Lai ne tikai izprastu šūnas strukturālo iezīmju nozīmi, bet, pats galvenais, izprastu tās atsevišķo komponentu un visas šūnas funkcionālās funkcijas kopumā, lai apvienotu šūnu morfoloģijas izpēti ar tās struktūras un darbības galvenās bioķīmiskās un ģenētiskās iezīmes, lai precīzi izpētītu šūnu ar mūsdienu šūnu bioloģijas pozīcijām, ir vismaz īsi jāatgādina galvenie molekulārie bioloģiskie modeļi, vēlreiz īsi jāatsaucas uz centrālās dogmas saturu. molekulārā bioloģija.

Šūna kā tāda pilda daudzas dažādas funkcijas. Kā jau teicām, daži no tiem ir vispārīgi šūnu, daži ir īpaši, raksturīgi īpašiem šūnu tipiem. Galvenie šo funkciju darbības mehānismi ir olbaltumvielas vai to kompleksi ar citām bioloģiskām makromolekulām, piemēram, nukleīnskābēm, lipīdiem un polisaharīdiem. Piemēram, ir zināms, ka dažādu vielu transportēšanas procesus šūnā no joniem līdz makromolekulām nosaka īpašu proteīnu vai lipoproteīnu kompleksu darbs, kas ir daļa no plazmas un citiem. šūnu membrānas. Gandrīz visi dažādu olbaltumvielu sintēzes, sabrukšanas, pārkārtošanās procesi, nukleīnskābes, lipīdi, ogļhidrāti rodas katrai atsevišķai reakcijai raksturīgu proteīnu-enzīmu darbības rezultātā. Atsevišķu bioloģisko monomēru, nukleotīdu, aminoskābju sintēzes, taukskābes, cukurus un citus savienojumus veic arī milzīgs skaits specifisku enzīmu - proteīnu. Kontrakciju, kas izraisa šūnu mobilitāti vai vielu un struktūru kustību šūnās, veic arī īpaši kontraktilie proteīni. Daudzas šūnu reakcijas, reaģējot uz ārējiem faktoriem (vīrusiem, hormoniem, svešiem proteīniem utt.), sākas ar šo faktoru mijiedarbību ar īpašiem šūnu receptoru proteīniem.

Olbaltumvielas ir gandrīz visu šūnu struktūru galvenās sastāvdaļas. ķekars ķīmiskās reakcijasšūnas iekšpusē nosaka daudzi fermenti, no kuriem katrs izraisa vienu vai vairākas atsevišķas reakcijas. Katra atsevišķa proteīna struktūra ir stingri specifiska, kas izpaužas to primārās struktūras specifikā - aminoskābju secībā pa polipeptīdu, olbaltumvielu ķēdi. Turklāt šīs aminoskābju secības specifika nepārprotami atkārtojas visās šī šūnu proteīna molekulās.

Šādu pareizību proteīna ķēdes nepārprotamas aminoskābju secības reproducēšanā nosaka šī gēna reģiona DNS struktūra, kas galu galā ir atbildīga par šī proteīna struktūru un sintēzi. Šīs idejas kalpo kā galvenais molekulārās bioloģijas postulāts, tās "dogma". Informāciju par topošo proteīna molekulu uz tās sintēzes vietām (ribosomās) pārraida starpnieks - kurjerRNS (mRNS), kuras nukleotīdu sastāvs atspoguļo DNS gēna reģiona sastāvu un nukleotīdu secību. Ribosomā ir uzbūvēta polipeptīdu ķēde, kuras aminoskābju secību nosaka mRNS nukleotīdu secība, to tripletu secība. Tādējādi molekulārās bioloģijas centrālā dogma akcentē informācijas vienvirziena pārraidi: tikai no DNS uz proteīnu ar starpprodukta - mRNS (DNS → mRNS → proteīns) palīdzību. Dažiem RNS saturošiem vīrusiem informācijas pārraides ķēde var sekot shēmai RNS → mRNS → proteīns. Tas nemaina lietas būtību, jo arī šeit noteicošā saite ir nukleīnskābe. Reversie noteikšanas ceļi no proteīna uz nukleīnskābi, uz DNS vai RNS nav zināmi.

Lai turpinātu ar visiem proteīnu sintēzes posmiem saistīto šūnu struktūru izpēti, mums īsi jāpakavējas pie galvenajiem procesiem un komponentiem, kas nosaka šo parādību.

Pašlaik balstās uz mūsdienu idejas par proteīnu biosintēzi, mēs varam sniegt šādu šī sarežģītā un daudzpakāpju procesa vispārīgu shematisku diagrammu (16. att.).

Galvenā, "komandas" loma proteīnu specifiskās struktūras noteikšanā pieder dezoksiribonukleīnskābei – DNS. DNS molekula ir ārkārtīgi gara lineāra struktūra, kas sastāv no divām savstarpēji savītām polimēru ķēdēm. Šo ķēžu veidojošie elementi – monomēri – ir četru veidu dezoksiribonukleotīdi, kuru maiņa vai secība gar ķēdi ir unikāla un specifiska katrai DNS molekulai un katrai tās sadaļai. Par dažādu proteīnu sintēzi ir atbildīgas dažādas pietiekami garas DNS molekulas daļas. Tādējādi viena DNS molekula var noteikt sintēzi liels skaits funkcionāli un ķīmiski atšķirīgi šūnu proteīni. Par katra viena proteīna veida sintēzi ir atbildīga tikai noteikta DNS molekulas daļa. Šāds DNS molekulas reģions, kas saistīts ar viena konkrēta proteīna sintēzi šūnā, bieži tiek apzīmēts ar terminu "cistrons". Pašlaik cistrona jēdziens tiek uzskatīts par līdzvērtīgu gēna jēdzienam. Gēna unikālā struktūra - noteiktā tā nukleotīdu secīgā izkārtojumā gar ķēdi - satur visu informāciju par viena atbilstoša proteīna struktūru.

No vispārējā shēma proteīnu sintēzi, redzams (skat. 16. att.), ka sākumpunkts, no kura sākas informācijas plūsma proteīnu biosintēzei šūnā, ir DNS. Līdz ar to tieši DNS satur primāro informācijas ierakstu, kas jāsaglabā un jāreproducē no šūnas uz šūnu, no paaudzes paaudzē.

