Համառոտ նկարագրություն, թե ինչպես է սպիտակուցի սինթեզը տեղի ունենում բջջում: Սպիտակուցի կենսասինթեզ՝ հակիրճ և հասկանալի

Սպիտակուցների դերը բջջում և մարմնում

Սպիտակուցի դերը բջիջների կյանքում և դրա սինթեզի հիմնական փուլերը. Ռիբոսոմների կառուցվածքը և գործառույթները. Ռիբոսոմների դերը սպիտակուցի սինթեզում.

Սպիտակուցները չափազանց կարևոր դեր են խաղում բջջի և մարմնի կենսագործունեության մեջ, դրանք բնութագրվում են հետևյալ գործառույթներով.

Կառուցվածքային.Դրանք ներբջջային կառուցվածքների, հյուսվածքների և օրգանների մի մասն են։ Օրինակ, կոլագենը և էլաստինը ծառայում են որպես շարակցական հյուսվածքի բաղադրիչներ՝ ոսկորներ, ջլեր, աճառ; ֆիբրոինը մետաքսի, սարդոստայնի մի մասն է; կերատինը էպիդերմիսի և դրա ածանցյալների (մազեր, եղջյուրներ, փետուրներ) մի մասն է: Նրանք կազմում են վիրուսների պատյաններ (կապսիդներ)։

Ֆերմենտային.Բջջում բոլոր քիմիական ռեակցիաներն ընթանում են կենսաբանական կատալիզատորների՝ ֆերմենտների (օքսիդորեդուկտազ, հիդրոլազ, լիգազ, տրանսֆերազ, իզոմերազ և լիազ) մասնակցությամբ։

Կարգավորող.Օրինակ՝ ինսուլին և գլյուկագոն հորմոնները կարգավորում են գլյուկոզայի նյութափոխանակությունը։ Հիստոնային սպիտակուցները մասնակցում են քրոմատինի տարածական կազմակերպմանը և այդպիսով ազդում են գեների արտահայտման վրա։

Տրանսպորտ.Հեմոգլոբինը ողնաշարավորների արյան մեջ կրում է թթվածինը, որոշ անողնաշարավորների հեմոլիմֆում՝ հեմոցիանը, մկաններում՝ միոգլոբինը։ Շիճուկի ալբումինը ծառայում է ճարպաթթուների, լիպիդների և այլն տեղափոխելու համար: Մեմբրանի փոխադրող սպիտակուցներն ապահովում են նյութերի ակտիվ տեղափոխումը բջջային թաղանթներով (Na +, K + -ATPase): Ցիտոքրոմներն իրականացնում են էլեկտրոնների տեղափոխում միտոքոնդրիումների և քլորոպլաստների էլեկտրոնների տեղափոխման շղթաներով։

Պաշտպանիչ.Օրինակ՝ հակամարմինները (իմունոգոլոբուլինները) բարդույթներ են կազմում բակտերիալ անտիգենների և օտար սպիտակուցների հետ։ Ինտերֆերոնները արգելափակում են վիրուսային սպիտակուցի սինթեզը վարակված բջիջում: Ֆիբրինոգենը և թրոմբինը ներգրավված են արյան մակարդման գործընթացներում։

Կծկվող (շարժիչ):Ակտինի և միոզինի սպիտակուցներն ապահովում են մկանների կծկման և բջջամկանային տարրերի կծկման գործընթացները։

Ազդանշան (ընկալիչ):Բջջային թաղանթների սպիտակուցները ընկալիչների և մակերեսային անտիգենների մի մասն են:

պահեստավորման սպիտակուցներ. Կաթի կազեին, ձվի ալբումին, ֆերիտին (պահում է երկաթը փայծաղում):

Սպիտակուցային տոքսիններ. դիֆթերիայի տոքսին.

Էներգետիկ գործառույթ: 1 գ սպիտակուցի տրոհմամբ մինչև նյութափոխանակության վերջնական արտադրանքները (CO2, H2O, NH3, H2S, SO2) ազատվում է 17,6 կՋ կամ 4,2 կկալ էներգիա։

Սպիտակուցի կենսասինթեզը տեղի է ունենում յուրաքանչյուր կենդանի բջիջում: Այն առավել ակտիվ է աճող երիտասարդ բջիջներում, որտեղ սպիտակուցները սինթեզվում են իրենց օրգանելների կառուցման համար, ինչպես նաև արտազատվող բջիջներում, որտեղ սինթեզվում են ֆերմենտային սպիտակուցներ և հորմոնային սպիտակուցներ։

Հիմնական դերըսպիտակուցների կառուցվածքը որոշելիս պատկանում է ԴՆԹ-ին: ԴՆԹ-ի այն հատվածը, որը պարունակում է տեղեկատվություն մեկ սպիտակուցի կառուցվածքի մասին, կոչվում է գեն: ԴՆԹ-ի մոլեկուլը պարունակում է մի քանի հարյուր գեն: ԴՆԹ-ի մոլեկուլը պարունակում է սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականության ծածկագիր՝ միանշանակ համակցված նուկլեոտիդների տեսքով:

Սպիտակուցների սինթեզ -բարդ բազմաստիճան պրոցես, որը ներկայացնում է սինթետիկ ռեակցիաների շղթա, որն ընթանում է մատրիցային սինթեզի սկզբունքով։

Սպիտակուցների կենսասինթեզում որոշվում են հետևյալ փուլերը, որոնք տեղի են ունենում բջջի տարբեր մասերում.

Առաջին փուլ - i-RNA սինթեզը տեղի է ունենում միջուկում, որի ընթացքում ԴՆԹ գենում պարունակվող տեղեկատվությունը վերագրվում է i-RNA: Այս գործընթացը կոչվում է տառադարձում (լատիներեն «տրանսկրիպտից»՝ վերաշարադրում):

Երկրորդ փուլումկա ամինաթթուների կապ t-RNA մոլեկուլների հետ, որոնք հաջորդաբար բաղկացած են երեք նուկլեոտիդներից՝ հակակոդոններից, որոնց օգնությամբ որոշվում է նրա եռակի կոդոնը։

Երրորդ փուլ -սա պոլիպեպտիդային կապերի ուղղակի սինթեզի գործընթացն է, որը կոչվում է թարգմանություն: Այն առաջանում է ռիբոսոմներում։

Չորրորդ փուլումսպիտակուցի երկրորդական և երրորդական կառուցվածքի ձևավորում, այսինքն՝ սպիտակուցի վերջնական կառուցվածքի ձևավորում։

Այսպիսով, սպիտակուցների կենսասինթեզի գործընթացում ձևավորվում են նոր սպիտակուցային մոլեկուլներ՝ ԴՆԹ-ում ներկառուցված ճշգրիտ տեղեկատվության համաձայն։ Այս պրոցեսն ապահովում է սպիտակուցների, նյութափոխանակության պրոցեսների, բջիջների աճի և զարգացման նորացումը, այսինքն՝ բջիջների կենսագործունեության բոլոր գործընթացները։

Օրգանիզմում տեղի ունեցող գործընթացներն ուսումնասիրելու համար պետք է իմանալ, թե ինչ է կատարվում բջջային մակարդակում։ Որտեղ սպիտակուցները կարևոր դեր են խաղում: Անհրաժեշտ է ուսումնասիրել ոչ միայն դրանց գործառույթները, այլեւ ստեղծման գործընթացը։ Ուստի կարևոր է բացատրել հակիրճ և հստակ: 9-րդ դասարանը դրա համար լավագույնն է: Այս փուլում է, որ ուսանողները բավարար գիտելիքներ ունեն այս թեման հասկանալու համար:

Սպիտակուցներ - ինչ է դա և ինչի համար են դրանք

Այս մակրոմոլեկուլային միացությունները հսկայական դեր են խաղում ցանկացած օրգանիզմի կյանքում։ Սպիտակուցները պոլիմերներ են, այսինքն՝ բաղկացած են բազմաթիվ նմանատիպ «կտորներից»։ Նրանց թիվը կարող է տատանվել մի քանի հարյուրից մինչև հազար:

