Geneetika põhiküsimus on valgusünteesi küsimus. Võttes kokku andmed DNA ja RNA struktuuri ja sünteesi kohta, Crick 1960. a. pakkus välja valgusünteesi maatriksiteooria, mis põhineb kolmel sättel:

1. DNA ja RNA lämmastikualuste komplementaarsus.

2. Geenide paiknemise lineaarne järjestus DNA molekulis.

3. Päriliku teabe ülekandmine saab toimuda ainult koos nukleiinhape nukleiinhappe või valgu jaoks.

Valgult valgule on päriliku teabe ülekandmine võimatu. Seega saavad valgusünteesi malliks olla ainult nukleiinhapped.

Valkude süntees nõuab:

1. DNA (geenid), millel sünteesitakse molekule.

2. RNA – (i-RNA) või (m-RNA), r-RNA, t-RNA

Valgu sünteesi protsessis eristatakse etappe: transkriptsioon ja translatsioon.

Transkriptsioon- nukleiinstruktuuri käsitleva teabe loendus (ümberkirjutamine) DNA-st RNA-ks (t-RNA ja RNA, r-RNA).

Päriliku teabe lugemine algab DNA teatud osast, mida nimetatakse promootoriks. Promootor asub enne geeni ja sisaldab umbes 80 nukleotiidi.

DNA molekuli välisahelas sünteesitakse i-RNA (vaheühend), mis toimib valgusünteesi maatriksina ja mida seetõttu nimetatakse maatriksiks. See on DNA ahela nukleotiidide järjestuse täpne koopia.

DNA-s on piirkondi, mis ei sisalda geneetiline teave(intronid). Teavet sisaldavaid DNA osi nimetatakse eksoniteks.

Tuumas on spetsiaalsed ensüümid, mis lõikavad välja introneid ja eksoni fragmendid "splaisseeritakse" ranges järjekorras kokku ühiseks niidiks, seda protsessi nimetatakse "splaissimiseks". Splaissimise käigus moodustub küps mRNA, mis sisaldab valgusünteesiks vajalikku informatsiooni. Küps mRNA (maatriks-RNA) läbib tuumamembraani poorid ja siseneb endoplasmaatilise retikulumi (tsütoplasma) kanalitesse ning siin ühineb ribosoomidega.

Saade- i-RNA nukleotiidide järjestus transleeritakse sünteesitud valgu molekulis rangelt järjestatud aminohapete järjestuseks.

Translatsiooniprotsess hõlmab 2 etappi: aminohapete aktiveerimine ja valgu molekuli otsene süntees.

Üks mRNA molekul seostub 5-6 ribosoomiga, moodustades polüsoomid. Valkude süntees toimub mRNA molekulil, ribosoomid liiguvad seda mööda. Sel perioodil aktiveerivad tsütoplasmas olevad aminohapped spetsiaalsete ensüümide poolt, mida eritavad mitokondrite poolt sekreteeritud ensüümid, millest igaühel on oma spetsiifiline ensüüm.

Peaaegu koheselt seonduvad aminohapped teist tüüpi RNA-ga – madala molekulmassiga lahustuva RNA-ga, mis toimib mRNA molekuli aminohappekandjana ja mida nimetatakse transpordiks (t-RNA). tRNA kannab aminohapped ribosoomidesse kindlasse kohta, kus selleks ajaks asub mRNA molekul. Seejärel ühendatakse aminohapped omavahel peptiidsidemetega, moodustades valgu molekuli. Valgusünteesi lõpuks eraldub molekul järk-järgult mRNA-st.

Ühel mRNA molekulil moodustub 10-20 valgu molekuli ja mõnel juhul palju rohkem.

Valgusünteesi kõige ebaselgem küsimus on see, kuidas tRNA leiab sobiva mRNA saidi, mille külge selle kaasatud aminohape tuleb kinnitada.

DNA lämmastikualuste paigutusjärjestus, mis määrab sünteesitavas valgus aminohapete paigutuse, on geneetiline kood.

Sest sama pärilikku teavet"Salvestatud" nukleiinhapetes nelja tähemärgi võrra (lämmastikalused) ja valkudes kahekümne võrra (aminohapped). Geneetilise koodi probleem taandub nendevahelise vastavuse loomisele. Geneetikutel, füüsikutel ja keemikutel oli oluline roll geneetilise koodi dešifreerimisel.