Īsi pievēršoties uzglabāšanas jautājumam ģenētiskā informācija, t.i. par DNS lokalizāciju šūnā varam teikt sekojošo. Jau sen zināms, ka atšķirībā no visām citām proteīnu sintezējošā aparāta sastāvdaļām DNS ir īpaša, ļoti ierobežota lokalizācija: tās atrašanās vieta augstāko (eikariotu) organismu šūnās būs šūnas kodols. Zemākajos (prokariotiskajos) organismos, kuriem nav labi izveidots šūnas kodols, DNS tiek sajaukta arī no pārējās protoplazmas viena vai vairāku kompaktu nukleotīdu veidojumu veidā. Pilnībā saskaņā ar to eikariotu kodols vai prokariotu nukleoīds jau sen tiek uzskatīts par gēnu tvertni, kā unikālu šūnu organellu, kas kontrolē organismu iedzimto īpašību ieviešanu un to pārnešanu paaudzēs.

Galvenais princips, kas ir DNS makromolekulārās struktūras pamatā, ir tā sauktais komplementaritātes princips (17. att.). Kā jau minēts, DNS molekula sastāv no divām savstarpēji savītām ķēdēm. Šīs ķēdes ir saistītas viena ar otru, mijiedarbojoties ar pretējo nukleotīdu. Tajā pašā laikā strukturālu apsvērumu dēļ šādas divpavedienu struktūras pastāvēšana ir iespējama tikai tad, ja abu ķēžu pretējie nukleotīdi ir steriski komplementāri, t.i. būs viņu telpiskā struktūra papildina viens otru. Tādi komplementāri – komplementāri – nukleotīdu pāri ir pāris A-T(adenīns-timīns) un pāris G-C (guanīns-citozīns).

Tāpēc saskaņā ar šo komplementaritātes principu, ja vienā DNS molekulas virknē mums ir noteikta četru veidu nukleotīdu secība, tad otrajā virknē nukleotīdu secība tiks unikāli noteikta, tā ka katra pirmās virknes A atbildīs T otrajā ķēdē, katrs T no pirmās ķēdes - A otrajā ķēdē, katrs G no pirmās ķēdes - C otrajā ķēdē un katrs C no pirmās ķēdes - G otrajā ķēdē.

Šis strukturālais princips, kas ir DNS molekulas divpavedienu struktūras pamatā, ļauj viegli saprast oriģinālās struktūras precīzu atveidi, t.i. precīza molekulas ķēdēs ierakstītās informācijas reproducēšana noteiktas četru veidu nukleotīdu secības veidā. Patiešām, jaunu DNS molekulu sintēze šūnā notiek tikai uz esošo DNS molekulu bāzes. Šajā gadījumā abas sākotnējās DNS molekulas ķēdes sāk atšķirties no viena no galiem, un katrā no atdalītajām vienpavedienu sekcijām otrā ķēde sāk pulcēties no barotnē esošajiem brīvajiem nukleotīdiem, stingri ievērojot komplementaritātes principu. Sākotnējās DNS molekulas divu virzienu diverģences process turpinās, un attiecīgi abas virknes tiek papildinātas ar komplementāriem pavedieniem. Rezultātā (kā redzams 17. attēlā) vienas DNS molekulas vietā parādās divas, tieši identiskas oriģinālam. Katrā iegūtajā "meitas" DNS molekulā viena virkne ir pilnībā atvasināta no sākotnējās, bet otra ir no jauna sintezēta.

Jāuzsver, ka precīzas reprodukcijas potenciāls ir raksturīgs DNS divpavedienu komplementārajai struktūrai kā tādai, un tās atklāšana, protams, ir viens no galvenajiem bioloģijas sasniegumiem.

Tomēr DNS reproducēšanas (reduplikācijas) problēma neaprobežojas tikai ar apgalvojumu par tās struktūras potenciālo spēju precīzi reproducēt savu. nukleotīdu secība. Fakts ir tāds, ka DNS pati par sevi nemaz nav pašreproducējoša molekula. Sintēzes procesa īstenošanai - DNS reproducēšanai saskaņā ar iepriekš aprakstīto shēmu - ir nepieciešama īpaša fermentatīvā kompleksa, ko sauc par DNS polimerāzi, darbība. Tas ir šis enzīms, kas secīgi virzās no viena DNS molekulas gala uz otru, divu pavedienu atdalīšanas process ar vienlaicīgu brīvo nukleotīdu polimerizāciju uz tiem saskaņā ar komplementāro principu. Tādējādi DNS, tāpat kā matrica, tikai nosaka nukleotīdu secību sintezētajās ķēdēs, un pašu procesu veic proteīns. Fermenta darbs DNS replikācijas laikā šobrīd ir viena no interesantākajām problēmām. Visticamāk, ka DNS polimerāze aktīvi rāpo pa divpavedienu DNS molekulu no viena gala līdz otram, atstājot aiz tās dakšveida, atkārtotu “asti”. Šī proteīna šāda darba fiziskie principi vēl nav skaidri.

Tomēr DNS un tās atsevišķie funkcionālie reģioni, kas nes informāciju par olbaltumvielu struktūru, paši tieši nepiedalās olbaltumvielu molekulu radīšanas procesā. Pirmais solis ceļā uz šīs DNS pavedienos ierakstītās informācijas realizāciju ir tā sauktais transkripcijas jeb “pārrakstīšanas” process. Šajā procesā uz vienas DNS virknes, tāpat kā uz matricas, tiek sintezēts ķīmiski saistīts polimērs, ribonukleīnskābe (RNS). RNS molekula ir viena ķēde, kuras monomēri ir četru veidu ribonukleotīdi, kurus uzskata par nelielu četru veidu DNS dezoksiribonukleotīdu modifikāciju. Četru veidu ribonukleotīdu izkārtojuma secība iegūtajā RNS ķēdē precīzi atkārto vienas no divām DNS ķēdēm atbilstošo dezoksiribonukleotīdu izkārtojuma secību. Tādā veidā gēnu nukleotīdu secība tiek kopēta RNS molekulu veidā, t.i. informācija, kas ierakstīta konkrētā gēna struktūrā, tiek pilnībā kopēta uz RNS. No katra gēna var izņemt lielu, teorētiski neierobežotu skaitu šādu "kopiju" - RNS molekulu. Šīs molekulas, kas daudzos eksemplāros pārrakstītas kā gēnu "kopijas" un tādējādi nesot tādu pašu informāciju kā gēni, izkliedējas pa visu šūnu. Viņi jau tiešā veidā nonāk saskarsmē ar šūnas proteīnu sintezējošajām daļiņām un “personiski” piedalās olbaltumvielu molekulu radīšanas procesos. Citiem vārdiem sakot, viņi pārsūta informāciju no vietas, kur tā tiek glabāta, uz vietām, kur tā tiek realizēta. Attiecīgi šīs RNS tiek sauktas par kurjeru (mRNS) vai kurjeru (mRNS).

