يسمى مجمع البروتينات dna و rna. الحمض النووي والجينات

موضوع محاضرة اليوم هو تخليق DNA و RNA والبروتينات. يسمى تخليق الحمض النووي النسخ المتماثل أو المضاعفة (المضاعفة) ، ويسمى تخليق الحمض النووي الريبي النسخ (إعادة الكتابة بالحمض النووي) ، ويطلق على تخليق البروتين الذي يقوم به الريبوسوم على الحمض النووي الريبي الرسول الترجمة ، أي أننا نترجم من لغة النيوكليوتيدات إلى لغة أحماض أمينية.

سنحاول تقديم لمحة موجزة عن كل هذه العمليات ، بينما نتناول في نفس الوقت مزيدًا من التفاصيل حول التفاصيل الجزيئية ، من أجل إعطائك فكرة عن العمق الذي تمت دراسة هذا الموضوع من أجله.

تكرار الحمض النووي

يتضاعف جزيء الحمض النووي ، المكون من حلزونات ، أثناء انقسام الخلية. تعتمد مضاعفة الحمض النووي على حقيقة أنه عندما تكون الخيوط غير مجعدة ، يمكن إكمال نسخة تكميلية لكل خيط ، وبالتالي الحصول على شريطين من جزيء الحمض النووي الذي ينسخ الأصلي.

يشار هنا أيضًا إلى إحدى معلمات الحمض النووي ، وهذه هي درجة اللولب ، وهناك 10 أزواج قاعدية لكل منعطف كامل ، لاحظ أن خطوة واحدة ليست بين الحواف الأقرب ، ولكن من خلال واحدة ، نظرًا لأن الحمض النووي يحتوي على أخدود صغير و واحد كبير. تتفاعل البروتينات التي تتعرف على تسلسل النوكليوتيدات مع الحمض النووي من خلال الأخدود الرئيسي. تبلغ درجة اللولب 34 أنجستروم وقطر اللولب المزدوج 20 أنجستروم.

يتم إجراء تكرار الحمض النووي بواسطة إنزيم DNA polymerase. هذا الإنزيم قادر فقط على نمو الحمض النووي في نهاية 3. تتذكر أن جزيء الحمض النووي مضاد للتوازي ، وتسمى نهاياته المختلفة الطرف 3΄ والنهاية 5΄. أثناء توليف النسخ الجديدة على كل خيط ، يتم تمديد خيط واحد جديد في الاتجاه من 5΄ إلى 3΄ ، والآخر في الاتجاه من 3΄ إلى الطرف 5. ومع ذلك ، لا يمكن لبوليميراز الحمض النووي أن يمد النهاية 5΄. لذلك ، فإن تركيب خيط واحد من الحمض النووي ، الذي ينمو في اتجاه "مناسب" للإنزيم ، يستمر بشكل مستمر (يطلق عليه الخيط الرئيسي أو الرئيسي) ، ويتم توليف الشريط الآخر باختصار شظايا (يطلق عليها شظايا Okazaki تكريما للعالم الذي وصفها). ثم يتم خياطة هذه الأجزاء معًا ، ويسمى هذا الخيط الخيط المتأخر ، بشكل عام ، يكون تكرار هذا الخيط أبطأ. يُطلق على الهيكل الذي يتم تكوينه أثناء النسخ المتماثل شوكة النسخ المتماثل.

إذا نظرنا إلى تكرار الحمض النووي للبكتيريا ، ويمكن ملاحظة ذلك في المجهر الإلكتروني ، فسنرى أنه يشكل أولاً "عينًا" ، ثم يتمدد ، وفي النهاية يتم نسخ جزيء الحمض النووي الدائري بالكامل. تحدث عملية النسخ بدقة كبيرة ، ولكنها ليست مطلقة. يرتكب بوليميراز الحمض النووي البكتيري أخطاءً ، أي أنه يدخل النيوكليوتيدات الخاطئة التي كانت موجودة في قالب جزيء الحمض النووي ، تقريبًا بتردد 10-6. في حقيقيات النوى ، تعمل الإنزيمات بشكل أكثر دقة ، نظرًا لأنها أكثر تعقيدًا ، يقدر مستوى الأخطاء في تكاثر الحمض النووي لدى البشر بـ 10-7-10-8. يمكن أن تختلف دقة النسخ المتماثل في مناطق مختلفة من الجينوم ، وهناك مناطق ذات تواتر متزايد للطفرات وهناك مناطق أكثر تحفظًا ، حيث نادرًا ما تحدث الطفرات. وفي هذا ، يجب التمييز بين عمليتين مختلفتين: عملية ظهور طفرة الحمض النووي وعملية إصلاح الطفرة. بعد كل شيء ، إذا أدت الطفرات إلى نتيجة قاتلة ، فلن تظهر في الأجيال القادمة ، وإذا لم يكن الخطأ قاتلاً ، فسيتم إصلاحه في الأجيال القادمة ، وسنكون قادرين على مراقبة مظاهره ودراستها. ميزة أخرى لتضاعف الدنا هي أن بوليميراز الدنا لا يمكنه بدء عملية التوليف من تلقاء نفسه ، فهو يحتاج إلى "بذرة". عادةً ما يتم استخدام جزء RNA كبذرة. إذا كنا نتحدث عن جينوم بكتيريا ، فهناك نقطة خاصة تسمى أصل (مصدر ، بداية) النسخ المتماثل ، في هذه المرحلة يوجد تسلسل يتعرف عليه الإنزيم الذي يصنع الحمض النووي الريبي. إنه ينتمي إلى فئة بوليميرات الحمض النووي الريبي ، وفي هذه الحالة يسمى بريماز. لا تحتاج بوليميرات الحمض النووي الريبي إلى بذور ، وهذا الإنزيم يصنع جزءًا قصيرًا من الحمض النووي الريبي - "البذرة" التي يبدأ بها تخليق الحمض النووي.

النسخ

العملية التالية هي النسخ. دعنا نتناولها بمزيد من التفصيل.

النسخ هو توليف الحمض النووي الريبي على الحمض النووي ، أي أن تخليق الشريط التكميلي من الحمض النووي الريبي على جزيء الحمض النووي يتم تنفيذه بواسطة إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي. تحتوي البكتيريا ، مثل Escherichia coli ، على بوليميراز RNA واحد ، وجميع الإنزيمات البكتيرية متشابهة جدًا مع بعضها البعض ؛ في الكائنات الحية الأعلى (حقيقيات النوى) هناك العديد من الإنزيمات ، تسمى RNA polymerase I ، RNA polymerase II ، RNA polymerase III ، ولديها أيضًا أوجه تشابه مع الإنزيمات البكتيرية ، لكنها أكثر تعقيدًا ، فهي تحتوي على المزيد من البروتينات. كل نوع من أنواع بوليميراز الحمض النووي الريبي حقيقية النواة له وظائفه الخاصة ، أي أنه يقوم بنسخ مجموعة معينة من الجينات. يسمى خيط الحمض النووي الذي يعمل كقالب لتخليق الحمض النووي الريبي أثناء النسخ بمعنى أو قالب. يُطلق على الخيط الثاني من الحمض النووي اسم غير مشفر (لا يقوم الحمض النووي الريبي التكميلي بتشفير البروتينات ، فهو "لا معنى له").

هناك ثلاث مراحل في عملية النسخ. المرحلة الأولى هي بدء النسخ - بداية تخليق خيط RNA ، يتم تشكيل الرابطة الأولى بين النيوكليوتيدات. ثم يتراكم الخيط ، واستطالة - استطالة ، وعند اكتمال التوليف ، يحدث الإنهاء ، وإطلاق الحمض النووي الريبي المركب. وفي الوقت نفسه ، فإن بوليميراز الحمض النووي الريبي "يقشر" الحمض النووي وهو جاهز لدورة نسخ جديدة. تمت دراسة بوليميراز الحمض النووي الريبي البكتيري بتفصيل كبير. يتكون من عدة وحدات فرعية بروتينية: وحدتان فرعيتان α (وحدات فرعية صغيرة) ، ووحدات فرعية β و (وحدات فرعية كبيرة) ووحدة فرعية. يشكلون معًا ما يسمى بالحد الأدنى من الإنزيم ، أو الإنزيم الأساسي. يمكن ربط الوحدة الفرعية σ بهذا الإنزيم الأساسي. تعد الوحدة الفرعية σ ضرورية لبدء تخليق الحمض النووي الريبي لبدء النسخ. بعد أن يتم البدء ، يتم فصل الوحدة الفرعية σ عن المجمع ، ويقوم الإنزيم الأساسي بإجراء مزيد من العمل (استطالة السلسلة). عند ربطها بالحمض النووي ، تتعرف الوحدة الفرعية على الموقع الذي يجب أن يبدأ النسخ منه. يطلق عليه المروج. المحفز هو سلسلة من النيوكليوتيدات تشير إلى بداية تخليق الحمض النووي الريبي. بدون الوحدة الفرعية σ ، لا يمكن للمحفز التعرف على الإنزيم الأساسي. تسمى الوحدة الفرعية σ مع الإنزيم الأساسي بالإنزيم الكامل أو الإنزيم المجسم.

بعد الاتصال بالحمض النووي ، أي المحفز الذي تعرفت عليه الوحدة الفرعية σ ، يقوم الإنزيم المجسم بفك الحلزون المزدوج الشريطة ويبدأ في تخليق الحمض النووي الريبي. إن امتداد الحمض النووي غير الملتوي هو نقطة بدء النسخ ، وهو أول نيوكليوتيد يجب أن يرتبط به الريبونوكليوتيد بشكل مكمل. يبدأ النسخ ، وتترك الوحدة الفرعية ، ويستمر الإنزيم الأساسي في استطالة سلسلة الحمض النووي الريبي. ثم يحدث الإنهاء ، ويتم إطلاق الإنزيم الأساسي ويصبح جاهزًا لدورة جديدة من التوليف.

كيف يطول النسخ؟

ينمو الحمض النووي الريبي في نهاية 3. من خلال ربط كل نوكليوتيد ، يأخذ الإنزيم الأساسي خطوة على طول الحمض النووي وينتقل بواسطة نيوكليوتيد واحد. نظرًا لأن كل شيء في العالم نسبي ، يمكننا القول أن إنزيم اللب غير متحرك ، و "يُجر" الحمض النووي من خلاله. من الواضح أن النتيجة ستكون هي نفسها. لكننا سنتحدث عن الحركة على طول جزيء الحمض النووي. حجم مركب البروتين الذي يشكل الإنزيم الأساسي هو 150 Ǻ. أبعاد بوليميراز RNA - 150 × 115 × 110. أي أنها آلة نانوية. تصل سرعة بوليميراز الحمض النووي الريبي إلى 50 نيوكليوتيد في الثانية. يسمى مجمع الإنزيم الأساسي مع DNA و RNA بمركب الاستطالة. يحتوي على هجين DNA-RNA. أي ، هذا هو الموقع الذي يتم فيه إقران الحمض النووي مع الحمض النووي الريبي ، والنهاية الثالثة من الحمض النووي الريبي مفتوحة لمزيد من النمو. حجم هذا الهجين 9 أزواج أساسية. يبلغ طول المنطقة غير الملتوية من الحمض النووي حوالي 12 زوجًا قاعديًا.

