El complejo de proteínas dna y rna se llama. ADN y genes

El tema de la conferencia de hoy es la síntesis de ADN, ARN y proteínas. La síntesis de ADN se denomina replicación o reduplicación (duplicación), la síntesis de ARN se denomina transcripción (reescritura con ADN), la síntesis de proteínas que realiza un ribosoma sobre el ARN mensajero se denomina traducción, es decir, traducimos del lenguaje de los nucleótidos al lenguaje de aminoácidos.

Intentaremos dar una breve descripción de todos estos procesos, al mismo tiempo que nos detenemos más en los detalles moleculares, para darle una idea de la profundidad con la que se ha estudiado este tema.

replicación del ADN

La molécula de ADN, que consta de dos hélices, se duplica durante la división celular. La duplicación del ADN se basa en que al destorcer las hebras se puede completar una copia complementaria de cada hebra, obteniendo así dos hebras de la molécula de ADN que copia la original.

Uno de los parámetros del ADN también se indica aquí, este es el paso de la hélice, hay 10 pares de bases por cada vuelta completa, tenga en cuenta que un paso no es entre los salientes más cercanos, sino a través de uno, ya que el ADN tiene un pequeño surco y uno grande Las proteínas que reconocen la secuencia de nucleótidos interactúan con el ADN a través del surco mayor. El paso de la hélice es de 34 angstroms y el diámetro de la doble hélice es de 20 angstroms.

La replicación del ADN se lleva a cabo por la enzima ADN polimerasa. Esta enzima solo puede hacer crecer el ADN en el extremo 3'. Recuerdas que la molécula de ADN es antiparalela, sus diferentes extremos se llaman extremo 3΄ y extremo 5΄. Durante la síntesis de nuevas copias en cada hebra, una nueva hebra se alarga en la dirección de 5΄ a 3΄ y la otra en la dirección de 3΄ al extremo 5. Sin embargo, la ADN polimerasa no puede extender el extremo 5΄. Por lo tanto, la síntesis de una hebra de ADN, la que crece en una dirección “conveniente” para la enzima, continúa de manera continua (se le llama hebra líder o líder), y la síntesis de la otra hebra se lleva a cabo en forma breve. fragmentos (se llaman fragmentos de Okazaki en honor al científico que los describió). Luego, estos fragmentos se cosen juntos, y ese hilo se llama hilo retrasado; en general, la replicación de este hilo es más lenta. La estructura que se forma durante la replicación se llama horquilla de replicación.

Si observamos la replicación del ADN de una bacteria, y esto se puede observar en un microscopio electrónico, veremos que primero forma un "ojo", luego se expande y finalmente se replica toda la molécula de ADN circular. El proceso de replicación ocurre con gran precisión, pero no absoluta. La ADN polimerasa bacteriana comete errores, es decir, inserta el nucleótido equivocado que estaba en la molécula de ADN molde, aproximadamente a una frecuencia de 10-6. En eucariotas, las enzimas funcionan con mayor precisión, ya que son más complejas, el nivel de errores en la replicación del ADN en humanos se estima en 10-7 - 10 -8. La precisión de la replicación puede ser diferente en diferentes regiones del genoma, hay regiones con una mayor frecuencia de mutaciones y hay regiones que son más conservadoras, donde rara vez ocurren mutaciones. Y en esto, se deben distinguir dos procesos diferentes: el proceso de aparición de una mutación en el ADN y el proceso de fijación de la mutación. Después de todo, si las mutaciones conducen a un resultado letal, no aparecerán en las próximas generaciones, y si el error no es fatal, se corregirá en las próximas generaciones y podremos observar y estudiar su manifestación. Otra característica de la replicación del ADN es que la ADN polimerasa no puede iniciar el proceso de síntesis por sí misma, necesita una "semilla". Normalmente, se utiliza un fragmento de ARN como tal semilla. Si estamos hablando del genoma de una bacteria, entonces hay un punto especial llamado origen (fuente, comienzo) de la replicación, en este punto hay una secuencia que es reconocida por la enzima que sintetiza el ARN. Pertenece a la clase de ARN polimerasas, y en este caso se llama primasa. Las polimerasas de ARN no necesitan semillas, y esta enzima sintetiza un fragmento corto de ARN, la misma "semilla" con la que comienza la síntesis de ADN.

Transcripción

El siguiente proceso es la transcripción. Detengámonos en ello con más detalle.

La transcripción es la síntesis de ARN sobre ADN, es decir, la síntesis de una hebra complementaria de ARN sobre una molécula de ADN la lleva a cabo la enzima ARN polimerasa. Las bacterias, como Escherichia coli, tienen una ARN polimerasa y todas las enzimas bacterianas son muy similares entre sí; en los organismos superiores (eucariotas) hay varias enzimas, se llaman ARN polimerasa I, ARN polimerasa II, ARN polimerasa III, también tienen similitudes con las enzimas bacterianas, pero son más complicadas, contienen más proteínas. Cada tipo de ARN polimerasa eucariótica tiene sus propias funciones especiales, es decir, transcribe un determinado conjunto de genes. La hebra de ADN que sirve como plantilla para la síntesis de ARN durante la transcripción se denomina sentido o plantilla. La segunda hebra de ADN se denomina no codificante (el ARN complementario no codifica proteínas, "no tiene sentido").

Hay tres etapas en el proceso de transcripción. La primera etapa es el inicio de la transcripción: el comienzo de la síntesis de una cadena de ARN, se forma el primer enlace entre los nucleótidos. Luego se acumula el hilo, su elongación - elongación, y cuando se completa la síntesis, se produce la terminación, la liberación del ARN sintetizado. Al mismo tiempo, la ARN polimerasa “pela” el ADN y está lista para un nuevo ciclo de transcripción. La ARN polimerasa bacteriana se ha estudiado con gran detalle. Consiste en varias subunidades de proteínas: dos subunidades α (estas son subunidades pequeñas), subunidades β y β΄ (subunidades grandes) y subunidad ω. Juntos forman la denominada enzima mínima o enzima central. La subunidad σ se puede unir a esta enzima central. La subunidad σ es necesaria para iniciar la síntesis de ARN, para iniciar la transcripción. Una vez que ha tenido lugar la iniciación, la subunidad σ se separa del complejo y la enzima central realiza un trabajo adicional (elongación de la cadena). Cuando se une al ADN, la subunidad σ reconoce el sitio en el que debe comenzar la transcripción. Se llama promotor. Un promotor es una secuencia de nucleótidos que indica el inicio de la síntesis de ARN. Sin la subunidad σ, el promotor no puede reconocer la enzima central. La subunidad σ junto con la enzima central se denomina enzima completa u holoenzima.

Habiendo entrado en contacto con el ADN, es decir, el promotor que reconoció la subunidad σ, la holoenzima desenrolla la hélice de doble cadena y comienza la síntesis de ARN. El tramo de ADN no retorcido es el punto de iniciación de la transcripción, el primer nucleótido al que se debe unir de manera complementaria un ribonucleótido. Se inicia la transcripción, la subunidad σ se va y la enzima central continúa la elongación de la cadena de ARN. Luego se produce la terminación, la enzima central se libera y queda lista para un nuevo ciclo de síntesis.

¿Cómo se alarga la transcripción?

El ARN crece en el extremo 3'. Al unir cada nucleótido, la enzima central da un paso a lo largo del ADN y se desplaza un nucleótido. Dado que todo en el mundo es relativo, podemos decir que la enzima central está inmóvil y el ADN es "arrastrado" a través de ella. Está claro que el resultado será el mismo. Pero hablaremos del movimiento a lo largo de la molécula de ADN. El tamaño del complejo proteico que constituye la enzima central es de 150 Ǻ. Dimensiones de la ARN polimerasa - 150×115×110Ǻ. Es decir, es una nanomáquina. La velocidad de la ARN polimerasa es de hasta 50 nucleótidos por segundo. El complejo de la enzima central con el ADN y el ARN se denomina complejo de elongación. Contiene un híbrido ADN-ARN. Es decir, este es el sitio donde el ADN se empareja con el ARN, y el extremo 3' del ARN está abierto para un mayor crecimiento. El tamaño de este híbrido es de 9 pares de bases. La región no torcida del ADN tiene una longitud aproximada de 12 pares de bases.

