:
1) Genetik kod (“mova yaşamı”), geni oluşturan kodon dizisinden oluşur.
2) Genetik kod üçlüdür, yani deri kodonu üç nükleotidden oluşur ve deri kodonu 1 AA'yı kodlar. 4 tip DNA nükleotidi ile 64 ünite oluşturmak mümkündür, bu da 20 AK'ye yetecek miktardan azdır.
3) “Virogeny” kodu - daha sonra bir AK, 2, 3, 4, 6 kodonla kodlanabilir.
4) Kod açıktır, böylece bir kodon birden fazla AK'yi kodlar.
5) İki kodonun içerdiği tüm nükleotidlerin örtüşmediği bir kod.
6) “Kodonsuz” kodu, iki kodon arasında iki nükleotid olduğu anlamına gelir.
8) Bir polipeptitteki AK dizisi, bir gendeki kodon dizisiyle eşleşir - bu güce eşdoğrusallık denir.
Benzer bilgiler.
Bugünkü dersin konusu DNA, RNA ve proteinlerin sentezidir. DNA sentezine replikasyon veya reduplikasyon (subwar) denir, RNA sentezi transkripsiyondur (DNA'nın yeniden yazılması), şablon RNA üzerinde bir ribozom tarafından gerçekleştirilen protein sentezine dil nükleotitlerinden amino asitlere çevrilen translasyon denir. .
Bu çalışma konusunun derinliğini tespit edebilmemiz için moleküler detaylara odaklanarak tüm bu süreçlere kısa bir genel bakış sunmaya çalışacağız.
DNA kopyalama
İki sarmaldan oluşan DNA molekülü, hücre bölünmesi sırasında alt bölümlere ayrılır. Çift DNA, iplikler deri ipliğine örülmediği zaman tamamlayıcı bir kopyanın elde edilebileceği, böylece çıktıyı kopyalamak için DNA molekülünün iki ipliğinin kesilebileceği gerçeğine dayanmaktadır.
Burada, DNA parametrelerinden biri de belirtilir, bir spiral çemberi, bir sonraki dönüşte 10 çift baz düşer, bir dairenin en yakın çıkıntılar arasında değil, bir tanesinin içinden geçtiğine dikkat edin, çünkü DNA'nın küçük bir oluğu ve büyük bir oluğu vardır. bir. Büyük oluk boyunca proteinler, nükleotid dizisini tanımak için DNA ile etkileşime girer. Spiralin çapı 34 angstrom, subspiralin çapı ise 20 angstromdur.
DNA replikasyonu DNA polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilir. Bu enzim bebeğin DNA'sını 3 uçta artırmak için yaratılmıştır. DNA molekülünün antiparalel olduğunu, farklı uçlarının 3 - uç ve 5 - uç olarak adlandırıldığını hatırlarsınız. Bir deri ipliği üzerinde yeni kopyalar sentezlerken, yeni bir iplik 5'ten 3'e, diğeri ise 3'ten 5'e kadar uç yönünde dikilecektir. Ancak DNA polimerazın 5. ucu üretilemez. Dolayısıyla DNA'nın bir ipliğinin sentezi, yani enzim için "manuel" bir şekilde büyüdüğü için doğrudan ilerler (buna öncü veya iletken iplik denir), diğer ipliğin sentezi ise kısa parçalar halinde ilerler ( onlara, anlattığım şekliyle, kadim çağın onuruna Okazaki parçaları deniyor). Daha sonra parçalar dikilir ve böyle bir ipliğe gecikmeli denir, bu nedenle bu ipliğin çoğaltılması daha da ileri gider. Çoğaltma saatinde oluşturulan yapıya replikasyon çatalı denir.