Ir konstatēts, ka mRNS ķēde tiek sintezēta tieši, izmantojot atbilstošo DNS reģionu kā veidni. Sintezētā mRNS ķēde precīzi kopē vienu no divām DNS ķēdēm savā nukleotīdu secībā (pieņemot, ka uracils (U) RNS atbilst tā atvasinājumam timīnam (T) DNS). Tas notiek, pamatojoties uz to pašu strukturālo komplementaritātes principu, kas nosaka DNS reduplikāciju (18. att.). Izrādījās, ka mRNS sintezējot uz DNS šūnā, tikai viena DNS virkne tiek izmantota kā veidne mRNS ķēdes veidošanai. Tad katrs šīs DNS ķēdes G atbildīs C RNS ķēdē, kas tiek būvēts, katrs DNS ķēdes C - G RNS ķēdē, katrs DNS ķēdes T - A RNS ķēdē un katrs A DNS ķēdē. - Y RNS ķēdē. Rezultātā iegūtā RNS virkne būs stingri komplementāra DNS šablona virknei un līdz ar to nukleotīdu secībā (pieņemot, ka T = Y) būs identiska otrajai DNS virknei. Tādējādi informācija tiek “pārrakstīta” no DNS uz RNS, t.i. transkripcija. "Pārrakstītās" nukleotīdu kombinācijas RNS ķēdē jau tieši nosaka atbilstošo to kodēto aminoskābju izvietojumu proteīna ķēdē.

Šeit, tāpat kā DNS reduplikācijas gadījumā, vienam no nozīmīgākajiem transkripcijas procesa aspektiem ir jābūt tā fermentatīvajam raksturam. DNS, kas ir veidne šajā procesā, pilnībā nosaka nukleotīdu izkārtojumu sintezētajā mRNS ķēdē, visu iegūtās RNS specifiku, bet pašu procesu veic īpašs proteīns - enzīms. Šo fermentu sauc par RNS polimerāzi. Tās molekulai ir sarežģīta organizācija, kas ļauj tai aktīvi pārvietoties pa DNS molekulu, vienlaikus sintezējot RNS ķēdi, kas ir komplementāra vienai no DNS ķēdēm. DNS molekula, kas kalpo kā matrica, netiek patērēta un nemainās, paliekot sākotnējā formā un vienmēr gatava šādai neierobežota skaita "kopiju" - mRNS - pārrakstīšanai no tās. Šo mRNS plūsma no DNS uz ribosomām veido informācijas plūsmu, kas nodrošina šūnas proteīnu sintēzes aparāta programmēšanu, tās ribosomu kopumu.

Tādējādi aplūkotā shēmas daļa apraksta informācijas plūsmu no DNS mRNS molekulu veidā uz intracelulārām daļiņām, kas sintezē olbaltumvielas. Tagad mēs pievēršamies cita veida plūsmai - materiāla plūsmai, no kuras jārada proteīns. Olbaltumvielu molekulas elementārās vienības - monomēri - ir aminoskābes, kuru ir aptuveni 20. Lai izveidotu (sintēzi) proteīna molekulu, šūnā esošās brīvās aminoskābes jāiesaista attiecīgajā plūsmā, kas nonāk proteīnu sintezēšanā. daļiņa, un jau tur tie ir sakārtoti ķēdē noteiktā unikālā veidā, ko diktē vēstnesis RNS. Šī aminoskābju iesaistīšanās celtniecības materiāls lai izveidotu proteīnu - tiek veikta, piesaistot brīvās aminoskābes īpašām relatīvi maza izmēra RNS molekulām. Šīm RNS, kas kalpo, lai tām pievienotu brīvās aminoskābes, lai gan tās nav informatīvas, ir cita - adaptera - funkcija, kuras nozīme būs redzama vēlāk. Aminoskābes ir pievienotas mazu pārneses RNS (tRNS) ķēžu vienam galam, viena aminoskābe katrā RNS molekulā. Katrai šādai aminoskābei šūnā ir īpašas adaptera RNS molekulas, kas piesaista tikai šīs aminoskābes. Šādā formā, kas karājās uz RNS, aminoskābes nonāk proteīnu sintezējošās daļiņās.

Olbaltumvielu biosintēzes procesa centrālais moments ir šo divu intracelulāro plūsmu - informācijas plūsmas un materiāla plūsmas - saplūšana šūnas proteīnus sintezējošajās daļiņās. Šīs daļiņas sauc par ribosomām. Ribosomas ir molekulāro izmēru ultramikroskopiskas bioķīmiskas "mašīnas", kurās no ienākošajiem aminoskābju atlikumiem tiek samontēti specifiski proteīni, saskaņā ar plānu, kas ietverts messenger RNS. Lai gan att. 19 parāda tikai vienu daļiņu, katrā šūnā būs tūkstošiem ribsomu. Ribosomu skaits nosaka kopējo olbaltumvielu sintēzes intensitāti šūnā. Vienas ribosomas daļiņas diametrs ir aptuveni 20 nm. Savā veidā ķīmiskā daba ribosoma - ribonukleoproteīns: sastāv no īpašas ribosomu RNS (šī mums ir trešā RNS klase, kas mums zināma papildus informācijas un adaptera RNS) un strukturālām ribosomu proteīna molekulām. Kopā šī vairāku desmitu makromolekulu kombinācija veido ideāli sakārtotu un uzticamu “mašīnu”, kas spēj nolasīt mRNS ķēdē esošo informāciju un realizēt to konkrētas struktūras gatavas proteīna molekulas veidā. Tā kā procesa būtība ir tāda, ka 20 dažādu aminoskābju lineāro izkārtojumu proteīna ķēdē unikāli nosaka četru dažādu nukleotīdu izvietojums ķīmiski pilnīgi atšķirīga polimēra - nukleīnskābes (mRNS) ķēdē, šis process, kas notiek ribosomā, parasti tiek saukta par "tulkošanu" vai "tulkošanu" - tulkojumu, it kā no nukleīnskābju ķēžu četru burtu alfabēta uz proteīna (polipeptīdu) ķēžu divdesmit burtu alfabētu. Kā redzat, tulkošanas procesā ir iesaistīti visi trīs. slavenā klase RNS: vēstnesis RNS, kas ir tulkošanas objekts; ribosomu RNS, kas pilda proteīnu sintezējošās ribonukleoproteīna daļiņas - ribosomas - organizatora lomu; un adaptera RNS, kas veic tulkotāja funkciju.

Rīsi. 19. Funkcionējošas ribosomas shēma

Olbaltumvielu sintēzes process sākas ar aminoskābju savienojumu veidošanos ar adaptera RNS molekulām jeb tRNS. Šajā gadījumā, pirmkārt, aminoskābes enerģētiskā “aktivizēšana” notiek tās fermentatīvās reakcijas dēļ ar adenozīna trifosfāta (ATP) molekulu, un pēc tam “aktivētā” aminoskābe tiek savienota ar salīdzinoši īsas tRNS ķēdes galu, savukārt aktivētās aminoskābes ķīmiskās enerģijas pieaugums tiek uzkrāts enerģijas veidā ķīmiskā saite starp aminoskābēm un tRNS.