La ARN polimerasa se une al ADN frente al sitio no torcido. Esta región se denomina dúplex frontal de ADN y tiene un tamaño de 10 pb. La polimerasa también está asociada con una porción más larga de ADN llamada dúplex de ADN posterior. El tamaño de los ARN mensajeros que sintetizan las ARN polimerasas en bacterias puede alcanzar los 1000 nucleótidos o más. En las células eucariotas, el tamaño del ADN sintetizado puede alcanzar los 100.000 o incluso varios millones de nucleótidos. Es cierto que no se sabe si existen en tales tamaños en las células o si en el proceso de síntesis pueden tener tiempo para procesar.

El complejo de elongación es bastante estable, porque debe hacer un gran trabajo. Es decir, por sí solo, no se “caerá” con el ADN. Es capaz de moverse a través del ADN a una velocidad de hasta 50 nucleótidos por segundo. Este proceso se llama desplazamiento (o translocación). La interacción del ADN con la ARN polimerasa (enzima central) no depende de la secuencia de este ADN, a diferencia de la subunidad σ. Y la enzima central, al pasar por ciertas señales de terminación, completa la síntesis de ADN.

Analicemos con más detalle la estructura molecular de la enzima central. Como se mencionó anteriormente, la enzima central consta de subunidades α y β. Están conectados de tal manera que forman, por así decirlo, una "boca" o "garra". Las subunidades α están ubicadas en la base de esta "garra" y realizan una función estructural. No parecen interactuar con el ADN y el ARN. La subunidad ω es una pequeña proteína que también tiene una función estructural. La parte principal del trabajo recae en la participación de las subunidades β y β΄. En la figura, la subunidad β΄ se muestra en la parte superior y la subunidad β se muestra en la parte inferior.

Dentro de la “boca”, que se llama canal principal, se encuentra el sitio activo de la enzima. Es aquí donde ocurre la conexión de nucleótidos, la formación de un nuevo enlace durante la síntesis de ARN. El canal principal en la ARN polimerasa es donde reside el ADN durante la elongación. Incluso en esta estructura, hay un llamado canal secundario en el costado, a través del cual se suministran nucleótidos para la síntesis de ARN.

La distribución de cargas en la superficie de la ARN polimerasa proporciona sus funciones. La distribución es muy lógica. La molécula de ácido nucleico está cargada negativamente. Por lo tanto, la cavidad del canal principal, donde debe mantenerse el ADN con carga negativa, está revestida con cargas positivas. La superficie de la ARN polimerasa está hecha con aminoácidos cargados negativamente para evitar que el ADN se adhiera a ella.

Hace casi medio siglo, en 1953, D. Watson y F. Crick descubrieron el principio de la organización estructural (molecular) de la sustancia génica: el ácido desoxirribonucleico (ADN). La estructura del ADN dio la clave del mecanismo de reproducción exacta -reduplicación- de la sustancia génica. Entonces surgió una nueva ciencia: la biología molecular. Se formuló el llamado dogma central de la biología molecular: ADN - ARN - proteína. Su significado es que la información genética registrada en el ADN se realiza en forma de proteínas, pero no directamente, sino a través de un polímero relacionado, el ácido ribonucleico (ARN), y este camino de los ácidos nucleicos a las proteínas es irreversible. Así, el ADN se sintetiza sobre ADN, proporcionando su propia reduplicación, es decir, la reproducción del material genético original en generaciones; El ARN se sintetiza a partir del ADN, lo que da como resultado la reescritura o transcripción de la información genética en forma de múltiples copias de ARN; Las moléculas de ARN sirven como moldes para la síntesis de proteínas: la información genética se traduce en forma de cadenas polipeptídicas. En casos especiales, el ARN se puede transcribir en forma de ADN ("transcripción inversa") y también se puede copiar en forma de ARN (replicación), pero una proteína nunca puede ser una plantilla para los ácidos nucleicos (ver para más detalles).

Entonces, es el ADN el que determina la herencia de los organismos, es decir, un conjunto de proteínas y rasgos relacionados que se reproducen en generaciones. La biosíntesis de proteínas es el proceso central de la materia viva, y los ácidos nucleicos le proporcionan, por un lado, un programa que determina el conjunto completo y las especificidades de las proteínas sintetizadas, y por otro, un mecanismo para reproducir con precisión este programa en generaciones. . En consecuencia, el origen de la vida en su forma celular moderna se reduce a la aparición de un mecanismo de biosíntesis proteica heredada.

BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS

El dogma central de la biología molecular postula sólo una forma de transferir la información genética de los ácidos nucleicos a las proteínas y, en consecuencia, a las propiedades y características de un organismo vivo. El estudio de los mecanismos de realización de esta vía en las décadas que siguieron a la formulación del dogma central reveló funciones mucho más diversas del ARN que ser un simple portador de información de los genes (ADN) a las proteínas y servir como matriz para la síntesis de proteínas. .

En la fig. 1 muestra un esquema general de la biosíntesis de proteínas en una célula. ARN mensajero(ARN mensajero, ARN mensajero, ARNm), que codifican proteínas, que se discutió anteriormente, es solo una de las tres clases principales de ARN celular. Su volumen (alrededor del 80%) es otra clase de ARN: ARN ribosomal, que forman el marco estructural y los centros funcionales de las partículas sintetizadoras de proteínas universales: los ribosomas. Son los ARN ribosómicos los responsables, tanto estructural como funcionalmente, de la formación de máquinas moleculares ultramicroscópicas llamadas ribosomas. Los ribosomas reciben información genética en forma de moléculas de ARNm y, al ser programados por este último, fabrican proteínas en estricta conformidad con este programa.

Sin embargo, para sintetizar proteínas, la información o un programa por sí solo no es suficiente, también se necesita un material del que se puedan fabricar. El flujo de material para la síntesis de proteínas va a los ribosomas a través de la tercera clase de ARN celular: transferir ARN(ARN de transferencia, ARN de transferencia, ARNt). Se unen covalentemente (aceptan) aminoácidos, que sirven como material de construcción para las proteínas, y entran en los ribosomas en forma de aminoacil-tRNA. En los ribosomas, los aminoacil-tRNA interactúan con codones (combinaciones de tres nucleótidos) de mRNA, como resultado de lo cual los codones se decodifican durante la traducción.

ÁCIDOS RIBONUCLEICOS

Entonces, tenemos un conjunto de ARN celulares principales que determinan el proceso principal de la materia viva moderna: la biosíntesis de proteínas. Estos son ARNm, ARN ribosómico y ARNt. El ARN se sintetiza en el ADN usando enzimas (ARN polimerasas que llevan a cabo la transcripción) reescribiendo ciertas secciones (segmentos lineales) de ADN bicatenario en forma de ARN monocatenario. Las regiones de ADN que codifican proteínas celulares se transcriben como ARNm, mientras que para la síntesis de numerosas copias de ARN ribosómico y ARNt, existen regiones especiales del genoma celular a partir de las cuales tiene lugar una reescritura intensiva sin traducción posterior a proteínas.

Estructura química del ARN. Químicamente, el ARN es muy similar al ADN. Ambas sustancias son polímeros lineales de nucleótidos. Cada monómero, nucleótido, es un N-glucósido fosforilado, construido a partir de un residuo de azúcar de cinco carbonos, pentosa, que lleva un grupo fosfato en el grupo hidroxilo del quinto átomo de carbono (enlace éster) y una base nitrogenada en el primer átomo de carbono ( enlace N-glucosídico). La principal diferencia química entre el ADN y el ARN es que el residuo de azúcar del monómero de ARN es la ribosa, y el monómero del ADN es la desoxirribosa, que es un derivado de la ribosa, en el que no hay un grupo hidroxilo en el segundo átomo de carbono (Fig. 2). ).

Hay cuatro tipos de bases nitrogenadas tanto en el ADN como en el ARN: dos bases de purina, adenina (A) y guanina (G), y dos bases de pirimidina, citosina (C) y uracilo (U) o su derivado metilado timina (T).

El uracilo es característico de los monómeros de ARN, mientras que la timina es característica de los monómeros de ADN, y esta es la segunda diferencia entre el ARN y el ADN. Los monómeros, ribonucleótidos de ARN o desoxirribonucleótidos de ADN, forman una cadena polimérica formando puentes fosfodiéster entre los residuos de azúcar (entre el quinto y el tercer átomo de carbono de la pentosa). Por lo tanto, la cadena polimérica de un ácido nucleico (ADN o ARN) se puede representar como un esqueleto de azúcar-fosfato lineal con bases nitrogenadas como grupos laterales.

Estructura macromolecular del ARN. La diferencia macroestructural fundamental entre los dos tipos de ácidos nucleicos es que el ADN es una sola hélice doble, es decir, una macromolécula de dos cadenas de polímero enlazadas complementarias, enrolladas helicoidalmente alrededor de un eje común (ver [ , ]), y el ARN es una sola -polímero trenzado. Al mismo tiempo, las interacciones de los grupos laterales (bases nitrogenadas) entre sí, así como con los fosfatos e hidroxilos del esqueleto de azúcar-fosfato, conducen al hecho de que un polímero de ARN monocatenario se pliega sobre sí mismo y se retuerce en una estructura compacta, similar al plegamiento de una cadena polipeptídica de proteína en un glóbulo compacto. De esta forma, las secuencias de nucleótidos de ARN únicas pueden formar estructuras espaciales únicas.

La estructura espacial específica del ARN se demostró por primera vez al descifrar la estructura atómica de uno de los ARNt en 1974 [ , ] (Fig. 3). El plegamiento de la cadena polimérica del ARNt, que consiste en monómeros de 76 nucleótidos, conduce a la formación de un núcleo globular muy compacto, del cual sobresalen dos protuberancias en ángulo recto. Son hélices dobles cortas similares al ADN, pero organizadas por la interacción de secciones de la misma cadena de ARN. Una de las protuberancias es un aceptor de aminoácidos y participa en la síntesis de la cadena polipeptídica de la proteína en el ribosoma, mientras que la otra está destinada a la interacción complementaria con el triplete codificante (codón) del ARNm en el mismo ribosoma. Solo una estructura de este tipo es capaz de interactuar específicamente con la proteína-enzima que une el aminoácido al ARNt y con el ribosoma durante la traducción, es decir, ser "reconocida" específicamente por ellos.

El estudio de los ARN ribosómicos aislados proporcionó el siguiente ejemplo sorprendente de la formación de estructuras compactas específicas a partir de polímeros lineales incluso más largos de este tipo. El ribosoma consta de dos partes desiguales: subpartículas ribosómicas grandes y pequeñas (subunidades). Cada subunidad está construida a partir de un ARN de alto polímero y una variedad de proteínas ribosómicas. La longitud de las cadenas de ARN ribosomal es muy significativa: por ejemplo, el ARN de la subunidad pequeña del ribosoma bacteriano contiene más de 1500 nucleótidos y el ARN de la subunidad grande contiene alrededor de 3000 nucleótidos. En los mamíferos, incluidos los humanos, estos ARN son incluso más grandes: alrededor de 1900 nucleótidos y más de 5000 nucleótidos en las subunidades pequeña y grande, respectivamente.

Se ha demostrado que los ARN ribosómicos aislados, separados de sus proteínas asociadas y obtenidos en forma pura, son capaces de plegarse espontáneamente en estructuras compactas similares en tamaño y forma a las subunidades ribosómicas]. La forma de las subpartículas grandes y pequeñas es diferente y, en consecuencia, la forma de los ARN ribosómicos grandes y pequeños es diferente (Fig. 4). Por lo tanto, las cadenas lineales de ARN ribosómico se autoorganizan en estructuras espaciales específicas que determinan el tamaño, la forma y, aparentemente, la disposición interna de las subpartículas ribosómicas y, en consecuencia, de todo el ribosoma.

ARN menores. A medida que se estudiaban los componentes de una célula viva y las fracciones individuales del ARN celular total, quedó claro que el asunto no se limitaba a los tres tipos principales de ARN. Resultó que en la naturaleza hay muchos otros tipos de ARN. Estos son, en primer lugar, los llamados "pequeños ARN", que contienen hasta 300 nucleótidos, a menudo con funciones desconocidas. Por regla general, están asociados con una o más proteínas y están presentes en la célula como ribonucleoproteínas - "pequeños RNP".

Los ARN pequeños están presentes en todas las partes de la célula, incluidos el citoplasma, el núcleo, el nucléolo y las mitocondrias. La mayoría de esos pequeños RNP cuyas funciones se conocen están involucrados en los mecanismos de procesamiento postranscripcional de los principales tipos de ARN (procesamiento de ARN): la transformación de precursores de ARNm en ARNm maduros (empalme), edición de ARNm, biogénesis de ARNt, maduración de ARN ribosomal. Uno de los tipos más abundantes de RNP pequeños (SRP) en las células juega un papel clave en el transporte de proteínas sintetizadas a través de la membrana celular. Tipos conocidos de ARN pequeños que realizan funciones reguladoras en emisión. Un pequeño ARN especial es parte de la enzima más importante responsable de mantener la replicación del ADN en las generaciones de células: la telomerasa. Cabe decir que sus tamaños moleculares son comparables con los tamaños de las proteínas globulares celulares. Por lo tanto, gradualmente se vuelve claro que el funcionamiento de una célula viva está determinado no solo por la variedad de proteínas sintetizadas en ella, sino también por la presencia de un rico conjunto de varios ARN, de los cuales los ARN pequeños imitan en gran medida la compacidad y el tamaño de proteinas

Ribozimas. Toda la vida activa se basa en el metabolismo: el metabolismo, y todas las reacciones bioquímicas del metabolismo ocurren a las velocidades apropiadas para la vida solo gracias a catalizadores específicos altamente eficientes creados por la evolución. Durante muchas décadas, los bioquímicos han estado convencidos de que la catálisis biológica siempre y en todas partes es llevada a cabo por proteínas llamadas enzimas, o enzimas Y así en 1982-1983. se demostró que en la naturaleza existen tipos de ARN que, al igual que las proteínas, tienen una actividad catalítica altamente específica [ , ]. Tales catalizadores de ARN han sido llamados ribozimas. La idea de la exclusividad de las proteínas en la catálisis de reacciones bioquímicas llegó a su fin.

En la actualidad, el ribosoma también se considera una ribozima. De hecho, todos los datos experimentales disponibles indican que la síntesis de la cadena polipeptídica de la proteína en el ribosoma está catalizada por el ARN ribosómico y no por las proteínas ribosómicas. Se ha identificado una región catalítica de ARN ribosómico grande, que es responsable de la catálisis de la reacción de transpeptidación, a través de la cual se extiende la cadena polipeptídica de la proteína durante la traducción.

En cuanto a la replicación del ADN viral, su mecanismo no difiere mucho de la reduplicación del material genético -ADN- de la propia célula. En el caso del ARN viral, se realizan procesos que están suprimidos o completamente ausentes en las células normales, donde todo el ARN se sintetiza solo en el ADN como plantilla. Cuando se infecta con virus que contienen ARN, la situación puede ser doble. En algunos casos, el ADN se sintetiza en el ARN viral como plantilla ("transcripción inversa"), y se transcriben numerosas copias de ARN viral en este ADN. En otros casos, los más interesantes para nosotros, se sintetiza una cadena de ARN complementaria en el ARN viral, que sirve como plantilla para la síntesis - replicación - de nuevas copias de ARN viral. Así, durante la infección con virus que contienen ARN, se realiza la capacidad fundamental del ARN para determinar la reproducción de su propia estructura, como es el caso del ADN.

Multifuncionalidad del ARN. Resumiendo y repasando los conocimientos sobre las funciones del ARN, podemos hablar de la extraordinaria multifuncionalidad de este polímero en la naturaleza. Se puede dar la siguiente lista de las principales funciones conocidas del ARN.

Función replicativa genética: capacidad estructural para copiar (replicar) secuencias lineales de nucleótidos a través de secuencias complementarias. La función se realiza en las infecciones virales y es similar a la función principal del ADN en la vida de los organismos celulares: la reduplicación del material genético.