Սպիտակուցները բջջում կատարում են բազմաթիվ գործառույթներ։ Նրանց դերը մեծ է նաև կազմակերպման ավելի բարձր մակարդակներում. հյուսվածքներն ու օրգանները մեծապես կախված են տարբեր սպիտակուցների ճիշտ աշխատանքից:

Օրինակ, բոլոր հորմոնները սպիտակուցային ծագում ունեն: Բայց հենց այդ նյութերն են վերահսկում օրգանիզմի բոլոր գործընթացները:

Հեմոգլոբինը նույնպես սպիտակուց է, այն բաղկացած է չորս շղթայից, որոնք կենտրոնում միացված են երկաթի ատոմով։ Այս կառուցվածքը ապահովում է էրիթրոցիտների միջոցով թթվածին տեղափոխելու ունակություն:

Հիշեցնենք, որ բոլոր թաղանթները պարունակում են սպիտակուցներ: Դրանք անհրաժեշտ են բջջային թաղանթով նյութերի տեղափոխման համար։

Սպիտակուցի մոլեկուլների շատ ավելի շատ գործառույթներ կան, որոնք նրանք կատարում են հստակ և անկասկած: Այս զարմանալի միացությունները շատ բազմազան են ոչ միայն բջջում իրենց դերերով, այլև կառուցվածքով:

Որտեղ է տեղի ունենում սինթեզը

Ռիբոսոմը այն օրգանելն է, որում տեղի է ունենում գործընթացի հիմնական մասը, որը կոչվում է «սպիտակուցի կենսասինթեզ»: Տարբեր դպրոցներում 9-րդ դասարանը տարբերվում է կենսաբանություն սովորելու ուսումնական ծրագրով, սակայն շատ ուսուցիչներ օրգանելների մասին նյութ են տալիս նախօրոք՝ թարգմանությունը ուսումնասիրելուց առաջ։

Ուստի ուսանողների համար դժվար չի լինի հիշել լուսաբանված նյութը և համախմբել այն: Դուք պետք է տեղյակ լինեք, որ միայն մեկ պոլիպեպտիդային շղթա կարող է ստեղծվել միաժամանակ մեկ օրգանելի վրա: Սա բավարար չէ բջջի բոլոր կարիքները բավարարելու համար։ Հետևաբար, կան շատ ռիբոսոմներ, և ամենից հաճախ դրանք զուգակցվում են էնդոպլազմիկ ցանցի հետ։

Նման EPS-ը կոչվում է կոպիտ: Նման «համագործակցության» առավելությունն ակնհայտ է. սինթեզից անմիջապես հետո սպիտակուցը մտնում է տրանսպորտային ալիք և կարող է առանց ուշացման ուղարկվել իր նպատակակետին:

Բայց եթե հաշվի առնենք հենց սկիզբը, այն է՝ ԴՆԹ-ից տեղեկատվության ընթերցումը, ապա կարելի է ասել, որ կենդանի բջջում սպիտակուցի կենսասինթեզը սկսվում է միջուկից։ Հենց այնտեղ է սինթեզվում գենետիկ կոդը։

Անհրաժեշտ նյութերը ամինաթթուներն են, սինթեզի տեղը ռիբոսոմն է

Թվում է, թե դժվար է բացատրել, թե ինչպես է ընթանում սպիտակուցի կենսասինթեզը, հակիրճ և հստակ, գործընթացի դիագրամը և բազմաթիվ գծագրերն ուղղակի անհրաժեշտ են։ Նրանք կօգնեն փոխանցել ողջ տեղեկատվությունը, ինչպես նաև ուսանողները կկարողանան ավելի հեշտ հիշել այն:

Առաջին հերթին սինթեզի համար անհրաժեշտ է «շինանյութ»՝ ամինաթթուներ։ Նրանցից ոմանք արտադրվում են մարմնի կողմից: Մյուսները կարելի է ձեռք բերել միայն սննդից, դրանք կոչվում են անփոխարինելի:

Ամինաթթուների ընդհանուր թիվը քսան է, բայց մեծ թվով տարբերակների շնորհիվ, որոնցում դրանք կարող են դասավորվել երկար շղթայում, սպիտակուցի մոլեկուլները շատ բազմազան են: Այս թթուները կառուցվածքով նման են, բայց տարբերվում են ռադիկալներով։

Յուրաքանչյուր ամինաթթվի այս մասերի հատկություններն են որոշում, թե որ կառուցվածքն է «ծալվելու» ստացված շղթան, արդյոք այն կձևավորի չորրորդական կառուցվածք այլ շղթաների հետ և ինչ հատկություններ կունենա ստացված մակրոմոլեկուլը:

Սպիտակուցի կենսասինթեզի գործընթացը չի կարող ուղղակի ցիտոպլազմում ընթանալ, այն ռիբոսոմի կարիք ունի: բաղկացած է երկու ստորաբաժանումներից՝ մեծ և փոքր։ Հանգստի ժամանակ դրանք առանձնանում են, բայց հենց սինթեզ է սկսվում, անմիջապես միանում են ու սկսում աշխատել։

Այսպիսի տարբեր և կարևոր ռիբոնուկլեինաթթուներ

Ռիբոսոմին ամինաթթու բերելու համար անհրաժեշտ է հատուկ ՌՆԹ, որը կոչվում է տրանսպորտ: Այն կրճատվում է որպես tRNA: Երեքնուկի այս միաշղթա մոլեկուլն ի վիճակի է մեկ ամինաթթու կցել իր ազատ ծայրին և այն հասցնել սպիտակուցի սինթեզի վայր:

Մեկ այլ ՌՆԹ, որը մասնակցում է սպիտակուցի սինթեզին, կոչվում է մատրիցա (տեղեկատվություն): Այն կրում է սինթեզի ոչ պակաս կարևոր բաղադրիչ՝ ծածկագիր, որը հստակ նշում է, թե որ ամինաթթունը երբ շղթայել ստացված սպիտակուցային շղթային:

Այս մոլեկուլն ունի միաշղթա կառուցվածք, բաղկացած է նուկլեոտիդներից, ինչպես նաև ԴՆԹ-ից։ Այս նուկլեինաթթուների առաջնային կառուցվածքում կան որոշ տարբերություններ, որոնց մասին կարող եք կարդալ ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի համեմատական ​​հոդվածում։

Սպիտակուցի mRNA-ի բաղադրության մասին տեղեկությունը ստանում է գենետիկ կոդի գլխավոր պահապանից՝ ԴՆԹ-ից: mRNA-ի ընթերցման և սինթեզման գործընթացը կոչվում է տրանսկրիպցիա:

Այն առաջանում է միջուկում, որտեղից ստացված mRNA-ն ուղարկվում է ռիբոսոմ։ ԴՆԹ-ն ինքնին չի հեռանում միջուկից, նրա խնդիրն է միայն պահպանել գենետիկ կոդը և բաժանման ընթացքում այն ​​փոխանցել դուստր բջիջին։

Հեռարձակման հիմնական մասնակիցների ամփոփ աղյուսակ

Սպիտակուցի կենսասինթեզը հակիրճ և հստակ նկարագրելու համար պարզապես անհրաժեշտ է աղյուսակ: Դրանում մենք կնշենք բոլոր բաղադրիչները և դրանց դերը այս գործընթացում, որը կոչվում է թարգմանություն։

Սպիտակուցի շղթայի ստեղծման բուն գործընթացը բաժանված է երեք փուլի. Դիտարկենք դրանցից յուրաքանչյուրին ավելի մանրամասն: Դրանից հետո դուք կարող եք հեշտությամբ բացատրել սպիտակուցի կենսասինթեզը բոլոր ցանկացողներին կարճ և հասկանալի ձևով։

Նախաձեռնում - գործընթացի սկիզբ

Սա թարգմանության սկզբնական փուլն է, երբ ռիբոսոմի փոքր ենթամիավորը միաձուլվում է հենց առաջին tRNA-ի հետ։ Այս ռիբոնուկլեինաթթուն կրում է մեթիոնին ամինաթթու: Թարգմանությունը միշտ սկսվում է այս ամինաթթվով, քանի որ սկզբնական կոդոնը AUG-ն է, որը կոդավորում է սպիտակուցային շղթայում այս առաջին մոնոմերը:

Որպեսզի ռիբոսոմը ճանաչի մեկնարկային կոդոնը և չսկսի սինթեզը գենի կեսից, որտեղ կարող է հայտնվել նաև AUG հաջորդականությունը, սկզբնական կոդոնի շուրջ տեղակայված է հատուկ նուկլեոտիդային հաջորդականություն։ Հենց դրանցից է, որ ռիբոսոմը ճանաչում է այն տեղը, որտեղ պետք է նստի իր փոքր ենթաբաժինը։

mRNA-ի հետ համալիրի ձևավորումից հետո մեկնարկային քայլն ավարտվում է։ Եվ սկսվում է թարգմանության հիմնական փուլը.