Tajā pašā laikā tiek atrisināts otrs uzdevums. Fakts ir tāds, ka reakciju starp aminoskābi un tRNS molekulu veic ferments, ko dēvē par aminoacil-tRNS sintetāzi. Katrai no 20 aminoskābēm ir savi īpaši fermenti, kas veic reakciju, piedaloties tikai šai aminoskābei. Tādējādi ir vismaz 20 enzīmi (aminoacil-tRNS sintetāze), no kuriem katrs ir specifisks vienai noteiktai aminoskābei. Katrs no šiem fermentiem var reaģēt nevis ar jebkuru tRNS molekulu, bet tikai ar tām, kuru ķēdē ir stingri noteikta nukleotīdu kombinācija. Tādējādi, tā kā pastāv tādu specifisku enzīmu kopums, kas atšķir, no vienas puses, aminoskābes raksturu un, no otras puses, tRNS nukleotīdu secību, katra no 20 aminoskābēm tiek “piešķirta”. tikai noteiktām tRNS ar noteiktu raksturīgu nukleotīdu kombināciju.

Shematiski daži olbaltumvielu biosintēzes procesa momenti, ciktāl mēs tos piedāvājam šodien, ir parādīti attēlā. 19. Šeit, pirmkārt, ir redzams, ka sūtņa RNS molekula ir saistīta ar ribosomu, jeb, kā saka, ribosomu “ieprogrammē” ziņnesis RNS. Jebkurā brīdī tikai salīdzinoši īss mRNS ķēdes segments atrodas tieši pašā ribosomā. Bet tieši šis segments, piedaloties ribosomai, var mijiedarboties ar adaptera RNS molekulām. Šeit atkal galvenā loma ir komplementaritātes principam.

Tas ir izskaidrojums mehānismam, kāpēc dotais mRNS ķēdes triplets atbilst stingri noteiktai aminoskābei. Adaptera RNS (tRNS) ir nepieciešama starpposma saite vai adapteris, kad katra aminoskābe "atpazīst" savu tripletu uz mRNS.

Uz att. 19. attēlā redzams, ka papildus tRNS molekulai ar pievienoto aminoskābi ribosomā ir vēl viena tRNS molekula. Bet, atšķirībā no iepriekš apspriestās tRNS molekulas, šī tRNS molekula ir pievienota ar savu galu proteīna (polipeptīda) ķēdes galam, kas atrodas sintēzes procesā. Šī pozīcija atspoguļo notikumu dinamiku, kas notiek ribosomā proteīna molekulas sintēzes laikā. Šo dinamiku var iedomāties šādi. Sāksim ar kādu starppunktu, kas parādīts attēlā. 19, un to raksturo proteīna ķēdes klātbūtne, kas jau ir sākusies veidoties, tai pievienota tRNS, kas tikko iekļuvusi ribosomā un saistīta ar jaunas tRNS molekulas tripletu ar tai atbilstošo aminoskābi. Acīmredzot pats tRNS molekulas pievienošanas akts mRNS tripletam, kas atrodas noteiktā ribosomas vietā, noved pie tādas savstarpējas orientācijas un cieša kontakta starp aminoskābju atlikumu un konstruējamo proteīna ķēdi, ka kovalentā saite. Savienojums notiek tā, ka būvējamās proteīna ķēdes gals (19. att. pievienots tRNS) no šīs tRNS tiek pārnests uz ienākošās aminoacil-tRNS aminoskābju atlikumu. Rezultātā "pareizā" tRNS, kas spēlēja "donora" lomu, būs brīva un olbaltumvielu ķēde- nodots "pieņēmējam", t.i. "kreisajā" (ienākošā) aminoacil-tRNS. Rezultātā proteīna ķēde tiks pagarināta par vienu aminoskābi un pievienota "kreisajai" tRNS. Tam seko “kreisās” tRNS pārnešana kopā ar ar to saistīto mRNS nukleotīdu tripletu pa labi, tad no šejienes tiks izspiesta bijusī “donora” tRNS molekula un atstās ribosomas. Tās vietā parādīsies jauna tRNS ar proteīna ķēdi, kas tiek būvēta, pagarināta par vienu aminoskābes atlikumu, un mRNS ķēde tiks virzīta par vienu tripletu pa labi attiecībā pret ribosomu. Pārvietojot mRNS ķēdi par vienu tripletu pa labi, ribosomā parādīsies nākamais brīvais triplets (UUU), kuram pēc komplementāra principa uzreiz pievienosies atbilstošā tRNS ar aminoskābi (fenilalanil-tRNS). Tas atkal izraisīs kovalentās (peptīdu) saites veidošanos starp būvējamo olbaltumvielu ķēdi un fenilalanīna atlikumu, un pēc tam mRNS ķēde pārvietosies par vienu tripletu pa labi ar visām no tā izrietošajām sekām utt. Tādā veidā, secīgi, triplets pa tripletam, caur ribosomu tiek izvilkta informatīvās RNS ķēde, kā rezultātā mRNS ķēde tiek “nolasīta” ribosomā kopumā, no sākuma līdz beigām. Vienlaicīgi un kopā ar to notiek secīga, aminoskābe pa aminoskābei, olbaltumvielu ķēdes uzkrāšanās. Attiecīgi tRNS molekulas ar aminoskābēm viena pēc otras nonāk ribosomā un iziet tRNS molekulas bez aminoskābēm. Atrodoties šķīdumā ārpus ribosomas, brīvās tRNS molekulas atkal savienojas ar aminoskābēm un atkal ienes tās ribosomā, pašas, tādējādi cikliski cirkulējot bez iznīcināšanas un izmaiņām.

Bioloģiskās secībās ietvertā informācija

Biopolimēri ir (bioloģiski) polimēri, ko sintezē dzīvas būtnes. DNS, RNS un proteīni ir lineāri polimēri, tas ir, katrs tajos esošais monomērs apvienojas ar vismaz diviem citiem monomēriem. Monomēru secība kodē informāciju, kuras pārraides noteikumus apraksta centrālā dogma. Informācija tiek pārraidīta ar augstu precizitāti, deterministiski, un viens biopolimērs tiek izmantots kā šablons cita polimēra montāžai ar secību, ko pilnībā nosaka pirmā polimēra secība.