Función codificadora: programación de la síntesis de proteínas por secuencias lineales de nucleótidos. Esta es la misma función que el ADN. Tanto en el ADN como en el ARN, los mismos tripletes de nucleótidos codifican 20 aminoácidos de proteínas, y la secuencia de tripletes en una cadena de ácido nucleico es un programa para la disposición secuencial de 20 tipos de aminoácidos en una cadena polipeptídica de proteína.

Función formadora de estructuras: formación de estructuras tridimensionales únicas. Las pequeñas moléculas de ARN plegadas de forma compacta son fundamentalmente similares a las estructuras tridimensionales de las proteínas globulares, mientras que las moléculas de ARN más largas también pueden formar partículas biológicas más grandes o sus núcleos.

Función de reconocimiento: interacciones espaciales altamente específicas con otras macromoléculas (incluidas proteínas y otros ARN) y con ligandos pequeños. Esta función es quizás la principal en las proteínas. Se basa en la capacidad de un polímero para plegarse de una manera única y formar estructuras tridimensionales específicas. La función de reconocimiento es la base de la catálisis específica.

Función catalítica: catálisis específica de reacciones químicas por ribozimas. Esta función es similar a la función enzimática de las proteínas enzimáticas.

En general, el ARN nos parece un polímero tan asombroso que, al parecer, ni el tiempo de la evolución del Universo, ni el intelecto del Creador deberían haber sido suficientes para su invención. Como puede verse, el ARN es capaz de realizar las funciones de ambos polímeros fundamentalmente importantes para la vida: el ADN y las proteínas. No es de extrañar que ante la ciencia surgiera la pregunta: ¿podría el surgimiento y la existencia autosuficiente del mundo del ARN preceder al surgimiento de la vida en su forma moderna de ADN-proteína?

ORIGEN DE LA VIDA

Teoría de proteína-coacervado de Oparin. Quizás la primera teoría científica y bien pensada sobre el origen de la vida de forma abiogénica fue propuesta por el bioquímico A.I. Oparin allá por los años 20 del siglo pasado [,]. La teoría se basaba en la idea de que todo comenzaba con las proteínas, y en la posibilidad, bajo ciertas condiciones, de la síntesis química espontánea de monómeros proteicos -aminoácidos- y polímeros proteicos (polipéptidos) de forma abiogénica. La publicación de la teoría estimuló numerosos experimentos en varios laboratorios de todo el mundo, que mostraron la realidad de tal síntesis en condiciones artificiales. La teoría rápidamente se volvió generalmente aceptada y extraordinariamente popular.

Su postulado principal era que los compuestos similares a proteínas que surgían espontáneamente en el "caldo" primario se combinaban "en gotas coacervadas, sistemas coloidales separados (soles) que flotan en una solución acuosa más diluida. Esto proporcionó el principal requisito previo para la aparición de organismos: la aislamiento de un determinado sistema bioquímico del medio ambiente, su compartimentación. Dado que algunos compuestos similares a proteínas de gotas de coacervado podrían tener actividad catalítica, fue posible experimentar reacciones de síntesis bioquímica dentro de las gotas: había una apariencia de asimilación, lo que significa crecimiento de el coacervado con su posterior desintegración en partes - reproducción coacervado fue considerado como un prototipo de una célula viva (Fig. 5).

Todo estaba bien pensado y científicamente fundamentado en teoría, excepto por un problema, que durante mucho tiempo hizo la vista gorda a casi todos los expertos en el campo del origen de la vida. Si espontáneamente, mediante síntesis aleatorias libres de plantilla en un coacervado, surgieron construcciones únicas exitosas de moléculas de proteína (por ejemplo, catalizadores efectivos que brindan una ventaja para este coacervado en el crecimiento y la reproducción), entonces, ¿cómo podrían copiarse para su distribución dentro del coacervado? , y más aún para la transmisión a coacervados descendientes? La teoría no ha podido ofrecer una solución al problema de la reproducción exacta, dentro del coacervado y en generaciones, de estructuras proteicas efectivas únicas que aparecen al azar.

El mundo del ARN como precursor de la vida moderna. La acumulación de conocimiento sobre el código genético, los ácidos nucleicos y la biosíntesis de proteínas condujo a la aprobación de una idea fundamentalmente nueva sobre TOM, que todo comenzó no con proteínas en absoluto, sino con ARN [ - ]. Los ácidos nucleicos son el único tipo de polímeros biológicos cuya estructura macromolecular, debido al principio de complementariedad en la síntesis de nuevas cadenas (para más detalles, ver), les otorga la capacidad de copiar su propia secuencia lineal de unidades monoméricas, es decir, la capacidad de reproducir (replicar) el polímero, su microestructura. Por lo tanto, solo ácidos nucleicos, pero no las proteínas, pueden ser material genético, es decir, moléculas reproducibles que repiten su microestructura específica en generaciones.

Por varias razones, es el ARN, y no el ADN, el que podría representar el material genético primario.

En primer lugar, tanto en la síntesis química como en las reacciones bioquímicas, los ribonucleótidos preceden a los desoxirribonucleótidos; los desoxirribonucleótidos son productos de la modificación de los ribonucleótidos (ver Fig. 2).

En segundo lugar, en los procesos más antiguos y universales del metabolismo vital, son los ribonucleótidos, y no los desoxirribonucleótidos, los que están ampliamente representados, incluidos los principales portadores de energía como los ribonucleósidos polifosfatos (ATP, etc.).

En tercer lugar, La replicación del ARN puede ocurrir sin la participación del ADN, y el mecanismo de replicación del ADN, incluso en el mundo moderno, requiere la participación obligatoria de un cebador de ARN en el inicio de la síntesis de la cadena de ADN.

Cuatro, Al poseer la misma plantilla y funciones genéticas que el ADN, el ARN también es capaz de realizar una serie de funciones inherentes a las proteínas, incluida la catálisis de reacciones químicas. Por lo tanto, hay muchas razones para considerar el ADN como una adquisición evolutiva posterior, como una modificación del ARN, especializada para realizar la función de reproducir y almacenar copias únicas de genes en el genoma celular sin participación directa en la biosíntesis de proteínas.

Después de que se descubrieran los ARN catalíticamente activos, la idea de la primacía del ARN en el origen de la vida recibió un fuerte impulso para el desarrollo y se formuló el concepto. mundo de ARN autosuficiente, anterior a la vida moderna [ , ]. Un posible esquema para el surgimiento del mundo del ARN se muestra en la fig. 6.

La síntesis abiogénica de ribonucleótidos y su asociación covalente en oligómeros y polímeros del tipo ARN podría ocurrir en aproximadamente las mismas condiciones y en el mismo entorno químico que se postularon para la formación de aminoácidos y polipéptidos. Recientemente A.B. Chetverin y otros (Instituto de Proteínas, Academia Rusa de Ciencias) demostraron experimentalmente que al menos algunos polirribonucleótidos (ARN) en un medio acuoso ordinario son capaces de recombinarse espontáneamente, es decir, el intercambio de segmentos de cadena, por transesterificación. El intercambio de segmentos de cadena corta por largos debería conducir a la elongación de los polirribonucleótidos (ARN), y tal recombinación en sí misma debería contribuir a la diversidad estructural de estas moléculas. Entre ellos también podrían surgir moléculas de ARN catalíticamente activas.

Incluso la aparición extremadamente rara de moléculas de ARN individuales que fueron capaces de catalizar la polimerización de ribonucleótidos o el empalme de oligonucleótidos en una cadena complementaria como en una plantilla [ , ], significó la formación del mecanismo de replicación del ARN. La replicación de los propios catalizadores de ARN (ribozimas) debería haber dado lugar a la aparición de poblaciones de ARN autorreplicantes. Al hacer copias de sí mismos, el ARN se multiplicó. Los errores inevitables en la copia (mutación) y la recombinación en las poblaciones de ARN autorreplicantes crearon una diversidad cada vez mayor de este mundo. Así, el supuesto mundo antiguo del ARN es "un mundo biológico autosuficiente en el que las moléculas de ARN funcionaban tanto como material genético como catalizadores similares a enzimas" .

El surgimiento de la biosíntesis de proteínas. Además, sobre la base del mundo del ARN, la formación de mecanismos de biosíntesis de proteínas, la aparición de varias proteínas con estructura y propiedades heredadas, la compartimentación de sistemas de biosíntesis de proteínas y conjuntos de proteínas, posiblemente en forma de coacervados, y la evolución de la último en estructuras celulares - deberían haber tenido lugar células vivas (ver Fig. 6).

El problema de la transición del antiguo mundo del ARN al moderno mundo de la síntesis de proteínas es el más difícil incluso para una solución puramente teórica. La posibilidad de síntesis abiogénica de polipéptidos y sustancias similares a proteínas no ayuda a resolver el problema, ya que no existe una forma específica en la que esta síntesis pueda acoplarse con el ARN y caer bajo control genético. La síntesis genéticamente controlada de polipéptidos y proteínas tuvo que desarrollarse independientemente de la síntesis abiogénica primaria, a su manera, sobre la base del mundo ya existente del ARN. En la literatura se han propuesto varias hipótesis sobre el origen del mecanismo moderno de biosíntesis de proteínas en el mundo del ARN, pero, quizás, ninguna de ellas puede considerarse completamente pensada e impecable en términos de capacidades fisicoquímicas. Presentaré mi versión del proceso de evolución y especialización del ARN, que condujo al surgimiento del aparato de biosíntesis de proteínas (Fig. 7), pero no pretende ser completa.

El esquema hipotético propuesto contiene dos puntos esenciales que parecen ser fundamentales.

En primer lugar, se postula que los oligorribonucleótidos sintetizados abiogénicamente se recombinan activamente a través del mecanismo de transesterificación no enzimática espontánea, lo que conduce a la formación de cadenas de ARN alargadas y da lugar a su diversidad. Es así como podrían aparecer tanto tipos de RNA catalíticamente activos (ribozimas) como otros tipos de RNA con funciones especializadas en la población de oligonucleótidos y polinucleótidos (ver Fig. 7). Además, la recombinación no enzimática de la unión complementaria de oligonucleótidos a un molde polinucleotídico podría proporcionar el entrecruzamiento (empalme) de fragmentos complementarios a este molde en una sola cadena. Es de esta manera, y no por la polimerización catalizada de mononucleótidos, que podría llevarse a cabo la copia primaria (propagación) del ARN. Por supuesto, si aparecían ribozimas que poseían actividad polimerasa, entonces la eficiencia (precisión, velocidad y productividad) del copiado era complementaria. matriz debería haber aumentado significativamente.

Segundo El punto fundamental de mi versión es que el aparato primario para la biosíntesis de proteínas surgió sobre la base de varios tipos de ARN especializado antes del advenimiento del aparato para la replicación enzimática (polimerasa) del material genético - ARN y ADN. Este aparato primario incluía ARN proribosómico catalíticamente activo con actividad de peptidil transferasa; un conjunto de pro-ARNt que se unen específicamente a aminoácidos o péptidos cortos; otro ARN proribosómico capaz de interactuar simultáneamente con ARN proribosómico catalítico, pro-ARNm y pro-ARNt (ver Fig. 7). Tal sistema ya podría sintetizar cadenas polipeptídicas debido a la reacción de transpeptidación catalizada por él. Entre otras proteínas catalíticamente activas, enzimas primarias (enzimas), también aparecieron proteínas que catalizan la polimerización de nucleótidos, replicasas o polimerasas NK.

Sin embargo, es posible que la hipótesis del mundo antiguo del ARN como predecesor del mundo vivo moderno no pueda obtener la justificación suficiente para superar la dificultad principal: una descripción científicamente plausible del mecanismo de transición del ARN y su replicación. a la biosíntesis de proteínas. Hay una hipótesis alternativa atractiva y bien pensada de A.D. Altshtein (Instituto de Biología Genética, Academia Rusa de Ciencias), que postula que la replicación del material genético y su traducción - síntesis de proteínas - surgieron y evolucionaron simultáneamente y conjugados, a partir de la interacción de oligonucleótidos sintetizados abiogénicamente y aminoacil-nucleotilatos - anhídridos mixtos de aminoácidos y nucleótidos. Pero esa es la siguiente historia... "Y Scherezade atrapó la mañana, y detuvo el discurso permitido".)

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Spirin Alexander Sergeevich - Académico, Director del Instituto de Investigación de Proteínas de la Academia Rusa de Ciencias, miembro del Presidium de la Academia Rusa de Ciencias.

El proceso de realización de la información hereditaria en biosíntesis se lleva a cabo con la participación tres tiposÁcidos ribonucleicos (ARN): informativo (matriz) - ARNm (ARNm), ribosómico - ARNr y ARNt de transporte. Todos los ácidos ribonucleicos se sintetizan en las regiones correspondientes de la molécula de ADN. Son mucho más pequeños que el ADN y son una sola cadena de nucleótidos. Los nucleótidos contienen un residuo de ácido fosfórico (fosfato), un azúcar de pentosa (ribosa) y una de las cuatro bases nitrogenadas: adenina, citosina, guanina, uracilo. La base nitrogenada, el uracilo, es complementaria de la adenina.

El proceso de biosíntesis incluye una serie de pasos: transcripción, empalme y traducción.

El primer paso se llama transcripción. La transcripción ocurre en el núcleo celular: el ARNm se sintetiza en el sitio de un gen determinado de la molécula de ADN. Un complejo de enzimas está involucrado en la síntesis, la principal de las cuales es la ARN polimerasa.

La síntesis de ARNm comienza con la detección por parte de la ARN polimerasa de un sitio especial en la molécula de ADN, que indica el sitio de inicio de la transcripción: el promotor. Después de unirse al promotor, la ARN polimerasa desenrolla la vuelta adyacente de la hélice de ADN. Dos cadenas de ADN divergen en este punto y la síntesis de ARNm tiene lugar en una de ellas. El ensamblaje de los ribonucleótidos en una cadena se produce de conformidad con su complementariedad con los nucleótidos del ADN, y también en forma antiparalela a la cadena del ADN molde. Debido al hecho de que la ARN polimerasa puede ensamblar un polinucleótido solo desde el extremo 5' hasta el extremo 3', solo una de las dos cadenas de ADN puede servir como molde para la transcripción, a saber, la que se enfrenta a la enzima con su 3 ' final. Tal cadena se llama codogénica.

El antiparalelismo de la conexión de dos cadenas de polinucleótidos en una molécula de ADN permite que la ARN polimerasa seleccione correctamente una plantilla para la síntesis de ARNm.

Moviéndose a lo largo de la cadena de ADN codogénica, la ARN polimerasa lleva a cabo una reescritura gradual y precisa de la información hasta que encuentra una secuencia de nucleótidos específica: un terminador de la transcripción. En esta región, la ARN polimerasa se separa tanto de la plantilla de ADN como del ARNm recién sintetizado. Un fragmento de una molécula de ADN, que incluye un promotor, una secuencia transcrita y un terminador, forma una unidad de transcripción, un transcriptón.

Otros estudios han demostrado que durante la transcripción se sintetiza el denominado pro-ARNm, un precursor del ARNm maduro implicado en la traducción. El pro-ARNm es mucho más grande y contiene fragmentos que no codifican para la síntesis de la cadena polipeptídica correspondiente. En el ADN, junto con las regiones que codifican el ARNr, el ARNt y los polipéptidos, existen fragmentos que no contienen información genética. Se denominan intrones, en contraste con los fragmentos de codificación, que se denominan exones. Los intrones se encuentran en muchas regiones de las moléculas de ADN. Por ejemplo, un gen, una región de ADN que codifica la ovoalbúmina de pollo, contiene 7 intrones, mientras que el gen de la albúmina sérica de rata contiene 13 intrones. La longitud del intrón es diferente: de 200 a 1000 pares de nucleótidos de ADN. Los intrones se leen (transcriben) al mismo tiempo que los exones, por lo que el ARNm de poro es mucho más largo que el ARNm maduro. La maduración, o procesamiento, del ARNm implica la modificación de la transcripción primaria y la eliminación de las regiones de intrones no codificantes, seguido de la conexión de secuencias codificantes: exones. En el curso del procesamiento, los intrones se “cortan” del pro-ARNm mediante enzimas especiales y los fragmentos de exón se “empalman” en un orden estricto. En el proceso de empalme, se forma un ARNm maduro que contiene la información necesaria para la síntesis del polipéptido correspondiente, es decir, la parte informativa del gen estructural.