Elektron mikroskobunda da görülebilen bir bakterinin DNA'sında çoğaldığını gözlemlediğimizde, önce bir "göz" oluştuğunu, daha sonra damarın genişleyerek içindeki tüm dairesel DNA molekülünü yok ettiğini görebiliriz. Çoğaltma işlemi mutlak bir hassasiyetten ziyade büyük bir hassasiyetle gerçekleştirilir. Bakteriyel DNA polimeraz, şablon DNA molekülünden yaklaşık 10-6 frekansta yanlış nükleotidi yerleştirerek hata yapar. Ökaryotlarda enzimler daha doğru çalışır, kalıntılar daha kolay emilir, insanlarda DNA replikasyonu sırasındaki hasar oranının 10-7 - 10-8 olduğu tahmin edilmektedir. Replikasyonun doğruluğu, daha yüksek mutasyon sıklığına sahip bölümler ve mutasyonların nadiren meydana geldiği daha konservatif bölümler de dahil olmak üzere genomun farklı bölümlerinde değişiklik gösterebilir. Ve bu şekilde iki farklı süreç ayırt edilir: DNA mutasyonlarının ortaya çıkma süreci ve mutasyonların sabitlenme süreci. Mutasyonlar ölüme yol açsa bile sonraki nesillerde koku ortaya çıkmaz, eğer mutasyon ölümcül değilse sonraki nesillere yerleşir, dikkatli olabilir ve önleyebiliriz. DNA replikasyonunun bir diğer özelliği de DNA polimerazın sentez sürecini kendi başına başlatamaması, bir "primer" gerektirmesidir. Böyle bir primerin bir RNA fragmanı oluşturmak için nasıl kullanıldığını düşünün. Bir bakterinin genomu söz konusu olduğunda, RNA'yı sentezleyen enzimin tanıdığı diziyi içeren, replikasyon orijini adı verilen özel bir nokta vardır. RNA polimeraz sınıfına aittir ve bu kategoriye primaz denir. RNA polimeraz bir primer gerektirmez ve bu enzim, DNA sentezini başlatan "primer" olan kısa bir RNA parçasını sentezler.
Transkripsiyon
Bir sonraki süreç transkripsiyondur. Şimdi rapordan bahsedelim.
Transkripsiyon, RNA polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilen, DNA üzerinde RNA sentezi veya bir DNA molekülü üzerinde tamamlayıcı bir RNA dizisinin sentezidir. Bakteriler, örneğin koliform, bir RNA polimeraza sahiptir ve tüm bakteriyel enzimler çok benzerdir; diğer organizmalarda (ökaryotlarda) bir takım enzimler vardır, bunlara RNA polimeraz I, RNA polimeraz II, RNA polimeraz III denir, bakteriyel enzimlere de benzeyebilirler ancak daha karmaşıktırlar, depoya dahil edilmezler daha fazla protein. Bu tip ökaryotik RNA polimerazın, belirli bir gen kümesini kopyalamak gibi özel bir işlevi vardır. Transkripsiyon sırasında RNA sentezinin matrisi olan DNA ipliğine semantik veya matris ipliği denir. DNA'nın diğer ipliğine kodlamayan denir (tamamlayıcı RNA proteinleri kodlamaz, bu "saçmalıktır").
Transkripsiyon süreci üç aşamaya ayrılabilir. İlk aşama, transkripsiyonun başlatılmasıdır - RNA zincirinin sentezinin başlangıcı, nükleotidler arasındaki ilk bağlantı kurulur. Daha sonra iplikler büyür, uzarlar - uzarlar ve eğer sentez tamamlanırsa, sentezlenen RNA'yı serbest bırakarak sonlanma meydana gelir. RNA polimeraz, DNA'yı "büyüdükten" sonra yeni bir transkripsiyon turu için hazırdır. Bakteriyel RNA polimeraz çok detaylı bir şekilde incelenmiştir. Birkaç protein alt biriminden oluşur: iki a-alt birimi (küçük alt birimler), β- ve β-alt birimleri (büyük alt birimler) ve ω-alt birimleri. Aynı zamanda koku ya minimal bir enzim olarak ya da bir korenzim olarak yaratılır. σ-alt birimi bu çekirdek enzime bağlanabilir. σ-alt birimi, RNA sentezi ve transkripsiyonun başlatılması için gereklidir. Başlangıç gerçekleştikten sonra σ-alt birimi komplekse girer ve koenzim olarak görev yapar (Lanzug uzaması). DNA'ya eklendiğinde σ-alt birimi, transkripsiyonun başladığı bölümü tanır. Buna promotör denir. Promotör, RNA sentezini yönlendiren bir nükleotid dizisidir. σ-alt birimi olmadan çekirdek enzim, promoter tarafından tanınamaz. σ-alt birimine çekirdek enzimle aynı zamanda çekirdek enzim veya holoenzim adı verilir.
DNA'ya ve σ-alt birimi tarafından tanınan promotörün kendisine bağlanan holoenzim, çift sarmallı sarmalı çözer ve RNA sentezini başlatır. Örgüsüz bir DNA parçası, ribonükleotid tamamlayıcı olarak eklenene kadar, ilk nükleotid olan transkripsiyonun başlama noktasıdır. Transkripsiyon başlar, σ-alt birimi ayrılır ve çekirdek enzim, RNA zincirinin uzamasına devam eder. Daha sonra sonlanma meydana gelir, çekirdek enzim çözülür ve yeni bir sentez döngüsüne hazır olur.
Transkripsiyon uzaması nasıl belirlenir?
RNA 3-ucunda büyür. Deri nükleotidine bağlanan çekirdek enzim, DNA'yı parçalar ve tek bir nükleotid halinde sıkıştırılır. Dünya için her şey açık, çekirdek enzimin yok edilemez olduğunu ve DNA'nın onun içinden "uzadığını" söyleyebiliriz. Sonucun aynı olacağı açıktı. Alemi DNA molekülünün çöküşünden söz ediyor. Korfermenti oluşturacak protein kompleksinin boyutu 150 Ǻ'dir. RNA polimerazın boyutu 150×115×110Ǻ’dir. Bu bir nanomakine. Robotik RNA polimerazın hızı saniyede 50 nükleotide kadardır. DNA ve RNA arasındaki çekirdek enzim kompleksine uzama kompleksi denir. Bu bir DNA-RNA melezidir. Burası DNA'nın RNA ile eşleştirildiği ve RNA'nın 3-terminal ucunun daha fazla büyüme için açıldığı yerdir. Bu melezin boyutu 9 baz çiftidir. Örgüsüz bir DNA parçası yaklaşık 12 baz çiftini kaplar.
RNA polimeraz, örgüyü çözmeden önce DNA'ya bağlanır. Bu bölüme ön DNA dubleksi adı verilir ve 10 baz çifti boyutundadır. Polimeraz ayrıca DNA'nın arka dubleksi adı verilen daha büyük bir DNA parçasına da bağlıdır. Bakterilerde RNA polimerazlar tarafından sentezlenen haberci RNA'ların boyutu 1000 nükleotit veya daha fazlasına ulaşabilir. Ökaryotik hücrelerde sentezlenen DNA'nın boyutu 100.000 ve birkaç milyon nükleotite ulaşabilir. Ancak hücrelerde bu boyutlarda bir koku olup olmadığı ya da koku sentezleme süreçlerine müdahale edilip edilemeyeceği bilinmiyor.
Elongatsiy kompleksi kararlıdır çünkü Büyük robot emekli olmak üzere. Yani DNA tek başına “çağırmaz”. DNA'yı saniyede 50 nükleotite kadar bir hızda hareket ettirebilir. Bu sürece yer değiştirme (veya yer değiştirme) adı verilir. DNA'nın RNA polimeraz (çekirdek enzim) ile etkileşimi, σ-alt birimi dışında DNA dizisine bağlı değildir. Birinci çekirdek enzimi, sonlandırma sinyallerinin geçişi sırasında DNA sentezini tamamlar.
Çekirdek enzimin moleküler yapısını analiz edelim. Yukarıda belirtildiği gibi corenzim, α- ve β-alt birimlerinden oluşur. Koku, "saban" veya "pençe" gibi ses çıkaracak şekilde oluşuyor. α-alt birimleri “pençenin” merkezinde yer alır ve yapısal işlevi belirler. DNA ve RNA muhtemelen etkileşime girmiyor. ω-alt birimi aynı zamanda yapısal bir işleve sahip olan küçük bir proteindir. Robotun ana kısmı β ve β alt birimlerinin bir kısmına düşer. Küçük resimde β-alt birimi üstte, β-alt birimi ise altta gösterilmiştir.
Baş kanalı adı verilen "geçit"in ortasında enzimin aktif olduğu bir merkez bulunmaktadır. RNA sentezi sırasında nükleotidlerin eklendiği ve yeni bir bağlantının oluşturulduğu yer burasıdır. RNA polimerazın baş kanalı, DNA'nın uzama sırasında bulunduğu yerdir. Ayrıca bu yapının yanında RNA sentezi için nükleotidleri sağlayan ikinci bir kanal bulunur.
RNA polimerazın yüzeyinde bulunan yüklerin dağılımı onun fonksiyonlarını sağlar. Bölünme çok mantıklı. Nükleik asit molekülü negatif yüklüdür. Bu nedenle baş kanalı boş olduğunda negatif yüklü DNA içerme eğiliminde olur ve pozitif yüklerle doldurulur. Viconan RNA polimerazın yüzeyi amino asitlerle negatif yüklüdür, böylece DNA ona yapışmaz.