Universāli bioloģiskās informācijas pārsūtīšanas veidi

Dzīvos organismos ir trīs veidu neviendabīgi, tas ir, kas sastāv no dažādiem polimēru monomēriem - DNS, RNS un olbaltumvielām. Informācijas pārsūtīšanu starp tām var veikt 3 × 3 = 9 veidos. Centrālā dogma iedala šos 9 informācijas nodošanas veidus trīs grupās:

• Vispārīgi - sastopams lielākajā daļā dzīvo organismu;
• Īpašs - atrodams kā izņēmums, vīrusos un mobilajos genoma elementos vai bioloģiskā eksperimenta apstākļos;
• Nezināms - nav atrasts.

DNS replikācija (DNS → DNS)

DNS ir galvenais veids, kā informācija tiek pārraidīta starp dzīvo organismu paaudzēm, tāpēc precīza DNS dublēšanās (replikācija) ir ļoti svarīga. Replikāciju veic proteīnu komplekss, kas atritina hromatīnu, pēc tam dubulto spirāli. Pēc tam DNS polimerāze un ar to saistītie proteīni veido identisku kopiju katrā no divām daļām.

Transkripcija (DNS → RNS)

Transkripcija ir bioloģisks process, kura rezultātā DNS segmentā esošā informācija tiek kopēta uz sintezētas mRNS molekulas. Transkripciju veic transkripcijas faktori un RNS polimerāze. Eikariotu šūnā primārais transkripts (pirms-mRNS) bieži tiek rediģēts. Šo procesu sauc par savienošanu.

Ģenētiskās informācijas realizācijas shematiskā diagramma pro- un eikariotos.
PROKARIOTI. Prokariotos proteīnu sintēze ar ribosomu (translācija) nav telpiski atdalīta no transkripcijas un var notikt pat pirms mRNS sintēzes pabeigšanas ar RNS polimerāzi. Prokariotu mRNS bieži ir policistroniskas, kas nozīmē, ka tajās ir vairāki neatkarīgi gēni.
EUKARIOTES. eikariotu mRNS tiek sintezēta kā prekursors, pre-mRNS, kas pēc tam tiek pakļauts sarežģītai pakāpeniskai nogatavināšanai - apstrādei, ieskaitot vāciņa struktūras pievienošanu molekulas 5 "galam, vairāku desmitu adenīna atlikumu pievienošanu tās 3" galam. (poliadenilācija), nenozīmīgu sekciju – intronu šķelšanās un nozīmīgu sekciju – eksonu savstarpējā saistība (splicing). Šajā gadījumā var notikt vienas un tās pašas pre-mRNS eksonu savienojums Dažādi ceļi, kas noved pie dažādu nobriedušu mRNS un galu galā dažādu olbaltumvielu variantu veidošanās (alternatīva savienošana). Tikai veiksmīgi apstrādāta mRNS tiek eksportēta no kodola uz citoplazmu un iesaistīta translācijā.

Tulkošana (RNS → proteīns)

RNS replikācija (RNS → RNS)

RNS replikācija - RNS ķēdes kopēšana uz tās komplementāro RNS ķēdi, izmantojot enzīmu RNS atkarīgo RNS polimerāzi. Vīrusi, kas satur vienpavedienu (piemēram, pikornavīrusi, kas ietver mutes un nagu sērgas vīrusu) vai divpavedienu RNS, replikējas līdzīgā veidā.

Tieša proteīna translācija uz DNS veidnes (DNS → proteīns)

Dzīvā translācija ir pierādīta E. coli šūnu ekstraktos, kas saturēja ribosomas, bet ne mRNS. Šādi ekstrakti sintezēja sistēmā ievadītās DNS olbaltumvielas, un antibiotika neomicīns pastiprināja šo efektu.

Epiģenētiskās izmaiņas

Epiģenētiskās izmaiņas ir izmaiņas gēnu ekspresijā, ko neizraisa izmaiņas ģenētiskajā informācijā (mutācijas). Epiģenētiskas izmaiņas rodas gēnu ekspresijas līmeņa modifikācijas rezultātā, tas ir, to transkripcijas un/vai translācijas rezultātā. Visvairāk pētītais epiģenētiskās regulēšanas veids ir DNS metilēšana ar DNS metiltransferāzes proteīnu palīdzību, kas izraisa īslaicīgu, no dzīvības atkarīgu metilētā gēna inaktivāciju. Tomēr, tā kā DNS molekulas primārā struktūra nemainās, šo izņēmumu nevar uzskatīt par patiesu piemēru informācijas pārnešanai no proteīna uz DNS.

prioni

Prioni ir olbaltumvielas, kas pastāv divos veidos. Viena no proteīna formām (konformācijām) ir funkcionāla, parasti šķīst ūdenī. Otrā forma veido ūdenī nešķīstošus agregātus, bieži vien molekulāro polimēru caurulīšu veidā. Monomērs - proteīna molekula - šajā konformācijā spēj apvienoties ar citām līdzīgām olbaltumvielu molekulām, pārvēršot tās otrā, prionam līdzīgā konformācijā. Sēnēs šādas molekulas var tikt mantotas. Bet, tāpat kā DNS metilēšanas gadījumā, proteīna primārā struktūra šajā gadījumā paliek nemainīga, un informācija netiek pārnesta uz nukleīnskābēm.

Termina "dogma" vēsture

oriģināltekstu(Angļu)

Es domāju, ka dogma bija ideja, kurai nebija pamatotu pierādījumu. Vai redzat?!" Un Kriks sajūsmā rēca. "Es vienkārši nezināju, ko nozīmē dogma. Un tikpat labi es to varētu saukt par "Centrālo hipotēzi" vai - ziniet. Ko es gribēju. sakiet, ka dogma bija tikai īstā frāze

Turklāt Kriks savā autobiogrāfiskajā grāmatā What a Mad Pursuit rakstīja par vārda "dogma" izvēli un problēmām, ko šī izvēle radīja:

“Man ir aizdomas, ka es šo ideju nosaucu par centrālo dogmu divu iemeslu dēļ. Secības hipotēzē jau izmantoju vārdu hipotēze, turklāt vēlējos norādīt, ka šis jaunais pieņēmums ir centrālāks un spēcīgāks... Kā izrādās, termina dogma lietošana radīja vairāk nepatikšanas, nekā bija vērts... Daudziem gadus vēlāk Žaks Monods man teica, ka acīmredzot es nesapratu, kas ir domāts ar vārdu dogma, kas nozīmē ticības daļu, kas nav pakļauta šaubām. Es biju neskaidri nobažījies par šo vārda nozīmi, bet, tā kā uzskatīju, ka visiem reliģiskajiem uzskatiem nav nekāda pamata, es lietoju šo vārdu tā, kā es to sapratu, nevis lielākā daļa citu cilvēku, piemērojot to grandiozajai hipotēzei, ka, neskatoties uz pārliecību, iedvesmoja, balstījās uz nelielu daudzumu tiešu eksperimentālu datu.