Երկարացում - սինթեզի միջին

Այս փուլում տեղի է ունենում սպիտակուցային շղթայի աստիճանական կուտակում: Երկարացման տեւողությունը կախված է սպիտակուցի ամինաթթուների քանակից։

Առաջին հերթին, ռիբոսոմի մեծ ենթամիավորը կցված է փոքր ենթամիավորին։ Եվ սկզբնական t-RNA-ն ամբողջությամբ գտնվում է դրանում: Դրսում մնացել է միայն մեթիոնինը։ Հաջորդը, երկրորդ t-RNA-ն, որը կրում է մեկ այլ ամինաթթու, մտնում է մեծ ենթամիավոր:

Եթե ​​mRNA-ի երկրորդ կոդոնը համընկնում է երեքնուկի վերևում գտնվող հակակոդոնին, ապա երկրորդ ամինաթթուն կցվում է առաջինին պեպտիդային կապի միջոցով:

Դրանից հետո ռիբոսոմը շարժվում է m-RNA-ի երկայնքով ուղիղ երեք նուկլեոտիդների համար (մեկ կոդոն), առաջին t-RNA-ն անջատում է մեթիոնինը իրենից և առանձնանում բարդույթից։ Նրա տեղում երկրորդ t-RNA-ն է, որի վերջում արդեն երկու ամինաթթու կա։

Այնուհետև երրորդ tRNA-ն մտնում է մեծ ենթաբաժին և գործընթացը կրկնվում է: Այն կշարունակվի այնքան ժամանակ, մինչև ռիբոսոմը հարվածի mRNA-ի կոդոնին, որն ազդարարում է թարգմանության ավարտը:

Ավարտ

Այս փուլը վերջինն է, ոմանց կարող է շատ դաժան թվալ։ Բոլոր մոլեկուլներն ու օրգանելները, որոնք այնքան ներդաշնակորեն աշխատել են պոլիպեպտիդային շղթա ստեղծելու համար, կանգ են առնում հենց որ ռիբոսոմը հարվածում է տերմինալ կոդոնին:

Այն չի կոդավորում որևէ ամինաթթվի համար, ուստի այն, ինչ tRNA-ն մտնում է մեծ ենթամիավոր, կմերժվի անհամապատասխանության պատճառով: Հենց այստեղ են ի հայտ գալիս դադարեցման գործոնները, որոնք առանձնացնում են պատրաստի սպիտակուցը ռիբոսոմից:

Օրգանելն ինքնին կարող է կամ բաժանվել երկու ենթամիավորների կամ շարունակել իջնել mRNA-ի մեջ՝ նոր սկզբնական կոդոն փնտրելու համար: Մեկ mRNA-ն կարող է ունենալ միանգամից մի քանի ռիբոսոմ: Դրանցից յուրաքանչյուրը թարգմանության իր փուլում է, նորաստեղծ սպիտակուցն ապահովված է մարկերներով, որոնց օգնությամբ բոլորին պարզ կլինի նրա նպատակակետը։ Իսկ EPS-ով այն կուղարկվի այնտեղ, որտեղ անհրաժեշտ է։

Սպիտակուցների կենսասինթեզի դերը հասկանալու համար անհրաժեշտ է ուսումնասիրել, թե ինչ գործառույթներ կարող է այն կատարել։ Դա կախված է շղթայում ամինաթթուների հաջորդականությունից: Նրանց հատկություններն են, որոնք որոշում են երկրորդական, երրորդական և երբեմն չորրորդական (եթե այն գոյություն ունի) և նրա դերը բջջում: Սպիտակուցի մոլեկուլների գործառույթների մասին ավելին կարող եք կարդալ այս թեմայի վերաբերյալ հոդվածում:

Ինչպես ավելին իմանալ հեռարձակման մասին

Այս հոդվածը նկարագրում է սպիտակուցի կենսասինթեզը կենդանի բջիջում: Իհարկե, եթե առարկան ավելի խորն ուսումնասիրես, շատ էջեր կպահանջվեն՝ գործընթացը բոլոր մանրամասներով բացատրելու համար։ Բայց վերը նշված նյութը պետք է բավարար լինի ընդհանուր գաղափարի համար:Հասկանալու համար շատ օգտակար կարող են լինել տեսանյութերը, որոնցում գիտնականները նմանակել են թարգմանության բոլոր փուլերը: Դրանցից մի քանիսը թարգմանվել են ռուսերեն և կարող են ծառայել որպես հիանալի ուղեցույց ուսանողների համար կամ պարզապես ուսումնական տեսանյութ:

Թեման ավելի լավ հասկանալու համար դուք պետք է կարդաք հարակից թեմաներով այլ հոդվածներ: Օրինակ՝ սպիտակուցների ֆունկցիաների մասին կամ դրանց մասին։

Բջջի համար չափազանց կարևոր է սպիտակուցի կենսասինթեզի գործընթացը։ Քանի որ սպիտակուցները բարդ նյութեր են, որոնք մեծ դեր են խաղում հյուսվածքներում, դրանք անփոխարինելի են: Այդ իսկ պատճառով բջջում իրականացվում է սպիտակուցի կենսասինթեզի պրոցեսների մի ամբողջ շղթա, որն ընթանում է մի քանի օրգանելներում։ Սա երաշխավորում է բջիջների վերարտադրությունը և գոյության հնարավորությունը։

Սպիտակուցների կենսասինթեզի գործընթացի էությունը

Սպիտակուցների սինթեզի միակ տեղը կոպիտ է:Ահա ռիբոսոմների հիմնական մասը, որոնք պատասխանատու են պոլիպեպտիդային շղթայի ձևավորման համար: Սակայն մինչ թարգմանության փուլը (սպիտակուցի սինթեզի գործընթացը) սկսվելը, պահանջվում է գենի ակտիվացում, որը պահպանում է սպիտակուցի կառուցվածքի մասին տեղեկությունը։ Դրանից հետո անհրաժեշտ է ԴՆԹ-ի այս հատվածի (կամ ՌՆԹ-ի, եթե դիտարկվում է բակտերիաների կենսասինթեզ) պատճենումը:

ԴՆԹ-ն պատճենելուց հետո անհրաժեշտ է մեսենջեր ՌՆԹ-ի ստեղծման գործընթացը։ Դրա հիման վրա կկատարվի սպիտակուցային շղթայի սինթեզ։ Ավելին, բոլոր այն քայլերը, որոնք տեղի են ունենում նուկլեինաթթուների ներգրավմամբ, պետք է տեղի ունենան: Այնուամենայնիվ, սա այն վայրը չէ, որտեղ տեղի է ունենում սպիտակուցի սինթեզ: որտեղ տեղի է ունենում կենսասինթեզի նախապատրաստում։