El significado y las funciones de los intrones aún no se han dilucidado por completo, pero se ha establecido que si solo se leen porciones de exones en el ADN, no se forma el ARNm maduro. El proceso de empalme se ha estudiado usando ovoalbúmina como ejemplo. Contiene un exón y 7 intrones. Primero, el pro-ARNm que contiene 7700 nucleótidos se sintetiza en el ADN. Luego, el número de nucleótidos de pro-ARNm disminuye a 6800, luego a 5600, 4850, 3800, 3400, etc. hasta 1372 nucleótidos correspondientes al exón. El ARNm que contiene 1372 nucleótidos sale del núcleo hacia el citoplasma, ingresa al ribosoma y sintetiza el polipéptido correspondiente.

La siguiente etapa de la biosíntesis, la traducción, ocurre en el citoplasma de los ribosomas con la participación del ARNt.

Los ARN de transferencia se sintetizan en el núcleo, pero funcionan en estado libre en el citoplasma de la célula. Una molécula de ARNt contiene de 75 a 95 nucleótidos y tiene una estructura bastante compleja que se asemeja a una hoja de trébol. Tiene cuatro partes que son de particular importancia. El "tallo" aceptor está formado por la conexión complementaria de las dos partes terminales del ARNt. Tiene 7 pares de bases. El extremo 3' de este tallo es algo más largo y forma una región monocatenaria, que termina con una secuencia CCA con un grupo OH libre: el extremo aceptor. Un aminoácido transportable se une a este extremo. Las tres ramas restantes son secuencias de nucleótidos apareadas complementarias que terminan en secciones no apareadas que forman bucles. El medio de estas ramas, el anticodón, consta de 5 pares y contiene un anticodón en el centro de su bucle. El anticodón es de 3 nucleótidos complementarios al codón del ARNm, que codifica el aminoácido transportado por este ARNt al sitio de síntesis del péptido.

Entre las ramas aceptor y anticodón hay dos ramas laterales. En sus bucles, contienen bases modificadas: dihidrouridina (bucle D) y un triplete T ᴪC, donde ᴪ es pseudouridina (bucle T ᴪC). Entre las ramas de anticodón y T ᴪC hay un bucle adicional, que incluye de 3-5 a 13-21 nucleótidos.

La adición de un aminoácido al tRNA está precedida por su activación por la enzima aminoacil-tRNA sintetasa. Esta enzima es específica para cada aminoácido. El aminoácido activado se une al ARNt correspondiente y este lo transporta al ribosoma.

El lugar central en la traducción pertenece a los ribosomas, orgánulos de ribonucleoproteína del citoplasma, que están presentes en muchos de ellos. El tamaño de los ribosomas en procariotas es en promedio 30 * 30 * 20 nm, en eucariotas - 40 * 40 * 20 nm. Por lo general, sus tamaños se determinan en unidades de sedimentación (S), la tasa de sedimentación durante la centrifugación en el medio apropiado. En la bacteria E. coli, el ribosoma tiene un tamaño de 70S y consta de 2 subpartículas, una de las cuales tiene una constante de 30S, la segunda de 50S y contiene un 64 % de ARN ribosomal y un 36 % de proteína.

La molécula de ARNm sale del núcleo hacia el citoplasma y se une a una pequeña subunidad del ribosoma. La traducción comienza con el llamado codón de inicio (iniciador de síntesis) - AUG -. Cuando el ARNt entrega un aminoácido activado al ribosoma, su anticodón se une por puente de hidrógeno a los nucleótidos del codón de ARNm complementario. El extremo aceptor del ARNt con el aminoácido correspondiente se une a la superficie de la subunidad grande del ribosoma. Después del primer aminoácido, otro ARNt entrega el siguiente aminoácido y, por lo tanto, se sintetiza una cadena polipeptídica en el ribosoma. Una molécula de ARNm generalmente funciona en varios (5-20) ribosomas a la vez, conectados en polisomas. El comienzo de la síntesis de una cadena polipeptídica se llama iniciación, su crecimiento se llama elongación. La secuencia de aminoácidos en una cadena polipeptídica está determinada por la secuencia de codones en el ARNm. La síntesis de la cadena polipeptídica se detiene cuando uno de los codones - terminadores - UAA -, - UAG - o - UGA - aparece en el ARNm. El final de la síntesis de una cadena polipeptídica determinada se denomina terminación.

Se ha establecido que en las células animales la cadena polipeptídica se alarga 7 aminoácidos en un segundo y el mRNA avanza en el ribosoma 21 nucleótidos. En las bacterias, este proceso avanza 2-3 veces más rápido.

En consecuencia, la síntesis de la estructura primaria de la molécula de proteína, la cadena polipeptídica, ocurre en el ribosoma de acuerdo con el orden de alternancia de nucleótidos en la matriz de ácido ribonucleico, ARNm.

La biosíntesis de proteínas (traducción) es la etapa más importante en la implementación del programa genético de las células, durante la cual la información codificada en la estructura primaria de los ácidos nucleicos se traduce en la secuencia de aminoácidos de las proteínas sintetizadas. En otras palabras, la traducción es la traducción de un "lenguaje" de cuatro letras (según el número de nucleótidos) de los ácidos nucleicos a un "lenguaje" de proteínas de veinte letras (según el número de aminoácidos proteinogénicos). La traducción se lleva a cabo de acuerdo con las reglas del código genético.

Importancia M. Nirenberg y J. Mattei, y luego S. Ochoa y G. Korans, que iniciaron en 1961, tuvieron que desvelar el código genético. en los EE.UU. Desarrollaron un método y establecieron experimentalmente la secuencia de nucleótidos en codones de ARNm que controlan la ubicación de un aminoácido dado en la cadena polipeptídica. En un entorno libre de células que contiene todos los aminoácidos, ribosomas, ARNt, ATP y enzimas, M. Nirenberg y J. Mattei introdujeron un biopolímero de tipo ARNm sintetizado artificialmente, que es una cadena de nucleótidos idénticos - UUU - UUU - UUU - UUU - etc. el biopolímero codificó la síntesis de una cadena polipeptídica que contenía un solo aminoácido, la fenilalanina; tal cadena se llama polifenilalanina. Si el ARNm constaba de codones que contenían nucleótidos con una base nitrogenada citosina - CCC - CCC - CCC - CCC -, entonces se sintetizaba una cadena polipeptídica que contenía el aminoácido prolina - poliprolina. Los biopolímeros artificiales de ARNm que contienen codones - AGU - AGU - AGU - AGU - sintetizaron una cadena polipeptídica a partir del aminoácido serina - poliserina, etc.

Transcripción inversa.

La transcripción inversa es el proceso de formación de ADN de doble cadena en una plantilla de ARN de cadena sencilla. Este proceso se llama transcripción inversa, ya que la transferencia de información genética ocurre en la dirección "inversa" en relación con la transcripción.

La transcriptasa inversa (revertasa o ADN polimerasa dependiente de ARN) es una enzima que cataliza la síntesis de ADN en una plantilla de ARN en un proceso llamado transcripción inversa. La transcripción inversa es necesaria, en particular, para llevar a cabo el ciclo de vida de los retrovirus, por ejemplo. , virus de inmunodeficiencia humana y linfoma humano de células T tipos 1 y 2. Después de que el ARN viral ingresa a la célula, la transcriptasa inversa contenida en las partículas virales sintetiza ADN complementario y luego completa la segunda cadena en esta cadena de ADN, como en Los retrovirus son virus que contienen ARN, en cuyo ciclo de vida se incluye la etapa de formación de ADN por transcriptasa inversa y su introducción en el genoma de la célula huésped en forma de provirus.

No existe un sitio preferido para la introducción del provirus en el genoma. Esto permite clasificarlo como un elemento genético móvil.El retrovirus contiene dos moléculas de ARN idénticas. Hay una tapa en el extremo de 5" y una cola de poli A en el extremo de 3". La enzima transcriptasa inversa lleva consigo el virus.

El genoma del retrovirus contiene 4 genes: proteína gag nucleoide, transcriptasa inversa pol, proteína de la cápside (cubierta) env, oncogén str5 = str3-repetición terminal corta; U5, U3-secuencias únicas, PB (sitio de unión del cebador) - cebado del sitio de unión. El ARNt se asienta en el RV (debido a la complementariedad) y sirve como semilla para la síntesis de ADN.Se sintetiza una pequeña porción de ADN.

La transcriptasa inversa, que también posee la actividad de la RNasa H, elimina el ARN en el híbrido con el ADN y, debido a la identidad de str3 y str5, esta región de ADN monocatenario interactúa con el extremo 3' de la segunda molécula de ARN, que sirve como plantilla para continuar la síntesis de la cadena de ADN.

Luego, la plantilla de ARN se destruye y se construye una cadena de ADN complementaria a lo largo de la cadena de ADN resultante.

La molécula de ADN resultante es más larga que el ARN. Contiene LTR (U3 str 3(5) U5). En forma de provirus, se encuentra en el genoma de la célula huésped. Durante la mitosis y la meiosis, se transmite a las células hijas y descendientes.

Algunos virus (como el VIH, que causa el SIDA) tienen la capacidad de transcribir el ARN en ADN. El VIH tiene un genoma de ARN que se integra en el ADN. Como resultado, el ADN del virus se puede combinar con el genoma de la célula huésped. La principal enzima responsable de la síntesis de ADN a partir de ARN se denomina reversatasa. Una de las funciones de la reversasa es crear ADN complementario (ADNc) a partir del genoma viral. La enzima asociada, la ribonucleasa H, escinde el ARN y la reversasa sintetiza el ADNc a partir de la doble hélice del ADN. El ADNc se integra en el genoma de la célula huésped mediante la integrasa. El resultado es la síntesis de proteínas virales por parte de la célula huésped, que forman nuevos virus.

Dogma central de la biología molecular - es el flujo de información de ADN mediante ARN sobre el proteína : la información se transfiere de los ácidos nucleicos a las proteínas, pero no al revés. La regla fue formulada por Francis Crick en 1958. La transferencia de información genética del ADN al ARN y del ARN a la proteína es universal para todos los organismos celulares sin excepción y subyace en la biosíntesis de macromoléculas. La replicación del genoma corresponde a la transición de información ADN → ADN. En la naturaleza, también existen transiciones ARN → ARN y ARN → ADN (por ejemplo, en algunos virus).

El ADN, el ARN y las proteínas son polímeros lineales, es decir, cada monómero que contienen se combina con un máximo de otros dos monómeros. La secuencia de monómeros codifica información, cuyas reglas de transmisión están descritas por el dogma central.

General: se encuentra en la mayoría de los organismos vivos; Especial - que ocurre como excepción, en virus y en elementos móviles del genoma o en las condiciones de un experimento biológico; Desconocido - no encontrado.

Replicación del ADN (ADN → ADN)Transcripción (ADN → ARN)Traducción (ARN → proteína) Los ribosomas leen el ARNm maduro durante la traducción.Los complejos de factores de iniciación y elongación entregan ARN de transferencia aminoacilados al complejo ARNm-ribosoma.

Transcripción inversa (ARN → ADN) transferencia de información del ARN al ADN, un proceso que es el inverso de la transcripción normal, llevado a cabo por la enzima transcriptasa inversa. Ocurre en retrovirus como el VIH. Replicación de ARN (ARN → ARN) copiar una cadena de ARN a su cadena de ARN complementaria utilizando la enzima ARN polimerasa dependiente de ARN. Los virus que contienen ARN monocatenario (por ejemplo, el virus de la fiebre aftosa) o bicatenario se replican de manera similar. Traducción directa de una proteína en una plantilla de ADN (ADN → proteína) Se ha demostrado la traducción en vivo en extractos de células de E. coli que contenían ribosomas pero no ARNm. Dichos extractos sintetizaron proteínas a partir del ADN introducido en el sistema, y ​​el antibiótico neomicina mejoró este efecto.

11. Tipos de síntesis de matriz como proceso central en la transmisión, almacenamiento e implementación del material hereditario.

matriz la naturaleza de la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas proporciona alta precisión en la reproducción de la información .

genético información genotipo define fenotípico signos de una celda el genotipo se transforma en fenotipo .

Esta dirección del flujo de información incluye tres tiposmatriz síntesis:

1. síntesis de ADN - replicación

2. síntesis de ARN - transcripción

3. síntesis de proteínas - transmisión

1) replicación del ADN (ADN → ADN) duplicación exacta (replicación) del ADN. La replicación la lleva a cabo un complejo de proteínas que desenrollan la cromatina, luego la doble hélice. Después de eso, la ADN polimerasa y sus proteínas asociadas construyen una copia idéntica en cada una de las dos hebras. Reproducciónfuente de material genético en generaciones.2) Transcripción (ADN → ARN) el proceso biológico por el cual la información contenida en un fragmento de ADN se copia en la molécula de ARNm sintetizada. La transcripción se lleva a cabo mediante factores de transcripción y ARN polimerasa. 3) Traducción (ARN → proteína) La información genética se traduce en cadenas polipeptídicas. Los complejos de factores de iniciación y factores de elongación entregan ARN de transferencia aminoacilados al complejo ARNm-ribosoma. 4) En casos especiales, el ARN puede reescribirse en forma de ADN (transcripción inversa) y también copiarse en forma de ARN (replicación), pero una proteína nunca puede ser una plantilla para los ácidos nucleicos.

Reparar- esto es matriz síntesis que corrige errores en la estructura del ADN , opción replicación limitada. Restaura inicial estructura del ADN. La matriz es una trama. intacto hebras de ADN.

Estructura de los nucleótidos. Isómeros espaciales (2'-endo-, 3'-endo-, etc., anti, syn)

NUCLEÓTIDO- un grupo químico complejo que se encuentra en estado natural. Los nucleótidos son los componentes básicos de los ácidos NUCLEICOS (ADN y ARN). Los nucleótidos se construyen a partir de tres componentes: una base de pirimidina o purina, pentosa y ácido fosfórico. Los nucleótidos están unidos en una cadena por un enlace fosfodiéster. Se forma por la esterificación del grupo OH C-3` de la pentosa de un nucleótido y el grupo OH del residuo fosfato de otro nucleótido. Como resultado, uno de los extremos de la cadena de polinucleótidos termina con un fosfato libre (terminal P o terminal 5'). En el otro extremo, hay un grupo OH no esterificado en C-3'pentosa (extremo 3'). En las células vivas también se encuentran nucleótidos libres, presentados en forma de diversas coenzimas, entre las que se encuentra el ATP.

Las 5 bases heterocíclicas incluidas en los ácidos nucleicos constituyentes tienen una conformación plana, pero esto es energéticamente desfavorable. Por lo tanto, se realizan 2 conformaciones en polinucleótidos. C3`-endo y C2`-endo. C1, 0 y C4 están ubicados en el mismo plano, C2 y C3 están en conformaciones endo cuando se sacan por encima de este plano, es decir en la dirección de comunicación С4-С5.

La característica más importante para determinar la conformación de una unidad de nucleótidos es la disposición mutua de las partes carbohidrato y heterocíclica, que está determinada por el ángulo de rotación alrededor del enlace N-glucosídico. Hay 2 regiones de conformaciones permitidas, sin- y anti-.

Todos los seres vivos dependen de tres moléculas básicas para esencialmente todas sus funciones biológicas. Estas moléculas son el ADN, el ARN y las proteínas. Dos hebras de ADN giran en direcciones opuestas y están ubicadas una al lado de la otra (antiparalelas). Esta es una secuencia de cuatro bases nitrogenadas dirigidas a lo largo de la columna vertebral que codifica la información biológica. Según el código genético, las cadenas de ARN se convierten para determinar la secuencia de aminoácidos en las proteínas. Estas hebras de ARN se fabrican originalmente usando hebras de ADN como plantilla, un proceso llamado transcripción.

Sin ADN, ARN y proteínas, no existiría vida biológica en la Tierra. El ADN es una molécula inteligente que codifica el conjunto completo de instrucciones genéticas (el genoma) necesario para ensamblar, mantener y reproducir cada criatura. El ARN desempeña múltiples funciones vitales en la codificación, decodificación, regulación y expresión de la genética. El deber principal del ARN es producir proteínas de acuerdo con los conjuntos de instrucciones codificados en el ADN de la célula.

El ADN está formado por un azúcar, una base nitrogenada y un grupo fosfato. El ARN es el mismo.

En el ADN, la base nitrogenada está formada por ácidos nucleicos: citosina (C), guanina (G), adenina (A) y timina (T). Metafísicamente, cada uno de estos ácidos nucleicos está asociado a las sustancias elementales del planeta: Aire, Agua, Fuego y Tierra. Cuando contaminamos estos cuatro elementos en la Tierra, contaminamos el ácido nucleico correspondiente en nuestro ADN.

Sin embargo, en el ARN, la base nitrogenada consta de ácidos nucleicos: citosina (C), guanina (G), adenina (A) y uracilo (U). Además, cada uno de los ácidos nucleicos del ARN está asociado a las sustancias elementales del planeta: Aire, Agua, Fuego y Tierra. Tanto en el ADN como en el ARN, el ADN mitocondrial corresponde al quinto elemento básico Éter cósmico, saliente t solo de madre. Este es un ejemplo de alotropía, que es una característica de una pequeña cantidad elementos químicos estar en dos o más formas distintas, conocidas como alótropos de esos elementos. Los alótropos son varias modificaciones estructurales de un elemento. Nuestro ADN es un alótropo de los cuatro elementos planetarios básicos.

La principal función biológica de las bases nitrogenadas del ADN es unir ácidos nucleicos. La adenina siempre se combina con la timina y la guanina siempre se combina con la citosina. Se conocen como bases apareadas. El uracilo está presente solo en el ARN, reemplazando a la timina y combinándose con la adenina.

Tanto el ARN como el ADN utilizan el emparejamiento de bases (masculino + femenino) como un lenguaje adicional que puede convertirse en cualquier dirección entre el ADN y el ARN mediante la acción de las enzimas apropiadas. Este lenguaje masculino-femenino o estructura de emparejamiento de bases proporciona una copia de respaldo de toda la información genética codificada dentro del ADN de doble cadena.

Base gemela inversa

Todo el ADN y el ARN funcionan según el principio de género del emparejamiento de bases, creando un enlace de hidrógeno. Las bases emparejadas deben unirse en secuencia, lo que permite que el ADN y el ARN interactúen (de acuerdo con el diseño original de nuestras 12 hebras de ADN, el cuerpo del sol de diamante) y también permite que el ARN produzca proteínas funcionales que construyan los enlaces que sintetizan y reparan el ADN doble. hélice. El ADN humano ha sido dañado por mutación de pares de bases y alteración de pares de edición de secuencias o inserciones por parte de organismos modificados como un virus. La intervención en las bases emparejadas se refiere a la tecnología de la división de género de la red inversa de Nephilim (NRG), que influye en todo el lenguaje masculino y femenino y sus relaciones. Las copias de ADN se crean uniendo subunidades de ácido nucleico con un par de bases macho-hembra en cada hebra de la molécula de ADN original. Tal conexión siempre ocurre en ciertas combinaciones. La alteración del compuesto básico de ADN, así como muchos niveles de modificación genética y control genético, contribuyen a la supresión de la síntesis de ADN. Esta es una supresión deliberada de la activación de las 12 hebras de ADN del modelo original, la Matriz de Silicio, ensambladas y construidas por proteínas. Esta supresión genética se ha llevado a cabo agresivamente desde el cataclismo de la Atlántida. Está directamente relacionado con la supresión de la unión de la hierogamia, que se logra mediante la correcta conexión de las bases del ADN, con las cuales es posible crear y ensamblar proteínas para restaurar las letras de fuego del ADN.

Edición de ARN con aspartamo

Un ejemplo de modificación genética y experimentación con la población es el uso de aspartame*. El aspartamo se sintetiza químicamente a partir del aspartato, lo que altera la función del enlace uracilo-timina en el ADN y también reduce las funciones de la síntesis de la proteína ARN y la comunicación entre el ARN y el ADN. La edición de ARN a través de la adición o eliminación de uracilo y timina recodificó las mitocondrias de la célula, en las que el daño mitocondrial contribuyó a la enfermedad neurológica. La timina es un poderoso protector de la integridad del ADN. Además, la reducción de uracilo produce el sustrato aspartato, dióxido de carbono y amoníaco.

Interferencia con el ciclo del nitrógeno

Como resultado de la Revolución Industrial, el despliegue del complejo militar a través de los contactos de la NEA, el ciclo general del nitrógeno se ha alterado significativamente durante el último siglo. Si bien el nitrógeno es esencial para toda la vida conocida en la Tierra, ha habido guerras de combustibles fósiles forzadas deliberadamente por la NAA, contaminando la Tierra y dañando el ADN. El nitrógeno es un componente de todos los aminoácidos que forman las proteínas y está presente en las bases que forman los ácidos nucleicos del ARN y el ADN. Sin embargo, al librar guerras por los combustibles fósiles, forzando el uso de motores Combustión interna, crear fertilizantes químicos y contaminar ambiente vehículos e industrias, las personas han contribuido a la grave toxicidad del nitrógeno en formas biológicas. Óxido nítrico, dióxido de carbono, metano, amoníaco: todo esto crea un gas de efecto invernadero que envenena la Tierra, agua potable y océanos. Esta contaminación causa daño y mutación en el ADN.

Cambio Elemental del Cuerpo del Dolor

Así, muchos de nosotros hemos experimentado cambios elementales en nuestra sangre, partes del cuerpo (especialmente en la superficie de la piel que responde a los cambios en la sangre) y cambios profundos en nuestras células y tejidos. La revitalización de la materia producto de los cambios magnéticos penetra también en los niveles de nuestro cuerpo emocional-elemental, afectando significativamente las reacciones celulares y la memoria almacenada en el Cuerpo Instintivo (Cuerpo del Dolor).

Este nuevo ciclo nos obliga a cada uno de nosotros a prestar atención a nuestro cuerpo instintivo, nuestro cuerpo emocional-elemental del dolor y lo que le está sucediendo. La relación de las fuerzas solares y lunares y su efecto combinado sobre las polaridades de las fuerzas del cuerpo planetario se ajustan a este efecto sobre el campo magnético.

Desafortunadamente, la falta de comprensión de los principios superiores de la Ley Natural da como resultado un gran caos y sufrimiento para aquellos que persisten en entregarse a la destrucción, la división y la violencia, independientemente de los métodos utilizados.

Sin embargo, el éxodo masivo de fuerzas lunares, seres de la cadena lunar, Ángeles Caídos de nuestro planeta y sistema solar actualmente en curso. A medida que el sistema solar está en cuarentena, aquellos que son Ascendidos (o puros de corazón) experimentarán un realineamiento profundo de sus centros de energía sagrada de influencias lunares a solares. Esta bifurcación de fuerzas solares y lunares continúa cambiando no sólo en el cuerpo emocional-elemental, sino también en el centro sacro y en todos los órganos reproductivos. Trae ajustes o percepciones a muchos de los temas relacionados con el sufrimiento sexual que han sido programados en base a las historias ocultas asociadas con las entidades de la cadena lunar. Los conjuntos de comandos magnéticos de la Madre y las mitocondrias también restauran la Feminidad Solar para sus hijos terrenales.

síntesis de ADN

Entendiendo que nuestro cuerpo emocional-elemental se mueve de átomos basados ​​en carbono a elementos basados ​​en elementos superiores a través de la activación de alta frecuencia y cambios magnéticos planetarios, podemos conectar los puntos en el desarrollo espiritual de nuestros propios cuerpos asociados con procesos alquímicos personales. En la restauración del cuerpo sofiánico, la transformación alquímica de nuestra evolución de la conciencia se fusiona con la comprensión científica de la síntesis del ADN. La síntesis de ADN es tan importante como la activación del ADN, que juega un papel importante y directo en la ascensión espiritual. La Madre recupera el registro del ADN mitocondrial a través de la inversión de las corrientes magnéticas, restaurando el modelo de nuestra sangre, cerebro y sistema nervioso para un funcionamiento superior con nuestro verdadero ADN original.

*PERO spartam es un químico modificado genéticamente distribuido y comercializado como un suplemento dietético

Traducción: Oreanda Web