oriģināltekstu(Angļu)

Man ir aizdomas, ka es šo ideju nosaucu par galveno dogmu divu iemeslu dēļ. Es jau izmantoju acīmredzamo vārda hipotēzi secības hipotēzē, un turklāt vēlējos norādīt, ka šis jaunais pieņēmums ir svarīgāks un spēcīgāks. ... Kā izrādījās, vārda dogma lietošana radīja gandrīz vairāk problēmu, nekā tas bija vērts... Daudzus gadus vēlāk Žaks Monods man norādīja, ka es, šķiet, nesaprotu un pareiza vārda dogma lietošana, kas ir pārliecība, par kuru nevar apšaubīt. Es to uztvēru neskaidri, bet, tā kā es uzskatīju, ka visi reliģiskie uzskati ir nepamatoti, es lietoju šo vārdu tā, kā es pats par to domāju, nevis kā lielākā daļa pasaules, un vienkārši piemēroju to lielai hipotēzei. kam, lai arī cik ticams, bija maz tieša eksperimentāla atbalsta.

Skatīt arī

Piezīmes

Saites

1. B. J. Makartijs, J. J. Holands. Denaturēta DNS kā tieša veidne priekš in vitro Olbaltumvielu sintēze // PNAS. - 1965. - T. 54. - S. 880-886.
2. Verners, E. Genoma semantika, In Silico daudzšūnu sistēmas un centrālā dogma // FEBS vēstules. - 2005. - V. 579. - S. 1779-1782. PMID 15763551
3. Horācijs Frīlends Džadsons. 6. nodaļa: Manuprāt, dogma bija ideja, kurai nebija pamatotu pierādījumu. Tu redzi?! // Astotā radīšanas diena: Bioloģijas revolūcijas veidotāji (25. gadadienas izdevums). - 1996. gads.

Molekulārās bioloģijas centrālā dogma

Šūnas kodola uzbūve

Šūnu frakcionēšana.Mūsdienās frakcionēšana dod iespēju iegūt gandrīz jebkurus šūnu organellus un struktūras: kodolus, nukleolus, hromatīnu, kodolmembrānus, plazmas membrānu, endoplazmatiskā retikuluma vakuolus u.c.

Īpašas metodes

Pirms šūnu frakciju iegūšanas šūnas tiek iznīcinātas homogenizējot. Tālāk no homogenātiem izdala frakcijas. Atdalošā centrifugēšana ir galvenā šūnu struktūru izolācijas metode. Tas ir balstīts uz faktu, ka smagākas daļiņas ātrāk nosēžas centrifūgas caurules apakšā.

Pie maziem paātrinājumiem (1-3 tūkstoši g) kodoli un veselas šūnas nosēžas agrāk, pie 15-30 tūkstošiem g, lielākas daļiņas jeb makrosomas, kas sastāv no mitohondrijiem, maziem plastidiem, peroksisomām, lizosomām utt., nosēžas pie 50 tūkstošiem g. , mikrosomas, šūnas vakuolārās sistēmas fragmenti, nosēžas. Atkārtoti centrifugējot sajauktās apakšfrakcijas, tiek izolētas tīras frakcijas. Smalkākai frakciju atdalīšanai izmanto saharozes blīvuma gradienta centrifugēšanu. Atsevišķu šūnu komponentu iegūšana ļauj izpētīt to bioķīmiju un funkcionālās īpašības, radīt bezšūnu sistēmas, piemēram, ribosomām, kas var sintezēt proteīnu saskaņā ar eksperimentētāja norādīto ziņojuma RNS, vai šūnu supramolekulāro struktūru atjaunošanai.
Izmitināts vietnē ref.rf
Šādas mākslīgās sistēmas palīdz izpētīt smalkos procesus, kas notiek šūnā.

Metode šūnu inženierija. Pēc īpašas apstrādes dažādas dzīvās šūnas var saplūst viena ar otru un izveidot divkodolu šūnu jeb heterokarionu. Heterokarioni, īpaši tie, kas veidojas no cieši saistītām šūnām (piemēram, pelēm un kāmjiem), var iekļūt mitozē un radīt patiesas hibrīda šūnas. Citas metodes ļauj konstruēt šūnas no dažādas izcelsmes kodoliem un citoplazmas.

Mūsdienās šūnu inženierija tiek plaši izmantota ne tikai eksperimentālajā bioloģijā, bet arī biotehnoloģijā. Piemēram, iegūstot monoklonālās antivielas.

Šūnai ir ļoti daudz dažādu funkciju, galvenie darba mehānismi šo funkciju veikšanai ir olbaltumvielas vai to kompleksi ar citām bioloģiskām makromolekulām. Gandrīz visi sintēzes, sabrukšanas, dažādu olbaltumvielu, nukleīnskābju, lipīdu, ogļhidrātu pārkārtošanās procesi notiek, piedaloties fermentu proteīniem. Kontrakciju, kas izraisa šūnu mobilitāti vai vielu un struktūru kustību šūnās, veic arī īpaši kontraktilie proteīni. Daudzas šūnu reakcijas, reaģējot uz ārējiem faktoriem (vīrusiem, hormoniem, svešiem proteīniem utt.), sākas ar šo faktoru mijiedarbību ar īpašiem šūnu receptoru proteīniem.

Olbaltumvielas ir gandrīz visu šūnu struktūru galvenās sastāvdaļas.
Izmitināts vietnē ref.rf
Katra atsevišķa proteīna struktūra ir stingri specifiska, kas izpaužas to primārās struktūras specifikā - aminoskābju secībā pa polipeptīdu, olbaltumvielu ķēdi. Šādu pareizību proteīna ķēdes nepārprotamas aminoskābju secības reproducēšanā nosaka šī gēna reģiona DNS struktūra, kas galu galā ir atbildīga par šī proteīna struktūru un sintēzi. Šī pozīcija ir galvenais molekulārās bioloģijas postulāts jeb tās ʼʼdogmaʼʼ. Turklāt centrālā dogma uzsver informācijas vienvirziena pārraidi: tikai no DNS uz proteīnu (DNA ® mRNS ® proteīns) un noliedz atgriešanās ceļus - no proteīna uz nukleīnskābi.

Pamatojoties uz pašreizējām zināšanām, olbaltumvielu biosintēze ir šāda shematiska diagramma.

galvenā loma proteīnu specifiskās struktūras noteikšanā pieder DNS. DNS molekula, kas sastāv no divām savstarpēji savītām polimēru ķēdēm, ir lineāra struktūra, kuras monomēri ir četru veidu dezoksiribonukleotīdi, kuru maiņa jeb secība gar ķēdi ir unikāla un specifiska katrai DNS molekulai un katrai tās sadaļai. Konkrēts DNS molekulas reģions ir atbildīgs par katra proteīna sintēzi. DNS molekulas sadaļa, kurā ir visa informācija par viena atbilstoša proteīna uzbūvi. sauc par cistronu. Mūsdienās cistrona jēdziens tiek uzskatīts par līdzvērtīgu gēna jēdzienam.