Ռիբոսոմային սպիտակուցի կենսասինթեզ

Հիմնական տեղը, որտեղ տեղի է ունենում սպիտակուցի սինթեզ, բջջային օրգանելն է, որը բաղկացած է երկու ենթամիավորներից: Բջջում կան հսկայական թվով նման կառույցներ, և դրանք հիմնականում տեղակայված են կոպիտ էնդոպլազմիկ ցանցի թաղանթների վրա։ Կենսասինթեզն ինքնին տեղի է ունենում հետևյալ կերպ. բջջի միջուկում ձևավորված սուրհանդակ ՌՆԹ-ն միջուկային ծակոտիների միջով դուրս է գալիս ցիտոպլազմա և հանդիպում ռիբոսոմի հետ: Այնուհետև mRNA-ն մղվում է ռիբոսոմի ենթամիավորների միջև եղած բացը, որից հետո ամրացվում է առաջին ամինաթթուն։

Ամինաթթուները մատակարարվում են այն վայրին, որտեղ տեղի է ունենում սպիտակուցի սինթեզ, մեկ այդպիսի մոլեկուլի օգնությամբ, որը կարող է միաժամանակ մեկ ամինաթթու բերել: Նրանք հերթով միանում են՝ կախված սուրհանդակային ՌՆԹ-ի կոդոնային հաջորդականությունից։ Բացի այդ, սինթեզը կարող է որոշ ժամանակ դադարեցնել:

ՄՌՆԹ-ի երկայնքով շարժվելիս ռիբոսոմը կարող է մտնել շրջաններ (ինտրոններ), որոնք չեն ծածկում ամինաթթուները։ Այս վայրերում ռիբոսոմը պարզապես շարժվում է mRNA-ի երկայնքով, սակայն շղթային ամինաթթուներ չեն ավելացվում։ Հենց ռիբոսոմը հասնում է էկզոնին, այսինքն՝ թթվի կոդավորման տեղամասին, այնուհետև այն նորից միանում է պոլիպեպտիդին։

Սպիտակուցների հետսինթետիկ ձևափոխում

Այն բանից հետո, երբ ռիբոսոմը հասնում է սուրհանդակային ՌՆԹ-ի ստոպ կոդոնին, ավարտվում է ուղղակի սինթեզի գործընթացը։ Այնուամենայնիվ, ստացված մոլեկուլն ունի առաջնային կառուցվածք և դեռ չի կարող կատարել իրեն վերապահված գործառույթները։ Լրիվ գործելու համար մոլեկուլը պետք է կազմակերպվի որոշակի կառուցվածքով՝ երկրորդական, երրորդական կամ նույնիսկ ավելի բարդ՝ չորրորդական։

Սպիտակուցի կառուցվածքային կազմակերպումը

Երկրորդական կառուցվածքը կառուցվածքային կազմակերպման առաջին փուլն է։ Դրան հասնելու համար առաջնային պոլիպեպտիդային շղթան պետք է ոլորվի (ձևավորի ալֆա պարույրներ) կամ ծալվի (ստեղծի բետա շերտեր): Այնուհետև երկարությամբ էլ ավելի քիչ տարածություն զբաղեցնելու համար մոլեկուլն էլ ավելի կծկվում և ոլորվում է գնդիկի մեջ ջրածնի, կովալենտային և իոնային կապերի, ինչպես նաև միջատոմային փոխազդեցությունների պատճառով: Այսպիսով, մենք ստանում ենք գնդիկ

Չորրորդական սպիտակուցի կառուցվածքը

Չորրորդական կառուցվածքը բոլորից ամենաբարդն է: Այն բաղկացած է գնդաձեւ կառուցվածքով մի քանի հատվածներից՝ կապված պոլիպեպտիդի ֆիբրիլային թելերով։ Բացի այդ, երրորդ և չորրորդական կառուցվածքը կարող է պարունակել ածխաջրածին կամ լիպիդային մնացորդ, որն ընդլայնում է սպիտակուցային ֆունկցիաների սպեկտրը։ Մասնավորապես, գլիկոպրոտեինները՝ սպիտակուցները և ածխաջրերը, իմունոգոլոբուլիններ են և կատարում են պաշտպանիչ գործառույթ։ Բացի այդ, գլիկոպրոտեինները տեղակայված են բջջային թաղանթների վրա և աշխատում են որպես ընկալիչներ: Այնուամենայնիվ, մոլեկուլը փոփոխվում է ոչ թե այնտեղ, որտեղ տեղի է ունենում սպիտակուցի սինթեզ, այլ հարթ էնդոպլազմիկ ցանցում: Այստեղ կա սպիտակուցային տիրույթներին լիպիդների, մետաղների և ածխաջրերի միացման հնարավորություն։

Նախ՝ սահմանեք սպիտակուցների կենսասինթեզի քայլերի հաջորդականությունը՝ սկսած տրանսկրիպցիայից: Սպիտակուցի մոլեկուլների սինթեզի ընթացքում տեղի ունեցող գործընթացների ամբողջ հաջորդականությունը կարելի է միավորել 2 փուլի.

1. Տառադարձում.

2. Հեռարձակում.

Ժառանգական տեղեկատվության կառուցվածքային միավորները գեներն են՝ ԴՆԹ-ի մոլեկուլի հատվածները, որոնք կոդավորում են որոշակի սպիտակուցի սինթեզը: Քիմիական կազմակերպման առումով պրո– և էուկարիոտների ժառանգականության և փոփոխականության նյութը սկզբունքորեն չի տարբերվում։ Դրանցում առկա գենետիկական նյութը ներկայացված է ԴՆԹ-ի մոլեկուլում, տարածված է նաեւ ժառանգական տեղեկատվության եւ գենետիկ կոդը գրանցելու սկզբունքը։ Նույն ամինաթթուները պրո- և էուկարիոտներում գաղտնագրված են նույն կոդոններով:

Ժամանակակից պրոկարիոտային բջիջների գենոմը բնութագրվում է համեմատաբար փոքր չափերով, Escherichia coli-ի ԴՆԹ-ն ունի օղակի ձև՝ մոտ 1 մմ երկարությամբ։ Այն պարունակում է 4 x 10 6 բազային զույգեր, որոնք կազմում են մոտ 4000 գեն։ 1961 թվականին Ֆ. Ջեյքոբը և Ջ. Մոնոդը հայտնաբերեցին պրոկարիոտ գեների սիստրոնիկ կամ շարունակական կազմակերպումը, որոնք ամբողջությամբ բաղկացած են կոդավորող նուկլեոտիդային հաջորդականություններից, և դրանք ամբողջությամբ իրականացվում են սպիտակուցի սինթեզի ժամանակ։ Պրոկարիոտների ԴՆԹ-ի մոլեկուլի ժառանգական նյութը գտնվում է անմիջապես բջջի ցիտոպլազմայում, որտեղ գտնվում են նաև tRNA-ն և գեների արտահայտման համար անհրաժեշտ ֆերմենտները: Արտահայտությունը գեների ֆունկցիոնալ ակտիվությունն է կամ գեների էքսպրեսիան: Հետևաբար, ԴՆԹ-ի հետ սինթեզված mRNA-ն ի վիճակի է անմիջապես հանդես գալ որպես կաղապար սպիտակուցի սինթեզի թարգմանության գործընթացում։

Էուկարիոտների գենոմը շատ ավելի ժառանգական նյութ է պարունակում։ Մարդկանց մոտ ԴՆԹ-ի ընդհանուր երկարությունը քրոմոսոմների դիպլոիդ հավաքածուում կազմում է մոտ 174 սմ, այն պարունակում է 3 x 10 9 բազային զույգ և ներառում է մինչև 100000 գեն: 1977 թվականին էուկարիոտիկ գեների մեծ մասի կառուցվածքում հայտնաբերվեց դադար, որը կոչվում էր «մոզաիկա» գեն։ Այն ունի կոդավորող նուկլեոտիդային հաջորդականություններ էկզոնիկև ինտրոնհողամասեր. Սպիտակուցի սինթեզի համար օգտագործվում է միայն էկզոնի տեղեկատվությունը: Ինտրոնների թիվը տարբեր գեներում տարբեր է: Հաստատվել է, որ հավի օվալբումինի գենը ներառում է 7 ինտրոն, իսկ կաթնասունների պրոկոլագենի գենը՝ 50: Լուռ ԴՆԹ-ի ֆունկցիաները՝ ինտրոնները լիովին պարզաբանված չեն։ Ենթադրվում է, որ դրանք ապահովում են՝ 1) քրոմատինի կառուցվածքային կազմակերպումը. 2) նրանցից ոմանք ակնհայտորեն ներգրավված են գեների արտահայտման կարգավորման մեջ. 3) ինտրոնները կարող են դիտվել որպես փոփոխականության համար տեղեկատվության պահեստ. 4) նրանք կարող են պաշտպանիչ դեր խաղալ՝ ստանձնելով մուտագենների գործողությունը։

Տառադարձում

Բջջային միջուկում տեղեկատվության վերագրանցման գործընթացը ԴՆԹ-ի մոլեկուլի մի մասից դեպի mRNA մոլեկուլ (mRNA) կոչվում է. արտագրում(լատ. Transcriptio - վերաշարադրում): Սինթեզվում է գենի առաջնային արտադրանքը՝ mRNA: Սա սպիտակուցի սինթեզի առաջին քայլն է: ԴՆԹ-ի համապատասխան հատվածում ՌՆԹ պոլիմերազային ֆերմենտը ճանաչում է տրանսկրիպցիայի մեկնարկի նշանը. նախադիտումԵլակետ համարվում է ԴՆԹ-ի առաջին նուկլեոտիդը, որը ֆերմենտի կողմից ներառված է ՌՆԹ-ի տրանսկրիպտում։ Որպես կանոն, կոդավորման շրջանները սկսվում են AUG կոդոնով, երբեմն GUG-ն օգտագործվում է բակտերիաների մեջ։ Երբ ՌՆԹ պոլիմերազը կապվում է պրոմոտորին, ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրը տեղայինորեն չի պտտվում, և շղթաներից մեկը պատճենվում է փոխլրացման սկզբունքի համաձայն: mRNA-ն սինթեզվում է, դրա հավաքման արագությունը հասնում է վայրկյանում 50 նուկլեոտիդների։ Քանի որ ՌՆԹ պոլիմերազը շարժվում է, mRNA շղթան աճում է, և երբ ֆերմենտը հասնում է պատճենահանման վայրի ավարտին, տերմինատոր, mRNA-ն հեռանում է կաղապարից։ Ֆերմենտի հետևում գտնվող ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրը վերականգնվում է:

Պրոկարիոտների տրանսկրիպցիան տեղի է ունենում ցիտոպլազմայում։ Շնորհիվ այն բանի, որ ԴՆԹ-ն ամբողջությամբ բաղկացած է կոդավորող նուկլեոտիդային հաջորդականություններից, հետևաբար, սինթեզված mRNA-ն անմիջապես գործում է որպես թարգմանության ձևանմուշ (տես վերևում):

Էուկարիոտներում mRNA-ի տրանսկրիպցիան տեղի է ունենում միջուկում: Այն սկսվում է խոշոր մոլեկուլների՝ պրեկուրսորների (պրոմՌՆԹ) սինթեզով, որը կոչվում է անհասուն կամ միջուկային ՌՆԹ: Գենի առաջնային արտադրանքը՝ պրո-մՌՆԹ-ն տառադարձված ԴՆԹ շրջանի ճշգրիտ պատճենն է, ներառում է էկզոններ և ինտրոններ: Պրեկուրսորներից հասուն ՌՆԹ-ի մոլեկուլների առաջացման գործընթացը կոչվում է վերամշակում. mRNA-ի հասունացումը տեղի է ունենում splicingհատումներ են ֆերմենտներով սահմանափակելինտրոններ և տեղամասերի միացում արտագրված էկզոնային հաջորդականությունների հետ լիգազի ֆերմենտների միջոցով: (նկ.) Հասուն mRNA-ն շատ ավելի կարճ է, քան պրո-mRNA պրեկուրսոր մոլեկուլները, դրանցում ինտրոնների չափերը տատանվում են 100-ից մինչև 1000 նուկլեոտիդների կամ ավելի: Ինտրոնները կազմում են բոլոր անհաս մՌՆԹ-ի մոտ 80%-ը:

Հիմա ցույց է տրվել, որ դա հնարավոր է այլընտրանքային միացում,որոնցում նուկլեոտիդային հաջորդականությունները կարող են ջնջվել մեկ առաջնային տառադարձումից նրա տարբեր շրջաններում և կձևավորվեն մի քանի հասուն mRNA-ներ: Այս տեսակի զուգավորումը բնորոշ է կաթնասունների իմունոգոլոբուլինի գենային համակարգին, ինչը հնարավորություն է տալիս տարբեր տեսակի հակամարմիններ ձևավորել մեկ mRNA տառագրի հիման վրա:

Մշակման ավարտից հետո հասուն mRNA-ն ընտրվում է միջուկից դուրս գալուց առաջ: Հաստատվել է, որ հասուն մՌՆԹ-ի միայն 5%-ն է մտնում ցիտոպլազմա, իսկ մնացածը ճեղքվում է միջուկում։

Հեռարձակում

Թարգմանություն (lat. Translatio - փոխանցում, փոխանցում) - mRNA մոլեկուլի նուկլեոտիդային հաջորդականության մեջ պարունակվող տեղեկատվության թարգմանությունը պոլիպեպտիդային շղթայի ամինաթթուների հաջորդականության մեջ (նկ. 10): Սա սպիտակուցի սինթեզի երկրորդ փուլն է։ Հասուն մՌՆԹ-ի փոխանցումը միջուկային ծածկույթի ծակոտիներով արտադրում է հատուկ սպիտակուցներ, որոնք բարդույթ են կազմում ՌՆԹ-ի մոլեկուլի հետ: Ի լրումն mRNA փոխադրման, այս սպիտակուցները պաշտպանում են mRNA-ն ցիտոպլազմային ֆերմենտների վնասակար ազդեցությունից: Թարգմանության գործընթացում tRNA-ները կենտրոնական դեր են խաղում, նրանք ապահովում են ամինաթթվի ճշգրիտ համապատասխանությունը mRNA եռյակի կոդի հետ: Թարգմանություն-վերծանման գործընթացը տեղի է ունենում ռիբոսոմներում և իրականացվում է 5-ից 3 ուղղությամբ: mRNA-ի և ռիբոսոմների համալիրը կոչվում է պոլիսոմ:

Թարգմանությունը կարելի է բաժանել երեք փուլի՝ սկիզբ, երկարացում և ավարտ:

Ընդունելը.

Այս փուլում հավաքվում է սպիտակուցի մոլեկուլի սինթեզում ներգրավված ամբողջ համալիրը։ ՄՌՆԹ-ի որոշակի տեղամասում կա երկու ռիբոսոմի ենթամիավորների միավորում, դրան կցված է առաջին ամինացիլը՝ tRNA-ն, և դա սահմանում է տեղեկատվության ընթերցման շրջանակը: Ցանկացած mRNA մոլեկուլ պարունակում է տեղ, որը լրացնում է ռիբոսոմի փոքր ենթամիավորի rRNA-ին և հատուկ վերահսկվում է նրա կողմից: Դրա կողքին գտնվում է մեկնարկային մեկնարկային AUG կոդոնը, որը կոդավորում է մեթիոնին ամինաթթուն։

Երկարացում

- այն ներառում է բոլոր ռեակցիաները՝ սկսած առաջին պեպտիդային կապի ձևավորման պահից մինչև վերջին ամինաթթվի կցումը։ Ռիբոսոմն ունի երկու տեղ՝ tRNA երկու մոլեկուլների միացման համար։ Առաջին t-RNA-ն մեթիոնին ամինաթթուով գտնվում է մեկ հատվածում՝ պեպտիդիլում (P), և դրանից սկսվում է ցանկացած սպիտակուցի մոլեկուլի սինթեզը։ Երկրորդ t-RNA մոլեկուլը մտնում է ռիբոսոմի երկրորդ տեղամաս՝ ամինացիլ (A) և միանում նրա կոդոնին։ Պեպտիդային կապ է ձևավորվում մեթիոնինի և երկրորդ ամինաթթվի միջև։ Երկրորդ tRNA-ն իր mRNA կոդոնի հետ շարժվում է դեպի պեպտիդիլ կենտրոն։ tRNA-ի շարժումը պոլիպեպտիդային շղթայով ամինոացիլ կենտրոնից դեպի պեպտիդիլ կենտրոն ուղեկցվում է ռիբոսոմի առաջխաղացմամբ mRNA-ի երկայնքով մեկ կոդոնին համապատասխան քայլով։ tRNA-ն, որը փոխանցել է մեթիոնինը, վերադառնում է ցիտոպլազմա, և ամնոացիլ կենտրոնն ազատվում է: Այն ստանում է նոր t-RNA՝ հաջորդ կոդոնով գաղտնագրված ամինաթթուով: Երրորդ և երկրորդ ամինաթթուների միջև ձևավորվում է պեպտիդային կապ, իսկ երրորդ tRNA-ն mRNA կոդոնի հետ միասին շարժվում է դեպի պեպտիդիլ կենտրոն:Երկարացման գործընթացը, սպիտակուցային շղթայի երկարացումը։ Այն շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև երեք կոդոններից մեկը, որոնք չեն կոդավորում ամինաթթուները, մտնի ռիբոսոմ: Սա տերմինատոր կոդոն է և դրա համար չկա համապատասխան tRNA, ուստի tRNA-ներից ոչ մեկը չի կարող տեղ զբաղեցնել ամինացիլ կենտրոնում։

Ավարտ

- պոլիպեպտիդների սինթեզի ավարտը. Այն կապված է վերջնական կոդոններից մեկի (UAA, UAG, UGA) հատուկ ռիբոսոմային սպիտակուցի ճանաչման հետ, երբ այն մտնում է ամինացիլ կենտրոն: Ռիբոսոմին կցվում է վերջացման հատուկ գործոն, որը նպաստում է ռիբոսոմի ենթամիավորների բաժանմանը և սինթեզված սպիտակուցի մոլեկուլի արտազատմանը։ Ջուրը կցվում է պեպտիդի վերջին ամինաթթվին և նրա կարբոքսիլային ծայրը առանձնանում է tRNA-ից։

Պեպտիդային շղթայի հավաքումն իրականացվում է մեծ արագությամբ։ 37°C ջերմաստիճանի բակտերիաներում այն ​​արտահայտվում է պոլիպեպտիդին վայրկյանում 12-ից 17 ամինաթթուների ավելացմամբ: Էուկարիոտիկ բջիջներում պոլիպեպտիդին մեկ վայրկյանում ավելացվում են երկու ամինաթթուներ։

Այնուհետև սինթեզված պոլիպեպտիդային շղթան մտնում է Գոլջիի համալիր, որտեղ ավարտվում է սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցումը (հաջորդաբար հայտնվում են երկրորդ, երրորդ, չորրորդ կառույցները)։ Այստեղ կա սպիտակուցի մոլեկուլների կոմպլեքս ճարպեր և ածխաջրեր:

Սպիտակուցների կենսասինթեզի ողջ գործընթացը ներկայացված է սխեմայի տեսքով՝ DNA ® pro mRNA ® mRNA ® պոլիպեպտիդային շղթա ® սպիտակուց ® սպիտակուցի կոմպլեքսավորում և դրանց փոխակերպում ֆունկցիոնալ ակտիվ մոլեկուլների։

Ժառանգական տեղեկատվության իրականացման փուլերը նույնպես ընթանում են նույն կերպ. նախ այն տառադարձվում է mRNA-ի նուկլեոտիդային հաջորդականությանը, այնուհետև վերածվում է ռիբոսոմների վրա պոլիպեպտիդի ամինաթթուների հաջորդականության՝ tRNA-ի մասնակցությամբ:

Էուկարիոտների տրանսկրիպցիան իրականացվում է երեք միջուկային ՌՆԹ պոլիմերազների ազդեցության ներքո։ ՌՆԹ պոլիմերազ 1-ը գտնվում է միջուկում և պատասխանատու է rRNA գեների տրանսկրիպացիայի համար։ ՌՆԹ պոլիմերազ 2-ը հայտնաբերված է միջուկային հյութում և պատասխանատու է mRNA պրեկուրսորի սինթեզի համար: ՌՆԹ պոլիմերազ 3-ը միջուկային հյութի փոքր մասն է, որը սինթեզում է փոքր rRNAs և tRNAs: ՌՆԹ պոլիմերազները հատուկ ճանաչում են տառադարձման խթանողի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը: Էուկարիոտիկ mRNA-ն սկզբում սինթեզվում է որպես պրեկուրսոր (pro-mRNA), որի վրա դուրս է գրվում էկզոններից և ինտրոններից ստացված տեղեկատվությունը։ Սինթեզված mRNA-ն ավելի մեծ է, քան անհրաժեշտ է թարգմանության համար և պակաս կայուն է:

mRNA մոլեկուլի հասունացման գործընթացում սահմանափակող ֆերմենտների օգնությամբ ինտրոնները կտրվում են, իսկ լիգազի ֆերմենտների օգնությամբ էկզոնները կարվում։ mRNA-ի հասունացումը կոչվում է վերամշակում, իսկ էկզոնների միացումը՝ սպլայսինգ։ Այսպիսով, հասուն mRNA-ն պարունակում է միայն էկզոններ և շատ ավելի կարճ է, քան իր նախորդը՝ պրո-mRNA-ն։ Ինտրոնի չափերը տատանվում են 100-ից 10000 նուկլեոտիդների կամ ավելի: Ինտոնները կազմում են բոլոր անհաս մՌՆԹ-ի մոտ 80%-ը: Ներկայումս ապացուցված է այլընտրանքային զուգավորման հնարավորությունը, որի դեպքում նուկլեոտիդային հաջորդականությունները կարող են ջնջվել մեկ առաջնային տառադարձությունից նրա տարբեր շրջաններում և կձևավորվեն մի քանի հասուն mRNA-ներ: Այս տեսակի զուգավորումը բնորոշ է կաթնասունների իմունոգոլոբուլինի գենային համակարգին, ինչը հնարավորություն է տալիս տարբեր տեսակի հակամարմիններ ձևավորել մեկ mRNA տառագրի հիման վրա: Մշակման ավարտից հետո հասուն mRNA-ն ընտրվում է նախքան միջուկից ցիտոպլազմա դուրս գալը: Հաստատվել է, որ հասուն մՌՆԹ-ի միայն 5%-ն է մտնում, իսկ մնացածը ճեղքվում է միջուկում։ Էուկարիոտ գեների առաջնային տրանսկրիպտոնների փոխակերպումը, կապված նրանց էկզոն-ինտրոնի կազմակերպման հետ և կապված հասուն mRNA-ի միջուկից ցիտոպլազմա անցնելու հետ, որոշում է էուկարիոտների գենետիկական տեղեկատվության իրացման առանձնահատկությունները: Հետևաբար, էուկարիոտական ​​խճանկարի գենը ցիստրոնոմի գեն չէ, քանի որ ԴՆԹ-ի ոչ ամբողջ հաջորդականությունն է օգտագործվում սպիտակուցի սինթեզի համար։

Գենետիկայի հիմնական հարցը սպիտակուցի սինթեզի հարցն է։ Ամփոփելով ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի կառուցվածքի և սինթեզի տվյալները, Քրիքը 1960 թ. առաջարկել է սպիտակուցի սինթեզի մատրիցային տեսություն՝ հիմնված 3 դրույթների վրա.

1. ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի ազոտային հիմքերի փոխլրացում:

2. ԴՆԹ-ի մոլեկուլում գեների տեղակայման գծային հաջորդականությունը:

3. Ժառանգական տեղեկատվության փոխանցումը կարող է տեղի ունենալ միայն նուկլեինաթթվից նուկլեինաթթու կամ սպիտակուց:

Սպիտակուցից սպիտակուց, ժառանգական տեղեկատվության փոխանցումն անհնար է։Այսպիսով, միայն նուկլեինաթթուները կարող են լինել սպիտակուցի սինթեզի ձևանմուշ:

Սպիտակուցի սինթեզը պահանջում է.

1. ԴՆԹ (գեներ), որոնց վրա սինթեզվում են մոլեկուլները։

2. ՌՆԹ - (i-RNA) կամ (m-RNA), r-RNA, t-RNA

Սպիտակուցների սինթեզի գործընթացում առանձնանում են փուլերը՝ տրանսկրիպցիա և թարգմանություն։

Տառադարձում- ԴՆԹ-ից ՌՆԹ (t-RNA, և RNA, r-RNA) նուկլեինային կառուցվածքի մասին տեղեկատվության մարդահամար (վերագրում):

Ժառանգական տեղեկատվության ընթերցումը սկսվում է ԴՆԹ-ի որոշակի հատվածից, որը կոչվում է պրոմոտոր: Պրոմոտերը գտնվում է գենից առաջ և ներառում է մոտ 80 նուկլեոտիդ։

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի արտաքին շղթայի վրա սինթեզվում է i-RNA (միջանկյալ), որը ծառայում է որպես սպիտակուցի սինթեզի մատրիցա և, հետևաբար, կոչվում է մատրիցա։ Դա ԴՆԹ-ի շղթայի նուկլեոտիդների հաջորդականության ճշգրիտ պատճենն է։

ԴՆԹ-ում կան շրջաններ, որոնք չեն պարունակում գենետիկ տեղեկատվություն (ինտրոններ): ԴՆԹ-ի այն հատվածները, որոնք պարունակում են տեղեկատվություն, կոչվում են էկզոններ:

Միջուկում կան հատուկ ֆերմենտներ, որոնք կտրում են ինտրոնները, և էկզոնների բեկորները «կապված» են իրար խիստ հերթականությամբ՝ ընդհանուր թելում, այս գործընթացը կոչվում է «սփլայսինգ»: Սպլայսինգի ժամանակ ձևավորվում է հասուն mRNA, որը պարունակում է սպիտակուցի սինթեզի համար անհրաժեշտ տեղեկատվություն։ Հասուն մՌՆԹ (մատրիքսային ՌՆԹ) անցնում է միջուկային թաղանթի ծակոտիներով և ներթափանցում էնդոպլազմիկ ցանցի (ցիտոպլազմա) ուղիները և այստեղ միանում է ռիբոսոմների հետ։

Հեռարձակում- i-RNA-ում նուկլեոտիդների հաջորդականությունը վերածվում է սինթեզված սպիտակուցի մոլեկուլում ամինաթթուների խիստ կարգավորված հաջորդականության:

Թարգմանության գործընթացը ներառում է 2 փուլ՝ ամինաթթուների ակտիվացում և սպիտակուցի մոլեկուլի ուղղակի սինթեզ։

Մեկ mRNA մոլեկուլը կապվում է 5-6 ռիբոսոմների հետ՝ ձևավորելով պոլիսոմներ։ Սպիտակուցի սինթեզը տեղի է ունենում mRNA մոլեկուլի վրա, որի երկայնքով շարժվում են ռիբոսոմները։ Այս ժամանակահատվածում ցիտոպլազմում ամինաթթուները ակտիվանում են հատուկ ֆերմենտներով, որոնք արտազատվում են միտոքոնդրիումներով արտազատվող ֆերմենտներով, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր հատուկ ֆերմենտը:

Գրեթե ակնթարթորեն, ամինաթթուները կապվում են ՌՆԹ-ի մեկ այլ տեսակի հետ՝ ցածր մոլեկուլային քաշով լուծելի ՌՆԹ, որը հանդես է գալիս որպես ամինաթթուների կրող mRNA մոլեկուլին և կոչվում է տրանսպորտ (t-RNA): tRNA-ն ամինաթթուները տեղափոխում է ռիբոսոմներ՝ որոշակի տեղ, որտեղ այս պահին գտնվում է mRNA մոլեկուլը: Ամինաթթուներն այնուհետև միացվում են պեպտիդային կապերով՝ ձևավորելով սպիտակուցի մոլեկուլ։ Սպիտակուցի սինթեզի ավարտին մոլեկուլը աստիճանաբար դուրս է մղվում mRNA-ից:

Մեկ mRNA մոլեկուլի վրա ձևավորվում է 10-20 սպիտակուցի մոլեկուլ, իսկ որոշ դեպքերում՝ շատ ավելին։

Սպիտակուցների սինթեզի ամենաանհասկանալի հարցն այն է, թե ինչպես է tRNA-ն գտնում համապատասխան mRNA տեղանքը, որին պետք է կցվի իր բերած ամինաթթուն:

ԴՆԹ-ում ազոտային հիմքերի դասավորության հաջորդականությունը, որը որոշում է սինթեզված սպիտակուցում ամինաթթուների դասավորությունը, գենետիկ կոդը է։

Քանի որ նույն ժառանգական տեղեկատվությունը նուկլեինաթթուներում «գրանցվում է» չորս նիշով (ազոտային հիմքերով), իսկ սպիտակուցներում՝ քսանով (ամինաթթուներ): Գենետիկ կոդի խնդիրը կրճատվում է նրանց միջև համապատասխանություն հաստատելով։ Գենետիկները, ֆիզիկոսները և քիմիկոսները կարևոր դեր են խաղացել գենետիկ կոդի վերծանման գործում։

Գենետիկ կոդը վերծանելու համար նախ անհրաժեշտ էր պարզել, թե որն է նուկլեոտիդների նվազագույն թիվը, որոնք կարող են որոշել (կոդավորել) մեկ ամինաթթվի առաջացումը։ Եթե ​​20 ամինաթթուներից յուրաքանչյուրը կոդավորված լիներ մեկ հիմքով, ապա ԴՆԹ-ն պետք է ունենա 20 տարբեր հիմքեր, բայց իրականում կան միայն 4-ը: Ակնհայտ է, որ երկու նուկլեոտիդների համակցությունը նույնպես բավարար չէ 20 ամինաթթուների կոդավորման համար: Այն կարող է կոդավորել միայն 16 ամինաթթուներ 4 2 = 16:

Այնուհետև առաջարկվեց, որ ծածկագիրը ներառում է 3 նուկլեոտիդներ 4 3 = 64 համակցություններ և, հետևաբար, կարող է կոդավորել ավելի քան բավարար ամինաթթուներ ցանկացած սպիտակուց ձևավորելու համար: Երեք նուկլեոտիդների այս համակցությունը կոչվում է եռյակի կոդ:

Կոդն ունի հետևյալ հատկությունները.

1. Գենետիկ կոդը եռակի է(յուրաքանչյուր ամինաթթու կոդավորված է երեք նուկլեոտիդներով):

2. Դեգեներացիա- մեկ ամինաթթու կարող է կոդավորվել մի քանի եռյակով, բացառություն են կազմում տրիպտոֆանը և մեթիոնինը:

3. Մեկ ամինաթթվի կոդոններում առաջին երկու նուկլեոտիդները նույնն են, իսկ երրորդը փոխվում է։

4. Ոչ համընկնող- եռյակները չեն համընկնում միմյանց: Մեկ եռյակը չի կարող լինել մյուսի մաս, նրանցից յուրաքանչյուրն ինքնուրույն կոդավորում է իր սեփական ամինաթթուն: Հետևաբար, ցանկացած երկու ամինաթթու կարող է մոտակայքում լինել պոլիպեպտիդային շղթայում, և դրանց ցանկացած համակցություն հնարավոր է, այսինքն. ABCDEFGHI բազային հաջորդականության մեջ առաջին երեք հիմքերը ծածկագրում են 1 ամինաթթու (ABC-1), (DEF-2) և այլն։

5. Ունիվերսալ,դրանք. Բոլոր օրգանիզմներում որոշ ամինաթթուների կոդոնները նույնն են (երիցուկից մինչև մարդ): Օրենսգրքի ունիվերսալությունը վկայում է երկրի վրա կյանքի միասնության մասին։

6. Ծնկի գալ- mRNA-ում կոդոնների դասավորության համընկնումը սինթեզված պոլիպեպտիդային շղթայում ամինաթթուների կարգի հետ:

Կոդոնը նուկլեոտիդների եռյակ է, որը ծածկագրում է 1 ամինաթթու:

7. ԱնիմաստԱյն չի կոդավորում որևէ ամինաթթվի համար: Այս վայրում սպիտակուցի սինթեզն ընդհատվում է:

Վերջին տարիներին պարզ դարձավ, որ միտոքոնդրիայում խախտվում է գենետիկ կոդի ունիվերսալությունը, միտոքոնդրիում չորս կոդոն փոխել են իրենց նշանակությունը, օրինակ՝ UGA կոդոնը՝ պատասխանում է տրիպտոֆանին՝ «STOP»-ի փոխարեն՝ սպիտակուցի սինթեզի դադարեցում։ . ՀԱՀ - համապատասխանում է մեթիոնինին` «իզոլեյցինի» փոխարեն:

Միտոքոնդրիայում նոր կոդոնների հայտնաբերումը կարող է վկայել այն մասին, որ կոդը զարգացել է, և որ այն անմիջապես չի դարձել:

Թող ժառանգական տեղեկատվությունը գենից մինչև սպիտակուցի մոլեկուլը կարող է արտահայտվել սխեմատիկորեն:

ԴՆԹ - ՌՆԹ - սպիտակուց

Բջիջների քիմիական կազմի ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ միևնույն օրգանիզմի տարբեր հյուսվածքները պարունակում են տարբեր սպիտակուցային մոլեկուլներ, թեև դրանք ունեն նույն թվով քրոմոսոմներ և նույն գենետիկական ժառանգական տեղեկատվություն:

Մենք նշում ենք հետևյալ հանգամանքը՝ չնայած ամբողջ օրգանիզմի բոլոր գեների յուրաքանչյուր բջջում առկաին, մեկ բջջում շատ քիչ գեներ են աշխատում՝ ընդհանուր թվի տասներորդից մինչև մի քանի տոկոս։ Մնացած հատվածները «լուռ» են, դրանք արգելափակված են հատուկ սպիտակուցներով։ Սա հասկանալի է, ինչո՞ւ են, օրինակ, հեմոգլոբինի գեները նյարդային բջջում աշխատում։ Ճիշտ այնպես, ինչպես բջիջը թելադրում է, թե որ գեները պետք է լռեն և որոնք աշխատեն, պետք է ենթադրել, որ բջիջն ունի ինչ-որ կատարյալ մեխանիզմ, որը կարգավորում է գեների գործունեությունը, որը որոշում է, թե որ գեները պետք է ակտիվ լինեն տվյալ պահին, և որոնք՝ ոչ ակտիվ (ռեպրեսիվ) վիճակում։ Նման մեխանիզմը, ըստ ֆրանսիացի գիտնականներ Ֆ.Ջակոբոյի և Ջ.Մոնոդի, կոչվում էր ինդուկցիա և ռեպրեսիա։

Ինդուկցիա- սպիտակուցների սինթեզի խթանում.

Ռեպրեսիաներ- սպիտակուցի սինթեզի արգելակում.

Ինդուկցիան ապահովում է այն գեների աշխատանքը, որոնք սինթեզում են սպիտակուց կամ ֆերմենտ, և որն անհրաժեշտ է բջջի կյանքի այս փուլում։

Կենդանիների մոտ բջջային մեմբրանի հորմոնները կարևոր դեր են խաղում գեների կարգավորման գործընթացում. բույսերում, շրջակա միջավայրի պայմաններում և այլ բարձր մասնագիտացված ինդուկտորներում:

Օրինակ՝ երբ միջավայրին ավելացվում է վահանաձև գեղձի հորմոն, շերեփուկների արագ փոխակերպումը գորտերի է տեղի ունենում:

Կաթնային շաքարավազը (կաթնաշաքար) անհրաժեշտ է E (Coli) բակտերիայի բնականոն գործունեության համար: Եթե ​​միջավայրը, որտեղ գտնվում են բակտերիաները, չի պարունակում լակտոզա, ապա այդ գեները գտնվում են ռեպրեսիվ վիճակում (այսինքն՝ չեն գործում): Միջավայրի մեջ ներմուծված կաթնաշաքարն ինդուկտոր է, ներառյալ ֆերմենտների սինթեզի համար պատասխանատու գեները: Միջավայրից լակտոզայի հեռացումից հետո այդ ֆերմենտների սինթեզը դադարում է։ Այսպիսով, ռեպրեսորի դերը կարող է խաղալ մի նյութ, որը սինթեզվում է բջջում, և եթե դրա պարունակությունը գերազանցում է նորման կամ այն ​​սպառվում է։

Սպիտակուցների կամ ֆերմենտների սինթեզում ներգրավված են տարբեր տեսակի գեներ:

Բոլոր գեները գտնվում են ԴՆԹ-ի մոլեկուլում:

Նրանց գործառույթները նույնը չեն.

- կառուցվածքային -գեները, որոնք ազդում են ֆերմենտի կամ սպիտակուցի սինթեզի վրա, գտնվում են ԴՆԹ-ի մոլեկուլում հաջորդաբար մեկը մյուսի հետևից՝ ըստ սինթեզի ռեակցիայի ընթացքի վրա իրենց ազդեցության հերթականության, կամ կարելի է ասել նաև կառուցվածքային գեներ. սրանք գեներ են, որոնք տեղեկատվություն են կրում ամինաթթուների հաջորդականությունը.

- ընդունող- գեները չեն կրում ժառանգական տեղեկատվություն սպիտակուցի կառուցվածքի մասին, դրանք կարգավորում են կառուցվածքային գեների աշխատանքը։

Մինչև կառուցվածքային գեների խումբը նրանց համար սովորական գեն է. օպերատոր,և նրա առջև խթանող. Ընդհանուր առմամբ, այս ֆունկցիոնալ խումբը կոչվում է փետրավոր.

Մեկ օպերոնի գեների ամբողջ խումբը ներառված է սինթեզի գործընթացում և միաժամանակ անջատվում է դրանից։ Կառուցվածքային գեների միացումն ու անջատումը կարգավորման ողջ գործընթացի էությունն է:

Միացման և անջատման գործառույթն իրականացվում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի հատուկ հատվածով. գենի օպերատոր.Գենի օպերատորը սպիտակուցների սինթեզի կամ, ինչպես ասում են, գենետիկ տեղեկատվության «ընթերցման» մեկնարկային կետն է։ հետագայում նույն մոլեկուլում որոշ հեռավորության վրա գտնվում է գենը` կարգավորիչը, որի հսկողության տակ արտադրվում է ռեպրեսոր կոչվող սպիտակուց:

Վերոնշյալ բոլորից երևում է, որ սպիտակուցի սինթեզը շատ դժվար է։ Բջիջների գենետիկ համակարգը, օգտագործելով ռեպրեսիայի և ինդուկցիայի մեխանիզմները, կարող է ազդանշաններ ստանալ որոշակի ֆերմենտի սինթեզը սկսելու և ավարտելու անհրաժեշտության մասին և իրականացնել այդ գործընթացը տվյալ արագությամբ:

Բարձրագույն օրգանիզմներում գեների գործողության կարգավորման խնդիրը գործնական մեծ նշանակություն ունի անասնաբուծության և բժշկության մեջ։ Սպիտակուցի սինթեզը կարգավորող գործոնների ստեղծումը լայն հնարավորություններ կբացի օնտոգենեզի վերահսկման համար՝ ստեղծելով բարձր արտադրողականություն ունեցող կենդանիներ, ինչպես նաև ժառանգական հիվանդությունների նկատմամբ կայուն կենդանիներ։

Թեստի հարցեր.

1. Անվանե՛ք գեների հատկությունները:

2. Ի՞նչ է գենը:

3. Ո՞րն է ԴՆԹ-ի, ՌՆԹ-ի կենսաբանական նշանակությունը:

4. Անվանե՛ք սպիտակուցի սինթեզի փուլերը

5. Թվարկե՛ք գենետիկ կոդի հատկությունները: