Najva?nije funkcije tijela - metabolizam, rast, razvoj, prijenos naslije?a, kretanje itd. - odvijaju se kao rezultat mnogih kemijskih reakcija koje uklju?uju proteine, nukleinske kiseline i druge biolo?ki aktivne tvari. Istovremeno, u ?elijama se kontinuirano sinteti?u razli?ita jedinjenja: gra?evinski proteini, proteini enzima, hormoni. U toku metabolizma ove supstance se tro?e i uni?tavaju, a na njihovom mestu nastaju nove. Budu?i da proteini stvaraju materijalnu osnovu ?ivota i ubrzavaju sve metaboli?ke reakcije, vitalna aktivnost ?elije i organizma u cjelini odre?ena je sposobno??u stanica da sintetiziraju specifi?ne proteine. Njihova primarna struktura je unaprijed odre?ena genetskim kodom u molekuli DNK.

Molekule proteina sastoje se od desetina i stotina aminokiselina (ta?nije, aminokiselinskih ostataka). Na primjer, ima ih oko 600 u molekulu hemoglobina, a raspore?eni su u ?etiri polipeptidna lanca; u molekulu ribonukleaze ima 124 takve aminokiseline itd.

Glavna uloga u odre?ivanju primarne strukture proteina pripada molekulima DNK. Njegovi razli?iti dijelovi kodiraju sintezu razli?itih proteina; stoga je jedan molekul DNK uklju?en u sintezu mnogih pojedina?nih proteina. Svojstva proteina zavise od redosleda aminokiselina u polipeptidnom lancu. Zauzvrat, izmjena aminokiselina odre?ena je slijedom nukleotida u DNK, a svaka aminokiselina odgovara odre?enom tripletu. Eksperimentalno je dokazano da, na primjer, dio DNK sa AAC tripletom odgovara aminokiselini leucin, ACC triplet triptofanu, ACA triplet cisteinu, itd. Podjelom molekule DNK na triplete mo?ete zamisliti koje ?e se aminokiseline i kojim redoslijedom nalaziti u proteinskom molekulu. Skup trojki ?ini materijalnu osnovu gena, a svaki gen sadr?i informacije o strukturi odre?enog proteina (gen je osnovna biolo?ka jedinica naslje?a; kemijski, gen je dio DNK koji uklju?uje nekoliko stotina parova nukleotida) .

genetski kod - povijesno uspostavljena organizacija molekula DNK i RNK, u kojoj sekvenca nukleotida u njima nosi informaciju o redoslijedu aminokiselina u proteinskim molekulima. Svojstva koda: triplet (kodon), nepreklapanje (kodoni slijede jedan za drugim), specifi?nost (jedan kodon mo?e odrediti samo jednu aminokiselinu u polipeptidnom lancu), univerzalnost (u svim ?ivim organizmima isti kodon odre?uje uklju?ivanje iste aminokiseline u polipeptid), redundantnost (za ve?inu aminokiselina postoji nekoliko kodona). Trojke koje ne nose informacije o aminokiselinama su stop tripleti, ?to ukazuje na po?etno mjesto sinteze i-RNA.(V.B. Zakharov. Biologija. Referentni materijali. M., 1997.)

Budu?i da se DNK nalazi u ?elijskom jezgru, a sinteza proteina se odvija u citoplazmi, postoji posrednik koji prenosi informacije od DNK do ribozoma. Kao takav posrednik slu?i RNA na koju se prepisuje nukleotidna sekvenca, ta?no u skladu sa onim na DNK - po principu komplementarnosti. Ovaj proces se zove transkripcije i te?e kao reakcija sinteze matrice. Karakteristi?na je samo za ?ive strukture i le?i u osnovi najva?nijeg svojstva ?ivih bi?a - samoreprodukcije. Biosintezi proteina prethodi ?ablonska sinteza mRNA na lancu DNK. Rezultiraju?a mRNA napu?ta ?elijsko jezgro u citoplazmu, gdje su na nju nanizani ribozomi, a aminokiseline se ovdje isporu?uju uz pomo? RNK.

Sinteza proteina je slo?en proces u vi?e koraka koji uklju?uje DNK, mRNA, tRNA, ribozome, ATP i razne enzime. Prvo, aminokiseline u citoplazmi se aktiviraju enzimima i vezuju za tRNA (na mjesto gdje se nalazi CCA nukleotid). U sljede?oj fazi, aminokiseline se kombinuju redoslijedom kojim se izmjena nukleotida iz DNK prenosi na mRNA. Ova faza se zove emitovanje. Na lancu mRNA ne postoji jedan ribozom, ve? grupa njih - takav kompleks se naziva polizom (N.E. Kovalev, L.D. Shevchuk, O.I. Shchurenko. Biologija za pripremne odjele medicinskih instituta).

?ema Biosinteza proteina

Sinteza proteina se sastoji od dvije faze - transkripcije i translacije.

I. Transkripcija (prepisivanje) - biosinteza RNA molekula, koja se vr?i u hromozomima na molekule DNK prema principu sinteze ?ablona. Uz pomo? enzima, sve vrste RNK (mRNA, rRNA, tRNA) se sintetiziraju u odgovaraju?im dijelovima molekula DNK (gena). Sintetizira se 20 varijanti tRNA, budu?i da 20 aminokiselina u?estvuje u biosintezi proteina. Zatim se mRNA i tRNA osloba?aju u citoplazmu, rRNA se integrira u ribosomske podjedinice, koje tako?er izlaze u citoplazmu.

II. Translacija (transfer) je sinteza polipeptidnih lanaca proteina, koja se vr?i u ribosomima. Prate ga sljede?i doga?aji:

1. Formiranje funkcionalnog centra ribozoma - FCR, koji se sastoji od mRNA i dvije ribosomske podjedinice. U FCR-u uvijek postoje dva tripleta (?est nukleotida) mRNA, koji formiraju dva aktivna centra: A (aminokiselina) - centar za prepoznavanje aminokiseline i P (peptid) - centar za vezivanje aminokiseline na peptidni lanac .

2. Transport aminokiselina vezanih za tRNA iz citoplazme u FCR. U aktivnom centru A ?ita se antikodon tRNA sa kodonom mRNK, u slu?aju komplementarnosti nastaje veza koja slu?i kao signal za napredovanje (skok) du? ribosomalne mRNK za jedan triplet. Kao rezultat toga, kompleks "rRNA kodon i tRNA sa aminokiselinom" prelazi u aktivni centar P, gdje se aminokiselina dodaje u peptidni lanac (proteinski molekul). tRNA tada napu?ta ribozom.

3. Lanac peptida se produ?ava dok se translacija ne zavr?i i ribosom ne sko?i sa mRNK. Jedna mRNA mo?e sadr?avati nekoliko ribozoma u isto vrijeme (polisom). Polipeptidni lanac je uronjen u kanal endoplazmatskog retikuluma i tamo dobija sekundarnu, tercijarnu ili kvaternarnu strukturu. Brzina sklapanja jednog proteinskog molekula koji se sastoji od 200-300 aminokiselina je 1-2 minute. Formula za biosintezu proteina: DNK (transkripcija) --> RNK (translacija) --> protein.

Nakon zavr?etka jednog ciklusa, polizomi mogu u?estvovati u sintezi novih proteinskih molekula.

Molekul proteina odvojen od ribozoma ima oblik niti koja je biolo?ki neaktivna. On postaje biolo?ki funkcionalan nakon ?to molekula dobije sekundarnu, tercijarnu i kvartarnu strukturu, odnosno odre?enu prostorno specifi?nu konfiguraciju. Sekundarne i naknadne strukture proteinske molekule unaprijed su odre?ene u informacijama sadr?anim u alternaciji aminokiselina, odnosno u primarnoj strukturi proteina. Drugim rije?ima, program za formiranje globule, njegova jedinstvena konfiguracija, odre?eni su primarnom strukturom molekula, koja je zauzvrat izgra?ena pod kontrolom odgovaraju?eg gena.

Brzinu sinteze proteina odre?uju mnogi faktori: temperatura okoline, koncentracija vodikovih jona, koli?ina kona?nog produkta sinteze, prisustvo slobodnih aminokiselina, jona magnezijuma, stanje ribozoma itd.

1. Koji se procesi odnose na reakcije sinteze matrice?

Fermentacija, translacija, transkripcija, fotosinteza, replikacija.

Reakcije sinteze ?ablona uklju?uju prevo?enje, transkripciju i replikaciju.

2. ?ta je transkripcija? Kako ovaj proces funkcionira?

Transkripcija je proces prepisivanja genetske informacije iz DNK u RNK (biosinteza RNK u odgovaraju?im dijelovima jednog od lanaca DNK); jedna od reakcija sinteze matrice.

Transkripcija se vr?i na sljede?i na?in. Na odre?enom dijelu molekule DNK, komplementarni lanci se razdvajaju. Sinteza RNK ?e se odvijati na jednom od lanaca (koji se naziva transkribovani lanac).

Enzim RNA polimeraza prepoznaje promotor (poseban niz nukleotida koji se nalazi na po?etku gena) i stupa u interakciju s njim. Tada se RNA polimeraza po?inje kretati du? transkribovanog lanca i istovremeno sintetizirati RNA molekulu iz nukleotida. Transkribovani DNK lanac se koristi kao ?ablon, tako da ?e sintetizovana RNK biti komplementarna odgovaraju?em delu transkribovanog DNK lanca. RNA polimeraza raste RNA lanac, dodaju?i mu nove nukleotide, sve dok ne do?e do terminatora (posebni niz nukleotida koji se nalazi na kraju gena), nakon ?ega se transkripcija zaustavlja.

3. Koji se proces naziva prevo?enje? Opi?ite glavne faze prevo?enja.

Translacija je proces biosinteze proteina iz aminokiselina koji se odvija na ribosomima; jedna od reakcija sinteze matrice.

Glavne faze emitovanja:

? Vezivanje mRNA za malu podjedinicu ribozoma, nakon ?ega slijedi vezanje velike podjedinice.

? Penetracija metioninske tRNK u ribozom i komplementarno vezivanje njegovog antikodona (UAC) sa startnim kodonom mRNK (AUG).

? Penetracija sljede?e tRNA koja nosi aktiviranu aminokiselinu u ribozom i komplementarno vezivanje njenog antikodona sa odgovaraju?im kodonom mRNA.

? Pojava peptidne veze izme?u dvije aminokiseline, nakon ?ega se prva (metionin) tRNA osloba?a od aminokiseline i napu?ta ribozom, a mRNA se pomjera za jedan triplet.

? Rast polipeptidnog lanca (prema gore opisanom mehanizmu), koji se de?ava sve dok jedan od tri stop kodona (UAA, UAG ili UGA) ne u?e u ribozom.

? Prestanak sinteze proteina i razlaganje ribozoma na dvije odvojene podjedinice.

4. Za?to tokom translacije u protein nisu uklju?ene nikakve aminokiseline po slu?ajnom redoslijedu, ve? samo one koje su kodirane mRNA tripletima, i to u strogom skladu sa redoslijedom ovih tripleta? ?ta mislite, koliko tipova tRNA je uklju?eno u sintezu proteina u ?eliji?

Ispravna i sekvencijalna inkorporacija aminokiselina u rastu?i polipeptidni lanac je osigurana strogom komplementarnom interakcijom tRNA antikodona sa odgovaraju?im kodonima mRNA.

Neki studenti mogu odgovoriti da je 20 tipova tRNA uklju?eno u sintezu proteina – po jedna za svaku aminokiselinu. Ali u stvari, 61 tip tRNA je uklju?en u sintezu proteina - ima ih onoliko koliko ima ?ulnih kodona (trojki koje kodiraju aminokiseline). Svaki tip tRNA ima jedinstvenu primarnu strukturu (nukleotidnu sekvencu) i, kao rezultat, ima poseban antikodon za komplementarno vezivanje sa odgovaraju?im kodonom mRNA. Na primjer, aminokiselina leucin (Leu) mo?e biti kodirana sa ?est razli?itih tripleta, tako da postoji ?est tipova leucinskih tRNA, od kojih svi imaju razli?ite antikodone.

Ukupan broj kodona je 4 3 = 64, ali nema tRNA molekula za stop kodone (ima ih tri), tj. 64 – 3 = 61 tip tRNA.

5. Da li reakcije sinteze matrice treba klasificirati kao procese asimilacije ili disimilacije? Za?to?

Reakcije matri?ne sinteze odnose se na procese asimilacije jer:

? pra?ena sintezom slo?enih organskih jedinjenja iz jednostavnijih supstanci, odnosno biopolimera iz odgovaraju?ih monomera (replikacija je pra?ena sintezom ?erki DNK lanaca iz nukleotida, transkripcija sintezom RNK iz nukleotida, translacija proteina iz sinteze proteina amino kiseline);

? zahtijevaju utro?ak energije (ATP slu?i kao dobavlja? energije za reakcije sinteze matrice).

6. Dio transkribovanog DNK lanca ima sljede?i redoslijed nukleotida:

TACTGGATTATTCAAGATST

Odredite sekvencu aminokiselinskih ostataka peptida koji je kodiran ovom regijom.

Koriste?i princip komplementarnosti, ustanovit ?emo nukleotidnu sekvencu odgovaraju?e mRNA, a zatim, koriste?i tabelu genetskih kodova, odrediti sekvencu aminokiselinskih ostataka kodiranog peptida.

Odgovor: sekvenca aminokiselinskih ostataka peptida: Met–Tre–Cis–Ile–Met–Phen.

7. Istra?ivanja su pokazala da u molekulu mRNA 34% ukupnog broja azotnih baza ?ini gvanin, 18% uracil, 28% citozin i 20% adenin. Odredite procentualni sastav azotnih baza dvolan?ane DNK preseka, ?iji je jedan od lanaca slu?io kao ?ablon za sintezu ove mRNA.

