როგორ ხდება ცილის სინთეზი უჯრედში მოკლედ. ცილის ბიოსინთეზი: მოკლე და ნათელი

ცილების როლი უჯრედსა და სხეულში

ცილის როლი უჯრედის ცხოვრებაში და მისი სინთეზის ძირითადი ეტაპები. რიბოზომების სტრუქტურა და ფუნქციები. რიბოზომების როლი ცილის სინთეზის პროცესში.

ცილები უაღრესად მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ უჯრედებისა და ორგანიზმების სასიცოცხლო პროცესებში, მათ ახასიათებთ შემდეგი ფუნქციები.

სტრუქტურული.ისინი უჯრედშიდა სტრუქტურების, ქსოვილებისა და ორგანოების ნაწილია. მაგალითად, კოლაგენი და ელასტინი ემსახურება შემაერთებელი ქსოვილის კომპონენტებს: ძვლებს, მყესებს, ხრტილს; ფიბროინი აბრეშუმის, ობობის ქსელის ნაწილია; კერატინი არის ეპიდერმისის ნაწილი და მისი წარმოებულები (თმა, რქები, ბუმბული). ისინი ქმნიან ვირუსების გარსებს (კაფსიდებს).

ფერმენტული.ყველა ქიმიური რეაქციებიუჯრედში ხდება ბიოლოგიური კატალიზატორების - ფერმენტების მონაწილეობით (ოქსიდორედუქტაზები, ჰიდროლაზები, ლიგაზები, ტრანსფერაზები, იზომერაზები და ლიაზები).

მარეგულირებელი.მაგალითად, ჰორმონები ინსულინი და გლუკაგონი არეგულირებენ გლუკოზის მეტაბოლიზმს. ჰისტონის ცილები მონაწილეობენ ქრომატინის სივრცულ ორგანიზაციაში და ამით გავლენას ახდენენ გენის ექსპრესიაში.

ტრანსპორტი.ჰემოგლობინი ატარებს ჟანგბადს ხერხემლიანთა სისხლში, ჰემოციანინი ზოგიერთი უხერხემლო ცხოველის ჰემოლიმფაში ​​და მიოგლობინს კუნთებში. შრატის ალბუმინი ემსახურება ცხიმოვანი მჟავების, ლიპიდების და ა.შ. ტრანსპორტირებას. მემბრანული სატრანსპორტო ცილები უზრუნველყოფს ნივთიერებების აქტიურ ტრანსპორტირებას უჯრედულ მემბრანებში (Na+, K+-ATPase). ციტოქრომები ატარებენ ელექტრონებს მიტოქონდრიისა და ქლოროპლასტების ელექტრონების გადამტანი ჯაჭვების გასწვრივ.

დამცავი.მაგალითად, ანტისხეულები (იმუნოგლობულინები) ქმნიან კომპლექსებს ბაქტერიულ ანტიგენებთან და უცხო ცილებთან. ინტერფერონები ბლოკავს ვირუსული ცილის სინთეზს ინფიცირებულ უჯრედში. ფიბრინოგენი და თრომბინი მონაწილეობენ სისხლის შედედების პროცესებში.

კონტრაქტული (საავტომობილო).პროტეინები აქტინი და მიოზინი უზრუნველყოფენ კუნთების შეკუმშვის და ციტოჩონჩხის ელემენტების შეკუმშვის პროცესებს.

სიგნალი (რეცეპტორი).უჯრედის მემბრანის ცილები რეცეპტორებისა და ზედაპირული ანტიგენების ნაწილია.

ცილების შესანახი. რძის კაზეინი, ალბუმინი ქათმის კვერცხიფერიტინი (რკინას ინახავს ელენთაში).

ტოქსინის ცილები. დიფტერიის ტოქსინი.

ენერგიის ფუნქცია.როდესაც 1 გ ცილა იშლება საბოლოო მეტაბოლურ პროდუქტებამდე (CO2, H2O, NH3, H2S, SO2), გამოიყოფა 17,6 კჯ ან 4,2 კკალ ენერგია.

ცილის ბიოსინთეზი ხდება ყველა ცოცხალ უჯრედში. ის ყველაზე აქტიურია ახალგაზრდა მზარდ უჯრედებში, სადაც ცილები სინთეზირდება მათი ორგანელების ასაშენებლად, ასევე სეკრეტორულ უჯრედებში, სადაც სინთეზირდება ფერმენტული ცილები და ჰორმონის ცილები.

Მთავარი როლიცილების სტრუქტურის განსაზღვრისას ეკუთვნის დნმ. დნმ-ის ნაწილს, რომელიც შეიცავს ინფორმაციას ერთი ცილის სტრუქტურის შესახებ, გენი ეწოდება. დნმ-ის მოლეკულა შეიცავს რამდენიმე ასეულ გენს. დნმ-ის მოლეკულა შეიცავს ცილაში ამინომჟავების თანმიმდევრობის კოდს სპეციალურად შესატყვისი ნუკლეოტიდების სახით.

ცილის სინთეზი -რთული მრავალსაფეხურიანი პროცესი, რომელიც წარმოადგენს სინთეზური რეაქციების ჯაჭვს, რომელიც მიმდინარეობს მატრიცის სინთეზის პრინციპის მიხედვით.

ცილის ბიოსინთეზში განისაზღვრება შემდეგი ეტაპები, რომლებიც მიმდინარეობს სხვადასხვა ნაწილებიუჯრედები:

პირველი ეტაპი - mRNA სინთეზი ხდება ბირთვში, რომლის დროსაც დნმ-ის გენში შემავალი ინფორმაცია გადაიწერება mRNA-ში. ამ პროცესს ეწოდება ტრანსკრიფცია (ლათინური "ტრანსკრიპტიდან" - გადაწერა).

მეორე ეტაპზეამინომჟავები გაერთიანებულია tRNA მოლეკულებთან, რომლებიც თანმიმდევრულად შედგება სამი ნუკლეოტიდისგან - ანტიკოდონებისგან, რომელთა დახმარებით დგინდება მათი სამმაგი კოდონი.

მესამე ეტაპი -ეს არის პოლიპეპტიდური ბმების პირდაპირი სინთეზის პროცესი, რომელსაც ეწოდება ტრანსლაცია. ეს ხდება რიბოზომებში.

მეოთხე ეტაპზეხდება ცილის მეორადი და მესამეული სტრუქტურის ფორმირება, ანუ ცილის საბოლოო სტრუქტურის ფორმირება.

ამრიგად, ცილის ბიოსინთეზის პროცესში წარმოიქმნება ახალი ცილის მოლეკულები დნმ-ში არსებული ზუსტი ინფორმაციის შესაბამისად. ეს პროცესი უზრუნველყოფს ცილების განახლებას, მეტაბოლურ პროცესებს, უჯრედების ზრდას და განვითარებას, ანუ უჯრედის ყველა სასიცოცხლო პროცესს.

ორგანიზმში მიმდინარე პროცესების შესასწავლად თქვენ უნდა იცოდეთ რა ხდება უჯრედულ დონეზე. და იქ ყველაზე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ცილის ნაერთები. აუცილებელია არა მხოლოდ მათი ფუნქციების, არამედ შექმნის პროცესის შესწავლა. აქედან გამომდინარე, მნიშვნელოვანია მოკლედ და ნათლად ახსნა. მე-9 კლასი ამისთვის საუკეთესოდ შეეფერება. სწორედ ამ ეტაპზე აქვთ მოსწავლეებს საკმარისი ცოდნა თემის გასაგებად.

ცილები - რა არის ისინი და რისთვის არის ისინი?

ეს მაღალმოლეკულური ნაერთები უზარმაზარ როლს თამაშობს ნებისმიერი ორგანიზმის ცხოვრებაში. ცილები არის პოლიმერები, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი შედგება მრავალი მსგავსი "ნაწილისგან". მათი რიცხვი შეიძლება განსხვავდებოდეს რამდენიმე ასეულიდან ათასამდე.