Geneetilise koodi dešifreerimiseks tuli ennekõike välja selgitada, milline on minimaalne nukleotiidide arv, millega saab määrata (kodeerida) ühe aminohappe teket. Kui iga 20 aminohappest kodeeriks üks alus, siis DNA-l peaks olema 20 erinevat alust, kuid tegelikult on neid ainult 4. Ilmselgelt ei piisa ka kahe nukleotiidi kombinatsioonist 20 aminohappe kodeerimiseks. See suudab kodeerida ainult 16 aminohapet 4 2 = 16.

Seejärel tehti ettepanek, et kood sisaldab 3 nukleotiidi 4 3 = 64 kombinatsiooni ja seetõttu on see võimeline kodeerima rohkem kui piisavalt aminohappeid, et moodustada valke. Seda kolme nukleotiidi kombinatsiooni nimetatakse kolmikkoodiks.

Koodil on järgmised omadused:

1. Geneetiline kood on kolmik(iga aminohapet kodeerib kolm nukleotiidi).

2. Degeneratsioon- ühte aminohapet võivad kodeerida mitmed kolmikud, erandiks on trüptofaan ja metioniin.

3. Ühe aminohappe koodonites on kaks esimest nukleotiidi samad ja kolmas muutub.

4.Mittekattuvus– kolmikud ei kattu üksteisega. Üks kolmik ei saa olla teise osa; igaüks neist kodeerib iseseisvalt oma aminohapet. Seetõttu võivad polüpeptiidahelas läheduses olla mis tahes kaks aminohapet ja võimalik on nende igasugune kombinatsioon, s.t. alusjärjestuses ABCDEFGHI kodeerivad kolm esimest alust 1 aminohapet (ABC-1), (DEF-2) jne.

5. Universaalne, need. kõikides organismides on teatud aminohapete koodonid samad (kumelist inimeseni). Koodeksi universaalsus annab tunnistust elu ühtsusest maa peal.

6. Põlvili- mRNA koodonite paigutuse kokkulangevus sünteesitud polüpeptiidahela aminohapete järjestusega.

Koodon on nukleotiidide kolmik, mis kodeerib ühte aminohapet.

7. Mõttetu See ei kodeeri ühtegi aminohapet. Valkude süntees selles kohas on katkenud.

IN viimased aastad selgus, et mitokondrites on rikutud geneetilise koodi universaalsust, mitokondrites on oma tähendust muutnud neli koodonit, näiteks koodon UGA - vastused "STOP" asemel trüptofaanile - valgusünteesi seiskumine. AUA - vastab metioniinile - "isoleutsiini" asemel.

Uute koodonite avastamine mitokondrites võib olla tõendiks selle kohta, et kood arenes ja et see ei muutunud kohe selliseks.

Laske skemaatiliselt väljendada pärilikku teavet geenist valgu molekulini.

DNA – RNA – valk

Rakkude keemilise koostise uurimine näitas, et sama organismi erinevad koed sisaldavad erinevat komplekti valgumolekule, kuigi neil on sama arv kromosoome ja sama geneetiline pärilik informatsioon.

Märgime järgmist asjaolu: hoolimata kogu organismi kõigi geenide olemasolust igas rakus, töötavad ühes rakus väga vähesed geenid - kümnendikest kuni mitme protsendini. koguarv. Ülejäänud alad on "vaikivad", neid blokeerivad spetsiaalsed valgud. See on arusaadav, miks näiteks hemoglobiini geenid sisse töötavad närvirakk? Nii nagu rakk määrab, millised geenid vaikivad ja millised töötavad, tuleks eeldada, et rakus on mingi täiuslik geenide aktiivsust reguleeriv mehhanism, mis määrab, millised geenid peaksid antud hetkel aktiivsed olema ja millised mitteaktiivses (repressiivses) olekus. Sellist mehhanismi nimetati prantsuse teadlaste F. Jacobo ja J. Monodi järgi induktsiooniks ja repressiooniks.

Induktsioon- valgusünteesi stimuleerimine.

Repressioonid- valgusünteesi pärssimine.

Induktsioon tagab nende geenide töö, mis sünteesivad valku või ensüümi ja mis on vajalikud see etapp rakkude elujõulisus.

Loomad oluline roll hormoonid mängivad geeniregulatsioonis rolli rakumembraanid; taimedes, keskkonnatingimustes ja muudes kõrgelt spetsialiseerunud induktiivpoolides.

Näide: kui söötmele lisatakse kilpnäärmehormooni, toimub kulleste kiire muutumine konnadeks.

Piimasuhkur (laktoos) on vajalik E (Coli) bakteri normaalseks funktsioneerimiseks. Kui keskkond, kus bakterid paiknevad, ei sisalda laktoosi, on need geenid repressiivses seisundis (st nad ei funktsioneeri). Söötmesse viidud laktoos on induktor, sealhulgas ensüümide sünteesi eest vastutavad geenid. Pärast laktoosi eemaldamist söötmest nende ensüümide süntees peatub. Seega võib repressori rolli täita aine, mis sünteesitakse rakus ja kui selle sisaldus ületab normi või kulub ära.

Valkude või ensüümide sünteesis osalevad erinevat tüüpi geenid.

Kõik geenid on DNA molekulis.

Nende funktsioonid ei ole samad:

- struktuurne - geenid, mis mõjutavad ensüümi või valgu sünteesi, paiknevad DNA molekulis järjestikku vastavalt nende mõjule sünteesireaktsiooni kulgemisele või võib öelda ka struktuurgeenid - need on geenid, mis kannavad teavet ensüümi või valgu sünteesi kohta. aminohappejärjestus.

- aktsepteerija- geenid ei kanna pärilikku informatsiooni valgu struktuuri kohta, need reguleerivad struktuurgeenide tööd.

Enne kui struktuurgeenide rühm on nende jaoks tavaline geen - operaator, ja tema ees promootor. Üldiselt nimetatakse seda funktsionaalset rühma sulelised.

Kogu ühe operoni geenide rühm kaasatakse sünteesiprotsessi ja lülitatakse sellest korraga välja. Struktuurigeenide sisse- ja väljalülitamine on kogu reguleerimisprotsessi olemus.

Sisse- ja väljalülitamise funktsiooni täidab DNA molekuli spetsiaalne osa - geenioperaator. Geenioperaator on valgusünteesi või, nagu öeldakse, geneetilise teabe "lugemise" lähtepunkt. edasi samas molekulis mingil kaugusel on geen – regulaator, mille kontrolli all toodetakse valku, mida nimetatakse repressoriks.

Kõigest eelnevast on näha, et valgusüntees on väga raske. Raku geneetiline süsteem, kasutades repressiooni ja induktsiooni mehhanisme, saab vastu võtta signaale vajadusest alustada ja lõpetada konkreetse ensüümi süntees ning viia see protsess läbi etteantud kiirusega.

Kõrgemate organismide geenide toime reguleerimise probleem on loomakasvatuses ja meditsiinis väga praktilise tähtsusega. Valgusünteesi reguleerivate tegurite väljaselgitamine avaks laialdased võimalused ontogeneesi kontrollimiseks, luues nii kõrge produktiivsusega kui ka pärilikele haigustele resistentseid loomi.

Kontrollküsimused:

1. Nimeta geenide omadused.

2. Mis on geen?

3. Mis on DNA, RNA bioloogiline tähtsus.

4. Nimeta valgusünteesi etapid

5. Loetlege geneetilise koodi omadused.

Valkude biosüntees toimub igas elusrakus. See on kõige aktiivsem noortes kasvavates rakkudes, kus sünteesitakse valke nende organellide ehitamiseks, samuti sekretoorsetes rakkudes, kus sünteesitakse ensüümvalke ja hormoonvalke.

Peamine roll valkude struktuuri määramisel kuulub DNA-le. DNA tükki, mis sisaldab teavet ühe valgu struktuuri kohta, nimetatakse geeniks. DNA molekul sisaldab mitusada geeni. DNA molekul sisaldab valgu aminohapete järjestuse koodi kindlalt kombineeritud nukleotiidide kujul. DNA kood on peaaegu täielikult dešifreeritud. Selle olemus on järgmine. Iga aminohape vastab kolme külgneva nukleotiidi DNA ahela lõigule.

Näiteks, jagu T-T-T vastab aminohappele lüsiin, segment A-C-A- tsüstiin, C-A-A - valiin jne. Seal on 20 erinevat aminohapet, 4 nukleotiidi võimalike kombinatsioonide arv 3 võrra on 64. Seetõttu on kolmikuid liiga palju, et kodeerida kõiki aminohappeid.

Valkude süntees on keeruline mitmeetapiline protsess, mis kujutab endast maatrikssünteesi põhimõttel kulgevat sünteetiliste reaktsioonide ahelat.

Kuna DNA asub raku tuumas ja valkude süntees toimub tsütoplasmas, siis on olemas vahendaja, mis edastab informatsiooni DNA-st ribosoomidesse. Selline vahendaja on mRNA. :

Valkude biosünteesis määratakse järgmised etapid, mis toimuvad raku erinevates osades:

1. Esimene etapp – tuumas toimub i-RNA süntees, mille käigus kirjutatakse DNA geenis sisalduv informatsioon ümber i-RNA-ks. Seda protsessi nimetatakse transkriptsiooniks (ladina keelest "transkriptsioon" - ümberkirjutamine).
2. Teises etapis ühendatakse aminohapped t-RNA molekulidega, mis koosnevad järjestikku kolmest nukleotiidist - antikoodonitest, mille abil määratakse nende kolmikkoodon.
3. Kolmas etapp on polüpeptiidsidemete otsese sünteesi protsess, mida nimetatakse translatsiooniks. See esineb ribosoomides.
4. Neljandas etapis moodustub valgu sekundaarne ja tertsiaarne struktuur, see tähendab valgu lõpliku struktuuri moodustumine.

Seega moodustuvad valkude biosünteesi käigus uued valgumolekulid vastavalt DNA-sse sisestatud täpsele informatsioonile. See protsess tagab valkude uuenemise, ainevahetusprotsessid, rakkude kasvu ja arengu ehk kõik rakkude elutegevuse protsessid.

Kromosoomid (kreeka keelest "chroma" - värv, "soma" - keha) on väga olulised raku tuuma struktuurid. mängivad juhtiv roll rakkude jagunemise protsessis, tagades päriliku teabe edastamise ühelt põlvkonnalt teisele. Need on valkude külge kinnitatud õhukesed DNA ahelad. Filamente nimetatakse kromatiidideks ja need koosnevad DNA-st, aluselistest valkudest (histoonidest) ja happelistest valkudest.

Mittejagunevas rakus täidavad kromosoomid kogu tuuma mahu ja pole mikroskoobi all nähtavad. Enne jagunemise algust toimub DNA spiraliseerumine ja iga kromosoom muutub mikroskoobi all nähtavaks. Spiraliseerumise käigus vähenevad kromosoomid kümneid tuhandeid kordi. Selles olekus näevad kromosoomid välja nagu kaks identset kõrvuti asetsevat niiti (kromatiidi), mis on ühendatud ühise kohaga - tsentromeeriga.

Iga organismi iseloomustab konstantne kromosoomide arv ja struktuur. Somaatilistes rakkudes on kromosoomid alati paaris, see tähendab, et tuumas on kaks identset kromosoomi, mis moodustavad ühe paari. Selliseid kromosoome nimetatakse homoloogseteks ja paaritud kromosoomide komplekte somaatilistes rakkudes diploidseteks.

Niisiis koosneb inimeste diploidne kromosoomide komplekt 46 kromosoomist, mis moodustavad 23 paari. Iga paar koosneb kahest identsest (homoloogsest) kromosoomist.

Kromosoomide ehituslikud iseärasused võimaldavad eristada nende 7 rühma, mida tähistatakse ladina tähtedega A, B, C, D, E, F, G. Kõikidel kromosoomipaaridel on seerianumbrid.

Meestel ja naistel on 22 paari identseid kromosoome. Neid nimetatakse autosoomideks. Mehed ja naised erinevad ühe kromosoomipaari poolest, mida nimetatakse sugukromosoomideks. Neid tähistatakse tähtedega - suur X (rühm C) ja väike Y (rühm C,). Naise kehas on 22 paari autosoome ja üks paar (XX) sugukromosoome. Meestel on 22 paari autosoome ja üks paar (XY) sugukromosoome.

Erinevalt somaatilistest rakkudest sisaldavad sugurakud poole kromosoomide komplektist, see tähendab, et nad sisaldavad igast paarist ühte kromosoomi! Sellist komplekti nimetatakse haploidseks. Haploidne kromosoomide komplekt tekib rakkude küpsemise protsessis.

Elu on valgumolekulide olemasolu protsess. Nii väljendavad seda paljud teadlased, kes on veendunud, et valk on kõige elava alus. Need otsused on täiesti õiged, sest need ained rakus suurim arv põhifunktsioonid. Kõik teised orgaanilised ühendid mängivad energiasubstraatide rolli ja energiat on jällegi vaja valgumolekulide sünteesiks.

Valkude biosünteesi etapi iseloomustus

Valgu struktuur on kodeeritud nukleiin- või RNA-s) koodonite kujul. See on pärilik teave, mis taastoodetakse iga kord, kui rakk vajab uut valgulist ainet. Biosünteesi algus on tuumas vajadusest sünteesida uus, juba antud omadustega valk.

Vastuseks sellele despiraliseeritakse nukleiinhappe piirkond, kus selle struktuur on kodeeritud. Seda kohta dubleerib messenger RNA ja kantakse üle ribosoomidesse. Nad vastutavad maatriksil põhineva polüpeptiidahela ehitamise eest - messenger RNA. Lühidalt, kõik biosünteesi etapid on esitatud järgmiselt:

• transkriptsioon (kodeeritud valgustruktuuriga DNA tüki kahekordistamise etapp);
• töötlemine (informatsiooni RNA moodustumise etapp);
• translatsioon (valgu süntees rakus messenger-RNA-l põhinev);
• translatsioonijärgne modifikatsioon (polüpeptiidi "küpsemine", selle põhistruktuuri moodustumine).

Nukleiinhapete transkriptsioon

Kogu valkude süntees rakus toimub ribosoomide kaudu ja teave molekulide kohta sisaldub nukleiin- või DNA-s). See asub geenides: iga geen on konkreetne valk. Geenid sisaldavad teavet uue valgu aminohappejärjestuse kohta. DNA puhul toimub geneetilise koodi eemaldamine järgmiselt:

• algab nukleiinhappe saidi vabanemine histoonidest, toimub despiralisatsioon;
• DNA polümeraas kahekordistab DNA osa, mis talletab valgu geeni;
• kahekordistunud sektsioon on messenger-RNA eelkäija, mida ensüümid töötlevad mittekodeerivate insertide eemaldamiseks (selle alusel sünteesitakse mRNA).

Messenger-RNA põhjal sünteesitakse mRNA. See on juba maatriks, mille järel toimub ribosoomidel (karedas endoplasmaatilises retikulumis) valgusüntees rakus.

Ribosomaalne valkude süntees

Messenger RNA-l on kaks otsa, mis on paigutatud 3`-5`. Valkude lugemine ja süntees ribosoomidel algab 5' otsast ja jätkub introni, piirkonnani, mis ei kodeeri ühtegi aminohapet. See juhtub nii:

• messenger RNA on "nööritud" ribosoomile, kinnitab esimese aminohappe;
• ribosoom nihkub mööda messenger-RNA-d ühe koodoni võrra;
• ülekande-RNA annab soovitud (antud mRNA koodoni poolt kodeeritud) alfa-aminohappe;
• aminohape liitub lähteaminohappega, moodustades dipeptiidi;
• seejärel nihutatakse mRNA jälle ühe koodoni võrra, alfa-aminohape tuuakse üles ja kinnitub kasvava peptiidahela külge.

Kui ribosoom jõuab intronini (mittekodeeriv insert), liigub sõnumitooja RNA lihtsalt edasi. Seejärel, kui messenger RNA edeneb, jõuab ribosoom uuesti eksonini – kohta, mille nukleotiidjärjestus vastab konkreetsele aminohappele.

Sellest hetkest algab uuesti valgu monomeeride lisamine ahelasse. Protsess jätkub kuni järgmise introni ilmumiseni või kuni stoppkoodonini. Viimane peatab polüpeptiidahela sünteesi, misjärel see loetakse lõppenuks ja algab molekuli postsünteetilise (translatsioonijärgse) modifitseerimise etapp.

Translatsioonijärgne modifikatsioon

Pärast translatsiooni toimub valkude süntees siledates tsisternides.Viimases on väike hulk ribosoome. Mõnes lahtris võivad need RES-is täielikult puududa. Selliseid alasid on vaja, et moodustada esmalt sekundaarne, seejärel tertsiaarne või, kui see on programmeeritud, kvaternaarne struktuur.

Kogu valkude süntees rakus toimub tohutu hulga ATP energia kulutamisega. Seetõttu on valkude biosünteesi säilitamiseks vaja kõiki teisi bioloogilisi protsesse. Lisaks on osa energiast vajalik valkude ülekandmiseks rakus aktiivse transpordi teel.

Paljud valgud kantakse modifitseerimiseks raku ühest kohast teise. Eelkõige toimub translatsioonijärgne valgusüntees Golgi kompleksis, kus teatud struktuuriga polüpeptiidi külge on kinnitatud süsivesikute või lipiidide domeen.

Valkude biosüntees ja geneetiline kood

Definitsioon 1

Valkude biosüntees- valkude sünteesi ensümaatiline protsess rakus. See hõlmab kolme konstruktsioonielemendid rakud - tuum, tsütoplasma, ribosoomid.

Raku tuumas salvestavad DNA molekulid teavet kõigi selles sünteesitavate valkude kohta, mis on krüpteeritud neljatähelise koodi abil.

2. definitsioon

Geneetiline kood- See on nukleotiidide järjestus DNA molekulis, mis määrab aminohapete järjestuse valgumolekulis.

Geneetilise koodi omadused on järgmised:

Geneetiline kood on kolmik, see tähendab, et igal aminohappel on oma kooditriplet ( koodon), mis koosneb kolmest külgnevast nukleotiidist.

Näide 1

Aminohapet tsüsteiini kodeerib A-C-A-triplet ja valiini C-A-A-triplett.

Kood ei kattu, see tähendab, et nukleotiid ei saa olla kahe kõrvuti asetseva kolmiku osa.

Kood on degenereerunud, see tähendab, et ühte aminohapet saab kodeerida mitu kolmikut.

Näide 2

Aminohapet türosiini kodeerivad kaks kolmikut.

Koodis ei ole komasid (eraldusmärke), infot loetakse nukleotiidide kolmikutena.

3. määratlus

Gene - DNA molekuli lõik, mida iseloomustab teatud nukleotiidide järjestus ja mis määrab ühe polüpeptiidahela sünteesi.

Kood on universaalne, st kõigile elusorganismidele ühesugune – bakteritest inimeseni. Kõigil organismidel on samad 20 aminohapet, mida kodeerivad samad kolmikud.

Valkude biosünteesi etapid: transkriptsioon ja translatsioon

Iga valgu molekuli struktuur on kodeeritud DNA-s, mis ei osale otseselt selle sünteesis. See toimib ainult RNA sünteesi mallina.

Valkude biosünteesi protsess toimub ribosoomidel, mis paiknevad peamiselt tsütoplasmas. See tähendab, et geneetilise teabe edastamiseks DNA-st valgusünteesi kohta on vaja vahendajat. Seda funktsiooni täidab mRNA.

4. definitsioon

DNA molekuli ühel ahelal komplementaarsuse põhimõttel põhinevat mRNA molekuli sünteesi protsessi nimetatakse transkriptsioon või ümberkirjutamine.

Transkriptsioon toimub raku tuumas.

Transkriptsiooniprotsess viiakse läbi samaaegselt mitte kogu DNA molekulis, vaid ainult selle väikeses osas, mis vastab konkreetsele geenile. Sel juhul keerdub osa DNA kaksikheeliksist lahti ja paljastatakse lühike osa ühest ahelast – nüüd toimib see mRNA sünteesi mallina.

Seejärel liigub RNA polümeraasi ensüüm mööda seda ahelat, ühendades nukleotiidid mRNA ahelaks, mis pikeneb.

Märkus 2

Transkriptsioon võib toimuda samaaegselt mitmel sama kromosoomi geenil ja erinevate kromosoomide geenidel.

Saadud mRNA sisaldab nukleotiidjärjestust, mis on matriitsil oleva nukleotiidjärjestuse täpne koopia.

Märkus 3

Kui DNA molekulil on lämmastikalus tsütosiin, seejärel mRNA-s - guaniin ja vastupidi. DNA komplementaarne paar on adeniin-tüümiin, samas kui RNA sisaldab tümiini asemel uratsiili.

Spetsiaalsetel geenidel sünteesitakse ka kahte teist tüüpi RNA-d, tRNA-d ja rRNA-d.

Igat tüüpi RNA sünteesi algus ja lõpp DNA matriitsil on rangelt fikseeritud spetsiaalsete kolmikutega, mis kontrollivad sünteesi algust (algatamist) ja peatamist (terminaalset) sünteesi. Nad täidavad geenide vahel "eraldusmärkide" funktsioone.

TRNA kombinatsioon aminohapetega toimub tsütoplasmas. tRNA molekul on ristikulehe kujuga, selle ülaosas asub antikoodon- nukleotiidide kolmik, mis kodeerib aminohapet, mida see tRNA kannab.

Mitut tüüpi aminohappeid, nii palju tRNA-sid on olemas.

Märkus 4

Kuna paljusid aminohappeid võivad kodeerida mitmed kolmikud, on tRNA-de arv üle 20 (teada on umbes 60 tRNA-d).

tRNA ühendus aminohapetega toimub ensüümide osalusel. tRNA molekulid transpordivad aminohappeid ribosoomidesse.

Definitsioon 5

Saade- see on protsess, mille käigus mRNA-s nukleotiidide järjestuse kujul registreeritud teave valgu struktuuri kohta realiseeritakse sünteesitavas valgusmolekulis aminohapete järjestuse kujul.

See protsess viiakse läbi ribosoomides.

Esiteks kinnitub mRNA ribosoomi külge. Esimene ribosoom on "nööritud" mRNA-le, mis sünteesib valku. Kui ribosoom liigub vabanenud mRNA lõppu, "keermestatakse" uus ribosoom. Ühel mRNA-l võib korraga olla üle 80 ribosoomi, mis sünteesivad sama valku. Seda ühe mRNA-ga seotud ribosoomide rühma nimetatakse polüribosoom, või polüsoom. Sünteesitava valgu tüüp ei ole määratud ribosoomi, vaid mRNA-le salvestatud teabe järgi. Sama ribosoom võib sünteesida erinevad valgud. Pärast valgusünteesi lõppu eraldatakse ribosoom mRNA-st ja valk siseneb endoplasmaatilisesse retikulumi.

Iga ribosoom koosneb kahest alaühikust, väikesest ja suurest. MRNA molekul on kinnitatud väikese subühiku külge. Ribosoomi ja iRN-i kokkupuutepunktis on 6 nukleotiidi (2 tripletti). Ühele neist lähenevad pidevalt tsütoplasmast erinevate aminohapetega tRNA-d ja puudutab mRNA koodoni antikoodon. Kui koodoni ja antikoodoni kolmikud osutuvad komplementaarseteks, a peptiidside. Aminohapete ühendamine valgu molekuliks toimub süntetaasi ensüümi osalusel. tRNA molekul loovutab aminohappe ja siseneb tsütoplasmasse, ribosoom aga liigutab ühte nukleotiidikolmikut. Nii sünteesitakse järjestikku polüpeptiidahelat. Kõik see jätkub, kuni ribosoom jõuab ühe kolmest terminatsioonikoodonist: UAA, UAG või UGA. Pärast seda valkude süntees peatub.

Märkus 5

Seega määrab mRNA koodonite järjestus järjestuse, milles aminohapped on valguahelasse kaasatud. Sünteesitud valgud sisenevad endoplasmaatilise retikulumi kanalitesse. Üks valgu molekul rakus sünteesitakse 1-2 minutiga.

Kuidas selgitada lühidalt ja selgelt, mis on valkude biosüntees ja mis on selle tähendus?

Kui olete sellest teemast huvitatud ja soovite kooliteadmisi täiendada või lünki korrata, siis see artikkel loodi teie jaoks.

Mis on valkude biosüntees

Esiteks tasub end kurssi viia biosünteesi definitsiooniga. Biosüntees on looduslike orgaaniliste ühendite süntees elusorganismide poolt.

Lihtsamalt öeldes on see erinevate ainete tootmine mikroorganismide abil. See protsess mängib olulist rolli kõigis elusrakkudes. Ärge unustage keerukat biokeemilist koostist.

Transkriptsioon ja ülekanne

Need on biosünteesi kaks kõige olulisemat etappi.

Transkriptsioon ladina keelest tähendab "ümberkirjutamist" - DNA-d kasutatakse maatriksina, seega toimub süntees kolme tüüpi RNA (maatriks / info-, transpordi-, ribosomaalsed ribonukleiinhapped). Reaktsioon viiakse läbi polümeraasi (RNA) abil ja suures koguses adenosiintrifosfaati.

On kaks peamist tegevust:

1. Translatsiooni lõpu ja alguse märkimine mRNA lisamisega.
2. Sündmus, mis viiakse läbi splaissimise tõttu, mis omakorda eemaldab mitteinformatiivsed RNA järjestused, vähendades seeläbi maatriksi ribonukleiinhappe massi 10 korda.

Saade ladina keelest tähendab "tõlget" - matriitsina kasutatakse mRNA-d, sünteesitakse polüpeptiidahelaid.

Tõlge sisaldab kolme etappi, mida saab esitada tabelina:

1. Esimene aste. Initsiatsioon on polüpeptiidahela sünteesis osaleva kompleksi moodustumine.
2. Teine faas. Pikendamine on selle ahela suuruse suurenemine.
3. Kolmas etapp. Lõpetamine on ülalnimetatud protsessi lõpp.

Valkude biosünteesi skeem

Diagramm näitab, kuidas protsess kulgeb.

Selle ahela dokkimispunktiks on ribosoomid, milles sünteesitakse valku. Lihtsas vormis süntees viiakse läbi vastavalt skeemile

DNA > RNA > valk.

Algab transkriptsiooni esimene etapp, mille käigus molekul muudetakse üheahelaliseks messenger-ribonukleiinhappeks (mRNA). See sisaldab teavet valgu aminohappejärjestuse kohta.

MRNA järgmine peatus on ribosoom, kus toimub süntees ise. See toimub translatsiooni, polüpeptiidahela moodustumise teel. Pärast seda tavalist skeemi transporditakse saadud valk erinevatesse kohtadesse, täites teatud ülesandeid.

Valgu biosünteesi protsessorite järjestus

Valkude biosüntees on keeruline mehhanism, mis hõlmab kahte ülalmainitud etappi, nimelt transkriptsiooni ja translatsiooni. Esimesena toimub transkribeeritud etapp (see jaguneb kaheks sündmuseks).

Pärast tuleb translatsioon, milles osalevad kõik RNA tüübid, millest igaühel on oma funktsioon:

1. Informatiivne – maatriksi roll.
2. Transport - aminohapete lisamine, koodonite määramine.
3. Ribosomaalne – mRNA-d toetavate ribosoomide moodustumine.
4. Transport – polüpeptiidahela süntees.

Millised raku komponendid osalevad valkude sünteesis

Nagu me juba ütlesime, jaguneb biosüntees kaheks etapiks. Igal etapil on oma komponendid. Esimeses etapis on need desoksüribonukleiinhape, messenger- ja ülekande-RNA ning nukleotiidid.

Teises etapis on kaasatud järgmised komponendid: mRNA, tRNA, ribosoomid, nukleotiidid ja peptiidid.

Millised on valkude biosünteesi reaktsioonid rakus

Biosünteesireaktsioonide tunnuste loend peaks sisaldama:

1. ATP energia kasutamine keemilistes reaktsioonides.
2. On ensüüme, mis kiirendavad reaktsioone.
3. Reaktsioonil on maatriksi iseloom, kuna valk sünteesitakse mRNA-l.

Valkude biosünteesi tunnused rakus

Sellist keerulist protsessi iseloomustavad loomulikult mitmesugused märgid:

1. Esimene neist on see, et on olemas ensüümid, ilma milleta poleks protsess ise võimalik.
2. Kaasatud on kõik kolm RNA tüüpi, sellest võime järeldada, et keskne roll kuulub RNA-le.
3. Molekulide moodustumist viivad läbi monomeerid, nimelt aminohapped.
4. Samuti tuleb märkida, et valgu spetsiifilisus on orienteeritud aminohapete paigutusele.

Järeldus

Mitmerakuline organism on aparaat, mis koosneb erinevatest rakutüüpidest, mis on diferentseeritud – erinevad ehituse ja funktsioonide poolest. Lisaks valkudele on seda tüüpi rakke, mis sünteesivad ka omalaadseid, see on erinevus.