? Koriste?i princip komplementarnosti, odredi?emo procentualni sastav azotnih baza odgovaraju?eg transkribovanog lanca DNK. Sadr?i 34% citozina (komplementaran mRNA gvanina), 18% adenina (komplementaran uracil mRNA), 28% guanina (komplementaran mRNK citozina) i 20% timina (komplementaran mRNK adenina).

? Na osnovu sastava transkribovanog lanca odredi?emo procentualni sastav azotnih baza komplementarnog (netranskribovanog) DNK lanca: 34% guanina, 18% timina, 28% citozina i 20% adenina.

? Procenat svake vrste azotne baze u dvolan?anoj DNK izra?unava se kao aritmeti?ki prosjek procenta ovih baza u oba lanca:

C = G = (34% + 28%) : 2 = 31%

A = T = (18% + 20%) : 2 = 19%

Odgovor: odgovaraju?i dvolan?ani dio DNK sadr?i 31% citozina i guanina, 19% adenina i timina.

8*. U crvenim krvnim zrncima sisara mo?e do?i do sinteze hemoglobina nekoliko dana nakon ?to ove stanice izgube svoje jezgro. Kako to mo?ete objasniti?

Gubitku jezgra prethodi intenzivna transkripcija gena koji kodiraju polipeptidne lance hemoglobina. U hijaloplazmi se akumulira velika koli?ina odgovaraju?e mRNA, pa se sinteza hemoglobina nastavlja i nakon gubitka ?elijskog jezgra.

*Zadaci ozna?eni zvjezdicom zahtijevaju od u?enika da iznesu razli?ite hipoteze. Stoga, prilikom ocenjivanja, nastavnik treba da se fokusira ne samo na odgovor koji je ovde dat, ve? da uzme u obzir svaku hipotezu, procenjuju?i biolo?ko mi?ljenje u?enika, logiku njihovog rasu?ivanja, originalnost ideja itd. Nakon toga je preporu?ljivo upoznati u?enike sa datim odgovorom.

Genetske informacije pohranjene u DNK se realizuju u procesu biosinteze proteina.

DNK je koncentrisana u ?elijskom jezgru, a proteini se sintetiziraju u citoplazmi na ribosomima. Za biosintezu proteina, potrebno je dostaviti genetske informacije od jezgra ?elije do ribozoma. Ulogu posrednika koji osigurava prijenos genetskih informacija od jezgra ?elije do ribozoma obavlja matriks, odnosno informacija, RNK (mRNA, ili mRNA).

Messenger RNK su polinukleotidni lanci s molekularnom te?inom u rasponu od 150 hiljada do 5 miliona daltona. Sintetiziraju se u ?elijskom jezgru. Tokom biosinteze mRNA, genetske informacije se „prepisuju“ iz malog dijela DNK, uklju?uju?i jedan ili vi?e gena, na molekulu mRNA. Sinteza glasni?ke RNK na zna?ajnom lancu DNK naziva se transkripcija (latinski “transcriptio” - prepisivanje).

Proces transkripcije genetske informacije sli?an je procesu replikacije DNK. Biosinteza mRNA po?inje odmotavanjem dvostruke spirale DNK na maloj povr?ini.

Slobodni ribonukleozid trifosfati su vezani za nukleotide neupletenog DNK regiona pomo?u vodoni?nih veza u skladu sa principom komplementarnosti azotnih baza.

Formiranje mRNA doga?a se prijenosom sa ribonukleozid trifosfata ribonukleotidnih ostataka na tre?i atom ugljika riboze terminalnog nukleotida sintetiziranog polinukleotidnog lanca. U ovom slu?aju se prekidaju makroergijske veze u molekulima ribonukleozid trifosfata uz osloba?anje pirofosfata, koji proces transkripcije osigurava potrebnu energiju. Biosintezu mRNA katalizira enzim RNA polimeraza.

Glavnu ulogu u procesu transkripcije imaju posebni proteini koji fino reguliraju njegov napredak.

mRNA koja se sintetizira tokom transkripcije dolazi iz jezgra ?elije u ribozom - citoplazmatsku serganelu, koja je po svojoj hemijskoj prirodi nukdeoprotein - slo?eni protein, ?ija je neproteinska komponenta ribonukleinska kiselina.

RNK uklju?ene u izgradnju tijela ribozoma (“ribonukleinska kiselina” + gr. “soma” – tijelo) nazivaju se ribozomalne (rRNA). Ribosomi su gra?eni od dvije pod?estice - velike i male. Veliki broj razli?itih proteina i razli?itih rRNA uklju?en je u izgradnju svakog od njih. Molekularna te?ina ribosomske RNK kre?e se od 55.000 do 1.600.000 daltona ili vi?e. Sinteza rRNA, kao i sinteza mRNA, odvija se u ?elijskom jezgru i kontrolira je DNK.

Messenger RNA je usidrena u ribozomu. Sada ribosom treba da reproducira primljenu informaciju, napisanu nukleotidnom sekvencom mRNA na ?etvoroslovnom „jeziku“ azotnih baza, na „jeziku“ od dvadeset slova u obliku niza aminokiselina u polipeptidnom lancu sintetizovanog proteina. Proces prevo?enja genetskih informacija sa "jezika" du?i?nih baza u "jezik" aminokiselina naziva se translacija (latinski "translation" - prijenos).

Isporuka aminokiselina ribozomima je osigurana prijenosnim RNK (tRNA). Molekularne te?ine tRNA su relativno male i kre?u se od 17.000 do 35.000 daltona. Sintezu tRNA u ?eliji kontrolira DNK.

Proces biosinteze proteina zahtijeva energiju. Da bi se aminokiseline povezale jedna s drugom putem peptidnih veza, moraju se aktivirati. Aminokiseline se aktiviraju uz u?e??e ATP-a i tRNA. Ove reakcije katalizira enzim aminoacil-tRNA sintetaza.

Reakcije aktivacije svake proteinogene amino kiseline katalizira njena vlastita aminoacil-tRNA sintetaza.

Ovi enzimi omogu?avaju aminokiselinama i tRNA da se precizno prepoznaju. Kao rezultat, svaka aminokiselina je vezana za specifi?nu tRNA. Transfer RNA se naziva po aminokiselini koju vezuju, na primjer: valinska tRNA, alanin tRNA, serinska tRNA, itd.

Polinukleotidni lanci tRNA imaju prostornu strukturu koja po obliku podsje?a na list djeteline. Aminokiselina je vezana za jedan kraj tRNA. Na drugoj strani molekule tRNA, u jednoj od petlji lista djeteline, nalazi se triplet nukleotida koji se naziva antikodon. Ovaj antikodon je komplementaran jednom od tripleta mRNA - kodonu. Genetski kod kodona odgovara aminokiselini povezanoj s tRNA koja ima komplementarni antikodon.

Kodoni u zreloj mRNA kontinuirano slijede jedan za drugim: nisu odvojeni jedan od drugog nekodiraju?im regijama i ne preklapaju se.

Aminoacil-tRNA sekvencijalno ulazi u ribozome.

Ovdje svaki put nastaju vodikove veze izme?u komplementarnog antikodona tRNA i kodona mRNA. U ovom slu?aju, amino grupa sljede?e aminokiseline stupa u interakciju

Karboksilna grupa prethodne aminokiseline za formiranje peptidne veze.

Sinteza bilo kojeg proteina u ?eliji uvijek po?inje na N-kraju. Nakon formiranja peptidne veze izme?u aminokiselina, ribosom se kre?e du? lanca mRNA jednog kodona. Kada ribosom dostigne dio mRNA koji sadr?i jedan od tri "besmislena" tripleta - UAA, UAG ili UGA, daljnja sinteza polipeptidnog lanca se prekida. Za ove trojke ne postoje tRNA sa komplementarnim antikodonima u ?eliji. “Besmisleni” tripleti se nalaze na kraju svakog gena i ukazuju na to da sinteza datog proteina mora biti zavr?ena u ovom trenutku. Stoga se ove trojke nazivaju zavr?nim (latinski “terminalis” - kona?ni). Na kraju procesa translacije genetskog koda, polipeptidni lanac napu?ta ribozom i formira njegovu prostornu strukturu, nakon ?ega protein stje?e sposobnost da implementira svoju inherentnu biolo?ku funkciju. Proces realizacije genetske informacije kao rezultat transkripcije i translacije naziva se ekspresija (latinski “expressio” – ekspresija) gena.

Biosinteza proteina u ?eliji se ne odvija na zasebnom ribosomu.

Messenger RNA se ve?e istovremeno za nekoliko ribozoma, formiraju?i poliribosomski kompleks. Kao rezultat, nekoliko identi?nih proteinskih molekula se sintetizira u ?eliji odjednom.

U prvoj ?etvrtini 20. veka. pokazalo se da su elementarne nasljedne karakteristike odre?ene materijalnim jedinicama naslje?a - genima lokaliziranim u hromozomima, gdje su locirani uzastopno jedan za drugim u linearnom redu. Na osnovu toga se razvio T. H. Morgan hromozomska teorija naslje?a, za koju je dobio Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu 1933. “za svoja otkri?a u vezi s ulogom hromozoma u naslije?u”.

Nau?nici su tako?e poku?ali da odrede "proizvode" genske aktivnosti, odnosno one molekule koji se sintetiziraju u ?elijama pod njihovom kontrolom. Rad Ephrussija, Beadlea i Tatuma uo?i Drugog svjetskog rata iznio je ideju da geni proizvode proteine, ali za to gen mora pohraniti informacije za sintezu specifi?nog proteina (enzima). Slo?eni mehanizam za realizaciju informacija sadr?anih u DNK i njihovo prevo?enje u proteinski oblik otkriven je tek 60-ih godina pro?log stolje?a.

GENETSKI KOD Ideju da gen kodira informacije o primarnoj strukturi proteina iznio je F. Crick u svojoj hipoteza sekvence, prema kojoj sekvenca strukturnih elemenata gena odre?uje sekvencu aminokiselinskih ostataka u sintetizovanom polipeptidnom lancu. Autor hipoteze je pretpostavio da je kod najvjerovatnije triplet, da je kodiraju?a jedinica predstavljena sa tri para baza DNK smje?tena u odre?enom nizu. Zaista, ?etiri para baza DNK: A-T, T-A, G-C, C-G - mogu kodirati samo 4 aminokiseline, ako pretpostavimo da svaki par odgovara jednoj aminokiselini. Poznato je da se proteini sastoje od 20 osnovnih aminokiselina. Ako pretpostavimo da svaka aminokiselina ima dva para baza, tada se mo?e kodirati 16 aminokiselina (4 2). Ovo tako?e nije dovoljno. Sa triplet kodom od ?etiri bazna para, mogu se napraviti 64 kodona (4 3), a to je vi?e nego dovoljno za kodiranje 20 aminokiselina. Eksperimentalni dokazi da je genetski kod trostruki objavljeni su 1961. (F. Crick et al.). Iste godine, na V me?unarodnom biohemijskom kongresu u Moskvi, M. Nirenberg i J. Mattei su izvijestili o dekodiranju prvog kodona (UUU - kodon za fenilalanin) i, ?to je jo? va?nije, predlo?ili metodu za odre?ivanje sastava kodona u sistem sinteze proteina bez ?elija.

Odmah su se pojavila dva pitanja: da li se kod preklapa i da li je kod degenerisan?

Ako bi se kodoni preklapali, tada bi zamjena jednog para baza dovela do zamjene dvije ili tri aminokiseline u sintetiziranom proteinu. U stvarnosti se to ne de?ava, a genetski kod se uzima u obzir nepreklapanje.

?ifra je degenerisati, budu?i da je gotovo svaka aminokiselina povezana s vi?e od jednog kodona, ?to odre?uje njihov raspored u primarnoj strukturi sintetiziranog polipeptidnog lanca. Samo dvije aminokiseline - metionin i triptofan - povezane su s pojedina?nim kodonima - AUG i UGG, respektivno. Raspored svake od tri aminokiseline - arginina, leucina i serina - u primarnoj strukturi polipeptidnog lanca odre?en je sa ?est kodona, itd. (vidi tabelu 3.2).

Me?u karakteristikama genetskog koda je i njegova svestranost(u osnovi je isti za sve ?ive organizme). Me?utim, prona?eni su i izuzeci od ovog pravila. Godine 1981. odre?ena je kompletna nukleotidna sekvenca ljudske mitohondrijalne DNK koja sadr?i 16.569 parova nukleotida. Dobijeni rezultati pokazuju da se mitohondrijski genom vi?ih i ni?ih eukariota, koji kodira pribli?no isti skup funkcija, odlikuje razlikama u semanti?kom zna?enju pojedinih kodona, pravilima prepoznavanja antikodon-kodon i op?oj strukturnoj organizaciji. Tako se pokazalo da, za razliku od uobi?ajenog univerzalnog koda, kodon AUA kodira metionin umjesto izoleucina, a tripleti AGA i AGG nisu argininski kodoni, ve? terminacijski signali. emisije; triptofan je kodiran i UGG tripletom i UGA tripletom, koji obi?no funkcionira kao stop kodon.

U genetskom kodu razli?iti kodoni jedne aminokiseline, odnosno sinonimni kodoni, gotovo se uvijek nalaze u istom kvadratu i me?usobno se razlikuju po posljednjem od tri nukleotida (jedini izuzeci su kodoni arginina, serene i leucina, koji imaju po ?est kodona, koji ne mogu stati u jedan kvadrat, gdje se uklapaju samo ?etiri kodona). Genetski kod ima linearni red ?itanja i karakteri?e ga kolinearnost , tj. podudarnost redosleda kodona u mRNA sa redom aminokiselina sintetizovanog poludipeptidnog lanca.

SINTEZAPROTEIN U ?ELIJI. Reprodukcija i djelovanje gena povezani su s matri?nim procesima: sintezom makromolekula - DNK, RNK, proteina. Replikacija je ve? spomenuta gore kao proces koji osigurava reprodukciju genetskih informacija. Moderna teorija gena, dostignu?e molekularne genetike, u potpunosti se zasniva na uspjesima biohemije u prou?avanju matri?nih procesa. Nasuprot tome, metoda geneti?ke analize daje zna?ajan doprinos prou?avanju matriksnih procesa koji su i sami pod genetskom kontrolom. Hajde da razmotrimo delovanje gena koji obezbe?uje transkripcija, ili sintezu RNK, i emitovanje, ili sintezu proteina.

TranskripcijaDNK, Ovo - prijenos genetskih informacija kodiranih u nizu nukleotidnih parova sa dvolan?ane DNK molekule na jednolan?anu RNK molekulu. U ovom slu?aju, samo jedan lanac DNK, tzv semanti?ki.

U transkripciji, kao iu drugim matri?nim procesima, razlikuju se tri faze: inicijacija, elongacija I prestanak. Enzim koji provodi ovaj proces naziva se DNK-ovisna RNA polimeraza ili jednostavno RNA polimeraza; u ovom slu?aju, polimerizacija poliribonukleotida (RNA) se de?ava u pravcu od 5" do 3" kraja rastu?eg lanca.

Sinteza enzima i drugih proteina neophodnih za ?ivot i razvoj organizama odvija se uglavnom u prvoj fazi interfaze, prije po?etka replikacije DNK.

Kao rezultat transkripcije, nasljedna informacija zabilje?ena u DNK gena je precizna transkribovano(prepisano) tama u nukleotidnom nizu. Sinteza mRNA po?inje na mjestu inicijacije transkripcije tzv promoter Promotor se nalazi ispred gena i uklju?uje oko 80 parova nukleotida (kod virusa i bakterija ova regija odgovara pribli?no jednom zavoju DNK heliksa i uklju?uje oko 10 parova nukleotida). AT parovi se ?esto nalaze u nukleotidnim sekvencama promotora, zbog ?ega se nazivaju i TATA sekvencama.

Transkripcija se vr?i pomo?u enzima RNA polimeraze. Kod eukariota su poznate tri vrste RNA polimeraza: I - odgovorne za sintezu rRNA, II - za sintezu mRNA; III - za sintezu tRNA i rRNA niske molekularne mase - 5S RNK.

RNA polimeraza se ?vrsto vezuje za promotor i odvaja nukleotide komplementarnih lanaca. Tada ovaj enzim po?inje da se kre?e du? gena (molekula DNK) i, kako se lanci razdvajaju, dovodi do sinteze mRNA na jednom od njih (sense), dodaju?i, po principu komplementarnog adenina timinu, uracil u adenin, gvanin u citozin i citozin u gvanin. Oni dijelovi DNK gdje je mRNA formirana polimerazom ponovo se povezuju, a sintetizirana molekula mRNA se postepeno odvaja od DNK. Kraj sinteze mRNA odre?en je mjestom zaustavljanja transkripcije -- terminator. Nukleotidne sekvence promotora i terminatora prepoznaju posebni proteini koji reguli?u aktivnost RNA polimeraze.

Prije napu?tanja nukleusa, metilirani gvaninski ostatak koji se zove “kapa” je vezan za po?etni dio mRNK (5" kraj), a oko 200 ostataka adenilne kiseline se dodaje na kraj mRNK (3" kraj). U ovom obliku, zrela mRNA prolazi kroz nuklearnu membranu u citoplazmu do ribosoma i spaja se s njim. Vjeruje se da je kod eukariota “kapa” mRNA uklju?ena u njeno vezivanje za malu podjedinicu ribozoma.

Broadcast mRNA. Ovo je sinteza proteina na ribosomima, vo?ena mRNA ?ablonom. U ovom slu?aju, informacije se prevode iz abecede od ?etiri slova nukleinskih kiselina u abecedu od dvadeset slova aminokiselinskih sekvenci polipeptidnih lanaca.

U ovom procesu postoje tri faze.

Aktivacija slobodnih aminokiselina - formiranje aminoacil adenilati kao rezultat interakcije aminokiselina sa ATP-om pod kontrolom enzima specifi?nih za svaku aminokiselinu. Ovi enzimi su aminoacilRNA sintetaze- u?estvovati u sljede?oj fazi.

Aminoacilacija tRNA je dodavanje aminokiselinskih ostataka tRNA kroz interakciju tRNA i kompleksa aminoacil-tRNA sintetaze sa aminoacil adenilatima. U ovom slu?aju, svaki aminokiselinski ostatak je vezan za svoju specifi?nu klasu tRNA.

Sama translacija, odnosno polimerizacija aminokiselinskih ostataka sa stvaranjem peptidnih veza.

Dakle, tokom translacije, sekvenca nukleotida u mRNK se prevodi u odgovaraju?u, strogo ure?enu sekvencu aminokiselina u molekulu sintetizovanog proteina. Proces translacije uklju?uje mRNA, ribozome, tRNA i aminoacil-tRNA sintetaze.

Signal po?etak emitovanja kod pro- i eukariota, AUT kodon se koristi ako se nalazi na po?etku mRNA. U ovom slu?aju, "prepoznaje" ga specijalizirana iniciraju?a formilmetionin (u bakterijama) ili metionin (kod eukariota) tRNA. U drugim slu?ajevima, AUG kodon se "?ita" kao metionin. Signal inicijacije tako?er mo?e biti GUG kodon. Ova interakcija se doga?a na ribosomu u njegovom aminoacilnom centru (A-centar), smje?tenom prete?no na maloj podjedinici ribosoma.

Interakcija AUG kodona glasni?ke RNK, male ribosomske podjedinice i formilmetionil-tRNA formira se inicijacijski kompleks. Su?tina ove interakcije je da je AUG kodon na mRNA povezan sa svojim antikodom.

UAC tRNA koja hvata i nosi molekulu aminokiseline metionin (kod bakterija, inicijatorska tRNA je ona koja nosi formilmetionin). Zatim se ovom kompleksu pridru?uje velika ribosomalna podjedinica (50S*), koja se sastoji od male ribosomske podjedinice (30S*), mRNA i tRNA. Kao rezultat, formira se potpuno sastavljen ribosom, uklju?uju?i jednu molekulu mRNA i inicijatorsku tRNA s amino kiselinom. Ribosom sadr?i aminoacil I peptidil centri.

Prva aminokiselina (metionin) prvo ulazi u aminoacilni centar. Tokom vezivanja ve?e ribosomske podjedinice, mRNA pomi?e jedan kodon, a tRNA se pomi?e iz aminoacilnog centra u peptidilni centar. Aminoacil centar prima sljede?i kodon mRNA, koji se mo?e vezati za antikodon sljede?e aminoacil-tRNK. Od ovog trenutka po?inje druga faza emitovanja - izdu?enje, tokom kojeg se ciklus spajanja molekula aminokiselina u rastu?i polipeptidni lanac ponavlja mnogo puta. Dakle, u skladu sa kodonom RNK glasnika, drugi molekul tRNA koji nosi sljede?u aminokiselinu ulazi u aminoacil centar ribozoma. Ova tRNA, sa svojim antikodonom, vezuje se za komplementarni kodon mRNA. Odmah, uz pomo? pepticiltransferaze, prethodna aminokiselina (metionin) se svojom karboksilnom grupom (COOH) povezuje sa amino grupom (NH 2) novoisporu?ene amino kiseline. Izme?u njih se formira peptidna veza. U tom slu?aju se osloba?a molekul vode:

Kao rezultat, osloba?a se mRNA koja je isporu?ila metionin, a dipeptid je ve? vezan za tRNA u aminoacil centru. Za dalju implementaciju procesa elongacije mora se osloboditi aminoacilni centar, ?to se i doga?a.

Kao rezultat procesa translacije, kompleks dipeptidil-tRNA prelazi iz aminoacilnog centra u peptidilni centar. To se doga?a zbog pomicanja ribozoma jednim kodonom uz sudjelovanje enzima translocases i faktor elongacije proteina. Oslobo?ena tRNA i kodon mRNA koji je bio vezan za nju izlaze iz ribozoma. Sljede?a tRNA isporu?uje aminokiselinu oslobo?enom aminoacilnom centru u skladu s kodonom primljenim tamo. Ova aminokiselina je povezana sa prethodnom pomo?u peptidne veze. U ovom slu?aju ribosom napreduje jo? jedan kodon, a proces se ponavlja sve dok jedan od tri stop kodona (besmisleni kodoni), tj. UAA, UAG ili UGA, ne stigne u aminoacilni centar.

Nakon ?to terminacioni kodon u?e u aminoacil centar ribozoma, po?inje tre?a faza sinteze polipeptida - prestanak. Po?inje vezivanjem jednog od faktora terminacije proteina na terminacijski kodon mRNA, ?to dovodi do blokiranja daljeg izdu?ivanja lanca. Zavr?etak sinteze dovodi do osloba?anja sintetiziranog polipeptidnog lanca i ribosomskih podjedinica koje se nakon osloba?anja disociraju i mogu sudjelovati u sintezi sljede?eg polipeptidnog lanca,

Cijeli proces translacije je pra?en cijepanjem molekula GTP (gvanozin trifosfat), a potrebno je u?e??e dodatnih proteinskih faktora specifi?nih za procese inicijacije (faktori inicijacije), elongacije (faktori elongacije) i terminacije (faktori terminacije). Ovi proteini nisu sastavni dio ribozoma, ali su vezani za njega u odre?enim fazama translacije. Uop?teno govore?i, proces prevo?enja je isti u svim organizmima.

Proces sinteze proteina je veoma slo?en. Osim navedenih, njegovu pojavu osiguravaju i mnogi drugi enzimi. U E. coli Otkriveno je oko 100 gena koji kontroli?u sintezu polipeptida i formiranje razli?itih elemenata uklju?enih u translacijski aparat. Po?to je molekula mRNA dovoljno duga, nekoliko ribozoma se mo?e vezati za nju. U svakom od ribozoma povezanih s jednom molekulom mRNA sintetiziraju se isti proteinski molekuli, ali je ta sinteza u razli?itim fazama, ?to je odre?eno po tome koji je od njih do?ao u kontakt s molekulom mRNA ranije, a koji kasnije. Kako se ribosom kre?e du? mRNA (od njenog 5"- do kraja od 3") osloba?a se inicijalni region lanca, na njemu se sklapa slede?i aktivni ribosomski kompleks i sinteza polipeptida po?inje ponovo na istoj matrici. Kada nekoliko aktivnih ribozoma stupa u interakciju sa jednim mRNA molekulom, poliribosom, ili polizom.

Polipeptidni lanci formirani tokom sinteze proteina prolaze kroz posttranslacionu transformaciju i nakon toga obavljaju svoje specifi?ne funkcije. Primarna struktura Polipeptid je odre?en redoslijedom aminokiselina u njemu. Polipeptidni lanci spontano formiraju odre?enu sekundarno strukturu, koja je odre?ena prirodom bo?nih grupa aminokiselinskih ostataka (a-heliks, presavijeni v-list, slu?ajni namotaj). Sve ove i druge strukturne karakteristike definiraju neku fiksnu trodimenzionalnu konfiguraciju, koja se zove tercijarni(ili prostorna) struktura polipeptida, u su?tini odra?ava na?in na koji je dati polipeptidni lanac polo?en u trodimenzionalnom prostoru.

Proteini se mogu sastojati od jednog ili vi?e polipeptidnih lanaca. U drugom slu?aju se nazivaju oligomerni proteini. Odlikuju se odre?enim kvartarne strukture. Ovaj termin se odnosi na op?u konfiguraciju proteina koja proizlazi iz asocijacije svih njegovih sastavnih polipeptidnih lanaca. Konkretno, strukturni model ljudskog hemoglobina uklju?uje dva a-lanca i dva v-lanca, koji su povezani zajedno da formiraju kvarternu proteinsku strukturu.

Preciznost sinteze polipeptida zavisi od pravilnog formiranja sistema vodoni?nih veza izme?u kodona i antikodona. Prije zatvaranja sljede?e peptidne veze, ribosomi provjeravaju ispravnost formiranja para kodon-antikodon. Direktan dokaz u prilog aktivne uloge ribozoma u kontroli komplementarnosti veza kodon-antikodon je otkri?e mutacija koje mijenjaju ribosomske proteine i tako uti?u na to?nost translacije. Pitanje mutacija ?e biti razmatrano u poglavlju 6.

SPECIJALIZOVANI TRANSFER GENETSKIH INFORMACIJA. RNA REPLIKACIJA.Postoje tri vrste procesa u okviru kojih se de?ava specijalizovani prenos genetskih informacija. Jedan od njih - prijenos informacija s RNK na RNK - mo?e se otkriti samo u ?elijama zara?enim virusima ?iji je genetski materijal RNK. To su, posebno, virus mozaika duhana i mnogi drugi biljni virusi, bakteriofagi koji sadr?e RNK i neki drugi ?ivotinjski virusi, poput poliovirusa. Ove virusne genomske RNK, jednolan?ane ili dvolan?ane, nose gene koji kodiraju specifi?ne RNA replike, koje mogu sintetizirati komplementarne RNA molekule iz RNA ?ablona. Oni, zauzvrat, mogu poslu?iti kao ?abloni za sintezu kopija roditeljskih RNK lanaca na sli?an na?in. Prijenos genetskih informacija sa RNK na RNK se tako?er zasniva na principu komplementarnih baza u roditeljskom i k?erkom lancima RNK.

Reverzna transkripcija. Ova vrsta specijaliziranog prijenosa genetskih informacija ne s DNK na RNK, ve? obrnuto sa RNK na DNK, prona?ena je u ?ivotinjskim stanicama zara?enim odre?enom vrstom virusa. Ovo je posebna vrsta RNA virusa tzv retrovirusi. Sada je utvr?eno da je drugi tip virusa virus hepatitisa koji sadr?i DNK IN u svom razvoju koristi i transfer informacija sa RNK na DNK.

Retrovirusi sadr?e jednolan?ane RNA molekule, pri ?emu svaka virusna ?estica ima dvije kopije RNA genoma, odnosno virusi ovog tipa su jedini poznati tip diploidnog virusa. Prvo su otkriveni zbog svoje sposobnosti da izazovu tumore kod ?ivotinja. Prvi virus ovog tipa opisan je 1911. Pepton Routh, koji je otkrio infektivni sarkom kod pili?a.

Nakon ?to RNA retrovirusa u?e u ?eliju doma?ina, virusni genom je podvrgnut reverzna transkripcija. U ovom slu?aju prvo se formira RNA-DNK dupleks, a zatim dvolan?ana DNK. Ovi koraci prethode ekspresiji virusnih gena na nivou proteina i formiranju RNA genoma.

Enzim koji katalizuje komplementarno kopiranje RNK u formiranje DNK naziva se reverzna transkriptaza. Sadr?i se u retrovirusnim ?esticama (virionima) i aktivira se nakon ?to virus u?e u ?eliju i uni?ti njenu lipidno-glikoproteinsku ljusku.

Sve je vi?e dokaza da se reverzna transkripcija javlja u ?irokom spektru eukariotskih ?elija, a reverzna transkriptaza igra va?nu ulogu u procesima preure?ivanja genoma.

Retrovirusne reverzne transkriptaze su u su?tini DNK polimeraze koje se mogu koristiti in vitro kao DNK ?abloni. Me?utim, oni rade mnogo efikasnije na RNK. Kao i sve DNK polimeraze, reverzne transkriptaze nisu u stanju da iniciraju sintezu novih lanaca DNK. Ali ako je sinteza ve? zapo?eta upotrebom prajmera RNK ili 3"-terminalnog regiona DNK, onda enzim efikasno izvodi sintezu koriste?i lanac DNK kao ?ablon.

Retrovirusi su se pokazali kao vrlo korisno sredstvo u modernim istra?ivanjima genetskog in?enjeringa. Oni slu?e kao izvor za dobijanje gotovo ?iste reverzne transkriptaze, enzima koji igra klju?nu ulogu u brojnim radovima zasnovanim na kloniranju eukariotskih gena. Dakle, pro?i??enu individualnu mRNA koja kodira protein od interesa za istra?iva?a je, po pravilu, mnogo lak?e izolovati nego fragment DNK genoma koji kodira ovaj protein. DNK kopija ove mRNA se zatim mo?e napraviti pomo?u reverzne transkriptaze i umetnuti u odgovaraju?i plazmid za kloniranje i proizvodnju zna?ajnih koli?ina ?eljene DNK.

DNK prevod. Tre?i tip specijalizovanog prenosa geneti?ke informacije sa DNK direktno na protein uo?en je samo u in vitro laboratoriji. U ovim uslovima, neki antibiotici, posebno streptomicin i neomicin, u interakciji sa ribosomima mogu promeniti svoja svojstva na takav na?in da ribozomi po?nu da koriste jednolan?anu DNK kao ?ablon umesto mRNA, iz koje se bazna sekvenca direktno prevodi u aminokiselinska sekvenca sintetiziranog polipeptida.

Zapamtite!

Kakva je struktura proteina i nukleinskih kiselina?

Dugi proteinski lanci izgra?eni su od samo 20 razli?itih vrsta aminokiselina, koje imaju op?ti strukturni plan, ali se me?usobno razlikuju po strukturi radikala. Kada se kombinuju, molekuli aminokiselina formiraju takozvane peptidne veze. Uvijanjem u obliku spirale, proteinska nit dobija vi?i nivo organizacije - sekundarnu strukturu. Kona?no, polipeptidna spirala se savija, formiraju?i kuglu (globulu). Upravo ta tercijarna struktura proteina je njegov biolo?ki aktivan oblik, koji ima individualnu specifi?nost. Me?utim, za odre?eni broj proteina tercijarna struktura nije kona?na. Sekundarna struktura je polipeptidni lanac uvijen u spiralu. Za ja?u interakciju u sekundarnoj strukturi dolazi do intramolekularne interakcije uz pomo? –S–S– sulfidnih mostova izme?u zavoja spirale. To osigurava ?vrsto?u ove strukture. Tercijarna struktura je sekundarna spiralna struktura uvijena u globule - kompaktne grudve. Ove strukture pru?aju maksimalnu snagu i ve?u koli?inu u ?elijama u odnosu na druge organske molekule.

DNK je dvostruka spirala, RNK je jednostruki lanac nukleotida.

Koje vrste RNK poznajete?

i-RNA, t-RNA, r-RNA.

mRNA - sintetizira se u jezgru na DNK matriksu i osnova je za sintezu proteina.

tRNA - transport aminokiselina do mjesta sinteze proteina - do ribozoma.

Gdje nastaju ribosomske podjedinice?

r-RNA se sinteti?e u nukleolima jezgra i formira ribozome same ?elije.

Koju funkciju obavljaju ribozomi u ?eliji?

Biosinteza proteina - sastavljanje proteinske molekule

Pregledajte pitanja i zadatke

1. Zapamtite punu definiciju pojma “?ivot”.

F. Engels „?ivot je na?in postojanja proteinskih tijela ?ija je bitna ta?ka stalna izmjena tvari sa vanjskom prirodom koja ih okru?uje, a prestankom ovog metabolizma prestaje i ?ivot, ?to dovodi do razgradnje proteina. I u neorganskim tijelima mo?e do?i do sli?nog metabolizma, koji se doga?a svuda tokom vremena, budu?i da se kemijska djelovanja odvijaju posvuda, ?ak i vrlo sporo. Ali razlika je u tome ?to u slu?aju neorganskih tijela metabolizam ih uni?tava, dok je u slu?aju organskih tijela neophodan uslov za njihovo postojanje."

2. Navedite glavna svojstva genetskog koda i objasnite njihovo zna?enje.

?ifra je trojna i redundantna - od 4 nukleotida mo?ete stvoriti 64 razli?ita tripleta, tj. kodiraju 64 aminokiseline, ali samo 20 se koristi u ?ivim bi?ima.

?ifra je nedvosmislena - svaki triplet ?ifrira samo jednu aminokiselinu.

Izme?u gena postoje znakovi interpunkcije - znaci su neophodni za pravilno grupisanje monotonog niza nukleotida u triplete, jer Ne postoje oznake podjele izme?u trojki. Ulogu obilje?avanja gena obavljaju tri tripleta koji ne kodiraju nijednu aminokiselinu - UAA, UAG, UGA. Oni ozna?avaju kraj proteinske molekule, poput ta?ke u re?enici.

Unutar gena nema znakova interpunkcije - jer je genski kod kao jezik; Pogledajmo ovo svojstvo koriste?i primjer fraze:

BILA JE TIH MA?KA I TA MA?KA MI JE BILA LIJEPA

Gen se pohranjuje na sljede?i na?in:

ZHILBYLKOTTIKHBYLSERMILMNETOTKOT

Zna?enje ?e biti vra?eno ako su trojke pravilno grupisane, ?ak i bez interpunkcije. Ako po?nemo grupirati sa drugim slovom (drugim nukleotidom), dobi?emo sljede?i niz:

ILB YLK OTT IHB YLS ERM ILM NO OTK OT

Ova sekvenca vi?e nema biolo?ko zna?enje, a ako se implementira, rezultat ?e biti supstanca strana datom organizmu. Stoga, gen u lancu DNK ima strogo fiksiran po?etak i kraj ?itanja.

?ifra je univerzalna - ista za sva stvorenja koja ?ive na Zemlji: kod bakterija, gljiva i ljudi, iste trojke kodiraju iste aminokiseline.

3. Koji procesi le?e u osnovi prijenosa nasljednih informacija s generacije na generaciju i od jezgra do citoplazme, do mjesta sinteze proteina?

Mejoza je osnova za prijenos nasljednih informacija s generacije na generaciju. Transkripcija (od latinskog transkripcija - prepisivanje). Informacije o strukturi proteina pohranjuju se u obliku DNK u ?elijskom jezgru, a sinteza proteina se odvija na ribosomima u citoplazmi. Messenger RNA djeluje kao posrednik koji prenosi informacije o strukturi odre?ene proteinske molekule do mjesta njegove sinteze. Emitovanje (od lat. trans lation - transfer). Molekuli mRNA izlaze kroz nuklearne pore u citoplazmu, gdje po?inje druga faza implementacije nasljedne informacije - prevo?enje informacija sa "jezika" RNK na "jezik" proteina.

4. Gdje se sinteti?u sve vrste ribonukleinskih kiselina?

Sve vrste RNK se sintetiziraju na DNK ?ablonu.

5. Recite gdje se odvija sinteza proteina i kako se odvija.

Faze biosinteze proteina:

– Transkripcija (od latinskog rewriting): proces sinteze mRNA na matrici DNK, to je prijenos genetske informacije sa DNK na RNK, transkripciju katalizira enzim RNA polimeraza. 1) Kretanja RNK polimeraze - odmotavanje i obnavljanje DNK dvostruke spirale, 2) Informacije od DNK gena - do mRNA po principu komplementarnosti.

– Veza aminokiselina sa t-RNA: Struktura t-RNA: 1) aminokiselina je kovalentno vezana za t-RNA pomo?u enzima t-RNA sintetaze, ?to odgovara antikodonu, 2) vezana je odre?ena aminokiselina do peteljke t-RNA lista

– Translacija: sinteza ribosomalnih proteina od aminokiselina do mRNA, koja se odvija u citoplazmi. 1) Inicijacija - po?etak sinteze. 2) Elongacija - sama sinteza proteina. 3) Terminacija - prepoznavanje stop kodona - zavr?etak sinteze.

6. Pogledajte sl. 45. Odredite u kojem se smjeru - s desna na lijevo ili s lijeva na desno - kre?e ribosom prikazan na slici u odnosu na mRNA. Doka?i svoje mi?ljenje.

I-RNA se pomi?e udesno; ribosom se uvijek kre?e u suprotnom smjeru, kako ne bi ometao procese, jer nekoliko ribozoma (polisoma) mo?e istovremeno sjediti na jednoj niti i-RNA. Tako?er pokazuje u kom smjeru se kre?u t-RNA - s desna na lijevo, ba? kao ribosom.

Razmisli! Zapamtite!

1. Za?to ugljikohidrati ne mogu obavljati funkciju pohranjivanja informacija?

U ugljikohidratima ne postoji princip komplementarnosti; nemogu?e je stvoriti genetske kopije.

2. Kako se realizuju nasljedne informacije o strukturi i funkcijama neproteinskih molekula sintetiziranih u ?eliji?

Stvaranje drugih organskih molekula u stanicama, kao ?to su masti, ugljikohidrati, vitamini itd., povezano je s djelovanjem proteina katalizatora (enzima). Na primjer, enzimi koji osiguravaju sintezu masti kod ljudi "stvaraju" ljudske lipide, a sli?ni katalizatori u suncokretu proizvode suncokretovo ulje. Enzimi metabolizma ugljikohidrata kod ?ivotinja formiraju rezervnu tvar glikogen, a u biljkama, kada postoji vi?ak glukoze, sintetizira se ?krob.

3. U kom strukturnom stanju molekuli DNK mogu biti izvori genetskih informacija?

U stanju spiralizacije, jer je u tom stanju DNK dio hromozoma.

4. Koje strukturne karakteristike RNK molekula obezbe?uju njihovu funkciju preno?enja informacija o strukturi proteina od hromozoma do mesta njegove sinteze?

mRNA - sintetizira se u jezgru na DNK matriksu i osnova je za sintezu proteina. Sastav RNK su nukleotidi komplementarni nukleotidima DNK, male veli?ine u odnosu na DNK (?to osigurava izlazak iz nuklearnih pora).

5. Objasni za?to molekul DNK nije mogao biti izgra?en od tri vrste nukleotida.

?ifra je trojna i redundantna - od 4 nukleotida mo?ete stvoriti 64 razli?ita tripleta (43), tj. kodiraju 64 aminokiseline, ali se u ?ivim bi?ima koristi samo 20. Ovo je neophodno za zamjenu bilo kojeg nukleotida; ako ga odjednom nema u ?eliji, onda ?e nukleotid automatski biti zamijenjen sli?nim koji kodira istu aminokiselinu. Da postoje tri nukleotida, onda bi 33 bilo samo 9 aminokiselina, ?to je nemogu?e, jer je za svaki organizam potrebno 20 aminokiselina.

6. Navedite primjere tehnolo?kih procesa baziranih na matri?noj sintezi.

matri?ni ?tampa?,

nanotehnologija,

Matrica kamere

Matrica ekrana laptopa

Matrica ekrana od te?nih kristala

7. Zamislite da su tokom odre?enog eksperimenta uzete tRNA iz stanica krokodila, aminokiseline majmuna, ATP drozda, mRNA polarnog medvjeda, neophodni enzimi iz ?aba i ribozoma ?tuke za sintezu proteina. ?iji je protein na kraju sintetiziran? Objasnite svoje gledi?te.

Genetski kod je ?ifriran u mRNA, ?to zna?i polarni medvjed.