Ir zināms, ka atšķirībā no citām proteīnu sintezējošā aparāta sastāvdaļām eikariotu organismu DNS atrašanās vieta šūnās ir šūnas kodols. Zemākajos (prokariotu) organismos, kuriem nav labi izveidots šūnas kodols, DNS arī tiek atdalīta no pārējās protoplazmas viena vai vairāku kompaktu nukleotīdu veidā.

DNS makromolekulārās struktūras pamatā ir tā sauktais komplementaritātes princips. Tas nozīmē, ka divu savstarpēji savītu DNS virkņu pretējie nukleotīdi papildina viens otru ar savu telpisko struktūru. Šādi komplementārie - komplementārie - nukleotīdu pāri ir A-T pāris (adenīns-timīns) un G-C pāris (guanīns-citozīns).

Jaunu DNS molekulu sintēze šūnā notiek tikai uz esošo DNS molekulu bāzes. Šajā gadījumā abas sākotnējās DNS molekulas ķēdes sāk atšķirties no viena no galiem, un katrā no atdalītajām vienpavedienu sekcijām otrā ķēde sāk pulcēties no barotnē esošajiem brīvajiem nukleotīdiem, stingri ievērojot komplementaritātes principu. Katrā "meitas" DNS molekulā viena virkne ir pilnībā iegūta no oriģināla, bet otra ir tikko sintezēta.

Jāuzsver, ka precīzas reprodukcijas potenciāls ir raksturīgs pašas DNS divpavedienu komplementārajai struktūrai, un tās atklāšana ir viens no galvenajiem bioloģijas sasniegumiem.

Lai veiktu sintēzes procesu - DNS reprodukciju saskaņā ar iepriekš aprakstīto shēmu, ir nepieciešama īpaša fermenta, ko sauc par DNS polimerāzi, darbība. Tas ir šis enzīms, kas secīgi virzās no viena DNS molekulas gala uz otru, divu pavedienu atdalīšanas process ar vienlaicīgu brīvo nukleotīdu polimerizāciju uz tiem saskaņā ar komplementāro principu.

Līdz ar to DNS, tāpat kā matrica, tikai nosaka nukleotīdu secību sintezētajās ķēdēs, un pašu procesu veic proteīns. DNS un tās atsevišķie funkcionālie reģioni, kas satur informāciju par olbaltumvielu struktūru, paši tieši nepiedalās olbaltumvielu molekulu radīšanas procesā. Pirmais solis ceļā uz šīs informācijas realizāciju ir tā sauktais transkripcijas process jeb ʼʼpārrakstīšanaʼʼ. Šajā procesā DNS ķēdē, tāpat kā matricā, tiek sintezēts ķīmiski saistīts polimērs, ribonukleīnskābe (RNS). RNS molekula ir viena ķēde, kuras monomēri ir četru veidu ribonukleotīdi. Četru veidu ribonukleotīdu izkārtojuma secība iegūtajā RNS ķēdē precīzi atkārto vienas no divām DNS ķēdēm atbilstošo dezoksiribonukleotīdu izkārtojuma secību. Sakarā ar to šī gēna struktūrā ierakstītā informācija tiek pilnībā kopēta uz RNS. No katra gēna var noņemt teorētiski neierobežotu skaitu ʼʼkopijuʼʼ - RNS molekulu. RNS molekulas sazinās ar proteīnu sintezējošām šūnas daļiņām un ir tieši iesaistītas olbaltumvielu molekulu sintēzē. Citiem vārdiem sakot, viņi pārsūta informāciju no tās glabāšanas vietām uz tās īstenošanas vietām. Tāpēc šīs RNS tiek sauktas par kurjeru vai ziņojuma RNS, saīsināti kā mRNS vai mRNS.

Sintezētā ziņojuma RNS ķēde tieši izmanto atbilstošo DNS reģionu kā veidni. Šajā gadījumā sintezētā mRNS ķēde precīzi kopē vienu no divām DNS ķēdēm savā nukleotīdu secībā (uracils (U) RNS atbilst tā atvasinājumam timīnam (T) DNS). Viss notiek, pamatojoties uz to pašu komplementaritātes principu, kas nosaka DNS reduplikāciju. Rezultātā notiek informācijas “pārrakstīšana” jeb transkripcija no DNS uz RNS. RNS nukleotīdu ʼʼPārrakstītāsʼʼ kombinācijas jau tieši nosaka to kodēto aminoskābju izvietojumu proteīna ķēdē.

Kā tagad tiek ražots proteīns? Ir zināms, ka olbaltumvielu molekulas monomēru veidi ir aminoskābes, no kurām ir 20 dažādas šķirnes. Katram aminoskābju veidam šūnā ir īpašas adaptera RNS molekulas, kas piesaista tikai šāda veida aminoskābes. RNS apmeklētajā formā aminoskābes nonāk olbaltumvielas sintezējošajās daļiņās - ribosomās, un jau tur RNS ziņneses diktātā tās tiek ievietotas sintezētā proteīna ķēdē.

Olbaltumvielu biosintēzē galvenais ir divu intracelulāru plūsmu saplūšana ribosomās - informācijas plūsma un materiāla plūsma. Ribosomas ir molekulāro izmēru bioķīmiskas "mašīnas", kurās no ienākošajiem aminoskābju atlikumiem tiek samontētas specifiskas olbaltumvielas saskaņā ar vēstneses RNS ietverto plānu. Katrā šūnā ir tūkstošiem ribsomu, olbaltumvielu sintēzes intensitāti nosaka to skaits šūnā. Pēc ķīmiskās būtības ribosoma pieder pie ribonukleoproteīniem un sastāv no īpašas ribosomu RNS un ribosomu olbaltumvielu molekulām. Ribosomām ir iespēja nolasīt mRNS ķēdē ietverto informāciju un realizēt to gatavas proteīna molekulas veidā. Procesa būtība slēpjas apstāklī, ka 20 veidu aminoskābju lineāro izvietojumu proteīna ķēdē nosaka četru veidu nukleotīdu izvietojums pavisam cita polimēra – nukleīnskābes (mRNS) ķēdē. Šī iemesla dēļ šis process, kas notiek ribosomā, parasti tiek saukts par ʼʼtranslācijuʼʼ vai ʼʼtranslācijuʼʼ - tulkojumu no nukleīnskābju ķēžu 4 burtu alfabēta uz proteīnu (polipeptīdu) ķēžu 20 burtu alfabētu. Šajā tulkošanas procesā ir iesaistītas visas trīs zināmās RNS klases: ziņojuma RNS, kas ir translācijas objekts, ribosomu RNS, kas pilda ribosomas organizētāja lomu, un adaptera RNS, kas darbojas kā tulkotājs.

Olbaltumvielu sintēzes process sākas ar aminoskābju savienojumu veidošanos ar adaptera RNS molekulām. Šajā gadījumā, pirmkārt, aminoskābes enerģētiskā ʼʼaktivācijaʼʼ notiek tās fermentatīvās reakcijas dēļ ar adenozīna trifosfāta (ATP) molekulu, un pēc tam ʼʼaktivētāʼʼ aminoskābe tiek savienota ar salīdzinoši īsas tRNS ķēdes galu, savukārt aktivētās aminoskābes ķīmiskā enerģija tiek uzkrāta ķīmiskās saites enerģijas veidā starp aminoskābi un tRNS.

Jāpiebilst, ka reakciju starp aminoskābi un tRNS molekulu veic enzīms aminoacil-tRNS sintetāze. Katrai no 20 aminoskābēm ir savi fermenti, kas veic reakciju, piedaloties tikai šai aminoskābei.

Molekulārās bioloģijas galvenā dogma ir jēdziens un veidi. Kategorijas "Molekulārās bioloģijas centrālā dogma" klasifikācija un pazīmes 2017, 2018.

Matricas biosintēzes galvenā figūra ir nukleīnskābes RNS un DNS. Tās ir polimēru molekulas, kas ietver piecu veidu slāpekļa bāzes, divu veidu pentozes un fosforskābes atlikumus. Slāpekļa bāzes nukleīnskābēs var būt purīns (adenīns, guanīns) un pirimidīns (citozīns, uracils (tikai RNS), timīns (tikai DNS)). Atkarībā no ogļhidrātu struktūras,. ribonukleīnskābes - satur ribozi (RNS) un dezoksiribonukleīnskābes- satur dezoksiribozi (DNS).

Termiņš " matricas biosintēzes "nozīmē šūnas spēju sintezēt polimēru molekulas, piemēram nukleīnskābes Un vāveres, pamatojoties uz veidnes matricu . Tas nodrošina precīzu vissarežģītākās struktūras pārnešanu no esošajām molekulām uz tikko sintezētajām.

Molekulārās bioloģijas pamatpostulāts

Lielākajā daļā gadījumu pārraide iedzimta informācija no mātes šūnas uz meitas šūnu tiek veikta, izmantojot DNS (replikācija). Lai pati šūna izmantotu ģenētisko informāciju, ir nepieciešama RNS, kas veidojas uz DNS šablona (transkripcija). Turklāt RNS ir tieši iesaistīta visos proteīnu molekulu (translācijas) sintēzes posmos, kas nodrošina šūnas struktūru un aktivitāti.

Pamatojoties uz iepriekš minēto centrālā molekulārās bioloģijas dogma, saskaņā ar kuru ģenētiskās informācijas nodošana tiek veikta tikai no nukleīnskābēm (DNS un RNS). Informācijas saņēmējs var būt cita nukleīnskābe (DNS vai RNS) un proteīns.

Centrālā molekulārā dogma bioloģija - noteikums, kas vispārina dabā novērotās ģenētiskās informācijas ieviešanu: informācija tiek pārraidīta no nukleīnskābēm uz proteīnu, bet ne pretējā virzienā. Šo noteikumu 1958. gadā formulēja Frensiss Kriks, un tas tika saskaņots ar datiem, kas tika uzkrāti līdz tam laikam 1970. gadā. Ģenētiskās informācijas pārnešana no DNS uz RNS un no RNS uz proteīnu ir universāla visiem šūnu organismiem bez izņēmuma, un tā ir makromolekulu biosintēzes pamatā. Genoma replikācija atbilst DNS → DNS informatīvajai pārejai. Dabā ir arī pārejas RNS → RNS un RNS → DNS (piemēram, dažos vīrusos), kā arī proteīnu konformācijas izmaiņas, kas tiek pārnestas no molekulas uz molekulu. Transkripcija un tulkošana. Tradicionāli visu transkripcijas un tulkošanas procesu var attēlot šādā diagrammā: Transkripcija ir DNS glabātās informācijas reproducēšanas process vienpavedienu molekulas un RNS (vēstneša RNS, kas pārsūta informāciju par proteīna struktūru no šūnas kodols uz šūnas citoplazmu uz ribosomām). Šis process izpaužas molekulas un RNS sintēzē no DNS veidnes. Molekula un RNS sastāv no nukleotīdiem, no kuriem katrs satur fosforskābes atlikumu, cukuru, ribozi un vienu no četriem slāpekļa bāzes(A, G, C un U-uracils T-tulīna vietā). Sintēze un RNS balstās uz komplementaritātes principu, t.i. pret A vienā DNS virknē ir Y iekšā un RNS, un pret G DNS - C iekšā un RNS (skat. att. Transkripcija - iepriekšējā lapā), līdz ar to RNS ir DNS vai noteiktas tās sadaļas komplementāra kopija. , un satur informāciju, kas kodē aminoskābi vai proteīnu. Katru aminoskābi DNS un RNS kodē 3 nukleotīdu secība, t.i. - triplets, ko sauc par kodonu.Ja transkripcijā divu molekulu savstarpēja atpazīšana izpaužas tikai komplementaritātes principā, tad translācijā papildus komplementaritātei (kodona un RNS un antikodona pagaidu kombinācija RNS (transporta RNS, kas nogādā proteīnu sintēzei nepieciešamās aminoskābes uz sintēzes vietu - ribosomu - sk. att. Transkripcija) molekulārā atpazīšana izpaužas aminoskābes pievienošanas procesā tRNS, izmantojot fermentu kodāzi.Fakts ir ka tRNS molekula sastāv no galvas, kas ietver anti-AOK tripletu, kas sastāv no trīs nukleotīdu secības, un astes, kurai ir noteikts, cik tRNS antikosonu veidu eksistē, tāpēc pastāv daudzas astes formas, un katram antikosonam ir sava astes forma tRNS.Cik daudz astes formu pastāv, tik daudz veidu enzīma kodāzes formu, kas piesaista aminoskābes astei, un katras kodāzes forma atbilst tikai formai. Tādējādi tRNS nes sevī informāciju. tikai antikozonā esošo nukleotīdu n secībā, bet arī molekulas astes formā. Un galvenā informācijas nodošana šeit ir proteīna aminoskābju secības reproducēšana, kas pamudina fermentu, kas kodē proteīnu un RNS

Iepriekšējie materiāli: