Mavzu: Oqsil biosintezi ingibitorlari

Mavzu: Oqsil biosintezi ingibitorlari.
Oqsil biosintezining umumiy sxemasi. Protein biosintezi: qisqacha va tushunarli. Tirik hujayrada oqsil biosintezi. Gen ifodasini tartibga solish
Oqsillarning (polipeptidlarning) biosintezi nihoyatda murakkab va hayratlanarli jarayondir. Protein biosintezi eritrotsitlar bundan mustasno, barcha organlar va to'qimalarda faol ravishda davom etadi. Ko'pgina hujayralar "eksport" uchun oqsillarni sintez qiladi (jigar hujayralari, oshqozon osti bezi) va bu holda ular juda ko'p sonli ribosomalarni o'z ichiga oladi. Hayvonlar hujayrasida ribosomalar soni 105 taga etadi, ribosomaning diametri 20 nm.
Protein sintezi jarayoni ribosomalar yuzasida joylashgan hujayralar ichida sodir bo'ladi, ular bir butun sifatida ishlaydigan 60S va 40S cho'kindi konstantasi bo'lgan ikkita subbirlikdan iborat komplekslardir. Ribosoma tarkibida 30-35% oqsil va 65-70% ribosoma RNK mavjud. Ribosomada aminoatsil va peptidil hududlari mavjud. Birinchisi, ribosomaga kiradigan faol aminokislota va tRNK kompleksini, ikkinchisi esa boshqa tRNK bilan bog'langan polipeptid zanjirini mahkamlash uchun xizmat qiladi. Ribosoma subbirliklari DNK shablonidagi yadro yadrosida sintezlanadi.
Protein sintezi jarayonining mohiyati quyidagicha:Oqsil sintezlovchi sistemaga ribosomalar, nuklein kislotalar, 20 ta aminokislotalar to‘plami, turli fermentlar, ATP, GTP, magniy ionlari va 200 ga yaqin turli katalitik bo‘lmagan oqsil omillari kiradi.
Protein molekulasi aminokislotalar qoldiqlarining uzun zanjiri bo'lib, o'rtacha 100 dan 500 gacha aminokislotalarni tashkil qiladi. Har bir oqsil uchun sintez dasturi deoksiribonuklein kislota (DNK) molekulasida saqlanadi. DNK molekulasi monomerlari nukleotidlar bo'lgan polimerdir. DNK molekulasidagi azotli asoslar ketma-ketligi oqsil molekulasidagi aminokislotalarning ketma-ketligini aniqlaydi.
DNK molekulasida to'rt xil azotli asoslar mavjud: adenin (A), guanin (G), sitozin (C) va timin (T). Uchta asos (uchlik) ketma-ketligi bitta o'ziga xos aminokislotaga mos keladigan kodonni tashkil qiladi.
Nuklein kislotalar - DNK va RNK - oqsil biosintezining muhim tarkibiy qismlari. DNK saqlash uchun javobgardir genetik ma'lumot, RNK esa bu ma'lumotlarning uzatilishini va oqsil molekulalari shaklida amalga oshirilishini belgilaydi. Aytish mumkinki, DNKning asosiy vazifasi genotipni saqlab qolishdir va RNK bu genotipning ifodasidir. Miqdoriy jihatdan hujayrada ribosoma RNK (rRNK) ustunlik qiladi. rRNK spiral bo'laklarga ega va o'zgartirilgan nukleotidlarni o'z ichiga oladi (masalan, 2-metilriboza). rRNK hujayradagi umumiy RNK miqdorining taxminan 80% ni tashkil qiladi. Hujayradagi RNK ning ikkinchi turi boshqa barcha RNK turlari singari yadroda sintez qilingan transfer RNK (tRNK) dir. U hujayradagi umumiy RNK miqdorining 10-15% ni tashkil qiladi. 60 dan ortiq turli tRNKlar aniqlangan. Shuning uchun alohida aminokislotalarni tashish uchun bir nechta turli tRNKlar mavjud. Hujayradagi har bir aminokislota uchun kamida bitta o'ziga xos tRNK mavjud. tRNK molekulalari nisbatan kichikdir. Ularning tuzilishida 75-93 ribonukleotid mavjud.
Aminokislota terminal tRNK mononukleotidning erkin 3-OH guruhiga biriktirilgan bo'lib, u har doim adenilik kislota bilan ifodalanadi. tRNK yana bir muhim joy - antikodonga ega, uning yordamida aminokislotalar va tRNK kompleksi xabarchi RNK (kodon)dagi uchta nukleotidning ma'lum bir ketma-ketligini taniydi. Antikodon va kodon vodorod aloqalari bilan bir-birini to'ldiradi.
Agar hujayradagi irsiy ma'lumotni tashuvchisi yadroda to'plangan DNK bo'lsa, lekin oqsil sintezi sitoplazmada sodir bo'lsa, demak, bu ma'lumotni hujayra sitoplazmasiga uzatuvchi ma'lum bir vositachi bo'lishi kerak. Bu vositachi messenjer yoki xabarchi RNK (mRNK) bo'lib chiqdi. mRNK hujayradagi umumiy RNK miqdorining 2% ni tashkil qiladi. mRNK molekulalari eng uzun (5 minggacha nukleotidlarni o'z ichiga oladi). mRNK shuningdek, to'rt turdagi azotli asoslarni o'z ichiga oladi. Ulardan uchtasi (A, G, C) DNKdagi bilan bir xil, to'rtinchisi esa urasildir.
mRNKda kodlangan ma'lumotlar ribosomalarda paydo bo'ladigan oqsil molekulasining sintezi uchun zarurdir. Hujayra yadrosida mRNK sintezi juda tez sodir bo'ladi, bu oqsil molekulalarining faol biosintezi uchun zarurdir. mRNK yadroning DNK zanjirlaridan birida hosil bo'ladi. Bunday holda, DNKning ikki zanjirli tuzilishi ochiladi va DNKga bog'liq RNK polimeraza ishtirokida komplementarlik printsipiga ko'ra mRNK sintezi sodir bo'ladi:
mRNK sintez sxemasi
Komplementarlik printsipi DNK spiralidagi adenin urasil mRNKga, timin adeninga, guanin sitozinga mos kelishini bildiradi. Shuning uchun mRNK DNKdan ma'lumotni o'qiydi.
Shunday qilib, DNK -» RNK bosqichi mRNK molekulasining sintezini aniqlaydi, unda nukleotidlar ketma-ketligi DNKning ma'lum bir hududiga (geniga) to'ldiruvchi. Bu jarayon transkripsiya deb ataladi. Keyin mRNK ribosomaga kiradi va uning subbirliklari bilan birlashadi. Bitta mRNK molekulasi bir vaqtning o'zida ko'plab ribosomalarga biriktirilib, polisomalar deb ataladigan narsalarni hosil qiladi. Polisomalarning mavjudligi mRNKdan foydalanish samaradorligini va tezligini oshiradi.
Muayyan tarkibdagi polipeptid zanjirining sintezi mRNK shablonida sodir bo'ladi. Axborotni mRNK dan oqsilga o'tkazish jarayoni translatsiya deb ataladi. RNK -> oqsil bosqichi mRNK tomonidan boshqariladigan oqsil sintezi jarayonini ifodalaydi. Shunday qilib, ma'lumot uzatish doimo DNK -» RNK -» oqsil yo'nalishi bo'yicha boradi.
Tarjima jarayoni quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:

1) aminokislotalarning faollashishi va ularning tRNKda fiksatsiyasi;

2) polipeptid zanjiri sintezining boshlanishi;
3) sintezlangan polipeptid zanjirining cho'zilishi;
4) polipeptid zanjirining tugashi va uning chiqarilishi;
5) polipeptid zanjirining translatsiyadan keyingi modifikatsiyasi.
1. Aminokislotalarning faollashishi uchun aminoatsil-tRNK sintetaza fermenti va ATP shaklida energiya sarflanishi kerak:
Xuddi shu ferment ilgari faollashtirilgan aminokislotalarni oxirgi tRNK nukleotidining ribozasining 2 yoki 3 holatiga mahkamlashda ishtirok etadi:
Ushbu kompleks shaklida aminokislota ribosomaga ko'chiriladi, u erda oqsil molekulasi sintezlanadi. Aminoatsil-tRNK sintetaza o'ziga xosdir, u aminokislotalarni ham, tRNKlarni ham taniy oladi. Shunday qilib, hujayrada a-aminokislotalar soniga qarab kamida 20 xil sintetaza mavjud.
2. Ma’lum bir aminokislota bilan efir bog‘i bilan bog‘langan tRNK ribosomaga kiradi va mRNK nukleotidlarining kodon deb ataladigan o‘ziga xos tripleti va uning komplementar spetsifik uchligi (antikodon) o‘rtasidagi komplementarlik turiga ko‘ra mRNK bilan o‘zaro ta’sir qiladi. ma'lum bir aminokislota tashuvchi tRNK. Shunday qilib, har bir mRNK kodon tRNK antikodon tomonidan peptid zanjiridagi bitta aminokislotaning o'ziga xos fiksatsiyasiga mos keladi. Ribosoma mRNK molekulasi bo'ylab harakatlanib, barcha kodonlarni ketma-ket o'qiydi va shu bilan sintez joyiga etkazilgan barcha aminokislotalarning tartibini o'rnatadi.
Protein molekulasining sintezi aminokislotalarning erkin aminokislotadan erkin karboksil guruhigacha bo'lgan yo'nalishda davom etadi. Odatda, polipeptid zanjiri sintezidagi boshlang'ich aminokislota metionin bo'lib, u uchun AUG mRNKning nukleotidlar ketma-ketligi kodon bo'lib xizmat qiladi.
Polipeptid sintezining boshlanishi ikkita tRNK antikodonlari mos keladigan mRNK kodonlarida mahkamlanganda boshlanadi. Jarayon GTP bo'lgan energiya manbai mavjudligini, shuningdek, bir qator oqsillarni boshlash omillari va peptidil transferazaning ishtirokini talab qiladi.
Ushbu fermentning ishtiroki bilan hosil bo'lish tezligi kovalent aloqalar 1200 aminokislota/min/ribosomaga etadi.
Polipeptid sintezini boshlash sxemasi
3. Dipeptid hosil bo'lgandan so'ng, "yuklanmagan" tRNK ribosomani tark etadi va yangi aminokislotalar molekulalarini etkazib berishga qodir va mRNK ribosomaga (polisoma) nisbatan uchta nukleotidni oldinga siljitadi. Harakat (translokatsiya) natijasida erkin kodon keyingi tRNK molekulasini tanib olish uchun joy egallaydi. Shuning uchun cho'zilish bosqichida polipeptid zanjiriga bitta aminokislotaning ketma-ket qo'shilishi mRNK molekulasining kodonlari tartibiga qat'iy muvofiq ravishda sodir bo'ladi.
Bir tRNK molekulasi bo'lgan cho'zilgan polipeptid zanjiri ribosomaning katta bo'linmasiga mahkamlanadi. Har bir qo'shimcha aminokislotalarning polipeptid zanjiriga biriktirilishi tRNK bilan kompleksdagi aminokislotalarning aminokislotalari va peptidning karboksil guruhi o'rtasidagi munosabat tufayli sodir bo'ladi.
4. Polipeptid molekulasi sintezining tugashi yoki yakunlanishi ma'lum "ma'nosiz" tugatish kodonlari va oqsilni tugatish omillarini o'z ichiga oladi. Uchta kodon ma'lum (UAG, UGA, UAA) kodlanmaydi, hech qanday aminokislotalarni bog'lamaydi, chunki hujayrada ularni to'ldiruvchi tRNK antikodonlari mavjud emas. Nazariy jihatdan, 5-3 mRNK yo'nalishi bo'yicha o'tish paytida polisoma tomonidan tan olingan faqat bitta "ma'nosiz" kodon oqsil molekulasi sintezini to'xtatishi kerak.
mRNKning istalgan hududida tugatish kodonining mavjudligi oqsil sintezining tugashini bildiradi. Natijada, polisoma parchalanadi, foydalanilmagan mRNK polinukleotid fosforilaza ta'sirida gidrolizlanadi va ribosoma bo'linmalari yangi oqsil molekulasi sintezini boshlash uchun tayyorlanadi.
mRNK oqsil biosintezi jarayonida qayta-qayta ishtirok etishi mumkin. mRNK molekulasining ishlash muddati turli organizmlarda bir xil emas. Bir necha daqiqadan bir necha kungacha o'zgarishi mumkin.
5. DNKda faqat oqsilning birlamchi tuzilishi kodlangan. Shuning uchun ribosomalarda sintez qilingan oqsil molekulalari hali to'liq tugallangan holatga ega emas. Ular birlamchi polipeptidlar bo'lib, keyinchalik ko'p modifikatsiyaga (monomerlarning oligomerlar hosil qilish uchun birlashishi, kofermentlarning qo'shilishi, kimyoviy o'zgarishlar) o'tadi, ular oqsillarning tuzilishini va shuning uchun ularning faolligini o'zgartiradi.
Ikkilamchi va uchinchi darajali tuzilmalar kodlanmagan, ular birlamchi strukturaning xususiyatlari bilan belgilanadi, ya'ni oqsil molekulasining u yoki bu shakli aminokislotalarning ketma-ketligiga va ularning bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish imkoniyatlariga bog'liq. Sintezlangan oqsillarning strukturaviy o'zgarishlari hatto ribosomalar darajasida yoki sintez tugagandan so'ng, turli funktsional guruhlarning qo'shilishi natijasida sodir bo'ladi.
Shaklda axborot uzatishning ko'rib chiqilayotgan sxemasi
alohida hollarda o'zgarishi mumkin. Shunday qilib, DNK ni o'z ichiga olmaydigan viruslarda ma'lumot RNKga kiritilgan. Virus hujayraga kirganda, bu ma'lumot hujayraning DNKsiga uzatiladi va ikkinchisi allaqachon mRNKni sintez qiladi, uning matritsasida virusli oqsillar sintezlanadi. Bunday jarayon teskari transkripsiya deb ataladi va bu holda ma'lumot uzatish sxemasi quyidagicha bo'ladi:

DNK nukleotidlarining ketma-ketligi va demak, mRNK saqlanib qolar ekan, yangi sintezlangan oqsilning tabiati o'zgarishsiz qoladi.

Protein sintezi uchun zarur bo'lgan genetik ma'lumot so'zlar va jumlalarni tashkil etuvchi harflar ketma-ketligidan iborat bo'lgan inson tiliga o'xshash tarzda ifodalanishi mumkin. Genetik tilda esa faqat to'rtta harf - to'rtta asos (adenin, guanin, urasil, sitozin) mavjud.
Genetik kod uch harfli so'zlarni o'z ichiga oladi. Bu holatda to'rtta asos (43) 64 ta variantni (so'zlarni) beradi, ular 20 ta aminokislotalarni kodlash uchun etarli. Shunday qilib, 64 ta kodon genetik kodni tashkil qiladi
Genetik kodni tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, turli xil aminokislotalar uchun turli xil sonli kodonlar mavjud. Masalan, metionin va triptofanda faqat bitta, arginin, leysin va serinda esa oltita kodon mavjud. Bitta aminokislota uchun bir nechta kodonlarning mavjudligi kodning "degeneratsiyasini" aks ettiradi. Binobarin, bir xil aminokislota tuzilishidagi bir nechta nukleotid tripletlari bilan kodlanishi mumkin. Shu bilan birga, har bir triplet sintezlangan polipeptid zanjirida aniq belgilangan aminokislotaga mos keladi.

Genetik kod universal va turli darajadagi rivojlanish turlarida (odamlar, hayvonlar, o'simliklar, mikroorganizmlar) bir xildir. Kodning universalligi shuni ko'rsatadiki, o'tmishdagi barcha tirik organizmlar bitta ajdodga ega edi.

Masalan, individual aminokislotalar (gidroksiprolin, oksilizin) kodonga ega emas va ular yordamida hosil bo'ladi. kimyoviy reaksiyalar polipeptid zanjirining sintezidan keyin. Bu jarayon post-translational modifikatsiya deb ataladi va har bir oqsilning to'g'ri ishlashi uchun juda muhimdir.
Ma'nosiz kodonlar (UAA, UAG, UGA) aminokislotalarni kodlamaydi, lekin aslida oqsil molekulasi sintezining tugashi uchun signal bo'lib xizmat qiladi.
Shunday qilib, mRNK irsiy axborotni yadrodan sitoplazmatik ribosomaga bevosita tashuvchidir. Bitta ribosoma mRNKda 80 ga yaqin nukleotid uzunlikdagi hududni egallaydi va daqiqada taxminan 100 peptid aloqasini katalizlash qobiliyatiga ega (Severin E. S. va boshq., 2011).
sintez qilingan oqsil molekulalari ribosomalar darajasida yoki sintez tugagandan so'ng turli funktsional guruhlarning biriktirilishi natijasida strukturaviy o'zgarishlarga duch kelishi mumkin. Sitoplazmada mRNK nisbatan qisqa muddatga ega. Ba'zi mRNK sintezlanadi va faol bo'lmagan shaklda saqlanadi, tez oqsil sinteziga tayyor.
mRNK ma'lumotlari nukleotidlarning chiziqli ketma-ketligi bilan bog'liq bo'lganligi sababli, bu ketma-ketlikning yaxlitligi juda muhimdir. Nukleotidlar tartibining har qanday yo'qolishi yoki o'zgarishi oqsil sintezini o'zgartirishi mumkin. Bugungi kunga kelib, organizm hujayralarida DNK replikatsiyasining bir qator inhibitorlari (antibiotiklar, kimyoviy zaharlar, antiviral preparatlar) o'rnatildi. Gendagi purin yoki pirimidin asoslari ketma-ketligining buzilishi mutatsiya deb ataladi.
Kodonda faqat bitta nukleotidni almashtirish (mutatsiya) bir aminokislotaning boshqasiga kodlanishining o'zgarishiga olib keladi. Masalan, gemoglobin molekulasida glutamik kislotani valin bilan almashtirish bilan bog'liq mutatsiya gemoglobin sinteziga olib keladi, bu o'roqsimon hujayrali anemiyani keltirib chiqaradi. Bugungi kunda inson gemoglobin molekulasining polipeptid zanjirining 200 dan ortiq mutatsiyalari ma'lum. Ko'pincha mutagenlar azotli asoslarning tuzilishini o'zgartiradigan moddalar (masalan, nitrozaminlar) bo'lib, bu bazani to'ldiruvchi tabiatning o'zgarishiga olib keladi. Ultraviyole nurlanish timin qoldiqlarining kondensatsiyasini timin dimerlarini hosil qiladi. Yaxshiyamki, hayvonlar ultrabinafsha nurlarining zararli ta'siridan atmosferaning ozon qatlami tomonidan himoyalangan.
Veterinariya amaliyotida qo'llaniladigan ko'plab antibiotiklar hatto tarjima bosqichida ham bakterial oqsil sintezini (linkomitsin, eritromitsin, xloramfenikol) inhibe qiladi. Bunday holda, mikrob hujayrasi o'ladi yoki uning rivojlanishini to'xtatadi. Tetratsiklinlar kabi antibiotiklar yuqori hayvonlar hujayralarida ribosoma sinteziga ta'sir qilmaydi. Penitsillinlar oqsil sintezining to'g'ridan-to'g'ri ingibitorlari emas, ammo ularning bakterial inhibitiv ta'siri hujayra devori geksapeptidlari sintezini blokirovka qilish bilan bog'liq. Shuni ta'kidlash kerakki, oqsil sintezi nafaqat ribosomalarda, balki mitoxondriyalarda ham sodir bo'ladi.
Mitoxondriyalar o'z ehtiyojlari uchun to'liq va mustaqil oqsil sintez apparatiga ega, ammo bu organellalarda barcha mitoxondriyal oqsillar sintez qilinmaydi. Mitoxondriyal RNK umumiy hujayra RNKning atigi 3% ni tashkil qiladi. Mitoxondriyal ribosomalar sitoplazmatiklardan kichikroqdir. UGA kodoni sitoplazmadagi oqsil sintezining yakunlovchisi sifatida mitoxondriyalarda UGG kodon bilan birga aminokislotalarni kodlash uchun ishlatiladi.
Ribosomalarda sintez qilingan oqsillar hali to'liq tugallangan holatga ega emas. Ular birlamchi polipeptidlarni ifodalaydi, keyinchalik ular ko'p modifikatsiyaga (monomerlarning oligomerlarni hosil qilish uchun birlashishi, kofermentlarning qo'shilishi, kimyoviy transformatsiyalar) o'tadi, bu oqsilning tuzilishini va shuning uchun uning faolligini o'zgartiradi.

PROTEINLAR BIOSINTEZI DNK replikatsiyasi dezoksiribonuklein kislotaning qiz molekulasini sintez qilish jarayoni bo'lib, u ota-ona DNK molekulasi matritsasida hujayra bo'linishi paytida sodir bo'ladi. Bunday holda, DNKda kodlangan genetik material ikki baravar ko'payadi va qiz hujayralar o'rtasida bo'linadi. DNK replikatsiyasi DNK polimeraza fermenti tomonidan amalga oshiriladi.

Oqsil biosintezining kashfiyotchilari Fransua Yakob (1920 y.) - fransuz mikrobiologi Jak Lyusen Monod () - fransuz biokimyogari va mikrobiologi

Transkripsiya Oqsil biosintezining birinchi bosqichi transkripsiyadir. Transkripsiya - bu DNK nukleotidlari ketma-ketligidan ma'lumotni RNK nukleotidlar ketma-ketligiga qayta yozish. A T G G A C G A C T DNKning ma'lum bir qismida fermentlar ta'sirida giston oqsillari ajralib chiqadi, vodorod aloqalari buziladi va DNKning qo'sh spirallari burilmaydi. Zanjirlardan biri mRNK qurish uchun shablonga aylanadi. Ma'lum bir joyda DNKning bir qismi fermentlar ta'sirida bo'shashishni boshlaydi. DNK shabloni

Keyin, shablonga asoslanib, RNK polimeraza fermenti ta'sirida mRNK birikmasi komplementarlik printsipiga ko'ra erkin nukleotidlardan boshlanadi. A T G G A C G A C T U A C U G C U G A i-RNK DNK va RNKning azotli asoslari o‘rtasida vodorod bog‘lari, RNK matritsasining o‘zi nukleotidlari o‘rtasida esa efir bog‘lari hosil bo‘ladi. Vodorod aloqasi Ester aloqasi

mRNK mRNK yigʻilgandan soʻng DNK va mRNKning azotli asoslari orasidagi vodorod bogʻlari uziladi va yangi hosil boʻlgan mRNK yadrodagi teshiklardan oʻtib sitoplazmaga oʻtadi va u yerda ribosomalarga birikadi. Va DNKning ikkita zanjiri qayta bog'lanib, qo'sh spiralni tiklaydi va yana giston oqsillari bilan bog'lanadi. mRNK magniy ionlari ishtirokida kichik bo'linma yuzasiga biriktirilgan. Ribosoma sitoplazmasining yadrosi Mg 2+

Tarjima Biosintezning ikkinchi bosqichi tarjimadir. Tarjima - nukleotidlar ketma-ketligini oqsilning aminokislotalar qatoriga tarjima qilish. Sitoplazmada aminokislotalar tRNK bilan birlashadi. Bu turlarga xos reaktsiyalar: ma'lum bir ferment faqat o'zining aminokislotasini tanib, tegishli tRNK bilan bog'lashga qodir. i-RNA AGU U C A U CA A G U a/k a/k a/ k U U G A C U U G C

Keyin tRNK i-RNKga o'tadi va antikodon bilan komplementarni i-RNK kodoniga bog'laydi. Keyin ikkinchi kodon o'ziga xos antikodonni o'z ichiga olgan ikkinchi aminoatsil-tRNK kompleksi bilan bog'lanadi. Antikodon - bu tRNKning yuqori qismida joylashgan nukleotidlarning uchligi. Kodon mRNKdagi nukleotidlarning uchligidir. i-RNK AGU U C A U C A A G U a/ k a/k U U G A C U U G C Komplementar nukleotidlar orasidagi vodorod aloqalari

Ikki tRNK mRNKga biriktirilgandan so'ng, ferment ta'sirida aminokislotalar o'rtasida peptid bog'i hosil bo'ladi; birinchi aminokislota ikkinchi tRNK ga o'tadi va chiqarilgan birinchi tRNK tark etadi. Shundan so'ng, ribosoma keyingi kodonni ish joyiga qo'yish uchun ip bo'ylab harakatlanadi. I-RNA AGU U C A U C A A G U a/k a/ k U U G A C U U G C Peptid aloqasi a/ c

mRNK tarkibidagi "matn" ning ribosoma tomonidan bunday ketma-ket o'qilishi jarayon to'xtash kodonlaridan biriga (terminal kodonlar) yetguncha davom etadi. Bunday uchlik uchlik UAA, UAG, UGA hisoblanadi. Bitta mRNK molekulasida bir nechta polipeptid zanjirlarini sintez qilish bo'yicha ko'rsatmalar bo'lishi mumkin. Ribosomalar oqsilidagi i-RNK Nihoyat, fermentlar bu i-RNK molekulasini parchalaydi va uni alohida nukleotidlarga bo'linadi.

3. nazorat testi 1. Transkripsiya jarayonida mRNK molekulasining sintezi uchun shablon: a) butun DNK molekulasi butun DNK molekulasi b) DNK molekulasi zanjirlaridan butunlay biri DNK molekulasi zanjirlaridan biri c) bir qismi. DNK zanjirlaridan biri DNK zanjirlaridan birining kesimini bog'laydi d) ba'zi hollarda DNK molekulasi zanjirlaridan biri, boshqalarida esa butun DNK molekulasi Ba'zi hollarda DNK molekulasi zanjirlaridan biri, boshqalar , butun DNK molekulasi. 2. Transkripsiya sodir bo'ladi: a) yadrodagi yadroda b) ribosomalarda ribosomalarda c) sitoplazmada sitoplazmada d) silliq ER kanallarida silliq ER kanallarida 3. Nukleotidlar ketma-ketligi. t-RNK antikodon qat'iy ravishda to'ldiruvchi bo'ladi: b) berilgan t-RNK bog'langan aminokislota; berilgan t-RNK bog'langan aminokislota; c) genning nukleotid ketma-ketligi; nukleotidlar ketma-ketligi. gen;

4. Hujayrada translatsiya amalga oshiriladi: a) yadrodagi yadroda b) ribosomalarda ribosomalarda c) sitoplazmadagi sitoplazmada d) silliq ER kanallarida silliq ER 5 kanallarida. Tarjima paytida oqsilning polipeptid zanjirini yig'ish uchun shablon: a) ikkala zanjir DNK molekulasi zanjirlaridan biri b) DNK molekulasi zanjirlaridan biri DNK molekulasi zanjirlaridan biri c) mRNK molekulasi. mRNK molekulasi d) ba'zi hollarda DNK zanjirlaridan biri, boshqalarida - mRNK molekulasi ba'zi hollarda DNK zanjirlaridan biri, boshqalarida - mRNK molekulasi 6. Hujayrada oqsil biosintezi jarayonida. ATP energiyasi: a) iste'mol qilinadi b) saqlanadi c) iste'mol qilinmaydi va ajralib chiqmaydi iste'mol qilinmaydi va tashqariga chiqmaydi d) sintezning ba'zi bosqichlarida iste'mol qilinadi, boshqalarida - sintezning ayrim bosqichlarida chiqariladi, iste'mol qilinadi boshqalar - chiqariladi 7. Ortiqchasini yo'q qiling: ribosomalar, t- RNK, mRNK, aminokislotalar, DNK.ribosomalar tRNK mRNAaminokislotalarDNK

8. Uch nukleotiddan iborat t-RNK molekulasining komplementarlik printsipiga ko ra mRNK ning ma lum kesimiga komplementar bog langan kesimi ... deyiladi 9. DNK molekulasidagi azotli asoslar ketma-ketligi quyidagicha: ATTAACGCCTAT. mRNKdagi azotli asoslar ketma-ketligi qanday bo'ladi? a) TAATTGTSGATAATAATTGTSGATA b) GCTGTTATTGCGTGTTATTGTS c) WAAAUCCGUTUTUAAAUCCGUTUT d) UAAUUGTSGAUAUAAUUUGTSGAUA

Protein sintezi mexanizmini tushunish ko'plab olimlarning uzoq va murakkab ishlarining natijasidir. Bu yorqin yutuq endi biologiya fanining asosiy qoidalaridan biri hisoblanadi. Ammo bu jarayonning aksariyati hali ham bizning bilimimizdan tashqarida. Xulosa

Protein biosintezi har bir tirik hujayrada sodir bo'ladi. U eng faol yosh o'sayotgan hujayralarda, ularning organellalarini qurish uchun oqsillar sintezlanadi, shuningdek, ferment oqsillari va gormon oqsillari sintezlanadigan sekretor hujayralarda.

Oqsillarning tuzilishini aniqlashda asosiy rol DNK ga tegishli. Bitta oqsilning tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan DNK bo'lagi gen deb ataladi. DNK molekulasida bir necha yuz genlar mavjud. DNK molekulasi oqsildagi aminokislotalar ketma-ketligi uchun aniq birlashtirilgan nukleotidlar ko'rinishidagi kodni o'z ichiga oladi. DNK kodi deyarli to'liq shifrlangan. Uning mohiyati quyidagicha. Har bir aminokislota uchta qo'shni nukleotiddan iborat DNK zanjirining bir qismiga to'g'ri keladi.

Misol uchun, T-T-T bo'limi lizin aminokislotalariga mos keladi, segment A-C-A- sistin, C-A-A - valin va boshqalar 20 xil aminokislotalar mavjud, 4 ta nukleotidning 3 ga bo'lishi mumkin bo'lgan birikmalari soni 64. Shuning uchun barcha aminokislotalarni kodlash uchun ortiqcha tripletlar etarli.

Protein sintezi murakkab ko'p bosqichli jarayon bo'lib, matritsa sintezi printsipiga muvofiq davom etadigan sintetik reaktsiyalar zanjirini ifodalaydi.

DNK hujayra yadrosida joylashganligi va oqsil sintezi sitoplazmada sodir bo'lganligi sababli, DNKdan ribosomalarga ma'lumot uzatuvchi vositachi mavjud. Bunday vositachi mRNK hisoblanadi. :

Protein biosintezida hujayraning turli qismlarida sodir bo'ladigan quyidagi bosqichlar aniqlanadi:

Birinchi bosqich - i-RNK sintezi yadroda sodir bo'ladi, uning davomida DNK genidagi ma'lumotlar i-RNKga qayta yoziladi. Bu jarayon transkripsiya (lotincha "transkript" - qayta yozish) deb ataladi.

Ikkinchi bosqichda aminokislotalar t-RNK molekulalari bilan birlashtiriladi, ular ketma-ket uchta nukleotid - antikodonlardan iborat bo'lib, ularning yordami bilan ularning triplet kodoni aniqlanadi.
Uchinchi bosqich - translatsiya deb ataladigan polipeptid bog'larini bevosita sintez qilish jarayoni. U ribosomalarda uchraydi.
To'rtinchi bosqichda oqsilning ikkilamchi va uchinchi darajali tuzilishi, ya'ni oqsilning yakuniy tuzilishi hosil bo'ladi.
Shunday qilib, oqsil biosintezi jarayonida DNKga kiritilgan aniq ma'lumotlarga muvofiq yangi oqsil molekulalari hosil bo'ladi. Bu jarayon oqsillarning yangilanishini, metabolik jarayonlarni, hujayralarning o'sishi va rivojlanishini, ya'ni hujayra hayotiy faoliyatining barcha jarayonlarini ta'minlaydi.

Xromosomalar (yunoncha "chroma" - rang, "soma" - tana) hujayra yadrosining juda muhim tuzilmalari. Ular hujayra bo'linish jarayonida katta rol o'ynaydi, irsiy ma'lumotlarni bir avloddan ikkinchisiga o'tishni ta'minlaydi. Ular oqsillarga biriktirilgan DNKning yupqa iplaridir. Filamentlar xromatidlar deb ataladi va DNK, asosiy oqsillar (gistonlar) va kislotali oqsillardan iborat.

Bo'linmaydigan hujayrada xromosomalar yadroning butun hajmini to'ldiradi va mikroskop ostida ko'rinmaydi. Bo'linish boshlanishidan oldin DNK spiralizatsiyasi sodir bo'ladi va har bir xromosoma mikroskop ostida ko'rinadi. Spiralizatsiya paytida xromosomalar o'n minglab marta kamayadi. Bu holatda xromosomalar yonma-yon yotgan ikkita bir xil ipga (xromatidlarga) o'xshab, umumiy joy - sentromera bilan bog'langan.

Har bir organizm xromosomalarning doimiy soni va tuzilishi bilan tavsiflanadi. Somatik hujayralarda xromosomalar doimo juft bo'ladi, ya'ni yadroda bir juftni tashkil etuvchi ikkita bir xil xromosoma mavjud. Bunday xromosomalar gomologik, somatik hujayralardagi juftlashgan xromosomalar to'plami esa diploid deyiladi.

Demak, odamlarda xromosomalarning diploid to'plami 46 ta xromosomadan iborat bo'lib, 23 juftni tashkil qiladi. Har bir juftlik ikkita bir xil (homolog) xromosomalardan iborat.

Xromosomalarning strukturaviy xususiyatlari ularning A, B, C, D, E, F, G lotin harflari bilan belgilanadigan 7 ta guruhini ajratish imkonini beradi. Xromosomalarning barcha juftlari seriya raqamlariga ega.

Erkaklar va ayollar 22 juft bir xil xromosomaga ega. Ular autosomalar deb ataladi. Erkaklar va ayollar bir juft xromosomada farqlanadi, ular jinsiy xromosomalar deb ataladi. Ular harflar bilan belgilanadi - katta X (C guruhi) va kichik Y (guruh C,). Ayol tanasida 22 juft autosomalar va bir juft (XX) jinsiy xromosomalar mavjud. Erkaklarda 22 juft autosomalar va bir juft (XY) jinsiy xromosomalar mavjud.

Somatik hujayralardan farqli o'laroq, jinsiy hujayralar xromosomalar to'plamining yarmini o'z ichiga oladi, ya'ni ular har bir juftdan bitta xromosomani o'z ichiga oladi! Bunday to'plam haploid deb ataladi. Xromosomalarning gaploid to'plami hujayraning etukligi jarayonida paydo bo'ladi.

Barcha tirik hujayralarda oqsillar ribosomalar tomonidan sintezlanadi. . Ribosoma ribosomadan qurilgan murakkab assimetrik to'rtlamchi tuzilishga ega bo'lgan yirik makromolekuladir. nuklein kislotalar(ribosoma RNK) va oqsillar. Proteinni sintez qilish uchun ribosoma quyidagilar bilan jihozlangan bo'lishi kerak:

1. Oqsilning polipeptid zanjiridagi aminokislotalar qoldiqlarining almashinish tartibini belgilovchi dastur.

2. Protein hosil qiladigan aminokislota moddasi.

3. Energiya.

Ribosomaning o'zi peptid aloqalarini shakllantirish va shunga mos ravishda aminokislotalar qoldiqlarini oqsil polipeptid zanjiriga polimerizatsiya qilish uchun javob beradigan katalitik (fermentativ) funktsiyaga ega.

Oqsilning polipeptid zanjiridagi aminokislotalar qoldiqlarining almashinish tartibini belgilovchi dastur dezoksiribonuklein kislotadan (DNK), ya'ni hujayra genomidan kelib chiqadi.Genlar deb ataladigan ikki zanjirli DNKning alohida bo'limlari. ulardagi bir zanjirli RNK zanjirlarining sintezi. Sintezlangan RNK zanjirlari DNK zanjirlaridan biriga komplementar bo'lib, shu tariqa o'zlarining ribonukleotidlar ketma-ketligida boshqa DNK zanjirining dezoksiribonukleotidlar ketma-ketligini aniq takrorlaydi. RNK polimeraza fermenti tomonidan amalga oshiriladigan genni bunday nusxalash jarayoni transkripsiya deb ataladi. RNK sintez paytida va undan keyin, ayniqsa eukaryotik hujayralarda, qayta ishlash deb ataladigan bir qator qo'shimcha o'zgarishlarga duch kelishi mumkin, bunda nukleotidlar ketma-ketligining ma'lum qismlari undan kesilishi mumkin. Keyin hosil bo'lgan RNK sintezlangan oqsildagi aminokislotalar ketma-ketligini aniqlaydigan dastur sifatida ribosomalarga kiradi. U informatsion yoki "xabarchi" RNK (mRNK) deb ataladi. Shunday qilib, genlarning transkripsiyasi va mRNKning shakllanishi DNKdan ribosomalarga axborot oqimini ta'minlaydi.

Aminokislotalar oqsillarning qurilish bloklari hisoblanadi. Ammo erkin aminokislotalar ribosoma tomonidan ishlatilmaydi.Ribosoma uchun substrat boʻlib xizmat qilishi uchun aminokislota ATPning birikishi orqali faollashishi va transfer yoki transfer RNK deb ataladigan maxsus RNK molekulasi tomonidan qabul qilinishi (kovalent biriktirilishi) kerak. tRNK), aminoatsil-tRNK fermenti yordamida sintezlanadi. Olingan aminoatsil-tRNKlar ribosomaga oqsil sintezi uchun substrat sifatida kiradi. Bundan tashqari, aminokislotalar qoldig'i va tRNK o'rtasidagi kimyoviy bog'lanish energiyasi ribosomada peptid bog'ini hosil qilish uchun sarflanadi. Shunday qilib, aminokislotalarning faollashishi va aminoatsil-tRNKning shakllanishi ribosoma oqsili sintezi uchun ham material, ham energiya oqimini ta'minlaydi.

Ushbu uchta oqim (ma'lumot, material va energiya) ribosomada uchrashadi. Ularni idrok etib, ribosoma mRNK nukleotidlar ketma-ketligi tilidan genetik ma'lumotni sintez qilingan oqsil polipeptid zanjirining aminokislotalar ketma-ketligi tiliga tarjima qiladi yoki tarjima qiladi. Agar biz buni molekulyar jihatdan tasavvur qilsak, u holda ribosoma mRNK zanjirini ketma-ket skanerdan o'tkazadi (u bo'ylab harakatlanadi) va shuningdek, muhitdan aminoatsil-tRNKni ketma-ket tanlaydi, buning natijasida aminoatsil-tRNK aminoatsil qoldig'ining o'ziga xosligi tanlangan. ribosoma har safar mRNKning ribosoma qismi tomonidan o'qiladigan nukleotidlar birikmasining o'ziga xosligi bilan aniqlanadi. Shunday qilib, genetik kod muammosi paydo bo'ladi: nukleotidlarning qanday birikmalari oqsil molekulalarini tashkil etuvchi 20 ta aminokislotalarning har birini belgilaydi, ya'ni kodlaydi?

Ribosomaning mRNK zanjiri bo'ylab harakati (yoki boshqacha aytganda, mRNK zanjirining ribosoma orqali o'tishi) kodlovchi nukleotid tartibiga muvofiq turli xil aminoatsil-tRNKlarning ribosomasiga kirishning qat'iy vaqtinchalik tartibini o'rnatadi. mRNK bo'ylab birikmalar. Tanlangan aminoatsil-tRNKning aminoatsil qoldig'i har safar ribosoma tomonidan o'sib borayotgan polipeptid zanjiriga kovalent bog'lanadi. Deatsillangan tRNK ribosomadan eritmaga chiqariladi. Shunday qilib, ketma-ket, bosqichma-bosqich, oqsilning polipeptid zanjiri quriladi (1-sxemaga qarang).

Organizmning eng muhim funktsiyalari - moddalar almashinuvi, o'sishi, rivojlanishi, irsiyatning uzatilishi, harakatlanishi va boshqalar - oqsillar, nuklein kislotalar va boshqa biologik jarayonlar ishtirokidagi ko'plab kimyoviy reaktsiyalar natijasida amalga oshiriladi. faol moddalar. Shu bilan birga, hujayralarda doimiy ravishda turli xil birikmalar sintezlanadi: qurilish oqsillari, ferment oqsillari, gormonlar. Ayirboshlash jarayonida bu moddalar eskiradi va yo'q qilinadi, ularning o'rnida yangilari hosil bo'ladi. Oqsillar hayotning moddiy asosini yaratganligi va barcha metabolik reaktsiyalarni tezlashtirishi sababli, hujayraning va umuman organizmning hayotiy faoliyati hujayralarning o'ziga xos oqsillarni sintez qilish qobiliyati bilan belgilanadi. Ularning asosiy tuzilishi DNK molekulasidagi genetik kod bilan oldindan belgilanadi.

Protein molekulalari o'nlab va yuzlab aminokislotalardan (aniqrog'i, aminokislota qoldiqlaridan) iborat. Misol uchun, gemoglobin molekulasida ularning 600 ga yaqini mavjud va ular to'rtta polipeptid zanjiriga taqsimlanadi; ribonukleaza molekulasida 124 ta shunday aminokislotalar va boshqalar mavjud.

Molekulalar oqsilning birlamchi tuzilishini aniqlashda asosiy rol o'ynaydi DNK. Uning turli bo'limlari turli xil oqsillarning sintezini kodlaydi, shuning uchun bitta DNK molekulasi ko'plab individual oqsillarni sintez qilishda ishtirok etadi. Oqsillarning xossalari polipeptid zanjiridagi aminokislotalarning ketma-ketligiga bog'liq. O'z navbatida, aminokislotalarning almashinishi DNKdagi nukleotidlar ketma-ketligi bilan belgilanadi va har bir aminokislota ma'lum bir tripletga mos keladi. Eksperimental tarzda isbotlanganki, masalan, AAC tripleti bo'lgan DNK mintaqasi leytsin aminokislotalariga, ACC tripleti triptofanga, ACA tripleti sisteinga mos keladi va hokazo. DNK molekulasini uchliklarga bo'lish orqali oqsil molekulasida qaysi aminokislotalar va qanday ketma-ketlikda joylashishini tasavvur qilish mumkin. Tripletlar to‘plami genlarning moddiy asosini tashkil qiladi va har bir genda ma’lum bir oqsilning tuzilishi haqidagi ma’lumotlar mavjud (gen irsiyatning asosiy biologik birligi; kimyoviy tilda gen bir necha yuzta asosni o‘z ichiga olgan DNK segmentidir. juft).

genetik kod - DNK va RNK molekulalarining tarixan tashkil etilgan tashkiloti, ulardagi nukleotidlar ketma-ketligi oqsil molekulalaridagi aminokislotalarning ketma-ketligi haqida ma'lumot beradi. Kod xususiyatlari: triplet (kodon), bir-birining ustiga chiqmasligi (kodonlar bir-birini kuzatib boradi), o'ziga xoslik (bitta kodon polipeptid zanjirida faqat bitta aminokislotani aniqlay oladi), universallik (barcha tirik organizmlarda bir xil kodon bir xil aminokislotalarning tarkibini belgilaydi. polipeptid), ortiqcha (ko'pchilik aminokislotalar uchun bir nechta kodonlar mavjud). Aminokislotalar to'g'risida ma'lumotga ega bo'lmagan tripletlar sintezning boshlanishini ko'rsatadigan to'xtash tripletlaridir. i-RNK.(V.B. Zaxarov. Biologiya. Ma’lumotnomalar. M., 1997).

DNK hujayra yadrosida joylashganligi va oqsil sintezi sitoplazmada sodir bo'lganligi sababli, DNKdan ribosomalarga ma'lumot uzatuvchi vositachi mavjud. RNK ham shunday vositachi bo'lib xizmat qiladi, unga nukleotidlar ketma-ketligi DNKdagiga to'liq mos ravishda - komplementarlik printsipiga muvofiq qayta yoziladi. Bu jarayon shunday nomlandi transkripsiyalar va matritsa sintez reaktsiyasi sifatida davom etadi. U faqat tirik tuzilmalar uchun xarakterlidir va tirik mavjudotlarning eng muhim xususiyati - o'z-o'zini ko'paytirish asosida yotadi. Protein biosintezi DNK zanjirlarida mRNKning shablonli sintezidan oldin amalga oshiriladi. Hosil bo'lgan mRNK hujayra yadrosidan sitoplazmaga chiqadi, u erda ribosomalar bog'lanadi va TRJK yordamida aminokislotalar bu erga etkazib beriladi.

Protein sintezi DNK, mRNK, tRNK, ribosomalar, ATP va turli fermentlarni o'z ichiga olgan murakkab ko'p bosqichli jarayondir. Birinchidan, sitoplazmadagi aminokislotalar fermentlar tomonidan faollashtiriladi va tRNKga (CCA nukleotidi joylashgan joyga) biriktiriladi. Keyingi qadam aminokislotalarning DNKdan nukleotidlarning almashinishi mRNKga o'tish tartibida birikmasidir. Ushbu bosqich deyiladi efirga uzatish. mRNK zanjirida bitta ribosoma emas, balki ularning bir guruhi - bunday kompleks polisoma deb ataladi (N.E. Kovalev, L.D. Shevchuk, O.I. Shchurenko. Tayyorlov bo'limlari uchun biologiya. tibbiyot institutlari).

Sxema Protein biosintezi

Protein sintezi ikki bosqichdan iborat - transkripsiya va translatsiya.

I. Transkripsiya (qayta yozish) - RNK molekulalarining biosintezi, matritsa sintezi printsipiga ko'ra DNK molekulalarida xromosomalarda amalga oshiriladi. Fermentlar yordamida barcha turdagi RNKlar (mRNK, rRNK, tRNK) DNK molekulasining (genlarning) tegishli bo'limlarida sintezlanadi. 20 xil tRNK sintezlanadi, chunki oqsil biosintezida 20 ta aminokislotalar ishtirok etadi. Keyin mRNK va tRNK sitoplazmaga chiqadi, rRNK ribosoma subbirliklariga birlashadi, ular ham sitoplazmaga chiqadi.

II. Tarjima (transmissiya) - oqsillarning polipeptid zanjirlarining sintezi ribosomalarda amalga oshiriladi. U quyidagi hodisalar bilan birga keladi:

1. Ribosomaning funksional markazi - mRNK va ribosomalarning ikkita bo'linmasidan iborat FCR hosil bo'lishi. PCRda har doim ikkita triplet (olti nukleotid) mRNK mavjud bo'lib, ikkita faol markazni hosil qiladi: A (aminokislota) - aminokislotalarni aniqlash markazi va P (peptid) - aminokislotalarni peptid zanjiriga biriktirish markazi.

2. tRNKga biriktirilgan aminokislotalarning sitoplazmadan PCRga o'tishi. Faol A markazida tRNK antikodoni mRNK kodon bilan o'qiladi; komplementarlik holatida ribosomaning mRNK bo'ylab bir tripletga oldinga siljish (sakrash) uchun signal bo'lib xizmat qiladigan bog'lanish paydo bo'ladi. Natijada “rRNK va tRNK ning aminokislota bilan kodoni” kompleksi P ning faol markaziga o‘tadi, u yerda aminokislotalar peptid zanjiriga (oqsil molekulasi) biriktiriladi. Keyin tRNK ribosomani tark etadi.

3. Peptid zanjiri translatsiya tugaguniga qadar uzayadi va ribosoma mRNKdan sakrab chiqadi. Bir vaqtning o'zida bir mRNKga bir nechta ribosomalar (polisomalar) sig'ishi mumkin. Polipeptid zanjiri endoplazmatik retikulum kanaliga botiriladi va u erda ikkilamchi, uchinchi yoki to'rtlamchi tuzilishga ega bo'ladi. 200-300 aminokislotadan iborat bitta oqsil molekulasining yig'ilish tezligi 1-2 minut. Protein biosintezi formulasi: DNK (transkripsiya) --> RNK (tarjima) --> oqsil.

Bir tsiklni tugatgandan so'ng, polisomalar yangi oqsil molekulalarining sintezida ishtirok etishi mumkin.

Ribosomadan ajratilgan oqsil molekulasi biologik faol bo'lmagan ip shakliga ega. Molekula ikkilamchi, uchinchi va toʻrtlamchi tuzilishga, yaʼni maʼlum fazoviy oʻziga xos konfiguratsiyaga ega boʻlgandan soʻng u biologik funksional boʻladi. Protein molekulasining ikkilamchi va keyingi tuzilmalari aminokislotalarning almashinishiga kiritilgan ma'lumotlarda, ya'ni oqsilning birlamchi tuzilishida oldindan belgilanadi. Boshqacha aytganda, globulani shakllantirish dasturi, uning noyob konfiguratsiyasi aniqlanadi asosiy tuzilma molekula, bu o'z navbatida tegishli gen nazorati ostida qurilgan.

Oqsil sintezining tezligi ko'pgina omillar bilan belgilanadi: atrof-muhit harorati, vodorod ionlarining konsentratsiyasi, sintezning yakuniy mahsuloti miqdori, erkin aminokislotalar, magniy ionlari mavjudligi, ribosomalarning holati va boshqalar.