ცილები ასრულებენ ბევრ ფუნქციას უჯრედში. მათი როლი ასევე დიდია ორგანიზაციის მაღალ დონეზე: ქსოვილები და ორგანოები დიდწილად დამოკიდებულია სხვადასხვა ცილების გამართულ ფუნქციონირებაზე.

მაგალითად, ყველა ჰორმონი ცილოვანი წარმოშობისაა. მაგრამ სწორედ ეს ნივთიერებები აკონტროლებენ ორგანიზმში მიმდინარე ყველა პროცესს.

ჰემოგლობინი ასევე ცილაა, ის შედგება ოთხი ჯაჭვისგან, რომლებიც ცენტრშია დაკავშირებული რკინის ატომით. ეს სტრუქტურა სისხლის წითელ უჯრედებს ჟანგბადის გადატანის საშუალებას აძლევს.

შეგახსენებთ, რომ ყველა მემბრანა შეიცავს ცილებს. ისინი აუცილებელია უჯრედის მემბრანის მეშვეობით ნივთიერებების ტრანსპორტირებისთვის.

ცილის მოლეკულების კიდევ ბევრი ფუნქციაა, რომელსაც ისინი ნათლად და უდავოდ ასრულებენ. ეს საოცარი ნაერთები ძალიან მრავალფეროვანია არა მხოლოდ მათი როლებით უჯრედში, არამედ სტრუქტურაშიც.

სად ხდება სინთეზი?

რიბოსომა არის ორგანელა, სადაც ხდება პროცესის უმეტესი ნაწილი, რომელსაც ეწოდება ცილის ბიოსინთეზი. სხვადასხვა სკოლაში მე-9 კლასი განსხვავდება ბიოლოგიის შესწავლის სასწავლო გეგმით, მაგრამ ბევრი მასწავლებელი გვაწვდის მასალას ორგანელებზე წინასწარ, თარგმანის შესწავლამდე.

ამიტომ, მოსწავლეებს არ გაუჭირდებათ გაშუქებული მასალის დამახსოვრება და კონსოლიდაცია. თქვენ უნდა იცოდეთ, რომ მხოლოდ ერთი პოლიპეპტიდური ჯაჭვი შეიძლება შეიქმნას ერთ ორგანელაზე ერთდროულად. ეს საკმარისი არ არის უჯრედის ყველა მოთხოვნილების დასაკმაყოფილებლად. აქედან გამომდინარე, ბევრი რიბოსომაა და ყველაზე ხშირად ისინი ერწყმის ენდოპლაზმურ რეტიკულუმს.

ამ EPS-ს უხეში ეწოდება. ასეთი „თანამშრომლობის“ სარგებელი აშკარაა: ცილა სინთეზისთანავე შედის სატრანსპორტო არხში და შეიძლება დაუყოვნებლად გაიგზავნოს დანიშნულების ადგილამდე.

მაგრამ თუ გავითვალისწინებთ თავიდანვე, კერძოდ, ინფორმაციის წაკითხვას დნმ-დან, მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ცილის ბიოსინთეზი ცოცხალ უჯრედში იწყება ბირთვიდან. სწორედ იქ ხდება გენეტიკური კოდის სინთეზირება.

საჭირო მასალები - ამინომჟავები, სინთეზის ადგილი - რიბოსომა

როგორც ჩანს, ძნელია ახსნა, თუ როგორ ხდება ცილების ბიოსინთეზი მოკლედ და ნათლად; პროცესის დიაგრამა და მრავალი ნახატი უბრალოდ აუცილებელია. ისინი დაეხმარებიან ყველა ინფორმაციის გადმოცემას და ასევე გაუადვილდებათ მისი დამახსოვრება მოსწავლეებს.

უპირველეს ყოვლისა, სინთეზი მოითხოვს ” სამშენებლო მასალა" - ამინომჟავების. ზოგიერთი მათგანი წარმოიქმნება სხეულის მიერ. სხვების მიღება შესაძლებელია მხოლოდ საკვებიდან; მათ უწოდებენ აუცილებელს.

ამინომჟავების საერთო რაოდენობა ოცია, მაგრამ დიდი რაოდენობით ვარიანტების გამო, რომლებშიც ისინი შეიძლება განლაგდეს გრძელ ჯაჭვში, ცილის მოლეკულები ძალიან მრავალფეროვანია. ეს მჟავები მსგავსია სტრუქტურით, მაგრამ განსხვავდებიან რადიკალებით.

თითოეული ამინომჟავის ამ ნაწილების თვისებებია, რაც განსაზღვრავს, თუ რა სტრუქტურაში "დაიკეცება" მიღებული ჯაჭვი, ჩამოაყალიბებს თუ არა მეოთხეულ სტრუქტურას სხვა ჯაჭვებთან და რა თვისებები ექნება მიღებულ მაკრომოლეკულას.

ცილის ბიოსინთეზის პროცესი უბრალოდ ციტოპლაზმაში არ შეიძლება მოხდეს, მას რიბოსომა სჭირდება. შედგება ორი ქვედანაყოფისგან - დიდი და პატარა. მოსვენების დროს ისინი გამოყოფილია, მაგრამ როგორც კი სინთეზი დაიწყება, ისინი მაშინვე უერთდებიან და იწყებენ მუშაობას.

ასეთი განსხვავებული და მნიშვნელოვანი რიბონუკლეინის მჟავები

რიბოსომაში ამინომჟავის მოსაყვანად საჭიროა სპეციალური რნმ, რომელსაც ეწოდება სატრანსპორტო რნმ. შემოკლებისთვის მას t-RNA ეწოდება. ამ ერთჯაჭვიან, სამყურას ფორმის მოლეკულას შეუძლია მიამაგროს ერთი ამინომჟავა თავის თავისუფალ ბოლოზე და გადაიტანოს ცილის სინთეზის ადგილზე.

სხვა რნმ, რომელიც მონაწილეობს ცილის სინთეზში, ეწოდება მესინჯერ რნმ. ის შეიცავს სინთეზის თანაბრად მნიშვნელოვან კომპონენტს – კოდს, რომელიც ნათლად წერს, როდის რომელი ამინომჟავის მიმაგრება ხდება ცილოვან ჯაჭვზე.

ამ მოლეკულას აქვს ერთჯაჭვიანი სტრუქტურა და შედგება ნუკლეოტიდებისგან, ისევე როგორც დნმ. არსებობს გარკვეული განსხვავებები ამ ნუკლეინის მჟავების პირველად სტრუქტურაში, რომლის შესახებაც შეგიძლიათ წაიკითხოთ რნმ-ისა და დნმ-ის შედარების სტატიაში.

ინფორმაცია ცილა m-RNA-ს შემადგენლობის შესახებ იღებს გენეტიკური კოდის მთავარი მცველის - დნმ-ისგან. m-RNA წაკითხვისა და სინთეზის პროცესს ტრანსკრიფცია ეწოდება.

ის ჩნდება ბირთვში, საიდანაც მიღებული m-RNA იგზავნება რიბოსომაში. თავად დნმ არ ტოვებს ბირთვს, მისი ამოცანაა მხოლოდ გენეტიკური კოდის შენარჩუნება და გაყოფის დროს მისი ქალიშვილ უჯრედში გადატანა.

გადაცემის ძირითადი მონაწილეების შემაჯამებელი ცხრილი

ცილის ბიოსინთეზის მოკლედ და მკაფიოდ აღწერისთვის, ცხრილი უბრალოდ აუცილებელია. მასში ჩამოვწერთ ყველა კომპონენტს და მათ როლს ამ პროცესში, რომელსაც თარგმანი ჰქვია.

თავად ცილოვანი ჯაჭვის შექმნის პროცესი დაყოფილია სამ ეტაპად. მოდით განვიხილოთ თითოეული მათგანი უფრო დეტალურად. ამის შემდეგ თქვენ შეგიძლიათ მარტივად ახსნათ ცილის ბიოსინთეზი ყველას, ვისაც ეს სურს, მოკლედ და ნათლად.

ინიცირება - პროცესის დასაწყისი

ეს საწყისი ეტაპიტრანსლაცია, რომლის დროსაც რიბოსომის მცირე ქვედანაყოფი უერთდება პირველ tRNA-ს. ეს რიბონუკლეინის მჟავაატარებს ამინომჟავას მეთიონინს. თარგმანი ყოველთვის იწყება ამ ამინომჟავით, რადგან საწყისი კოდონი არის AUG, რომელიც კოდირებს ამ პირველ მონომერს ცილოვან ჯაჭვში.

იმისათვის, რომ რიბოსომმა ამოიცნოს საწყისი კოდონი და არ დაიწყოს სინთეზი გენის შუა ნაწილიდან, სადაც შესაძლოა გამოჩნდეს AUG თანმიმდევრობაც, ნუკლეოტიდების სპეციალური თანმიმდევრობა განლაგებულია საწყისი კოდონის გარშემო. სწორედ მათი მეშვეობით ცნობს რიბოსომა იმ ადგილს, სადაც უნდა იჯდეს მისი პატარა ქვედანაყოფი.

m-RNA-სთან კომპლექსის წარმოქმნის შემდეგ დაწყების ეტაპი მთავრდება. და იწყება გადაცემის მთავარი ეტაპი.

დრეკადობა - სინთეზის შუა

ამ ეტაპზე ხდება ცილის ჯაჭვის თანდათანობითი ზრდა. დრეკადობის ხანგრძლივობა დამოკიდებულია ცილაში ამინომჟავების რაოდენობაზე.

უპირველეს ყოვლისა, რიბოსომის დიდი ქვედანაყოფი ერთვის პატარას. და საწყისი ტ-რნმ მთლიანად მასში მთავრდება. გარეთ მხოლოდ მეთიონინი რჩება. შემდეგი, მეორე t-RNA, რომელიც ატარებს სხვა ამინომჟავას, შედის დიდ ქვედანაყოფში.

თუ mRNA-ზე მეორე კოდონი ემთხვევა სამყურას ფოთლის ზედა ანტიკოდონს, მეორე ამინომჟავა პირველს ერთვის პეპტიდური ბმის მეშვეობით.

ამის შემდეგ, რიბოსომა მოძრაობს m-რნმ-ის გასწვრივ ზუსტად სამი ნუკლეოტიდი (ერთი კოდონი), პირველი ტ-რნმ წყვეტს მეთიონინს თავისგან და შორდება კომპლექსს. მის ადგილას არის მეორე ტ-რნმ, რომლის ბოლოს უკვე ორი ამინომჟავაა ჩამოკიდებული.

შემდეგ მესამე tRNA შედის დიდ ქვედანაყოფში და პროცესი მეორდება. ის გაგრძელდება მანამ, სანამ რიბოსომა არ შეხვდება კოდონს mRNA-ში, რომელიც მიუთითებს ტრანსლაციის დასრულების შესახებ.

შეწყვეტა

ეს ეტაპი ბოლოა და ზოგიერთმა შეიძლება საკმაოდ სასტიკად მიიჩნიოს. ყველა მოლეკულა და ორგანელი, რომლებიც ასე ჰარმონიულად მუშაობდნენ პოლიპეპტიდური ჯაჭვის შესაქმნელად, ჩერდება როგორც კი რიბოსომა ტერმინალურ კოდონს მოხვდება.

ის არ კოდირებს არცერთ ამინომჟავას, ამიტომ არ აქვს მნიშვნელობა, თუ რა tRNA შედის დიდ ქვეერთეულში, ისინი ყველა უარყოფილი იქნება შეუსაბამობის გამო. სწორედ აქ მოქმედებს შეწყვეტის ფაქტორები, რომლებიც გამოყოფენ მზა ცილას რიბოსომისგან.

თავად ორგანელას შეუძლია ან დაიშალოს ორ ქვედანაყოფად, ან განაგრძოს მოგზაურობა m-RNA გასწვრივ ახალი საწყისი კოდონის ძიებაში. ერთი m-RNA შეიძლება შეიცავდეს რამდენიმე რიბოსომას ერთდროულად. თითოეული მათგანი თარგმნის თავის სტადიაზეა, ახლად შექმნილი ცილა მარკერებით მარაგდება, რომელთა დახმარებით ყველა გაიგებს მის დანიშნულებას. და EPS-ის მიხედვით, ის გაიგზავნება იქ, სადაც საჭიროა.

ცილის ბიოსინთეზის როლის გასაგებად აუცილებელია შევისწავლოთ რა ფუნქციების შესრულება შეუძლია მას. ეს დამოკიდებულია ჯაჭვში ამინომჟავების თანმიმდევრობაზე. სწორედ მათი თვისებები განაპირობებს მეორადს, მესამეულს და ზოგჯერ მეოთხეულს (თუ არსებობს) და მის როლს უჯრედში. ცილის მოლეკულების ფუნქციების შესახებ მეტი შეგიძლიათ წაიკითხოთ ამ თემაზე სტატიაში.

როგორ გავიგოთ მეტი გადაცემის შესახებ

ეს სტატია აღწერს ცილის ბიოსინთეზს ცოცხალ უჯრედში. რა თქმა უნდა, თუ საკითხს შემდგომ შეისწავლით, პროცესის დეტალურად ახსნას ბევრი გვერდი დასჭირდება. მაგრამ ზემოაღნიშნული მასალა საკმარისი უნდა იყოს ზოგადი წარმოდგენისთვის.გასაგებად შეიძლება ძალიან სასარგებლო იყოს ვიდეო მასალა, რომელშიც მეცნიერებმა გადაცემის ყველა ეტაპის სიმულაცია მოახდინეს. ზოგიერთი მათგანი ითარგმნა რუსულად და შეიძლება გახდეს შესანიშნავი სახელმძღვანელო სტუდენტებისთვის ან უბრალოდ საგანმანათლებლო ვიდეო.

თემის უკეთ გასაგებად, თქვენ უნდა წაიკითხოთ სხვა სტატიები მსგავს თემებზე. მაგალითად, ცილების ფუნქციების შესახებ ან მის შესახებ.

ცილის ბიოსინთეზის პროცესი უაღრესად მნიშვნელოვანია უჯრედისთვის. ვინაიდან ცილები რთული ნივთიერებებია, რომლებიც მთავარ როლს ასრულებენ ქსოვილებში, ისინი აუცილებელია. ამ მიზეზით, უჯრედში ხდება ცილის ბიოსინთეზის პროცესების მთელი ჯაჭვი, რომელიც ხდება რამდენიმე ორგანელაში. ეს უზრუნველყოფს უჯრედების რეპროდუქციას და არსებობის შესაძლებლობას.

ცილის ბიოსინთეზის პროცესის არსი

ცილის სინთეზის ერთადერთი ადგილი უხეშია.აქ განლაგებულია რიბოზომების ძირითადი ნაწილი, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ფორმირებაზე. თუმცა, სანამ ტრანსლაციის ეტაპი (ცილის სინთეზის პროცესი) დაიწყება, საჭიროა გენის გააქტიურება, რომელიც ინახავს ინფორმაციას ცილის სტრუქტურის შესახებ. ამის შემდეგ საჭიროა დნმ-ის ამ მონაკვეთის (ან რნმ, თუ ბაქტერიული ბიოსინთეზი განიხილება) კოპირება.

დნმ-ის კოპირების შემდეგ საჭიროა მესენჯერი რნმ-ის შექმნის პროცესი. მის საფუძველზე განხორციელდება ცილოვანი ჯაჭვის სინთეზი. უფრო მეტიც, ყველა ეტაპი, რომელიც ხდება ნუკლეინის მჟავების ჩართვით, უნდა მოხდეს. თუმცა, ეს არ არის ადგილი, სადაც ხდება ცილის სინთეზი. სადაც მიმდინარეობს მომზადება ბიოსინთეზისთვის.

რიბოსომური ცილის ბიოსინთეზი

მთავარი ადგილი, სადაც ხდება ცილის სინთეზი, არის უჯრედული ორგანელა, რომელიც შედგება ორი ქვედანაყოფისგან. უჯრედში ასეთი სტრუქტურების დიდი რაოდენობაა და ისინი ძირითადად განლაგებულია უხეში ენდოპლაზმური რეტიკულუმის გარსებზე. ბიოსინთეზი თავისთავად შემდეგნაირად ხდება: უჯრედის ბირთვში წარმოქმნილი მესინჯერი რნმ ბირთვული ფორების მეშვეობით გამოდის ციტოპლაზმაში და ხვდება რიბოსომას. შემდეგ mRNA იძირება რიბოსომურ ქვედანაყოფებს შორის არსებულ უფსკრულისკენ, რის შემდეგაც ფიქსირდება პირველი ამინომჟავა.

ამინომჟავები მიეწოდება იმ ადგილს, სადაც ცილის სინთეზი ხდება, ერთ ასეთ მოლეკულას შეუძლია ერთდროულად მოიტანოს ერთი ამინომჟავა. ისინი თავის მხრივ მიმაგრებულია მესინჯერ რნმ-ის კოდონის თანმიმდევრობის მიხედვით. ასევე, სინთეზი შეიძლება შეჩერდეს გარკვეული დროით.

mRNA-ზე გადაადგილებისას რიბოსომას შეუძლია შევიდეს რეგიონებში (ინტრონები), რომლებიც არ აკოდებენ ამინომჟავებს. ამ ადგილებში რიბოსომა უბრალოდ მოძრაობს mRNA-ს გასწვრივ, მაგრამ ჯაჭვს არ ემატება ამინომჟავები. როგორც კი რიბოსომა მიაღწევს ეგზონს, ანუ იმ რეგიონს, რომელიც კოდირებს მჟავას, შემდეგ ის ხელახლა მიემაგრება პოლიპეპტიდს.

ცილების პოსტსინთეზური მოდიფიკაცია

მას შემდეგ, რაც რიბოსომა მიაღწევს მესინჯერ რნმ-ის გაჩერების კოდონს, სრულდება პირდაპირი სინთეზის პროცესი. თუმცა, მიღებულ მოლეკულას აქვს პირველადი სტრუქტურა და ჯერ ვერ ასრულებს მისთვის დანიშნულ ფუნქციებს. სრულად ფუნქციონირებისთვის მოლეკულა უნდა იყოს ორგანიზებული გარკვეულ სტრუქტურად: მეორადი, მესამეული ან კიდევ უფრო რთული - მეოთხეული.

ცილის სტრუქტურული ორგანიზაცია

მეორადი სტრუქტურა სტრუქტურული ორგანიზაციის პირველი ეტაპია. ამ მიზნის მისაღწევად, პირველადი პოლიპეპტიდური ჯაჭვი უნდა დაიხვიოს (ალფა სპირალის შექმნა) ან დაკეცოს (შექმნას ბეტა ფურცლები). შემდეგ, სიგრძის გასწვრივ კიდევ უფრო ნაკლები სივრცის დასაკავებლად, მოლეკულა შემდგომში იკუმშება და ბურთად იჭრება წყალბადის, კოვალენტური და იონური ბმების, აგრეთვე ატომთაშორისი ურთიერთქმედების გამო. ამრიგად, ჩვენ ვიღებთ გლობულს

მეოთხეული ცილის სტრუქტურა

მეოთხეული სტრუქტურა ყველაზე რთულია. იგი შედგება რამდენიმე სექციისგან გლობულური სტრუქტურით, რომლებიც დაკავშირებულია პოლიპეპტიდის ფიბრილარული ძაფებით. გარდა ამისა, მესამეული და მეოთხეული სტრუქტურა შეიძლება შეიცავდეს ნახშირწყლების ან ლიპიდების ნარჩენებს, რაც აფართოებს ცილის ფუნქციების სპექტრს. კერძოდ, გლიკოპროტეინები, ცილები და ნახშირწყლები არიან იმუნოგლობულინები და ასრულებენ დამცავ ფუნქციას. გლიკოპროტეინები ასევე განლაგებულია უჯრედის მემბრანებზე და მოქმედებს როგორც რეცეპტორები. თუმცა, მოლეკულა მოდიფიცირებულია არა იქ, სადაც ხდება ცილის სინთეზი, არამედ გლუვ ენდოპლაზმურ რეტიკულუმში. აქ არის ლიპიდების, ლითონების და ნახშირწყლების მიმაგრების შესაძლებლობა ცილის დომენებზე.

პირველ რიგში, დაადგინეთ ცილების ბიოსინთეზის ეტაპების თანმიმდევრობა, დაწყებული ტრანსკრიფციით. ცილის მოლეკულების სინთეზის დროს მიმდინარე პროცესების მთელი თანმიმდევრობა შეიძლება გაერთიანდეს 2 ეტაპად:

1. ტრანსკრიფცია.

2. მაუწყებლობა.

მემკვიდრეობითი ინფორმაციის სტრუქტურული ერთეულები არის გენები - დნმ-ის მოლეკულის სექციები, რომლებიც კოდირებენ კონკრეტული ცილის სინთეზს. ქიმიური ორგანიზაციის თვალსაზრისით, მემკვიდრეობისა და ცვალებადობის მასალა პრო- და ევკარიოტებში ფუნდამენტურად არ განსხვავდება. მათში შემავალი გენეტიკური მასალა წარმოდგენილია დნმ-ის მოლეკულაში, ასევე გავრცელებულია მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ჩაწერის პრინციპი და გენეტიკური კოდი. პრო- და ევკარიოტებში იგივე ამინომჟავები დაშიფრულია იგივე კოდონებით.

თანამედროვე პროკარიოტული უჯრედების გენომი ხასიათდება შედარებით მცირე ზომით, E. coli-ს დნმ-ს აქვს რგოლის ფორმა, დაახლოებით 1 მმ სიგრძით. იგი შეიცავს 4 x 10 6 ნუკლეოტიდის წყვილს, რომლებიც ქმნიან დაახლოებით 4000 გენს. 1961 წელს ფ. ჯეიკობმა და ჯ. მონოდმა აღმოაჩინეს პროკარიოტული გენების ცისტრონული, ანუ უწყვეტი ორგანიზაცია, რომელიც მთლიანად შედგება ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის კოდირებისგან და ისინი მთლიანად რეალიზდება ცილის სინთეზის დროს. პროკარიოტების დნმ-ის მოლეკულის მემკვიდრეობითი მასალა მდებარეობს უშუალოდ უჯრედის ციტოპლაზმაში, სადაც ასევე განლაგებულია ტრნმ და გენის ექსპრესიისთვის აუცილებელი ფერმენტები.გამოხატვა არის გენების ფუნქციური აქტივობა, ანუ გენების ექსპრესია. ამრიგად, დნმ-დან სინთეზირებულ mRNA-ს შეუძლია დაუყოვნებლივ შეასრულოს შაბლონის ფუნქცია ცილების სინთეზის ტრანსლაციის პროცესში.

ევკარიოტული გენომი შეიცავს ბევრად მეტ მემკვიდრეობით მასალას. ადამიანებში ქრომოსომების დიპლოიდურ კომპლექტში დნმ-ის მთლიანი სიგრძე დაახლოებით 174 სმ-ია, ის შეიცავს 3 x 10 9 წყვილ ნუკლეოტიდს და მოიცავს 100000-მდე გენს. 1977 წელს აღმოაჩინეს ევკარიოტული გენების უმრავლესობის სტრუქტურაში შეწყვეტა, რომელსაც "მოზაიკის" გენი ეწოდა. მას ახასიათებს კოდირებული ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა ეგზონურიდა ინტრონიკინაკვეთები. ცილის სინთეზისთვის გამოიყენება მხოლოდ ეგზონებიდან მიღებული ინფორმაცია. ინტრონების რაოდენობა განსხვავებულია სხვადასხვა გენში. დადგენილია, რომ ქათმის ოვალბუმინის გენი მოიცავს 7 ინტრონს, ხოლო ძუძუმწოვრების პროკოლაგენის გენში შედის 50. მდუმარე დნმ-ის ინტრონების ფუნქციები ბოლომდე არ არის განმარტებული. ვარაუდობენ, რომ ისინი უზრუნველყოფენ: 1) ქრომატინის სტრუქტურულ ორგანიზაციას; 2) ზოგიერთი მათგანი აშკარად მონაწილეობს გენის ექსპრესიის რეგულირებაში; 3) ინტრონები შეიძლება ჩაითვალოს ცვალებადობის ინფორმაციის შესანახად; 4) მათ შეუძლიათ შეასრულონ დამცავი როლი მუტაგენების მოქმედებაზე.

ტრანსკრიფცია

უჯრედის ბირთვში ინფორმაციის გადაწერის პროცესს დნმ-ის მოლეკულის ნაწილიდან mRNA მოლეკულამდე (mRNA) ეწოდება. ტრანსკრიფცია(ლათინური Transcriptio - გადაწერა). პირველადი გენის პროდუქტი, mRNA, სინთეზირებულია. ეს არის ცილის სინთეზის პირველი ეტაპი. დნმ-ის შესაბამის ადგილას ფერმენტი რნმ პოლიმერაზა ცნობს ტრანსკრიფციის დაწყების ნიშანს - პრომოტრ.საწყისი წერტილი არის პირველი დნმ ნუკლეოტიდი, რომელიც შედის რნმ-ის ტრანსკრიპტში ფერმენტის მიერ. როგორც წესი, კოდირების რეგიონები იწყება კოდონით AUG; ზოგჯერ ბაქტერიებში გამოიყენება GUG. როდესაც რნმ პოლიმერაზა აკავშირებს პრომოტორს, ხდება დნმ-ის ორმაგი სპირალის ლოკალური გადახვევა და ერთ-ერთი ჯაჭვის კოპირება ხდება კომპლემენტარობის პრინციპის მიხედვით. mRNA სინთეზირებულია, მისი შეკრების სიჩქარე წამში 50 ნუკლეოტიდს აღწევს. რნმ პოლიმერაზას მოძრაობისას, mRNA ჯაჭვი იზრდება და როდესაც ფერმენტი აღწევს კოპირების რეგიონის ბოლოს - ტერმინატორი, mRNA შორდება შაბლონს. ფერმენტის უკან დნმ-ის ორმაგი სპირალი აღდგენილია.

პროკარიოტების ტრანსკრიფცია ხდება ციტოპლაზმაში. გამომდინარე იქიდან, რომ დნმ მთლიანად შედგება ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის კოდირებისგან, ამიტომ სინთეზირებული mRNA დაუყოვნებლივ მოქმედებს როგორც თარგი ტრანსლაციისთვის (იხ. ზემოთ).

ევკარიოტებში mRNA-ს ტრანსკრიფცია ხდება ბირთვში. იგი იწყება დიდი მოლეკულების - წინამორბედების (პრო-მრნმ) სინთეზით, რომელსაც მოუმწიფებელი ან ბირთვული რნმ ეწოდება. გენის პირველადი პროდუქტი - პრო-მრნმ არის დნმ-ის ტრანსკრიბირებული მონაკვეთის ზუსტი ასლი, მოიცავს ეგზონებს და ინტრონებს. წინამორბედებისგან მომწიფებული რნმ-ის მოლეკულების ფორმირების პროცესს ე.წ დამუშავება. mRNA მომწიფება ხდება შერწყმა- ესენი იჭრება ფერმენტებით შეზღუდვის ფერმენტიინტრონები და რეგიონების კავშირი ტრანსკრიბირებული ეგზონის თანმიმდევრობებთან ლიგაზას ფერმენტებით. (ნახ.) მომწიფებული mRNA გაცილებით მოკლეა, ვიდრე პრო-მრნმ-ის წინამორბედი მოლეკულები; მათში ინტრონების ზომები მერყეობს 100-დან 1000-მდე ნუკლეოტიდამდე ან მეტზე. ინტრონები შეადგენს ყველა მოუმწიფებელი mRNA-ს დაახლოებით 80%-ს.

ახლა დადასტურდა, რომ ეს შესაძლებელია ალტერნატიული შერწყმა,რომლის დროსაც შესაძლებელია ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობების ამოღება ერთი პირველადი ტრანსკრიპტიდან მის სხვადასხვა ნაწილში და წარმოიქმნება რამდენიმე მომწიფებული mRNA. ამ ტიპის შეჯვარება ტიპიურია ძუძუმწოვრებში იმუნოგლობულინის გენის სისტემაში, რაც შესაძლებელს ხდის mRNA-ს ჩამოყალიბებას ერთი ტრანსკრიპტის საფუძველზე. განსხვავებული ტიპებიანტისხეულები.

დამუშავების დასრულების შემდეგ, მომწიფებული mRNA შეირჩევა ბირთვიდან გასვლამდე. დადგენილია, რომ მომწიფებული mRNA-ს მხოლოდ 5% შედის ციტოპლაზმაში, დანარჩენი კი ბირთვში იშლება.

მაუწყებლობა

თარგმანი (ლათინური Translatio - გადაცემა, გადაცემა) არის mRNA მოლეკულის ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობაში შემავალი ინფორმაციის თარგმნა პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ამინომჟავების თანმიმდევრობაში (სურ. 10). ეს არის ცილის სინთეზის მეორე ეტაპი. მომწიფებული mRNA-ს გადატანა ბირთვული გარსის ფორებით წარმოიქმნება სპეციალური პროტეინებით, რომლებიც ქმნიან კომპლექსს რნმ-ის მოლეკულასთან. გარდა mRNA-ს ტრანსპორტირებისა, ეს ცილები იცავს mRNA-ს ციტოპლაზმური ფერმენტების მავნე ზემოქმედებისგან. თარგმნის პროცესში, tRNA თამაშობს ცენტრალურ როლს; ისინი უზრუნველყოფენ ამინომჟავის ზუსტ შესაბამისობას mRNA ტრიპლეტის კოდთან. ტრანსლაცია-გაშიფვრის პროცესი ხდება რიბოსომებში და ხორციელდება 5-დან 3-მდე მიმართულებით. mRNA და რიბოზომების კომპლექსს პოლისომა ეწოდება.

თარგმნის დროს შეიძლება გამოიყოს სამი ფაზა: დაწყება, გახანგრძლივება და დასრულება.

ინიცირება.

ამ ეტაპზე, ცილის მოლეკულის სინთეზში ჩართული მთელი კომპლექსი იკრიბება. ორი რიბოსომული ქვედანაყოფი გაერთიანებულია mRNA-ს გარკვეულ მონაკვეთზე, მასზე მიმაგრებულია პირველი ამინოაცილ-tRNA და ეს ადგენს ინფორმაციის წაკითხვის ჩარჩოს. ნებისმიერ m-RNA მოლეკულაში არის რეგიონი, რომელიც ავსებს მცირე რიბოსომული ქვედანაყოფის r-რნმ-ს და სპეციალურად აკონტროლებს მას. მის გვერდით არის ინიციატორი საწყისი კოდონი AUG, რომელიც აკოდირებს ამინომჟავას მეთიონინს.საწყისი ფაზა მთავრდება კომპლექსის წარმოქმნით: რიბოსომა, -mRNA-ინიციატორი ამინოაცილ-tRNA.

დრეკადობა

- ის მოიცავს ყველა რეაქციას პირველი პეპტიდური ბმის წარმოქმნის მომენტიდან ბოლო ამინომჟავის დამატებამდე. რიბოსომას აქვს ორი ადგილი ორი tRNA მოლეკულის დასაკავშირებლად. ერთ რეგიონში, პეპტიდილში (P), არის პირველი t-RNA ამინომჟავა მეთიონინით და ნებისმიერი ცილის მოლეკულის სინთეზი იწყება ამით. მეორე tRNA მოლეკულა შედის რიბოსომის მეორე განყოფილებაში, ამინოაცილის განყოფილებაში (A) და მიემაგრება მის კოდონს. მეთიონინსა და მეორე ამინომჟავას შორის წარმოიქმნება პეპტიდური ბმა. მეორე tRNA მოძრაობს თავის mRNA კოდონთან ერთად პეპტიდილის ცენტრში. თ-რნმ-ის მოძრაობას პოლიპეპტიდური ჯაჭვით ამინოაცილის ცენტრიდან პეპტიდილის ცენტრში თან ახლავს რიბოსომის წინსვლა m-რნმ-ის გასწვრივ ერთი კოდონის შესაბამისი საფეხურით. T-RNA, რომელიც აწვდის მეთიონინს, ბრუნდება ციტოპლაზმაში და გამოიყოფა ამნოაცილის ცენტრი. ის იღებს ახალ ტ-რნმ-ს შემდეგი კოდონით დაშიფრული ამინომჟავით. მესამე და მეორე ამინომჟავებს შორის წარმოიქმნება პეპტიდური ბმა და მესამე ტ-რნმ მ-რნმ კოდონთან ერთად გადადის პეპტიდილის ცენტრში.დაგრძელების პროცესი, ცილოვანი ჯაჭვის გახანგრძლივება. ის გრძელდება მანამ, სანამ სამი კოდონიდან ერთ-ერთი, რომელიც ამინომჟავების კოდირებას არ ახდენს, არ მოხვდება რიბოსომაში. ეს არის ტერმინატორის კოდონი და არ არსებობს მისთვის შესაბამისი tRNA, ამიტომ ვერცერთი tRNA ვერ დაიკავებს ადგილს ამინოაცილის ცენტრში.

შეწყვეტა

- პოლიპეპტიდების სინთეზის დასრულება. იგი დაკავშირებულია სპეციფიკური რიბოსომური ცილის მიერ ერთ-ერთი ტერმინალური კოდონის (UAA, UAG, UGA) ამოცნობასთან, როდესაც ის შედის ამინოაცილ ცენტრში. რიბოსომას მიმაგრებულია სპეციალური შეწყვეტის ფაქტორი, რომელიც ხელს უწყობს რიბოსომური ქვედანაყოფების გამოყოფას და სინთეზირებული ცილის მოლეკულის გამოყოფას. პეპტიდის ბოლო ამინომჟავას ემატება წყალი და მისი კარბოქსილის ბოლო გამოყოფილია tRNA-სგან.

პეპტიდური ჯაჭვის შეკრება ხდება მაღალი სიჩქარით. ბაქტერიებში 37°C ტემპერატურაზე, ის გამოიხატება პოლიპეპტიდში 12-დან 17-მდე ამინომჟავის დამატებით წამში. ევკარიოტულ უჯრედებში პოლიპეპტიდს ყოველ წამს ემატება ორი ამინომჟავა.

შემდეგ სინთეზირებული პოლიპეპტიდური ჯაჭვი შედის გოლჯის კომპლექსში, სადაც სრულდება ცილის მოლეკულის აგება (მეორე, მესამე და მეოთხე სტრუქტურები თანმიმდევრულად ჩნდება). ეს არის სადაც ცილის მოლეკულები აერთიანებს ცხიმებსა და ნახშირწყლებს.

ცილების ბიოსინთეზის მთელი პროცესი წარმოდგენილია დიაგრამის სახით: დნმ ® პრო mRNA ® mRNA ® პოლიპეპტიდური ჯაჭვი ® პროტეინი ® ცილების კომპლექსაცია და მათი ტრანსფორმაცია ფუნქციურად აქტიურ მოლეკულებად.

მემკვიდრეობითი ინფორმაციის განხორციელების ეტაპები ასევე მიმდინარეობს ანალოგიურად: ჯერ ის გადაიწერება mRNA-ს ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობაში, შემდეგ კი ითარგმნება რიბოსომებზე პოლიპეპტიდის ამინომჟავის თანმიმდევრობაში tRNA-ს მონაწილეობით.

ევკარიოტებში ტრანსკრიფცია ხორციელდება სამი ბირთვული რნმ პოლიმერაზას მოქმედებით. რნმ პოლიმერაზა 1 მდებარეობს ბირთვში და პასუხისმგებელია rRNA გენების ტრანსკრიფციაზე. რნმ პოლიმერაზა 2 გვხვდება ბირთვულ წვენში და პასუხისმგებელია mRNA წინამორბედის სინთეზზე. რნმ პოლიმერაზა 3 არის ბირთვული წვენის მცირე ნაწილი, რომელიც სინთეზირებს მცირე rRNA და tRNA. რნმ პოლიმერაზები სპეციალურად ცნობენ ტრანსკრიპციის პრომოტორის ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობას. ევკარიოტული mRNA პირველად სინთეზირდება როგორც წინამორბედი (პრო-მრნმ) და მასში გადადის ინფორმაცია ეგზონებიდან და ინტრონებიდან. სინთეზირებული mRNA უფრო დიდია, ვიდრე საჭიროა ტრანსლაციისთვის და ნაკლებად სტაბილურია.

mRNA მოლეკულის მომწიფების დროს, ინტრონები ამოიჭრება რესტრიქციული ფერმენტების გამოყენებით, ხოლო ეგზონები ერთმანეთთან იკერება ლიგაზას ფერმენტების გამოყენებით. mRNA-ს მომწიფებას დამუშავება ეწოდება, ხოლო ეგზონების შეერთებას – შერწყმა. ამრიგად, მომწიფებული mRNA შეიცავს მხოლოდ ეგზონებს და გაცილებით მოკლეა, ვიდრე მისი წინამორბედი, პრო-მრნმ. ინტრონების ზომები მერყეობს 100-დან 10000-მდე ნუკლეოტიდამდე ან მეტი. ინტონები შეადგენს ყველა მოუმწიფებელი mRNA-ს დაახლოებით 80%-ს. ახლა დადასტურდა ალტერნატიული შერწყმის შესაძლებლობა, რომლის დროსაც შესაძლებელია ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობების ამოღება ერთი პირველადი ტრანსკრიპტიდან მის სხვადასხვა ნაწილში და წარმოიქმნება რამდენიმე მომწიფებული mRNA. ამ ტიპის შეჯვარება ტიპიურია ძუძუმწოვრებში იმუნოგლობულინის გენის სისტემაში, რაც შესაძლებელს ხდის სხვადასხვა ტიპის ანტისხეულების ჩამოყალიბებას mRNA ტრანსკრიპტის საფუძველზე. დამუშავების დასრულების შემდეგ, მომწიფებული mRNA შეირჩევა ბირთვიდან ციტოპლაზმაში გათავისუფლებამდე. დადგენილია, რომ მომწიფებული mRNA-ს მხოლოდ 5% შემოდის, დანარჩენი კი ბირთვში იშლება. ევკარიოტული გენების პირველადი ტრანსკრიპტონების ტრანსფორმაცია, რომელიც დაკავშირებულია მათ ეგზონ-ინტრონის ორგანიზაციასთან და სექსუალურ mRNA-ს ბირთვიდან ციტოპლაზმაში გადასვლასთან დაკავშირებით, განსაზღვრავს ევკარიოტების გენეტიკური ინფორმაციის განხორციელების თავისებურებებს. ამრიგად, ევკარიოტული მოზაიკის გენი არ არის ცისტრონის გენი, რადგან დნმ-ის მთელი თანმიმდევრობა არ გამოიყენება ცილის სინთეზისთვის.

გენეტიკის მთავარი საკითხი ცილის სინთეზის საკითხია. დნმ-ისა და რნმ-ის სტრუქტურისა და სინთეზის შესახებ მონაცემების შეჯამების შემდეგ, კრიკმა 1960 წ. შემოგვთავაზა ცილის სინთეზის მატრიცული თეორია, რომელიც ეფუძნება 3 პრინციპს:

1. დნმ-ისა და რნმ-ის აზოტოვანი ფუძეების კომპლემენტარულობა.

2. დნმ-ის მოლეკულაში გენის განლაგების წრფივი თანმიმდევრობა.

3. მემკვიდრეობითი ინფორმაციის გადაცემა შესაძლებელია მხოლოდ ნუკლეინის მჟავიდან ნუკლეინის მჟავაზე ან ცილაზე.

მემკვიდრეობითი ინფორმაციის ცილიდან ცილაზე გადატანა შეუძლებელია.ამრიგად, მხოლოდ ნუკლეინის მჟავები შეიძლება იყოს ცილის სინთეზის მატრიცა.

ცილის სინთეზისთვის საჭიროა:

1. დნმ (გენები), რომლებზეც სინთეზირებულია მოლეკულები.

2. რნმ – (ი-რნმ) ან (მ-რნმ), რ-რნმ, ტ-რნმ

ცილის სინთეზის პროცესში არის ეტაპები: ტრანსკრიფცია და ტრანსლაცია.

ტრანსკრიფცია– დნმ-დან რნმ-მდე ნუკლეინის სტრუქტურის შესახებ ინფორმაციის აღწერა (თ-რნმ და რნმ, რ-რნმ).

მემკვიდრეობითი ინფორმაციის კითხვა იწყება დნმ-ის გარკვეული განყოფილებიდან, რომელსაც პრომოტორი ეწოდება. პრომოტორი მდებარეობს გენის წინ და მოიცავს დაახლოებით 80 ნუკლეოტიდს.

დნმ-ის მოლეკულის გარე ჯაჭვზე სინთეზირებულია mRNA (შუალედური), რომელიც ცილების სინთეზის მატრიცას ემსახურება და ამიტომ მას შაბლონი ეწოდება. ეს არის დნმ-ის ჯაჭვზე არსებული ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის ზუსტი ასლი.

არის დნმ-ის სექციები, რომლებიც არ შეიცავს გენეტიკურ ინფორმაციას (ინტრონებს). ინფორმაციის შემცველი დნმ-ის მონაკვეთებს ეგზონები ეწოდება.

ბირთვში არის სპეციალური ფერმენტები, რომლებიც ჭრიან ინტრონებს, ხოლო ეგზონის ფრაგმენტები მკაცრი თანმიმდევრობით "იწებება" საერთო ძაფად, ამ პროცესს "სპლისინგი" ეწოდება. შერწყმის პროცესში წარმოიქმნება მომწიფებული m-RNA, რომელიც შეიცავს ცილის სინთეზისთვის აუცილებელ ინფორმაციას. მომწიფებული mRNA (მესენჯერი რნმ) გადის ბირთვული მემბრანის ფორებში და შედის ენდოპლაზმური ბადის არხებში (ციტოპლაზმა) და აქ უერთდება რიბოზომებს.

მაუწყებლობა– mRNA-ში ნუკლეოტიდების განლაგების თანმიმდევრობა ითარგმნება სინთეზირებული ცილის მოლეკულაში ამინომჟავების განლაგების მკაცრად მოწესრიგებულ თანმიმდევრობაში.

თარგმნის პროცესი მოიცავს 2 ეტაპს: ამინომჟავების გააქტიურებას და ცილის მოლეკულის უშუალო სინთეზს.

ერთი mRNA მოლეკულა აერთიანებს 5-6 რიბოსომას და წარმოქმნის პოლიზომებს. ცილის სინთეზი ხდება mRNA მოლეკულაზე, მის გასწვრივ მოძრაობენ რიბოსომები. ამ პერიოდის განმავლობაში ციტოპლაზმაში მდებარე ამინომჟავები აქტიურდებიან სპეციალური ფერმენტებით, რომლებიც გამოიყოფა მიტოქონდრიის მიერ გამოყოფილი ფერმენტებით, თითოეულ მათგანს აქვს საკუთარი სპეციფიკური ფერმენტი.

თითქმის მყისიერად, ამინომჟავები უკავშირდებიან სხვა ტიპის რნმ-ს - დაბალმოლეკულურ ხსნად რნმ-ს, რომელიც მოქმედებს როგორც ამინომჟავების გადამზიდავი m-RNA მოლეკულაში და ეწოდება სატრანსპორტო რნმ (t-RNA). tRNA გადასცემს ამინომჟავებს რიბოსომებს გარკვეულ ადგილას, სადაც ამ დროისთვის mRNA მოლეკულა მთავრდება. შემდეგ ამინომჟავები პეპტიდური ბმებით უერთდებიან ერთმანეთს და წარმოიქმნება ცილის მოლეკულა. ცილის სინთეზის ბოლოს მოლეკულა თანდათან ტოვებს m-RNA.

ერთი mRNA მოლეკულა აწარმოებს 10-20 ცილის მოლეკულას, ზოგიერთ შემთხვევაში კი ბევრს.

ცილების სინთეზში ყველაზე გაურკვეველი კითხვა არის ის, თუ როგორ პოულობს tRNA mRNA-ს შესაბამის მონაკვეთს, რომელსაც უნდა მიმაგრდეს მის მიერ შემოტანილი ამინომჟავა.

დნმ-ში აზოტოვანი ფუძეების განლაგების თანმიმდევრობა, რომელიც განსაზღვრავს ამინომჟავების განლაგებას სინთეზირებულ ცილაში – გენეტიკური კოდი.

ვინაიდან იგივე მემკვიდრეობითი ინფორმაცია „ჩაწერილია“. ნუკლეინის მჟავაოთხი სიმბოლო (აზოტის ფუძე), ხოლო ცილებში - ოცი (ამინომჟავები). გენეტიკური კოდის პრობლემა მათ შორის მიმოწერის დამყარებამდე მოდის. გენეტიკური კოდის გაშიფვრაში დიდი როლი ითამაშეს გენეტიკოსებმა, ფიზიკოსებმა და ქიმიკოსებმა.

გენეტიკური კოდის გასაშიფრად პირველ რიგში საჭირო იყო გაერკვია ნუკლეოტიდების რა მინიმალურ რაოდენობას შეუძლია განსაზღვროს (დაშიფვრა) ერთი ამინომჟავის წარმოქმნა. თუ 20 ამინომჟავიდან თითოეული დაშიფრული იქნებოდა ერთი ფუძით, მაშინ დნმ-ს უნდა ჰქონდეს 20 განსხვავებული ბაზა, მაგრამ სინამდვილეში არის მხოლოდ 4. ცხადია, ორი ნუკლეოტიდის კომბინაცია ასევე არ არის საკმარისი 20 ამინომჟავის კოდირებისთვის. მას შეუძლია მხოლოდ 16 ამინომჟავის კოდირება: 4 2 = 16.

შემდეგ შემოთავაზებული იქნა, რომ კოდი მოიცავს 3 ნუკლეოტიდს 4 3 = 64 კომბინაციას და, შესაბამისად, შეუძლია საკმარისზე მეტი ამინომჟავების კოდირება ნებისმიერი ცილის შესაქმნელად. სამი ნუკლეოტიდის ამ კომბინაციას სამმაგი კოდი ეწოდება.

კოდს აქვს შემდეგი თვისებები:

1.გენეტიკური კოდის სამეული(თითოეული ამინომჟავა დაშიფრულია სამი ნუკლეოტიდით).

2. დეგენერაცია- ერთი ამინომჟავა შეიძლება დაშიფრული იყოს რამდენიმე სამეულით, გარდა ტრიპტოფანისა და მეთიონინისა.

3. ერთი ამინომჟავის კოდონებში პირველი ორი ნუკლეოტიდი ერთნაირია, მაგრამ მესამე იცვლება.

4.არაგადახურვა- სამეული ერთმანეთს არ ემთხვევა. ერთი სამეული არ შეიძლება იყოს მეორის ნაწილი; თითოეული მათგანი დამოუკიდებლად აკოდირებს საკუთარ ამინომჟავას. მაშასადამე, პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში ნებისმიერი ორი ამინომჟავა შეიძლება განთავსდეს ახლოს და მათი ნებისმიერი კომბინაცია შესაძლებელია, ე.ი. ABCDEFGHI საბაზისო თანმიმდევრობაში პირველი სამი ფუძე კოდირებს 1 ამინომჟავას (ABC-1), (DEF-2) და ა.შ.

5. უნივერსალური,იმათ. ყველა ორგანიზმში გარკვეული ამინომჟავების კოდონები ერთნაირია (გვირილიდან ადამიანებამდე). კოდექსის უნივერსალურობა მოწმობს დედამიწაზე სიცოცხლის ერთიანობას.

6. კოლინარულობა– კოდონების მდებარეობის დამთხვევა mRNA-ში ამინომჟავების რიგითობასთან სინთეზირებულ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვში.

კოდონი არის ნუკლეოტიდების სამეული, რომელიც აკოდირებს 1 ამინომჟავას.

7. უაზრო- ის არ კოდირებს არცერთ ამინომჟავას. ამ დროს ცილების სინთეზი შეფერხებულია.

IN ბოლო წლებიაღმოჩნდა, რომ მიტოქონდრიაში ირღვევა გენეტიკური კოდის უნივერსალურობა, მიტოქონდრიაში ოთხმა კოდონმა შეიცვალა მნიშვნელობა, მაგალითად, კოდონი UGA - შეესაბამება ტრიპტოფანს ნაცვლად "STOP" - ცილის სინთეზის შეწყვეტა. AUA - შეესაბამება მეთიონინს - ნაცვლად "იზოლეიცინის".

მიტოქონდრიებში ახალი კოდონების აღმოჩენამ შეიძლება მოგვაწოდოს იმის მტკიცებულება, რომ კოდი განვითარდა და რომ ის მოულოდნელად არ გახდა ასე.

მოდით, გენიდან ცილის მოლეკულამდე მემკვიდრეობითი ინფორმაცია სქემატურად იყოს გამოხატული.

დნმ – რნმ – ცილა

Სწავლა ქიმიური შემადგენლობაუჯრედებმა აჩვენეს, რომ ერთი და იგივე ორგანიზმის სხვადასხვა ქსოვილი შეიცავს ცილის მოლეკულების განსხვავებულ კომპლექტს, თუმცა მათ აქვთ იგივე რაოდენობის ქრომოსომა და იგივე გენეტიკური მემკვიდრეობითი ინფორმაცია.

აღვნიშნოთ ეს გარემოება: მიუხედავად მთელი ორგანიზმის ყველა გენის თითოეულ უჯრედში არსებობისა, ცალკეულ უჯრედში ძალიან ცოტა გენი მუშაობს - მთლიანი რაოდენობის მეათედიდან რამდენიმე პროცენტამდე. დარჩენილი ადგილები "ჩუმად" არის დაბლოკილი სპეციალური ცილებით. ეს გასაგებია; რატომ მუშაობს, მაგალითად, ჰემოგლობინის გენები ნერვულ უჯრედში? უჯრედი კარნახობს თუ რომელი გენები ჩუმად და რომელი მუშაობენ, უნდა ვივარაუდოთ, რომ უჯრედს აქვს გარკვეული სრულყოფილი მექანიზმი, რომელიც არეგულირებს გენების აქტივობას, განსაზღვრავს რომელი გენი უნდა იყოს აქტიური მოცემულ მომენტში და რომელი უნდა იყოს არააქტიურში. რეპრესიული) სახელმწიფო. ამ მექანიზმს, ფრანგი მეცნიერების ფ.ჯაკობოსა და ჯ.მონოდის აზრით, ინდუქცია და რეპრესია ეწოდება.

ინდუქცია- ცილის სინთეზის სტიმულირება.

რეპრესიები- ცილის სინთეზის ჩახშობა.

ინდუქცია უზრუნველყოფს იმ გენების ფუნქციონირებას, რომლებიც სინთეზირებენ ცილას ან ფერმენტს, რომელიც აუცილებელია უჯრედის სიცოცხლის ამ ეტაპზე.

ცხოველებში უჯრედის მემბრანის ჰორმონები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ გენის რეგულირების პროცესში; მცენარეებში - გარემო პირობები და სხვა მაღალ სპეციალიზებული ინდუქტორები.

მაგალითი: როდესაც ფარისებრი ჯირკვლის ჰორმონს ემატება საშუალო, თათები სწრაფად გარდაიქმნება ბაყაყებად.

E (Coli) ბაქტერიის ნორმალური ფუნქციონირებისთვის აუცილებელია რძის შაქარი (ლაქტოზა). თუ გარემო, რომელშიც ბაქტერია მდებარეობს, არ შეიცავს ლაქტოზას, ეს გენები რეპრესიულ მდგომარეობაშია (ანუ არ ფუნქციონირებს). გარემოში შეყვანილი ლაქტოზა არის ინდუქტორი, რომელიც ააქტიურებს ფერმენტების სინთეზზე პასუხისმგებელ გენებს. მას შემდეგ, რაც ლაქტოზა ამოღებულია გარემოდან, ამ ფერმენტების სინთეზი ჩერდება. ამრიგად, რეპრესორის როლი შეიძლება შეასრულოს ნივთიერებამ, რომელიც სინთეზირდება უჯრედში და თუ მისი შემცველობა აღემატება ნორმას ან მოიხმარს.

ცილის ან ფერმენტის სინთეზში ჩართულია სხვადასხვა ტიპის გენები.

ყველა გენი გვხვდება დნმ-ის მოლეკულაში.

ისინი არ არიან იგივე თავიანთი ფუნქციებით:

- სტრუქტურული -გენები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ზოგიერთი ფერმენტის ან ცილის სინთეზზე, განლაგებულია დნმ-ის მოლეკულაში თანმიმდევრულად ერთმანეთის მიყოლებით, სინთეზის რეაქციის მიმდინარეობაზე მათი გავლენის თანმიმდევრობით, ან შეიძლება ითქვას სტრუქტურული გენები - ეს არის გენები, რომლებიც ატარებენ ინფორმაციას ამინომჟავების თანმიმდევრობა.

- მიმღები- გენები არ ატარებენ მემკვიდრეობით ინფორმაციას ცილის სტრუქტურის შესახებ, ისინი არეგულირებენ სტრუქტურული გენების ფუნქციონირებას.

სტრუქტურული გენების ჯგუფის წინ არის მათთვის საერთო გენი - ოპერატორი,და მის წინ - პრომოუტერი. ზოგადად, ამ ფუნქციურ ჯგუფს ე.წ ბუმბულიანი

ერთი ოპერონის გენების მთელი ჯგუფი შედის სინთეზის პროცესში და მისგან ერთდროულად გამორთულია. სტრუქტურული გენების ჩართვა და გამორთვა არის მთელი რეგულირების პროცესის არსი.

ჩართვის და გამორთვის ფუნქციას ასრულებს დნმ-ის მოლეკულის სპეციალური განყოფილება - გენის ოპერატორი.ოპერატორი გენი არის ცილის სინთეზის ამოსავალი წერტილი ან, როგორც ამბობენ, გენეტიკური ინფორმაციის „კითხვა“. შემდგომ იმავე მოლეკულაში გარკვეულ მანძილზე არის გენი - რეგულატორი, რომლის კონტროლის ქვეშ წარმოიქმნება ცილა, რომელსაც რეპრესორი ეწოდება.

ყოველივე ნათქვამიდან ირკვევა, რომ ცილის სინთეზი ძალიან რთულია. უჯრედის გენეტიკურ სისტემას, რეპრესიისა და ინდუქციის მექანიზმების გამოყენებით, შეუძლია მიიღოს სიგნალები კონკრეტული ფერმენტის სინთეზის დაწყებისა და დასრულების აუცილებლობის შესახებ და ამ პროცესის მოცემული სიჩქარით განხორციელება.

უმაღლეს ორგანიზმებში გენების მოქმედების რეგულირების პრობლემას დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს მეცხოველეობასა და მედიცინაში. ცილის სინთეზის მარეგულირებელი ფაქტორების დადგენა ხსნის ფართო შესაძლებლობებს ონტოგენეზის კონტროლისთვის, მაღალპროდუქტიული ცხოველების, აგრეთვე მემკვიდრეობითი დაავადებებისადმი რეზისტენტული ცხოველების შესაქმნელად.

საკონტროლო კითხვები:

1.დაასახელეთ გენების თვისებები.

2. რა არის გენი?

3.დაასახელეთ დნმ-ისა და რნმ-ის ბიოლოგიური მნიშვნელობა.

4.დაასახელეთ ცილის სინთეზის ეტაპები

5. ჩამოთვალეთ გენეტიკური კოდის თვისებები.