بوليميراز الحمض النووي الريبي مرتبط بالحمض النووي أمام الموقع غير الملتوي. هذه المنطقة تسمى الجبهة المزدوجة للحمض النووي ويبلغ حجمها 10 نقاط أساس. يرتبط البوليميراز أيضًا بجزء أطول من الحمض النووي يسمى ثنائي الاتجاه الخلفي للحمض النووي. يمكن أن يصل حجم الحمض النووي الريبي المرسال الذي يصنع بوليميرات الحمض النووي الريبي في البكتيريا إلى 1000 نيوكليوتيد أو أكثر. في الخلايا حقيقية النواة ، يمكن أن يصل حجم الحمض النووي المركب إلى 100000 أو حتى عدة ملايين من النيوكليوتيدات. صحيح أنه من غير المعروف ما إذا كانت موجودة في مثل هذه الأحجام في الخلايا ، أم أنه يمكن أن يكون لديها الوقت للمعالجة أثناء عملية التوليف.

مجمع الاستطالة مستقر تمامًا ، لأن يجب أن يقوم بعمل رائع. وهذا ، في حد ذاته ، لن "يسقط" بالحمض النووي. إنه قادر على التحرك عبر الحمض النووي بسرعة تصل إلى 50 نيوكليوتيد في الثانية. تسمى هذه العملية الإزاحة (أو الانتقال). لا يعتمد تفاعل الحمض النووي مع بوليميراز الحمض النووي الريبي (إنزيم أساسي) على تسلسل هذا الحمض النووي ، على عكس الوحدة الفرعية σ. والإنزيم الأساسي ، عند المرور عبر إشارات إنهاء معينة ، يكمل تخليق الحمض النووي.

دعونا نحلل بمزيد من التفصيل التركيب الجزيئي للإنزيم الأساسي. كما ذكر أعلاه ، يتكون الإنزيم الأساسي من وحدات فرعية α- و. إنهم مرتبطون بطريقة تجعلهم يشكلون ، إذا جاز التعبير ، "فمًا" أو "مخلبًا". توجد وحدات α في قاعدة هذا "المخلب" ، وتؤدي وظيفة هيكلية. لا يبدو أنها تتفاعل مع DNA و RNA. ω الوحدة الفرعية هي بروتين صغير له أيضًا وظيفة هيكلية. يقع الجزء الرئيسي من العمل على حصة الوحدات الفرعية β- و. في الشكل ، تظهر الوحدة الفرعية في الأعلى والوحدة الفرعية في الأسفل.

داخل "الفم" ، والذي يسمى القناة الرئيسية ، هو الموقع النشط للإنزيم. هنا يحدث اتصال النيوكليوتيدات ، وتشكيل رابطة جديدة أثناء تخليق الحمض النووي الريبي. القناة الرئيسية في بوليميراز الحمض النووي الريبي هي مكان وجود الحمض النووي أثناء الاستطالة. حتى في هذه البنية ، هناك ما يسمى بقناة ثانوية على الجانب ، يتم من خلالها توفير النيوكليوتيدات لتخليق الحمض النووي الريبي.

يوفر توزيع الشحنات على سطح بوليميراز الحمض النووي الريبي وظائفه. التوزيع منطقي للغاية. جزيء الحمض النووي مشحون سلبًا. لذلك ، فإن تجويف القناة الرئيسية ، حيث يجب الاحتفاظ بالحمض النووي السالب الشحنة ، يكون مبطنًا بشحنات موجبة. يتكون سطح بوليميراز الحمض النووي الريبي من الأحماض الأمينية سالبة الشحنة لمنع الحمض النووي من الالتصاق به.

منذ ما يقرب من نصف قرن ، في عام 1953 ، اكتشف D. Watson و F. Crick مبدأ التنظيم الهيكلي (الجزيئي) للمادة الجينية - الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA). أعطت بنية الحمض النووي المفتاح لآلية التكاثر الدقيق - المضاعفة - للمادة الجينية. لذلك نشأ علم جديد - البيولوجيا الجزيئية. تمت صياغة ما يسمى بالعقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية: DNA - RNA - بروتين. معناه أن المعلومات الجينية المسجلة في الحمض النووي تتحقق في شكل بروتينات ، ولكن ليس بشكل مباشر ، ولكن من خلال بوليمر ذي صلة - الحمض النووي الريبي (RNA) ، وهذا المسار من الأحماض النووية إلى البروتينات لا رجوع فيه. وبالتالي ، يتم تصنيع الحمض النووي على الحمض النووي ، مما يوفر تكرارًا خاصًا به ، أي استنساخ المادة الوراثية الأصلية في الأجيال ؛ يتم تصنيع الحمض النووي الريبي من الحمض النووي ، مما يؤدي إلى إعادة كتابة أو نسخ المعلومات الجينية في شكل نسخ متعددة من الحمض النووي الريبي ؛ تعمل جزيئات الحمض النووي الريبي كقوالب لتخليق البروتين - يتم ترجمة المعلومات الجينية إلى شكل سلاسل متعددة الببتيد. في حالات خاصة ، يمكن نسخ الحمض النووي الريبي إلى شكل DNA ("النسخ العكسي") ، وكذلك نسخه في شكل RNA (النسخ المتماثل) ، ولكن لا يمكن أبدًا أن يكون البروتين نموذجًا للأحماض النووية (انظر لمزيد من التفاصيل).

لذلك ، فإن الحمض النووي هو الذي يحدد وراثة الكائنات الحية ، أي مجموعة من البروتينات والسمات ذات الصلة التي تتكاثر في الأجيال. التخليق الحيوي للبروتين هو العملية المركزية للمادة الحية ، وتزودها الأحماض النووية ، من ناحية ، ببرنامج يحدد المجموعة الكاملة وخصائص البروتينات المصنعة ، ومن ناحية أخرى ، بآلية لإعادة إنتاج هذا البرنامج بدقة في الأجيال . وبالتالي ، فإن أصل الحياة في شكلها الخلوي الحديث يتقلص إلى ظهور آلية التخليق الحيوي للبروتين الموروث.

بروتين بيولوجي

تفترض العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية طريقة فقط لنقل المعلومات الجينية من الأحماض النووية إلى البروتينات ، وبالتالي إلى خصائص وخصائص الكائن الحي. كشفت دراسة آليات تحقيق هذا المسار في العقود التي أعقبت صياغة العقيدة المركزية عن وظائف أكثر تنوعًا للحمض النووي الريبي من مجرد كونه ناقلًا للمعلومات من الجينات (DNA) إلى البروتينات ويعمل كمصفوفة لتخليق البروتين. .

على التين. يوضح الشكل 1 مخططًا عامًا للتخليق الحيوي للبروتين في الخلية. رسول RNA(messenger RNA ، messenger RNA ، mRNA) ، البروتينات المشفرة ، التي تمت مناقشتها أعلاه ، هي واحدة فقط من الفئات الرئيسية الثلاثة للحمض النووي الريبي الخلوي. الجزء الأكبر (حوالي 80٪) هو فئة أخرى من الحمض النووي الريبي - RNA الريبوسوم، والتي تشكل الإطار الهيكلي والمراكز الوظيفية لجزيئات تصنيع البروتين العالمية - الريبوسومات. إن الحمض النووي الريبي هو المسؤول - من الناحيتين الهيكلية والوظيفية - عن تكوين آلات جزيئية فائقة الدقة تسمى الريبوسومات. تتلقى الريبوسومات معلومات وراثية في شكل جزيئات mRNA ، وبعد أن تمت برمجتها بواسطة الأخيرة ، تصنع البروتينات وفقًا لهذا البرنامج.

ومع ذلك ، من أجل توليف البروتينات ، لا تكفي المعلومات أو البرنامج وحده - فأنت بحاجة أيضًا إلى مادة يمكن صنعها منها. يذهب تدفق مادة تخليق البروتين إلى الريبوسومات من خلال الفئة الثالثة من الحمض النووي الريبي الخلوي - نقل الحمض النووي الريبي(نقل الحمض النووي الريبي ، نقل الحمض النووي الريبي ، الحمض النووي الريبي). ترتبط تساهميًا - تقبل - الأحماض الأمينية ، التي تعمل كمواد بناء للبروتينات ، وتدخل الريبوسومات في شكل aminoacyl-tRNA. في الريبوسومات ، تتفاعل aminoacyl-tRNAs مع الكودونات - مجموعات ثلاثية النوكليوتيدات - من الرنا المرسال ، ونتيجة لذلك يتم فك رموز الكودونات أثناء الترجمة.

أحماض الريبونوكليك

لذلك ، لدينا مجموعة من الحمض النووي الريبي الخلوي الرئيسي الذي يحدد العملية الرئيسية للمادة الحية الحديثة - التخليق الحيوي للبروتين. هذه هي mRNA و RNA الريبوسوم و tRNA. يتم تصنيع الحمض النووي الريبي (RNA) على الحمض النووي باستخدام إنزيمات - RNA polymerases التي تقوم بالنسخ - إعادة كتابة أقسام معينة (مقاطع خطية) من DNA مزدوج الشريطة إلى شكل RNA أحادي السلسلة. يتم نسخ مناطق الحمض النووي التي تشفر البروتينات الخلوية على أنها mRNA ، بينما بالنسبة لتخليق نسخ عديدة من RNA الريبوسومي و tRNA ، توجد مناطق خاصة من الجينوم الخلوي تتم إعادة الكتابة المكثفة منها دون ترجمة لاحقة إلى بروتينات.

التركيب الكيميائي للحمض النووي الريبي. من الناحية الكيميائية ، يشبه الحمض النووي الريبي (DNA) إلى حد كبير الحمض النووي. كلتا المادتين عبارة عن بوليمرات خطية من النيوكليوتيدات. كل مونومر - نيوكليوتيد - عبارة عن N-glycoside فسفرته ، مبني من بقايا سكر مكونة من خمسة كربون - البنتوز ، ويحمل مجموعة فوسفات على مجموعة الهيدروكسيل من ذرة الكربون الخامسة (رابطة استر) وقاعدة نيتروجينية عند أول ذرة كربون ( الرابطة N- جليكوسيد). الفرق الكيميائي الرئيسي بين DNA و RNA هو أن بقايا السكر لمونومر RNA هو ريبوز ، ومونومر DNA هو deoxyribose ، وهو مشتق من الريبوز ، حيث لا توجد مجموعة هيدروكسيل في ذرة الكربون الثانية (الشكل 2). ).

هناك أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية في كل من DNA و RNA: قاعدتان من البيورين - الأدينين (A) والجوانين (G) - وقاعدتا بيريميدين - السيتوزين (C) واليوراسيل (U) أو مشتق الثايمين الميثيلي (T).

اليوراسيل هو سمة من سمات مونومرات الحمض النووي الريبي ، بينما الثايمين هو سمة من سمات مونومرات الحمض النووي ، وهذا هو الاختلاف الثاني بين الحمض النووي الريبي والحمض النووي. تشكل المونومرات - RNA ribonucleotides أو DNA deoxyribonucleotides - سلسلة بوليمر عن طريق تكوين جسور فسفودايستر بين بقايا السكر (بين ذرات الكربون الخامسة والثالثة من البنتوز). وهكذا ، يمكن تمثيل سلسلة البوليمر للحمض النووي - DNA أو RNA - على أنها العمود الفقري الخطي للسكر والفوسفات مع القواعد النيتروجينية كمجموعات جانبية.

التركيب الجزيئي للحمض النووي الريبي. يتمثل الاختلاف الأساسي في البنية الكلية بين نوعي الأحماض النووية في أن الحمض النووي عبارة عن حلزون مزدوج واحد ، أي جزيء ضخم من خيطين بوليمر مترابطين متكاملين ، ملتويين حلزونيًا حول محور مشترك (انظر [،]) ، والحمض النووي الريبي هو واحد بوليمر مجدول. في الوقت نفسه ، تؤدي تفاعلات المجموعات الجانبية - القواعد النيتروجينية - مع بعضها البعض ، وكذلك مع الفوسفات والهيدروكسيل في العمود الفقري للسكر والفوسفات ، إلى حقيقة أن بوليمر RNA أحادي الجديلة ينثني على نفسه ويلتوي في هيكل مدمج ، مشابه لطي سلسلة بروتين بولي ببتيد إلى كرة مضغوطة. وبهذه الطريقة ، يمكن لتسلسلات نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي الفريدة أن تشكل هياكل مكانية فريدة.

تم توضيح التركيب المكاني المحدد للـ RNA لأول مرة عند فك شفرة التركيب الذري لأحد الحمض النووي الريبي في عام 1974 [،] (الشكل 3). يؤدي طي سلسلة البوليمر tRNA ، التي تتكون من 76 مونومر نيوكليوتيد ، إلى تكوين قلب كروي مضغوط للغاية ، يبرز منه نتوءان بزوايا قائمة. وهي عبارة عن حلزون مزدوج قصير يشبه الحمض النووي ، ولكن يتم تنظيمه من خلال تفاعل أقسام من نفس حبلا الحمض النووي الريبي. أحد النتوءات هو متقبل للأحماض الأمينية ويشارك في تخليق سلسلة البروتين متعدد الببتيد على الريبوسوم ، بينما الآخر مخصص للتفاعل التكميلي مع ثلاثي الترميز (كودون) من الرنا المرسال في نفس الريبوسوم. فقط مثل هذه البنية هي القادرة على التفاعل بشكل خاص مع إنزيم البروتين الذي يربط الحمض الأميني بـ tRNA ومع الريبوسوم أثناء الترجمة ، أي أن يتم التعرف عليه على وجه التحديد من قبلهم.

قدمت دراسة الحمض النووي الريبوزي المعزول المثال التالي اللافت لتشكيل هياكل محددة مدمجة من بوليمرات خطية أطول من هذا النوع. يتكون الريبوسوم من جزأين غير متكافئين - جزيئات ريبوسومية صغيرة وكبيرة (وحدات فرعية). كل وحدة فرعية مبنية من بوليمر عالي واحد ومجموعة متنوعة من بروتينات الريبوسوم. طول سلاسل الحمض النووي الريبي الريبوزومي مهم للغاية: على سبيل المثال ، يحتوي الحمض النووي الريبي للوحدة الفرعية الصغيرة للريبوسوم البكتيري على أكثر من 1500 نيوكليوتيد ، ويحتوي الحمض النووي الريبي للوحدة الفرعية الكبيرة على حوالي 3000 نيوكليوتيد. في الثدييات ، بما في ذلك البشر ، تكون هذه الرنا أكبر - حوالي 1900 نيوكليوتيد وأكثر من 5000 نيوكليوتيد في الوحدات الفرعية الصغيرة والكبيرة ، على التوالي.

لقد ثبت أن الحمض النووي الريبوزي المعزول ، المنفصل عن شركائه البروتينيين والذي تم الحصول عليه في شكل نقي ، قادر على الانطواء تلقائيًا في هياكل مدمجة مماثلة في الحجم والشكل للوحدات الفرعية الريبوسومية]. يختلف شكل الجسيمات الفرعية الكبيرة والصغيرة ، وبالتالي يختلف شكل الحمض النووي الريبي الريبوسومي الكبير والصغير (الشكل 4). وهكذا ، فإن السلاسل الخطية للحمض النووي الريبي الريباسي تنظم نفسها في هياكل مكانية محددة تحدد الحجم والشكل ، وعلى ما يبدو الترتيب الداخلي للجسيمات الفرعية الريبوسومية ، وبالتالي للريبوسوم بأكمله.

الرنا الصغرى. عندما تمت دراسة مكونات الخلية الحية والكسور الفردية من إجمالي الحمض النووي الريبي الخلوي ، أصبح من الواضح أن الأمر لم يقتصر على الأنواع الرئيسية الثلاثة من الحمض النووي الريبي. اتضح أن هناك أنواعًا أخرى عديدة من الحمض النووي الريبي في الطبيعة. هذه هي ، أولاً وقبل كل شيء ، ما يسمى بـ "الحمض النووي الريبي الصغير" ، والذي يحتوي على ما يصل إلى 300 نيوكليوتيد ، غالبًا بوظائف غير معروفة. كقاعدة عامة ، ترتبط ببروتين واحد أو أكثر وتتواجد في الخلية كبروتينات ريبونوكليوبروتينات - "RNPs صغيرة".

توجد RNAs الصغيرة في جميع أجزاء الخلية ، بما في ذلك السيتوبلازم والنواة والنواة والميتوكوندريا. تشارك معظم تلك RNPs الصغيرة التي تُعرف وظائفها في آليات المعالجة اللاحقة للنسخ للأنواع الرئيسية من RNA (معالجة RNA) - تحويل سلائف mRNA إلى mRNAs ناضجة (الربط) ، وتحرير mRNA ، والتكوين الحيوي للـ tRNA ، ونضج RNAs الريبوسوم. يلعب أحد أكثر أنواع RNPs الصغيرة (SRP) في الخلايا وفرة دورًا رئيسيًا في نقل البروتينات المركبة عبر غشاء الخلية. الأنواع المعروفة من RNAs الصغيرة التي تعمل الوظائف التنظيميةفي البث. يعد الحمض النووي الريبي الصغير الخاص جزءًا من أهم إنزيم مسؤول عن الحفاظ على تكاثر الحمض النووي في أجيال الخلايا - التيلوميراز. يجب أن يقال أن أحجامها الجزيئية قابلة للمقارنة مع أحجام البروتينات الكروية الخلوية. وهكذا ، يتضح تدريجيًا أن عمل الخلية الحية لا يتحدد فقط من خلال تنوع البروتينات التي يتم تصنيعها فيها ، ولكن أيضًا من خلال وجود مجموعة غنية من RNAs المختلفة ، والتي تحاكي RNAs الصغيرة منها إلى حد كبير انضغاط وحجم البروتينات.

ريبوزيمات. كل الحياة النشطة مبنية على التمثيل الغذائي - التمثيل الغذائي ، وتحدث جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية لعملية التمثيل الغذائي بسرعات مناسبة للحياة فقط بفضل محفزات محددة عالية الكفاءة تم إنشاؤها بواسطة التطور. لعقود عديدة ، كان علماء الكيمياء الحيوية مقتنعين بأن التحفيز البيولوجي يتم دائمًا وفي كل مكان بواسطة بروتينات تسمى الانزيمات، أو الانزيمات.وهكذا في 1982-1983. لقد تبين أن هناك في الطبيعة أنواعًا من الحمض النووي الريبي ، والتي ، مثل البروتينات ، لها نشاط تحفيزي محدد للغاية [،]. تم استدعاء محفزات RNA الريبوزيمات.انتهت فكرة حصرية البروتينات في تحفيز التفاعلات الكيميائية الحيوية.

في الوقت الحاضر ، يعتبر الريبوسوم أيضًا ريبوزيم. في الواقع ، تشير جميع البيانات التجريبية المتاحة إلى أن تخليق سلسلة البروتين متعدد الببتيد في الريبوسوم يتم تحفيزه بواسطة RNA الريباسي ، وليس بواسطة بروتينات الريبوسوم. تم تحديد المنطقة المحفزة من الحمض النووي الريبي الريبوزومي الكبير ، وهي المسؤولة عن تحفيز تفاعل تفاعل الببتيد ، والذي يتم من خلاله تمديد سلسلة البروتين متعدد الببتيد أثناء الترجمة.

أما بالنسبة لتكاثر الحمض النووي الفيروسي ، فإن آليته لا تختلف كثيرًا عن مضاعفة المادة الوراثية - DNA - للخلية نفسها. في حالة الحمض النووي الريبي الفيروسي ، تتحقق العمليات المكبوتة أو الغائبة تمامًا في الخلايا الطبيعية ، حيث يتم تصنيع كل الحمض النووي الريبي فقط على الحمض النووي كقالب. عند الإصابة بالفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي ، يمكن أن تكون الحالة ذات شقين. في بعض الحالات ، يتم تصنيع الحمض النووي على الحمض النووي الريبي الفيروسي كقالب ("النسخ العكسي") ، ويتم نسخ نسخ عديدة من الحمض النووي الريبي الفيروسي على هذا الحمض النووي. في الحالات الأخرى الأكثر إثارة للاهتمام بالنسبة لنا ، يتم تصنيع سلسلة RNA تكميلية على RNA الفيروسي ، والتي تعمل كقالب لتركيب - تكرار - نسخ جديدة من RNA الفيروسي. وهكذا ، أثناء الإصابة بالفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي ، تتحقق القدرة الأساسية للحمض النووي الريبي على تحديد تكاثر بنيته ، كما هو الحال مع الحمض النووي.

تعدد وظائف RNA. بتلخيص ومراجعة المعرفة حول وظائف الحمض النووي الريبي ، يمكننا التحدث عن الوظائف المتعددة غير العادية لهذا البوليمر في الطبيعة. يمكن إعطاء القائمة التالية للوظائف الرئيسية المعروفة للحمض النووي الريبي.

الوظيفة التكاثرية الوراثية: القدرة الهيكلية على نسخ (تكرار) التسلسلات الخطية للنيوكليوتيدات من خلال التسلسلات التكميلية. تتحقق الوظيفة في حالات العدوى الفيروسية وتشبه الوظيفة الرئيسية للحمض النووي في حياة الكائنات الخلوية - إعادة تكرار المادة الوراثية.

وظيفة الترميز: برمجة تخليق البروتين بالتسلسل الخطي للنيوكليوتيدات. هذه هي نفس وظيفة الحمض النووي. في كل من DNA و RNA ، تقوم نفس النوكليوتيدات الثلاثية بترميز 20 من الأحماض الأمينية من البروتينات ، وتسلسل ثلاثة توائم في سلسلة الأحماض النووية هو برنامج للترتيب المتسلسل لـ 20 نوعًا من الأحماض الأمينية في سلسلة البروتين متعدد الببتيد.

وظيفة تشكيل الهيكل: تكوين هياكل ثلاثية الأبعاد فريدة من نوعها. تشبه جزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة المطوية بشكل أساسي الهياكل ثلاثية الأبعاد للبروتينات الكروية ، في حين أن جزيئات الحمض النووي الريبي الأطول يمكن أن تشكل أيضًا جزيئات بيولوجية أكبر أو نواتها.

وظيفة التعرف: تفاعلات مكانية محددة للغاية مع الجزيئات الكبيرة الأخرى (بما في ذلك البروتينات و RNAs الأخرى) ومع الروابط الصغيرة. ربما تكون هذه الوظيفة هي الوظيفة الرئيسية في البروتينات. يعتمد على قدرة البوليمر على الثني بطريقة فريدة وتشكيل هياكل ثلاثية الأبعاد محددة. وظيفة التعرف هي أساس التحفيز المحدد.

الوظيفة التحفيزية: تحفيز محدد للتفاعلات الكيميائية بواسطة الريبوزيمات. تشبه هذه الوظيفة الوظيفة الأنزيمية لبروتينات الإنزيم.

بشكل عام ، يبدو الحمض النووي الريبي لنا على أنه بوليمر مذهل ، ويبدو أنه لا ينبغي أن يكون وقت تطور الكون ولا عقل الخالق كافيين لاختراعه. كما يمكن أن نرى ، فإن الحمض النووي الريبي قادر على أداء وظائف كل من البوليمرات المهمة بشكل أساسي للحياة - الحمض النووي والبروتينات. ليس من المستغرب أن يطرح السؤال قبل العلم: هل يمكن لظهور عالم الحمض النووي الريبي ووجوده ذاتي الاكتفاء أن يسبق ظهور الحياة في شكلها الحديث من بروتين الحمض النووي؟

أصل الحياة

نظرية البروتين المصاحب لأوبارين. ربما اقترح عالم الكيمياء الحيوية A.I. يعود Oparin في العشرينات من القرن الماضي [،]. استندت النظرية إلى فكرة أن كل شيء يبدأ بالبروتينات ، وعلى إمكانية ، في ظل ظروف معينة ، التركيب الكيميائي العفوي لمونومرات البروتين - الأحماض الأمينية - والبوليمرات الشبيهة بالبروتين (عديد الببتيدات) بطريقة غير حيوية. حفز نشر النظرية العديد من التجارب في عدد من المختبرات حول العالم ، والتي أظهرت حقيقة مثل هذا التوليف في ظل ظروف اصطناعية. سرعان ما أصبحت النظرية مقبولة بشكل عام وشعبية بشكل غير عادي.

كان الافتراض الرئيسي هو أن المركبات الشبيهة بالبروتين التي تنشأ تلقائيًا في "المرق" الأولي تم دمجها "في قطرات متقاربة - أنظمة غروانية منفصلة (sols) تطفو في محلول مائي مخفف. وهذا أعطى الشرط الأساسي لظهور الكائنات الحية - عزل نظام كيميائي حيوي معين عن البيئة ، وتقسيمه ، نظرًا لأن بعض المركبات الشبيهة بالبروتين في القطرات المتزامنة يمكن أن يكون لها نشاط تحفيزي ، أصبح من الممكن الخضوع لتفاعلات تخليق كيميائي حيوي داخل القطرات - كان هناك ما يشبه الاستيعاب ، مما يعني نمو تتساقط مع تفككها اللاحق إلى أجزاء - تكاثر.اعتبرت coacervate كنموذج أولي لخلية حية (الشكل 5).

كان كل شيء مدروسًا جيدًا ومثبتًا علميًا من الناحية النظرية ، باستثناء مشكلة واحدة ، والتي غضت النظر لفترة طويلة عن جميع الخبراء تقريبًا في مجال أصل الحياة. إذا نشأت بشكل عفوي ، عن طريق التوليفات العشوائية الخالية من القوالب في منطقة متقاربة ، إنشاءات واحدة ناجحة من جزيئات البروتين (على سبيل المثال ، المحفزات الفعالة التي توفر ميزة لهذا التناسق في النمو والتكاثر) ، فكيف يمكن نسخها للتوزيع داخل المنطقة المصاحبة ، وحتى أكثر من ذلك للانتقال إلى سليل coacervates؟ لم تتمكن النظرية من تقديم حل لمشكلة التكاثر الدقيق - داخل المنطقة المصاحبة وعلى مدى أجيال - لبنى بروتينية فعالة فردية تظهر بشكل عشوائي.

عالم RNA كرائد للحياة الحديثة. أدى تراكم المعرفة حول الشفرة الجينية والأحماض النووية والتخليق الحيوي للبروتين إلى الموافقة على فكرة جديدة تمامًا عن TOM ، وهي أن كل شيء لم يبدأ بالبروتينات على الإطلاق ، ولكن مع RNA [-]. الأحماض النووية هي النوع الوحيد من البوليمرات البيولوجية التي يوفر هيكلها الجزيئي ، بسبب مبدأ التكامل في تركيب سلاسل جديدة (لمزيد من التفاصيل ، انظر) ، القدرة على نسخ تسلسلها الخطي لوحدات المونومر ، وبعبارة أخرى ، القدرة على إعادة إنتاج (تكرار) البوليمر ، بنيته المجهرية. لذلك فقط احماض نووية، ولكن ليس البروتينات ، يمكن أن تكون مادة وراثية ، أي جزيئات قابلة للتكاثر تكرر بنيتها المجهرية المحددة في الأجيال.

لعدد من الأسباب ، يمكن أن يمثل الحمض النووي الريبي ، وليس الحمض النووي ، المادة الجينية الأولية.

أولاً،في كل من التخليق الكيميائي والتفاعلات الكيميائية الحيوية ، تسبق الريبونوكليوتيدات ديوكسي ريبونوكليوتيدات ؛ إن ديوكسي ريبونوكليوتيدات هي نتاج لتعديل الريبونوكليوتيدات (انظر الشكل 2).

ثانيًا،في أقدم عمليات الأيض الحيوي ، هي الريبونوكليوتيدات ، وليس الديوكسي ريبونوكليوتيدات ، التي يتم تمثيلها على نطاق واسع ، بما في ذلك ناقلات الطاقة الرئيسية مثل الريبونوكليوزيد متعدد الفوسفات (ATP ، إلخ).

ثالثا،يمكن أن يحدث تكرار الحمض النووي الريبي (RNA) دون أي تدخل من الحمض النووي ، وتتطلب آلية تكرار الحمض النووي ، حتى في عالم الحياة الحديث ، مشاركة إلزامية من RNA التمهيدي في بدء تخليق سلسلة الحمض النووي.

الرابعة ،يمتلك الحمض النووي الريبي نفس القوالب والوظائف الجينية مثل الحمض النووي ، وهو قادر أيضًا على أداء عدد من الوظائف المتأصلة في البروتينات ، بما في ذلك تحفيز التفاعلات الكيميائية. وبالتالي ، هناك كل الأسباب التي تجعلنا نعتبر الحمض النووي اكتسابًا تطوريًا لاحقًا - كتعديل في الحمض النووي الريبي ، متخصص لأداء وظيفة تكاثر وتخزين نسخ فريدة من الجينات في الجينوم الخلوي دون مشاركة مباشرة في التخليق الحيوي للبروتين.

بعد اكتشاف الحمض النووي الريبي النشط تحفيزيًا ، تلقت فكرة أسبقية الحمض النووي الريبي في أصل الحياة زخمًا قويًا للتطور ، وتمت صياغة المفهوم. عالم RNA مكتفٍ ذاتيًا ،تسبق الحياة الحديثة [،]. يظهر مخطط محتمل لظهور عالم RNA في الشكل. 6.

يمكن أن يحدث التوليف غير الحيوي للنيوكليوتيدات وارتباطها التساهمي في أوليغومرات وبوليمرات من نوع الحمض النووي الريبي تقريبًا في نفس الظروف وفي نفس الإعداد الكيميائي الذي تم افتراضه لتكوين الأحماض الأمينية وعديد الببتيدات. مؤخرا A.B. أظهر Chetverin وآخرون (معهد البروتين ، الأكاديمية الروسية للعلوم) بشكل تجريبي أن بعض مركبات الريبونوكليوتيدات (RNA) على الأقل في وسط مائي عادي قادرة على إعادة التركيب التلقائي ، أي تبادل المقاطع المتسلسلة ، عن طريق الأسترة العابرة. يجب أن يؤدي تبادل المقاطع القصيرة السلسلة مع الأجزاء الطويلة إلى استطالة متعدد الريبونوكليوتيدات (RNA) ، ويجب أن يسهم إعادة التركيب نفسه في التنوع الهيكلي لهذه الجزيئات. يمكن أيضًا أن تنشأ جزيئات RNA النشطة تحفيزيًا فيما بينها.

حتى المظهر النادر جدًا لجزيئات الحمض النووي الريبي المفردة التي كانت قادرة على تحفيز بلمرة الريبونوكليوتيدات أو تضفير قليل النيوكليوتيدات على سلسلة تكميلية كما هو الحال في القالب [،] ، يعني تكوين آلية تكرار الحمض النووي الريبي. يجب أن يؤدي تكرار محفزات RNA نفسها (الريبوزيمات) إلى ظهور تجمعات RNA ذاتية التكرار. من خلال عمل نسخ من نفسها ، تضاعف الحمض النووي الريبي. خلقت الأخطاء الحتمية في النسخ (الطفرة) وإعادة التركيب في مجموعات الحمض النووي الريبي ذاتية التكرار تنوعًا متزايدًا في هذا العالم. وهكذا فإن العالم القديم المفترض للحمض النووي الريبي هو "عالم بيولوجي مكتفٍ ذاتيًا تعمل فيه جزيئات الحمض النووي الريبي كمواد وراثية وكمحفزات شبيهة بالإنزيم" .

ظهور التخليق الحيوي للبروتين. علاوة على ذلك ، على أساس عالم الحمض النووي الريبي ، وتشكيل آليات التخليق الحيوي للبروتين ، وظهور العديد من البروتينات ذات البنية والخصائص الموروثة ، وتقسيم أنظمة التخليق الحيوي للبروتين ومجموعات البروتين ، ربما في شكل مصاحبة ، وتطور الأخير في الهياكل الخلوية - يجب أن تكون الخلايا الحية (انظر الشكل 6) قد حدثت.).

إن مشكلة الانتقال من عالم الرنا القديم إلى عالم تخليق البروتين الحديث هي أصعب مشكلة حتى بالنسبة لحل نظري بحت. لا تساعد إمكانية التوليف غير الحيوي لعديد الببتيدات والمواد الشبيهة بالبروتين في حل المشكلة ، حيث لا توجد طريقة محددة يمكن أن يقترن بها هذا التوليف مع الحمض النووي الريبي ويخضع للتحكم الوراثي. كان على التوليف الخاضع للرقابة وراثيًا للبروتينات والببتيدات أن يتطور بشكل مستقل عن التوليف الأولي غير الحيوي ، بطريقته الخاصة ، على أساس عالم RNA الموجود بالفعل. تم اقتراح العديد من الفرضيات حول أصل الآلية الحديثة للتخليق الحيوي للبروتين في عالم الحمض النووي الريبي في الأدبيات ، ولكن ، ربما ، لا يمكن اعتبار أي منها مدروسًا تمامًا ولا تشوبه شائبة من حيث القدرات الفيزيائية والكيميائية. سأقدم نسختي من عملية تطور وتخصص الحمض النووي الريبي ، مما أدى إلى ظهور جهاز التخليق الحيوي للبروتين (الشكل 7) ، لكنه لا يتظاهر بأنه مكتمل.

يحتوي المخطط الافتراضي المقترح على نقطتين أساسيتين يبدو أنهما أساسيتان.

أولاً،من المفترض أن oligoribonucleotides المُصنَّعة بيولوجيًا تتحد بنشاط من خلال آلية التحويل التلقائي للأسترة غير الإنزيمية ، مما يؤدي إلى تكوين سلاسل RNA ممدودة وظهور تنوعها. وبهذه الطريقة يمكن أن تظهر كل من الأنواع النشطة تحفيزيًا من الحمض النووي الريبي (الريبوزيمات) وأنواع أخرى من الحمض النووي الريبي ذات الوظائف المتخصصة في مجتمع قليل النيوكليوتيدات وعديد النيوكليوتيدات (انظر الشكل 7). علاوة على ذلك ، يمكن أن يوفر إعادة التركيب غير الأنزيمي للربط التكميلي قليل النوكليوتيدات لقالب متعدد النيوكليوتيدات تشابكًا (تضفيرًا) لأجزاء مكملة لهذا القالب في سلسلة واحدة. بهذه الطريقة ، وليس عن طريق البلمرة المحفزة لأحاديات النيوكليوتيدات ، يمكن إجراء النسخ الأولي (الانتشار) للحمض النووي الريبي. بالطبع ، إذا ظهرت الريبوزيمات التي تمتلك نشاط البلمرة ، فإن الكفاءة (الدقة والسرعة والإنتاجية) للنسخ تكون على أساس تكميلي. يجب زيادة المصفوفة بشكل ملحوظ.

ثانياالنقطة الأساسية في روايتي هي أن الجهاز الأساسي للتخليق الحيوي للبروتين نشأ على أساس عدة أنواع من الحمض النووي الريبي المتخصص قبل ظهور جهاز التكاثر الإنزيمي (البوليميراز) للمواد الجينية - الحمض النووي الريبي والحمض النووي. تضمن هذا الجهاز الأولي الحمض النووي الريبي النشط تحفيزيًا مع نشاط الببتيدل ترانسفيراز ؛ مجموعة من pro-tRNAs التي تربط على وجه التحديد الأحماض الأمينية أو الببتيدات القصيرة ؛ آخر RNA proribosomal قادر على التفاعل في وقت واحد مع الحمض النووي الريبي proribosomal الحفاز ، pro-mRNA ، و pro-tRNA (انظر الشكل 7). يمكن لمثل هذا النظام بالفعل تصنيع سلاسل عديد الببتيد بسبب تفاعل تفاعل الببتيد المحفز بواسطته. من بين البروتينات الأخرى النشطة تحفيزيًا - الإنزيمات الأولية (الإنزيمات) - ظهرت أيضًا البروتينات التي تحفز بلمرة النيوكليوتيدات - النسخ المتماثلة ، أو البوليمرات NK.

ومع ذلك ، فمن الممكن أن فرضية العالم القديم للحمض النووي الريبي باعتباره سلف العالم الحي الحديث لن تكون قادرة على الحصول على تبرير كاف للتغلب على الصعوبة الرئيسية - وصف معقول علميًا لآلية الانتقال من الحمض النووي الريبي وتكرارها. لتخليق البروتين. هناك فرضية بديلة جذابة ومدروسة جيدًا لـ A. Altshtein (معهد بيولوجيا الجينات ، الأكاديمية الروسية للعلوم) ، الذي يفترض أن تكرار المادة الوراثية وترجمتها - تخليق البروتين - نشأ وتطور في وقت واحد ومترافق ، بدءًا من تفاعل قليل النوكليوتيدات المركب غير الحيوي وأمينوكليوتيلات النوكليوتيلات المختلطة من الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات. لكن هذه هي القصة التالية ... "وأخذت شهرزاد الصباح فأوقفت الكلام المباح"..)

المؤلفات

. واتسون جيه دي ، كريك ف.التركيب الجزيئي للأحماض النووية // الطبيعة. 1953. V.171. P. 738-740.

. واتسون جيه دي ، كريك ف.الآثار الجينية لبنية الحمض النووي deoxyribose // Nature 1953 V.171. P. 964-967.

. سبرين أ.علم الأحياء الحديث والسلامة البيولوجية // نشرة الأكاديمية الروسية للعلوم. 1997. رقم 7.

. سبرين أ.على التركيب الجزيئي للحمض النووي الريبي الأصلي عالي البوليمر في محلول // مجلة البيولوجيا الجزيئية. 1960. V. 2. P. 436-446.

. كيرن S.H. ، Suddath F.L. ، Quigley GJ. وآخرون.هيكل ثلاثي الأبعاد ثلاثي الأبعاد لنقل الخميرة فينيل ألانين RNA // Science. 1974. V. 185. P. 435-40.

. روبرتاس جيه دي ، لادنر جيه إي ، فينش ج. وآخرون.هيكل الخميرة الحمض النووي الريبي فينيل ألانين في قرار 3 A // الطبيعة. 1974. V. 250. P. 546-551.

. Vasiliev V.D. ، Serdyuk I.N. ، Gudkov AT ، SPIRin A.S.التنظيم الذاتي للحمض النووي الريبي الريبوزومي // هيكل ووظيفة ووراثة الريبوسومات / محرران. هارديستي بي وكرامر جي نيويورك: Springer-Verlag ، 1986 ، ص 129 - 142.

. Baserga SJ.، Steitz J.A.العالم المتنوع للبروتينات النووية الريبية الصغيرة // The RNA World / Eds. جيستلاند R.F. وأتكينز ج. نيويورك: Cold Spring Harbour Laboratory Press ، Cold Spring Harbour ، 1993 ، ص 359-381.

. كروجر ك. ، جرابوسكي بيجاي ، زوغ آج. وآخرون.الحمض النووي الريبي ذاتي التضفير: الاستئصال الذاتي والدوران التلقائي للتسلسل المتداخل للحمض النووي الريبوزي رباعية الغشاء

. بارتل دي بي ، زوستاك ج.عزل الريبوزيمات الجديدة من مجموعة كبيرة من التسلسلات العشوائية // العلوم. 1993. V. 261. P. 1411-1418.

. Ekland E.H.، Bartel D.P.بلمرة الحمض النووي الريبي المحفز بواسطة الحمض النووي الريبي باستخدام نوكليوزيد ثلاثي الفوسفات // الطبيعة. 1996 م 382. ص 373-376.

. Orgel L.E.أصل الحياة - مراجعة الحقائق والتكهنات // الاتجاهات في العلوم البيوكيميائية. 1998. خامسا 23. ص. 491-495.

. ألتستين أ.أصل النظام الجيني: فرضية البروجين // البيولوجيا الجزيئية. 1987. T. 21. S. 309-322.

Spirin Alexander Sergeevich - أكاديمي ، مدير معهد أبحاث البروتين التابع لأكاديمية العلوم الروسية ، عضو هيئة رئاسة الأكاديمية الروسية للعلوم.

تتم عملية تحقيق المعلومات الوراثية في التخليق الحيوي بالمشاركة ثلاثة أنواعالحمض النووي الريبي (RNA): المعلوماتية (المصفوفة) - mRNA (mRNA) ، الريبوسوم - الرنا الريباسي ونقل الحمض الريبي النووي النقال (tRNA). يتم تصنيع جميع الأحماض النووية الريبية في المناطق المقابلة لجزيء الحمض النووي. إنها أصغر بكثير من الحمض النووي وهي سلسلة واحدة من النيوكليوتيدات. تحتوي النيوكليوتيدات على بقايا حمض الفوسفوريك (الفوسفات) ، وسكر البنتوز (الريبوز) وأحد القواعد النيتروجينية الأربعة - الأدينين ، السيتوزين ، الجوانين ، اليوراسيل. القاعدة النيتروجينية ، اليوراسيل ، مكملة للأدينين.

تتضمن عملية التخليق الحيوي عددًا من الخطوات - النسخ والربط والترجمة.

الخطوة الأولى تسمى النسخ. يحدث النسخ في نواة الخلية: يتم تصنيع الرنا المرسال في موقع جين معين من جزيء الحمض النووي. ويشارك في عملية التركيب مجموعة من الإنزيمات ، وأهمها بوليميريز الحمض النووي الريبي.

يبدأ تركيب الرنا المرسال باكتشاف بوليميراز الحمض النووي الريبي لموقع خاص في جزيء الحمض النووي ، مما يشير إلى موقع بداية النسخ - المحفز. بعد التعلق بالمُحفِّز ، يقوم بوليميراز الحمض النووي الريبي بإرخاء المنعطف المجاور لولب الحمض النووي. يتباعد خيطان من الحمض النووي عند هذه النقطة ، ويحدث تخليق الرنا المرسال على أحدهما. يحدث تجميع الريبونوكليوتيدات في سلسلة بالتوافق مع تكاملها مع نيوكليوتيدات الحمض النووي ، وأيضًا بشكل مضاد للتوازي مع سلسلة DNA النموذجية. نظرًا لحقيقة أن بوليميراز الحمض النووي الريبي قادر على تجميع بولي نيوكليوتيد فقط من الطرف 5 إلى النهاية 3 ، يمكن أن يعمل واحد فقط من خيوط الحمض النووي كقالب للنسخ ، أي الذي يواجه الإنزيم بـ 3 ' نهاية. تسمى هذه السلسلة كودوجينيك.

إن عدم التوازي لوصلة سلسلتين عديد النوكليوتيد في جزيء DNA يسمح لـ RNA polymerase باختيار قالب لتخليق mRNA بشكل صحيح.

بالانتقال على طول سلسلة الحمض النووي المشفر ، يقوم بوليميراز الحمض النووي الريبي بإعادة كتابة تدريجية دقيقة للمعلومات حتى يواجه تسلسل نوكليوتيد محدد - فاصل نسخ. في هذه المنطقة ، يتم فصل بوليميراز الحمض النووي الريبي عن كل من قالب الحمض النووي والـ mRNA المركب حديثًا. جزء من جزيء الحمض النووي ، بما في ذلك المحفز ، والتسلسل المكتوب ، والمُنهي ، يشكل وحدة نسخ ، نسخة.

أظهرت دراسات أخرى أن ما يسمى بـ pro-mRNA يتم تصنيعه أثناء النسخ ، وهو مقدمة لـ mRNA الناضج المتضمن في الترجمة. Pro-mRNA أكبر بكثير ويحتوي على أجزاء لا ترمز لتخليق سلسلة البولي ببتيد المقابلة. في الحمض النووي ، جنبًا إلى جنب مع المناطق التي تشفر الرنا الريباسي ، والحمض النووي الريبي ، وعديد الببتيدات ، هناك أجزاء لا تحتوي على معلومات وراثية. يطلق عليهم اسم إنترونات ، على عكس أجزاء الترميز ، والتي تسمى exons. تم العثور على الإنترونات في مناطق عديدة من جزيئات الحمض النووي. على سبيل المثال ، يحتوي جين واحد ، وهو منطقة DNA ترمز لألومنيوم الدجاج ، على 7 إنترونات ، بينما يحتوي جين ألبومين مصل الجرذ على 13 إنترون. يختلف طول الإنترون - من 200 إلى 1000 زوج من نيوكليوتيدات الحمض النووي. تتم قراءة الإنترونات (نسخها) في نفس الوقت مع exons ، لذا فإن pore-mRNA أطول بكثير من mRNA الناضج. يتضمن نضج mRNA أو معالجته تعديل النسخة الأولية وإزالة مناطق intron غير المشفرة منه ، متبوعًا بربط تسلسلات التشفير - exons. أثناء المعالجة ، يتم "قطع" الإنترونات من pro-mRNA بواسطة إنزيمات خاصة ، ويتم "تقطيع" أجزاء exon معًا بترتيب صارم. في عملية التضفير ، يتم تكوين mRNA ناضج ، والذي يحتوي على المعلومات اللازمة لتركيب البولي ببتيد المقابل ، أي الجزء الإعلامي من الجين الهيكلي.

لم يتم بعد توضيح معنى ووظائف الإنترونات بشكل كامل ، ولكن تم إثبات أنه إذا تمت قراءة أجزاء فقط من exons في DNA ، فلن يتم تكوين mRNA الناضج. تمت دراسة عملية التضفير باستخدام ovalbumin كمثال. أنه يحتوي على إكسون واحد و 7 إنترونات. أولاً ، يتم تصنيع pro-mRNA الذي يحتوي على 7700 نيوكليوتيد على الحمض النووي. ثم ينخفض ​​عدد النيوكليوتيدات pro-mRNA إلى 6800 ، ثم إلى 5600 ، 4850 ، 3800 ، 3400 ، إلخ. حتى 1372 من النيوكليوتيدات المقابلة للإكسون. يترك الحمض النووي الريبي الذي يحتوي على 1372 نيوكليوتيدات النواة في السيتوبلازم ، ويدخل الريبوسوم ويصنع بولي ببتيد المقابل.

المرحلة التالية من التخليق الحيوي - الترجمة - تحدث في السيتوبلازم على الريبوسومات بمشاركة الحمض النووي الريبي.

يتم تصنيع الحمض النووي الريبي الانتقالي في النواة ، ولكنها تعمل في حالة حرة في سيتوبلازم الخلية. يحتوي جزيء واحد من الحمض النووي الريبي (tRNA) على 75-95 نيوكليوتيد وله بنية معقدة نوعًا ما تشبه أوراق البرسيم. لها أربعة أجزاء ذات أهمية خاصة. يتم تكوين "الساق" المتقبل من خلال الاتصال التكميلي للجزءين الطرفيين من الحمض الريبي النووي النقال. لديها 7 أزواج أساسية. الطرف 3 'من هذا الجذع أطول نوعًا ما ويشكل منطقة أحادية الجديلة ، والتي تنتهي بتسلسل CCA مع مجموعة OH مجانية - الطرف المستقبِل. يتم إرفاق حمض أميني قابل للنقل بهذه الغاية. الفروع الثلاثة المتبقية هي متواليات نيوكليوتيد مقترنة تكميلية تنتهي بأقسام غير متزاوجة تشكل حلقات. وسط هذه الفروع - anticodon - يتكون من 5 أزواج ويحتوي على anticodon في وسط حلقته. المضاد هو 3 نيوكليوتيدات مكملة لكودون mRNA ، والذي يشفر الحمض الأميني المنقول بواسطة الحمض الريبي النووي النقال هذا إلى موقع تخليق الببتيد.

بين الفروع المستقبلة و anticodon فرعين جانبيين. في حلقاتها ، تحتوي على قواعد معدلة - dihydrouridine (D-loop) وثلاثي T C ، حيث ᴪ هو pseudouridine (T ᴪC-loop). بين فروع anticodon و T C هناك حلقة إضافية ، بما في ذلك من 3-5 إلى 13-21 نيوكليوتيدات.

إضافة الحمض الأميني إلى الحمض الريبي النووي النقال مسبوق بتنشيطه بواسطة إنزيم aminoacyl-tRNA synthetase. هذا الإنزيم خاص بكل حمض أميني. يرتبط الحمض الأميني المنشط بـ tRNA المقابل ويتم توصيله بواسطته إلى الريبوسوم.

المكان المركزي في الترجمة ينتمي إلى الريبوسومات - عضيات البروتين النووي في السيتوبلازم ، والتي توجد في العديد منها. يبلغ حجم الريبوسومات في بدائيات النوى في المتوسط ​​30 * 30 * 20 نانومتر ، في حقيقيات النوى - 40 * 40 * 20 نانومتر. عادة ما يتم تحديد أحجامها في وحدات الترسيب (S) - معدل الترسيب أثناء الطرد المركزي في الوسط المناسب. في بكتيريا E. coli ، يبلغ حجم الريبوسوم 70S ويتكون من جسيمتين فرعيتين ، أحدهما يحتوي على ثابت 30S ، والثاني 50S ، ويحتوي على 64٪ RNA ريبوزومي و 36٪ بروتين.

يخرج جزيء الرنا المرسال من النواة إلى السيتوبلازم ويلتصق بوحدة فرعية صغيرة من الريبوسوم. تبدأ الترجمة بما يسمى بكودون البدء (البادئ التوليفي) - AUG -. عندما يسلم الحمض النووي الريبي الحمض الأميني المنشط إلى الريبوسوم ، فإن الأنتيكودون الخاص به يكون مرتبطًا هيدروجينًا بالنيوكليوتيدات في كودون الرنا المرسال التكميلي. يتم ربط الطرف المستقبلي للـ tRNA مع الحمض الأميني المقابل بسطح الوحدة الفرعية الكبيرة للريبوسوم. بعد الحمض الأميني الأول ، يقوم الحمض الريبي النووي النقال آخر بتوصيل الحمض الأميني التالي ، وبالتالي يتم تصنيع سلسلة بولي ببتيد على الريبوسوم. عادة ما يعمل جزيء mRNA على عدة (5-20) ريبوسومات في وقت واحد ، متصلة في polysomes. تسمى بداية تخليق سلسلة البولي ببتيد بالبدء ، ويسمى نموها الاستطالة. يتم تحديد تسلسل الأحماض الأمينية في سلسلة عديد الببتيد من خلال تسلسل الكودونات في mRNA. يتوقف تركيب سلسلة البولي ببتيد عندما يظهر أحد الكودونات - النهايات - UAA - أو - UAG - أو - UGA - على الرنا المرسال. تسمى نهاية تخليق سلسلة بولي ببتيد معينة إنهاء.

لقد ثبت أن سلسلة البولي ببتيد في الخلايا الحيوانية تطول بمقدار 7 أحماض أمينية في ثانية واحدة ، ويتقدم الرنا المرسال على الريبوسوم بمقدار 21 نيوكليوتيد. في البكتيريا ، تستمر هذه العملية مرتين أو ثلاث مرات أسرع.

وبالتالي ، يحدث تخليق التركيب الأساسي لجزيء البروتين - سلسلة عديد الببتيد - على الريبوسوم وفقًا لترتيب تناوب النيوكليوتيدات في الحمض النووي الريبي المصفوف - mRNA.

يعتبر التخليق الحيوي للبروتين (الترجمة) أهم مرحلة في تنفيذ البرنامج الجيني للخلايا ، حيث يتم ترجمة المعلومات المشفرة في البنية الأولية للأحماض النووية إلى تسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات المركبة. بمعنى آخر ، الترجمة هي ترجمة أربعة أحرف (وفقًا لعدد النيوكليوتيدات) "لغة" من الأحماض النووية إلى "لغة" البروتينات المكونة من عشرين حرفًا (وفقًا لعدد الأحماض الأمينية المولدة للبروتينات). تتم الترجمة وفقًا لقواعد الكود الجيني.

أهميةكان على M. Nirenberg و J. Mattei ثم S. Ochoa و G. Korans ، التي بدؤوا بها في عام 1961 ، الكشف عن الشفرة الجينية. في الولايات المتحدة الأمريكية. لقد طوروا طريقة وأسسوا بشكل تجريبي تسلسل النيوكليوتيدات في أكواد الرنا المرسال التي تتحكم في موقع حمض أميني معين في سلسلة البولي ببتيد. في بيئة خالية من الخلايا تحتوي على جميع الأحماض الأمينية ، الريبوسومات ، الحمض الريبي النووي النقال ، ATP والإنزيمات ، قدم إم. - إلخ. البوليمر الحيوي المشفر لتخليق سلسلة بولي ببتيد تحتوي على حمض أميني واحد فقط ، فينيل ألانين ؛ تسمى هذه السلسلة بوليفينيل ألانين. إذا كان mRNA يتألف من أكواد تحتوي على نيوكليوتيدات مع السيتوزين الأساسي النيتروجيني - CCC - CCC - CCC - CCC - ، عندها يتم تصنيع سلسلة بولي ببتيد تحتوي على برولين الأحماض الأمينية - بوليبرولين. البوليمرات الحيوية mRNA الاصطناعية التي تحتوي على الكودونات - AGU - AGU - AGU - AGU - صنعت سلسلة بولي ببتيد من حمض أميني سيرين - بوليسيرين ، إلخ.

النسخ العكسي.

النسخ العكسي هو عملية تكوين DNA مزدوج الشريطة على قالب RNA أحادي السلسلة. تسمى هذه العملية النسخ العكسي ، حيث يحدث نقل المعلومات الجينية في الاتجاه "العكسي" بالنسبة إلى النسخ.

إن إنزيم النسخ العكسي (أو بوليميريز الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي الريبي) هو إنزيم يحفز تخليق الحمض النووي على قالب الحمض النووي الريبي في عملية تسمى النسخ العكسي. النسخ العكسي ضروري ، على وجه الخصوص ، لتنفيذ دورة حياة الفيروسات القهقرية ، على سبيل المثال ، فيروسات نقص المناعة البشرية والورم الليمفاوي البشري للخلايا التائية من النوع 1 و 2. بعد دخول الحمض النووي الريبي الفيروسي إلى الخلية ، يقوم النسخ العكسي الموجود في الجزيئات الفيروسية بتخليق الحمض النووي المكمل له ، ثم يكمل السلسلة الثانية على سلسلة الحمض النووي هذه ، كما في المصفوفة: الفيروسات القهقرية هي فيروسات تحتوي على الحمض النووي الريبي ، تشمل دورة حياتها مرحلة تكوين الحمض النووي عن طريق النسخ العكسي وإدخاله في جينوم الخلية المضيفة في شكل طليلي.

لا يوجد موقع مفضل لإدخال طاهر الفيروس في الجينوم. وهذا يجعل من الممكن تصنيفها على أنها عنصر وراثي متحرك ، حيث تحتوي الفيروسات القهقرية على جزيئين متطابقين من الحمض النووي الريبي. يوجد غطاء على الطرف 5 بوصات وذيل بولي على الطرف 3 بوصات. يحمل إنزيم النسخ العكسي الفيروس معه.

يحتوي جينوم الفيروسات القهقرية على 4 جينات: بروتين gag nucleoid ، و polyster transcriptase ، و env capsid (shell) protein ، و oncogene. str5 = str3- تكرار طرفية قصير ؛ U5 ، U3 متواليات فريدة ، PB (موقع ربط التمهيدي) - تمهيد موقع الربط. يقع الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) على RV (بسبب التكاملية) ويعمل كبذرة لتخليق الحمض النووي ، حيث يتم تصنيع قطعة صغيرة من الحمض النووي.

النسخ العكسي ، الذي يمتلك أيضًا نشاط RNase H ، يزيل الحمض النووي الريبي في الهجين مع الحمض النووي ، وبسبب هوية str3 و str5 ، تتفاعل منطقة الحمض النووي المفرد التي تقطعت بها السبل مع 3'-end من جزيء RNA الثاني ، والذي يخدم كقالب لمواصلة تخليق سلسلة الحمض النووي.

ثم يتم تدمير قالب الحمض النووي الريبي (RNA) ويتم بناء سلسلة DNA تكميلية على طول سلسلة DNA الناتجة.

يكون جزيء الحمض النووي الناتج أطول من جزيء الحمض النووي الريبي. يحتوي على LTR (U3 str 3 (5) U5). في شكل طفيلي ، يقع في جينوم الخلية المضيفة. أثناء الانقسام والانقسام الاختزالي ، ينتقل إلى الخلايا والأحفاد.

بعض الفيروسات (مثل فيروس نقص المناعة البشرية ، الذي يسبب الإيدز) لديها القدرة على نسخ الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي. فيروس نقص المناعة البشرية لديه جينوم الحمض النووي الريبي الذي يندمج في الحمض النووي. نتيجة لذلك ، يمكن دمج الحمض النووي للفيروس مع جينوم الخلية المضيفة. الإنزيم الرئيسي المسؤول عن تخليق الحمض النووي من الحمض النووي الريبي يسمى الانزيم العكسي. تتمثل إحدى وظائف الإنزيم العكسي في إنشاء DNA تكميلي (cDNA) من الجينوم الفيروسي. يشق إنزيم ريبونوكلياز H المرتبط الحمض النووي الريبي ، ويصنع إنزيم الريكسيتاز (كدنا) من الحلزون المزدوج للحمض النووي. تم دمج (كدنا) في جينوم الخلية المضيفة عن طريق التكامل. والنتيجة هي تخليق البروتينات الفيروسية بواسطة الخلية المضيفة ، والتي تشكل فيروسات جديدة.

العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية - هو تدفق المعلومات من الحمض النووي عبر RNA على ال بروتين : يتم نقل المعلومات من الأحماض النووية إلى البروتينات ، ولكن ليس العكس. صاغ القاعدة فرانسيس كريك في عام 1958. يعتبر نقل المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي ومن الحمض النووي الريبي إلى البروتين عالميًا لجميع الكائنات الخلوية دون استثناء ، وهو أساس التخليق الحيوي للجزيئات الكبيرة. يتوافق تكرار الجينوم مع انتقال معلومات DNA → DNA. في الطبيعة ، هناك أيضًا انتقالات RNA → RNA و RNA → DNA (على سبيل المثال ، في بعض الفيروسات).

الحمض النووي ، والحمض النووي الريبي والبروتينات عبارة عن بوليمرات خطية ، أي أن كل مونومر تحتويه يتحد مع اثنين من المونومرات الأخرى كحد أقصى. يقوم تسلسل المونومرات بترميز المعلومات ، والتي يتم وصف قواعد الإرسال الخاصة بها بواسطة العقيدة المركزية.

عام - يوجد في معظم الكائنات الحية ؛ خاص - يحدث كاستثناء في الفيروسات والعناصر المتحركة للجينوم أو في ظروف تجربة بيولوجية ؛ غير معروف - غير موجود.

تكرار الحمض النووي (DNA → DNA)النسخ (DNA → RNA)الترجمة (RNA → بروتين)تتم قراءة الرنا المرسال الناضج بواسطة الريبوسومات أثناء الترجمة.

النسخ العكسي (RNA → DNA)نقل المعلومات من الحمض النووي الريبي إلى الحمض النووي ، وهي عملية عكس النسخ الطبيعي ، يتم تنفيذها بواسطة إنزيم النسخ العكسي. يحدث في الفيروسات القهقرية مثل فيروس نقص المناعة البشرية. تكرار الحمض النووي الريبي (RNA → RNA)نسخ سلسلة RNA إلى سلسلة RNA التكميلية باستخدام إنزيم RNA المعتمد على RNA polymerase. تتكاثر الفيروسات التي تحتوي على وحيد الخيط (على سبيل المثال ، فيروس مرض الحمى القلاعية) أو الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة بطريقة مماثلة. ترجمة مباشرة لبروتين في قالب DNA (DNA → بروتين)تم إثبات الترجمة الحية في مستخلصات خلايا الإشريكية القولونية التي تحتوي على الريبوسومات ولكن لا تحتوي على الرنا المرسال. صنعت هذه المقتطفات بروتينات من الحمض النووي التي أدخلت في النظام ، وعزز المضاد الحيوي نيومايسين هذا التأثير.

11. أنواع توليف المصفوفة كعملية مركزية في نقل وتخزين وتنفيذ المواد الوراثية.

مصفوفة توفر طبيعة تركيب الأحماض النووية والبروتينات دقة عالية في استنساخ المعلومات .

وراثي معلومة الطراز العرقى يحدد النمط الظاهري علامات الخلية يتحول النمط الجيني إلى النمط الظاهري .

يشمل هذا الاتجاه لتدفق المعلومات ثلاثة أنواعمصفوفة التوليفات:

1. تخليق الحمض النووي - تكرار

2. تخليق الحمض النووي الريبي - النسخ

3. تخليق البروتين - إذاعة

1) تكرار الحمض النووي (DNA → DNA)الازدواجية الدقيقة (النسخ المتماثل) للحمض النووي. يتم إجراء النسخ المتماثل بواسطة مجموعة من البروتينات التي تزيل الكروماتين ، ثم اللولب المزدوج. بعد ذلك ، يقوم بوليميراز الحمض النووي والبروتينات المرتبطة به ببناء نسخة متطابقة على كل من الخيطين. تشغيلمصدر المواد الجينية في الأجيال.2) النسخ (DNA → RNA)العملية البيولوجية التي يتم من خلالها نسخ المعلومات الموجودة في قطعة من الحمض النووي على جزيء mRNA المركب. يتم النسخ بواسطة عوامل النسخ وبوليميراز الحمض النووي الريبي. 3) الترجمة (RNA → بروتين)يتم ترجمة المعلومات الجينية إلى سلاسل متعددة الببتيد. تقدم مجمعات عوامل البدء وعوامل الاستطالة RNAs لنقل aminoacylated إلى مجمع mRNA-ribosome. 4) في حالات خاصة ، يمكن إعادة كتابة الحمض النووي الريبي في شكل DNA (النسخ العكسي) وأيضًا نسخه في شكل RNA (النسخ المتماثل) ، ولكن لا يمكن أبدًا أن يكون البروتين نموذجًا للأحماض النووية.

بصلح- هذا هو مصفوفة التوليف الذي يصحح الأخطاء في بنية الحمض النووي , اختيار تكرار محدود. يستعيد مبدئي هيكل الحمض النووي. المصفوفة مؤامرة سليم خيوط الحمض النووي.

هيكل النيوكليوتيدات. الأيزومرات المكانية (2'-endo- ، 3'-endo- ، إلخ. ، anti ، syn)

النيوكليوتيد- مجموعة كيميائية معقدة توجد في الحالة الطبيعية. النيوكليوتيدات هي اللبنات الأساسية للأحماض النووية (DNA و RNA). تتكون النيوكليوتيدات من ثلاثة مكونات: قاعدة بيريميدين أو بيورين ، والبنتوز ، وحمض الفوسفوريك. ترتبط النيوكليوتيدات معًا في سلسلة بواسطة رابطة فوسفوديستر. يتكون بسبب أسترة مجموعة OH C-3` من البنتوز لنيوكليوتيد واحد ومجموعة OH لبقايا الفوسفات لنيوكليوتيد آخر. نتيجة لذلك ، تنتهي إحدى نهايات سلسلة عديد النوكليوتيد بفوسفات حر (P-terminus أو 5'-terminus). على الطرف الآخر ، هناك مجموعة OH غير أسترة في C-3'pentose (3'-end). في الخلايا الحية ، توجد النوكليوتيدات الحرة أيضًا ، والتي يتم تقديمها في شكل أنزيمات مساعدة مختلفة ، والتي تشمل ATP.

جميع القواعد الحلقية غير المتجانسة الخمسة المتضمنة في الأحماض النووية المكونة لها شكل مسطح ، لكن هذا غير موات من حيث الطاقة. لذلك ، يتم تحقيق 2 مطابقة في عديد النوكليوتيدات C3`-endo و C2`-endo. تقع C1 و 0 و C4 في نفس المستوى ، و C2 و C3 في مطابقة داخلية عندما يتم إحضارها فوق هذا المستوى ، أي في اتجاه الاتصال C4-C5.

الميزة الأكثر أهمية في تحديد شكل وحدة النيوكليوتيدات هي الترتيب المتبادل لأجزاء الكربوهيدرات والأجزاء الحلقية غير المتجانسة ، والتي يتم تحديدها بزاوية الدوران حول الرابطة N-glycosidic. هناك منطقتان من المطابقات المسموح بها ، مزامنةو مضاد-.

تعتمد جميع الكائنات الحية على ثلاثة جزيئات أساسية في جميع وظائفها البيولوجية. هذه الجزيئات هي DNA و RNA والبروتين. يدور شريانان من الحمض النووي في اتجاهين متعاكسين ويقعان بجوار بعضهما البعض (مضاد متوازي). هذا هو تسلسل من أربع قواعد نيتروجينية موجهة على طول العمود الفقري الذي يشفر المعلومات البيولوجية. وفقًا للشفرة الجينية ، يتم تحويل خيوط RNA لتحديد تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات. هذه الخيوط من الحمض النووي الريبي مصنوعة في الأصل باستخدام خيوط من الحمض النووي كقالب ، وهي عملية تسمى النسخ.

بدون الحمض النووي والحمض النووي الريبي والبروتينات ، لن توجد حياة بيولوجية على الأرض. الحمض النووي هو جزيء ذكي يرمز لمجموعة كاملة من التعليمات الجينية (الجينوم) اللازمة لتجميع وصيانة وإعادة إنتاج كل منها مخلوق. يلعب الحمض النووي الريبي أدوارًا حيوية متعددة في ترميز الجينات وفك تشفيرها وتنظيمها والتعبير عنها. تتمثل المهمة الرئيسية للحمض النووي الريبي في صنع البروتينات وفقًا لمجموعات التعليمات المشفرة في الحمض النووي للخلية.

يتكون الحمض النووي من سكر وقاعدة نيتروجينية ومجموعة فوسفات. RNA هو نفسه.

تتكون القاعدة النيتروجينية في الحمض النووي من الأحماض النووية: السيتوزين (C) والجوانين (G) والأدينين (A) والثيمين (T). ميتافيزيقيًا ، يرتبط كل من هذه الأحماض النووية بالعناصر الأساسية للكوكب: الهواء والماء والنار والأرض. عندما نلوث هذه العناصر الأربعة على الأرض ، فإننا نلوث الحمض النووي المقابل في حمضنا النووي.

ومع ذلك ، في الحمض النووي الريبي ، تتكون القاعدة النيتروجينية من الأحماض النووية: السيتوزين (C) ، والجوانين (G) ، والأدينين (A) ، واليوراسيل (U). بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط كل من الأحماض النووية RNA بالعناصر الأساسية للكوكب: الهواء والماء والنار والأرض. في كل من الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، يتوافق الحمض النووي للميتوكوندريا مع العنصر الأساسي الخامس الأثير الكوني ، المنتهية ولايته. فقط من الأم. هذا مثال على التآصل ، وهي سمة من سمات كمية صغيرة العناصر الكيميائيةتكون في شكلين مميزين أو أكثر ، يُعرفان باسم متآصلات تلك العناصر. Allotropes هي تعديلات هيكلية مختلفة للعنصر. الحمض النووي الخاص بنا هو تآصل العناصر الأربعة الأساسية للكواكب.

تتمثل الوظيفة البيولوجية الرئيسية للقواعد النيتروجينية في الحمض النووي في ربط الأحماض النووية. يتحد الأدينين دائمًا مع الثايمين ، ويجمع الجوانين دائمًا مع السيتوزين. تُعرف باسم القواعد المزدوجة. اليوراسيل موجود فقط في الحمض النووي الريبي ، ليحل محل الثايمين ويتحد مع الأدينين.

يستخدم كل من RNA و DNA الاقتران الأساسي (ذكر + أنثى) كلغة إضافية يمكن تحويلها في أي اتجاه بين DNA و RNA من خلال عمل الإنزيمات المناسبة. توفر هذه اللغة الذكورية والأنثوية أو بنية الاقتران الأساسي نسخة احتياطية من جميع المعلومات الجينية المشفرة داخل DNA مزدوج الشريطة.

قاعدة مزدوجة عكسية

يعمل كل من الحمض النووي والحمض النووي الريبي على مبدأ الجنس في الاقتران الأساسي ، مما يخلق رابطة هيدروجينية. يجب أن تنضم القواعد المزدوجة في تسلسل ، مما يسمح للحمض النووي والحمض النووي الريبي بالتفاعل (وفقًا للتصميم الأصلي لـ 12 خيوطًا من الحمض النووي ، جسم الشمس الماسي) وكذلك السماح للحمض النووي الريبي بإنتاج بروتينات عاملة تبني الروابط التي تصنع وتصلح الحمض النووي المزدوج. حلزون. تعرض الحمض النووي البشري للتلف بسبب طفرة زوج القاعدة وتغيير أزواج تحرير التسلسل أو إدخالات بواسطة الكائنات الحية المهندسة مثل الفيروس. يتعلق التدخل في القواعد المزدوجة بتقنية الانقسام الجنساني لشبكة Nephilim العكسية (NRG) ، مما يؤثر على كل لغة الذكور والإناث وعلاقاتهم. يتم إنشاء نسخ من الحمض النووي من خلال الانضمام إلى وحدات فرعية من الحمض النووي مع زوج قاعدي من الذكور والإناث على كل خيط من جزيء الحمض النووي الأصلي. يحدث هذا الاتصال دائمًا في مجموعات معينة. يساهم تغيير مركب الحمض النووي الأساسي ، بالإضافة إلى العديد من مستويات التعديل الوراثي والتحكم الجيني ، في قمع تخليق الحمض النووي. هذا قمع متعمد لتنشيط 12 خيوط DNA للمخطط الأصلي ، مصفوفة السيليكون ، مجمعة وبنيت بواسطة البروتينات. تم تنفيذ هذا القمع الجيني بقوة منذ كارثة أتلانتس. يرتبط ارتباطًا مباشرًا بقمع اتحاد الهيروغامي ، والذي يتحقق من خلال الاتصال الصحيح لقواعد الحمض النووي ، والتي يمكن من خلالها إنشاء وتجميع البروتينات لاستعادة أحرف النار من الحمض النووي.

تحرير الحمض النووي الريبي باستخدام الأسبارتام

أحد الأمثلة على التعديل الجيني والتجريب مع السكان هو استخدام الأسبارتام *. يتم تصنيع الأسبارتام كيميائيًا من الأسبارتات ، مما يضعف وظيفة رابطة uracil-thymine في DNA ، ويقلل أيضًا من وظائف تخليق بروتين RNA والتواصل بين RNA و DNA. تعديل الحمض النووي الريبي من خلال إضافة أو إزالة اليوراسيل والثايمين أعاد ترميز الميتوكوندريا في الخلية ، حيث ساهم تلف الميتوكوندريا في الإصابة بأمراض عصبية. الثايمين هو حامي قوي لسلامة الحمض النووي. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي خفض اليوراسيل إلى إنتاج الركيزة الأسبارتية وثاني أكسيد الكربون والأمونيا.

التداخل مع دورة النيتروجين

نتيجة للثورة الصناعية ، ونشر المجمع العسكري من خلال اتصالات NEA ، تغيرت دورة النيتروجين الكلية بشكل كبير خلال القرن الماضي. في حين أن النيتروجين ضروري لجميع أشكال الحياة المعروفة على الأرض ، فقد كانت هناك حروب وقود أحفوري أجبرتها NAA عمدًا ، مما أدى إلى تلويث الأرض وإتلاف الحمض النووي. النيتروجين هو أحد مكونات جميع الأحماض الأمينية التي تتكون منها البروتينات وهو موجود في القواعد التي تشكل الأحماض النووية للحمض النووي الريبي والحمض النووي. ومع ذلك ، من خلال شن الحروب على الوقود الأحفوري ، مما اضطر استخدام المحركات الاحتراق الداخليإنتاج الأسمدة الكيماوية وتلويثها بيئة مركباتوالصناعات ، ساهم الناس في السمية الخطيرة للنيتروجين في الأشكال البيولوجية. أكسيد النيتريك وثاني أكسيد الكربون والميثان والأمونيا - كل هذا يخلق غازات دفيئة تسمم الأرض ، يشرب الماءوالمحيطات. يتسبب هذا التلوث في تلف الحمض النووي والطفرة.

عنصر التغيير في الجسم الألم

وبالتالي ، فقد عانى الكثير منا من تغيرات عنصرية في الدم وأجزاء الجسم (خاصة على سطح الجلد الذي يستجيب للتغيرات في الدم) وتغيرات عميقة في خلايانا وأنسجتنا. إن تنشيط المادة نتيجة للتغيرات المغناطيسية يخترق أيضًا مستويات جسمنا العاطفي ، مما يؤثر بشكل كبير على التفاعلات الخلوية والذاكرة المخزنة في الجسم الغريزي (جسم الألم).

تجبر هذه الدورة الجديدة كل واحد منا على الاهتمام بجسمنا الغريزي ، وجسم الألم العاطفي ، وما يحدث له. يتم تعديل العلاقة بين القوى الشمسية والقمرية وتأثيرهما المشترك على أقطاب قوى الجسم الكوكبي لهذا التأثير على المجال المغناطيسي.

لسوء الحظ ، يؤدي الفشل في فهم المبادئ العليا للقانون الطبيعي إلى فوضى كبيرة ومعاناة لأولئك الذين يصرون على الانغماس في الدمار والانقسام والعنف ، بغض النظر عن الأساليب المستخدمة.

ومع ذلك ، فإن الهجرة الجماعية للقوات القمرية وكائنات السلسلة القمرية والملائكة الساقطة من كوكبنا النظام الشمسيجارية حاليا. عندما يتم عزل النظام الشمسي ، فإن أولئك الذين صعدوا (أو نقي القلب) سيختبرون إعادة تنظيم عميقة لمراكز الطاقة المقدسة لديهم من التأثيرات القمرية إلى التأثيرات الشمسية. يستمر هذا التشعب في القوى الشمسية والقمرية في التغيير ليس فقط في الجسم العاطفي ، ولكن أيضًا في المركز العجزي وجميع الأعضاء التناسلية. إنه يجلب تعديلات أو رؤى للعديد من القضايا المتعلقة بالمعاناة الجنسية التي تمت برمجتها بناءً على التواريخ الخفية المرتبطة بكيانات السلسلة القمرية. تعمل مجموعات الأوامر المغناطيسية والميتوكوندريا الخاصة بالأم على استعادة الأنوثة الشمسية لأطفالهم على الأرض أيضًا.

تخليق الحمض النووي

بفهم أن جسمنا العاطفي ينتقل من الذرات القائمة على الكربون إلى العناصر ذات القاعدة الأعلى من خلال التنشيط عالي التردد والتغيرات المغناطيسية الكوكبية ، يمكننا ربط النقاط في التطور الروحي لأجسامنا المرتبطة بالعمليات الكيميائية الشخصية. في استعادة الجسد السوفياني ، يندمج التحول الكيميائي لتطور وعينا مع الفهم العلمي لتخليق الحمض النووي. إن تخليق الحمض النووي لا يقل أهمية عن تنشيط الحمض النووي ، الذي يلعب دورًا مهمًا ومباشرًا في الصعود الروحي. تعيد الأم سجل الحمض النووي للميتوكوندريا من خلال عكس التيارات المغناطيسية ، واستعادة مخطط الدم والدماغ والجهاز العصبي إلى أداء أعلى باستخدام الحمض النووي الأصلي الحقيقي.

*لكن سبارتام هو مادة كيميائية معدلة وراثيا يتم توزيعها وتسويقها كمكمل غذائي

ترجمة: Oreanda ويب