Kroppens viktigaste funktioner - metabolism, tillv?xt, utveckling, ?verf?ring av ?rftlighet, r?relse etc. - utf?rs som ett resultat av m?nga kemiska reaktioner som involverar proteiner, nukleinsyror och andra biologiskt aktiva ?mnen. Samtidigt syntetiseras olika f?reningar kontinuerligt i celler: byggproteiner, enzymproteiner, hormoner. Under ?mnesoms?ttningen slits dessa ?mnen ut och f?rst?rs, och nya bildas i deras st?lle. Eftersom proteiner skapar den materiella grunden f?r livet och p?skyndar alla metaboliska reaktioner, best?ms den vitala aktiviteten hos cellen och organismen som helhet av cellernas f?rm?ga att syntetisera specifika proteiner. Deras prim?ra struktur ?r f?rutbest?md av den genetiska koden i DNA-molekylen.

Proteinmolekyler best?r av tiotals och hundratals aminosyror (mer exakt aminosyrarester). Till exempel finns det cirka 600 av dem i en hemoglobinmolekyl, och de ?r f?rdelade i fyra polypeptidkedjor; i ribonukleasmolekylen finns 124 s?dana aminosyror osv.

Huvudrollen f?r att best?mma den prim?ra strukturen hos ett protein tillh?r molekyler DNA. Dess olika sektioner kodar f?r syntesen av olika proteiner; d?rf?r ?r en DNA-molekyl involverad i syntesen av m?nga enskilda proteiner. Egenskaperna hos proteiner beror p? sekvensen av aminosyror i polypeptidkedjan. I sin tur best?ms v?xlingen av aminosyror av sekvensen av nukleotider i DNA, och varje aminosyra motsvarar en specifik triplett. Det ?r experimentellt bevisat att till exempel en DNA-sektion med en AAC-triplett motsvarar aminosyran leucin, en ACC-triplett till tryptofan, en ACA-triplett till cystein osv. Genom att dela upp DNA-molekylen i tripletter kan man f?rest?lla sig vilka aminosyror och i vilken sekvens som kommer att finnas i proteinmolekylen. En upps?ttning tripletter utg?r den materiella basen f?r gener, och varje gen inneh?ller information om strukturen av ett specifikt protein (en gen ?r den grundl?ggande biologiska enheten f?r ?rftlighet; kemiskt ?r en gen en del av DNA som inkluderar flera hundra nukleotidpar) .

Genetisk kod - den historiskt etablerade organisationen av DNA- och RNA-molekyler, d?r sekvensen av nukleotider i dem b?r information om sekvensen av aminosyror i proteinmolekyler. Kodegenskaper: triplett (kodon), icke-?verlappande (kodon f?ljer varandra), specificitet (ett kodon kan endast best?mma en aminosyra i en polypeptidkedja), universalitet (i alla levande organismer best?mmer samma kodon inkluderingen av samma aminosyra i polypeptid), redundans (f?r de flesta aminosyror finns det flera kodon). Tripletter som inte b?r information om aminosyror ?r stoptripletter, vilket indikerar startst?llet f?r syntes i-RNA.(V.B. Zakharov. Biology. Referensmaterial. M., 1997)

Eftersom DNA finns i cellk?rnan, och proteinsyntes sker i cytoplasman, finns det en mellanhand som ?verf?r information fr?n DNA till ribosomer. RNA fungerar som en s?dan mellanhand, till vilken nukleotidsekvensen skrivs om, i exakt ?verensst?mmelse med den p? DNA - enligt komplementaritetsprincipen. Denna process kallas transkriptioner och forts?tter som en matrissyntesreaktion. Det ?r endast karakt?ristiskt f?r levande strukturer och ligger bakom den viktigaste egenskapen hos levande varelser - sj?lvreproduktion. Proteinbiosyntes f?reg?s av mallsyntes av mRNA p? en DNA-str?ng. Det resulterande mRNA:t l?mnar cellk?rnan in i cytoplasman, d?r ribosomer tr?s p? den, och aminosyror levereras hit med hj?lp av RNA.

Proteinsyntes ?r en komplex process i flera steg som involverar DNA, mRNA, tRNA, ribosomer, ATP och olika enzymer. F?rst aktiveras aminosyror i cytoplasman av enzymer och f?sts till tRNA (till platsen d?r CCA-nukleotiden finns). I n?sta steg kombineras aminosyror i den ordning som alterneringen av nukleotider fr?n DNA ?verf?rs till mRNA. Detta stadium kallas uts?nda. P? en mRNA-str?ng finns det inte en ribosom, utan en grupp av dem - ett s?dant komplex kallas en polysom (N.E. Kovalev, L.D. Shevchuk, O.I. Shchurenko. Biologi f?r f?rberedande avdelningar av medicinska institut).

Schema Proteinbiosyntes

Proteinsyntesen best?r av tv? steg - transkription och translation.

I. Transkription (omskrivning) - biosyntes av RNA-molekyler, utf?rd i kromosomer p? DNA-molekyler enligt principen om mallsyntes. Med hj?lp av enzymer syntetiseras alla typer av RNA (mRNA, rRNA, tRNA) i motsvarande sektioner av DNA-molekylen (gener). 20 varianter av tRNA syntetiseras, eftersom 20 aminosyror deltar i proteinbiosyntesen. Sedan frig?rs mRNA och tRNA i cytoplasman, rRNA integreras i ribosomala subenheter, som ocks? g?r ut i cytoplasman.

II. Translation (?verf?ring) ?r syntesen av polypeptidkedjor av proteiner, utf?rd i ribosomer. Den ?tf?ljs av f?ljande evenemang:

1. Bildning av ribosomens funktionella centrum - FCR, best?ende av mRNA och tv? ribosomala subenheter. I FCR finns det alltid tv? tripletter (sex nukleotider) av mRNA, som bildar tv? aktiva centra: A (aminosyra) - centrum f?r att k?nna igen aminosyran och P (peptid) - centrum f?r att f?sta aminosyran till peptidkedjan .

2. Transport av aminosyror f?sta till tRNA fr?n cytoplasman till FCR. I det aktiva centret A l?ses antikodonet av tRNA med kodonet f?r mRNA, vid komplementaritet bildas en bindning som fungerar som en signal f?r avancemang (hopp) l?ngs det ribosomala mRNA:t med en triplett. Som ett resultat av detta flyttar det komplexa "rRNA-kodonet och tRNA med aminosyra" till det aktiva centret av P, d?r aminosyran l?ggs till peptidkedjan (proteinmolekylen). tRNA:t l?mnar sedan ribosomen.

3. Peptidkedjan f?rl?ngs tills translationen slutar och ribosomen hoppar av mRNA:t. Ett mRNA kan inneh?lla flera ribosomer samtidigt (polysom). Polypeptidkedjan ?r neds?nkt i kanalen f?r det endoplasmatiska retikulumet och f?r d?r en sekund?r, terti?r eller kvart?r struktur. Sammans?ttningshastigheten f?r en proteinmolekyl best?ende av 200-300 aminosyror ?r 1-2 minuter. Formel f?r proteinbiosyntes: DNA (transkription) --> RNA (translation) --> protein.

Efter att ha genomf?rt en cykel kan polysomer delta i syntesen av nya proteinmolekyler.

Proteinmolekylen som separeras fr?n ribosomen har formen av en tr?d som ?r biologiskt inaktiv. Den blir biologiskt funktionell efter att molekylen f?r en sekund?r, terti?r och kvart?r struktur, det vill s?ga en viss rumsligt specifik konfiguration. De sekund?ra och efterf?ljande strukturerna f?r proteinmolekylen ?r f?rutbest?mda i informationen som finns i alterneringen av aminosyror, dvs i proteinets prim?ra struktur. Med andra ord, programmet f?r bildandet av en kula, dess unika konfiguration, best?ms av molekylens prim?ra struktur, som i sin tur ?r byggd under kontroll av motsvarande gen.

Hastigheten f?r proteinsyntesen best?ms av m?nga faktorer: milj?ns temperatur, koncentrationen av v?tejoner, m?ngden slutprodukt av syntesen, n?rvaron av fria aminosyror, magnesiumjoner, ribosomernas tillst?nd, etc.

1. Vilka processer relaterar till matrissyntesreaktioner?

Fermentering, translation, transkription, fotosyntes, replikering.

Mallsyntesreaktioner inkluderar translation, transkription och replikering.

2. Vad ?r transkription? Hur fungerar denna process?

Transkription ?r processen att skriva om genetisk information fr?n DNA till RNA (RNA-biosyntes i motsvarande sektioner av en av DNA-kedjorna); en av matrissyntesreaktionerna.

Transkription utf?rs enligt f?ljande. Vid en viss del av DNA-molekylen separeras de komplement?ra str?ngarna. RNA-syntes kommer att ?ga rum p? en av str?ngarna (kallad den transkriberade str?ngen).

Enzymet RNA-polymeras k?nner igen en promotor (en speciell sekvens av nukleotider som finns i b?rjan av en gen) och interagerar med den. Sedan b?rjar RNA-polymeras att r?ra sig l?ngs den transkriberade kedjan och samtidigt syntetisera en RNA-molekyl fr?n nukleotider. Den transkriberade DNA-str?ngen anv?nds som en mall, s? det syntetiserade RNA:t kommer att vara komplement?rt till motsvarande sektion av den transkriberade DNA-str?ngen. RNA-polymeras v?xer RNA-kedjan och l?gger till nya nukleotider till den tills den n?r en terminator (en speciell sekvens av nukleotider som finns i slutet av genen), varefter transkriptionen stoppas.

3. Vilken process kallas ?vers?ttning? Beskriv de viktigaste stadierna i ?vers?ttningen.

Translation ?r processen f?r proteinbiosyntes fr?n aminosyror som sker p? ribosomer; en av matrissyntesreaktionerna.

Huvudstadier av s?ndningen:

? Bindning av mRNA till den lilla subenheten av ribosomen, f?ljt av f?stning av den stora subenheten.

? Penetrering av metionin-tRNA i ribosomen och komplement?r bindning av dess antikodon (UAC) med startkodonet f?r mRNA (AUG).

? Penetrering av n?sta tRNA som b?r en aktiverad aminosyra in i ribosomen och komplement?r bindning av dess antikodon med motsvarande mRNA-kodon.

? Uppkomsten av en peptidbindning mellan tv? aminosyror, varefter det f?rsta (metionin) tRNA:t befrias fr?n aminosyran och l?mnar ribosomen, och mRNA:t f?rskjuts med en triplett.

? Tillv?xt av polypeptidkedjan (enligt mekanismen som beskrivs ovan), som sker tills ett av de tre stoppkodonen (UAA, UAG eller UGA) kommer in i ribosomen.

? Upph?rande av proteinsyntes och nedbrytning av ribosomen i tv? separata subenheter.

4. Varf?r, under translation, ing?r inte n?gra aminosyror i proteinet i en slumpm?ssig ordning, utan endast de som kodas av mRNA-tripletter, och i strikt ?verensst?mmelse med sekvensen f?r dessa tripletter? Hur m?nga typer av tRNA tror du ?r involverade i proteinsyntesen i en cell?

Den korrekta och sekventiella inkorporeringen av aminosyror i den v?xande polypeptidkedjan s?kerst?lls genom den strikta komplement?ra interaktionen av tRNA-antikodoner med motsvarande mRNA-kodon.

Vissa elever kan svara att 20 typer av tRNA ?r involverade i proteinsyntesen – en f?r varje aminosyra. Men i sj?lva verket ?r 61 typer av tRNA involverade i proteinsyntesen - det finns lika m?nga av dem som det finns sense-kodon (tripletter som kodar f?r aminosyror). Varje typ av tRNA har en unik prim?r struktur (nukleotidsekvens) och har som ett resultat ett speciellt antikodon f?r komplement?r bindning med motsvarande mRNA-kodon. Till exempel kan aminosyran leucin (Leu) kodas av sex olika tripletter, s? det finns sex typer av leucin-tRNA, som alla har olika antikodon.

Det totala antalet kodon ?r 4 3 = 64, men det finns inga tRNA-molekyler f?r stoppkodon (det finns tre av dem), d.v.s. 64 – 3 = 61 typer av tRNA.

5. B?r matrissyntesreaktioner klassificeras som assimilerings- eller dissimileringsprocesser? Varf?r?

Reaktioner av matrissyntes relaterar till assimileringsprocesser eftersom:

? ?tf?ljs av syntes av komplexa organiska f?reningar fr?n enklare ?mnen, n?mligen biopolymerer fr?n motsvarande monomerer (replikation ?tf?ljs av syntes av dotter-DNA-kedjor fr?n nukleotider, transkription genom syntes av RNA fr?n nukleotider, translation genom syntes av proteiner fr?n aminosyror);

? kr?ver energif?rbrukning (ATP fungerar som energileverant?r f?r matrissyntesreaktioner).

6. Sektionen av den transkriberade DNA-kedjan har f?ljande nukleotidordning:

TACTGGATTATTCAAGATST

Best?m sekvensen av aminosyrarester av peptiden som kodas av denna region.

Med hj?lp av komplementaritetsprincipen kommer vi att fastst?lla nukleotidsekvensen f?r motsvarande mRNA, och sedan, med hj?lp av den genetiska kodtabellen, kommer vi att best?mma sekvensen av aminosyrarester av den kodade peptiden.

Svar: sekvensen av aminosyrarester i peptiden: Met–Tre–Cis–Ile–Met–Phen.

7. Forskning har visat att i en mRNA-molekyl ?r 34% av det totala antalet kv?vehaltiga baser guanin, 18% ?r uracil, 28% ?r cytosin och 20% ?r adenin. Best?m den procentuella sammans?ttningen av de kv?vehaltiga baserna i den dubbelstr?ngade DNA-sektionen, vars en av kedjorna fungerade som en mall f?r syntesen av detta mRNA.

? Med hj?lp av komplementaritetsprincipen kommer vi att best?mma den procentuella sammans?ttningen av kv?vehaltiga baser i motsvarande transkriberade DNA-kedja. Den inneh?ller 34 % cytosin (komplement?rt till guanin-mRNA), 18 % adenin (komplement?rt till uracil-mRNA), 28 % guanin (komplement?rt till cytosin-mRNA) och 20 % tymin (komplement?rt till adenin-mRNA).

? Baserat p? sammans?ttningen av den transkriberade kedjan kommer vi att best?mma den procentuella sammans?ttningen av de kv?vehaltiga baserna i den komplement?ra (icke-transkriberade) DNA-kedjan: 34 % guanin, 18 % tymin, 28 % cytosin och 20 % adenin.

? Procentandelen av varje typ av kv?vehaltig bas i dubbelstr?ngat DNA ber?knas som det aritmetiska medelv?rdet av procentandelen av dessa baser i b?da str?ngarna:

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

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

Svar: motsvarande dubbelstr?ngade DNA-sektion inneh?ller 31 % cytosin och guanin, 19 % adenin och tymin.

8*. I r?da blodkroppar fr?n d?ggdjur kan hemoglobinsyntes ske i flera dagar efter att dessa celler f?rlorat sina k?rnor. Hur kan du f?rklara detta?

F?rlusten av k?rnan f?reg?s av intensiv transkription av gener som kodar f?r polypeptidkedjorna av hemoglobin. En stor m?ngd motsvarande mRNA ackumuleras i hyaloplasman, s? hemoglobinsyntesen forts?tter ?ven efter f?rlusten av cellk?rnan.

*Uppgifter markerade med en asterisk kr?ver att eleverna l?gger fram olika hypoteser. D?rf?r b?r l?raren, n?r han markerar, inte bara fokusera p? svaret som ges h?r, utan ta h?nsyn till varje hypotes, bed?ma elevernas biologiska t?nkande, logiken i deras resonemang, id?ernas originalitet, etc. Efter detta ?r det tillr?dligt. f?r att g?ra eleverna bekanta med svaret som ges.

Den genetiska informationen som lagras i DNA realiseras i processen f?r proteinbiosyntes.

DNA ?r koncentrerat i cellk?rnan och proteiner syntetiseras i cytoplasman p? ribosomer. F?r proteinbiosyntes ?r det n?dv?ndigt att leverera genetisk information fr?n cellk?rnan till ribosomerna. Rollen som en mellanhand som s?kerst?ller ?verf?ringen av genetisk information fr?n cellk?rnan till ribosomer utf?rs av matris, eller information, RNA (mRNA eller mRNA).

Messenger-RNA ?r polynukleotidkedjor med molekylvikter som str?cker sig fr?n 150 tusen till 5 miljoner dalton. De syntetiseras i cellk?rnan. Under mRNA-biosyntes "skrivs om" genetisk information fr?n en liten bit av DNA, inklusive en eller flera gener, till en mRNA-molekyl. Syntesen av budb?rar-RNA p? den betydande DNA-str?ngen kallas transkription (latin "transcriptio" - omskrivning).

Processen f?r transkription av genetisk information liknar processen f?r DNA-replikation. Biosyntes av mRNA b?rjar med avvecklingen av DNA-dubbelhelixen ?ver ett litet omr?de.

Fria ribonukleosidtrifosfater f?sts till nukleotiderna i den ofl?tade DNA-regionen med anv?ndning av v?tebindningar i enlighet med principen om komplementaritet f?r kv?vehaltiga baser.

Bildandet av mRNA sker genom ?verf?ring fr?n ribonukleosidtrifosfater av ribonukleotidrester till den tredje riboskolatomen i den terminala nukleotiden i den syntetiserade polynukleotidkedjan. I detta fall bryts de makroerga bindningarna i rmed fris?ttningen av pyrofosfat, vilket f?rser transkriptionsprocessen med den n?dv?ndiga energin. Biosyntes av mRNA katalyseras av enzymet RNA-polymeras.

En stor roll i transkriptionsprocessen spelas av speciella proteiner som fint reglerar dess framsteg.

Det mRNA som syntetiseras under transkriptionen kommer fr?n cellk?rnan till ribosomen - en cytoplasmatisk serganella, som till sin kemiska natur ?r ett nukdeoprotein - ett komplext protein, vars icke-proteinkomponent ?r ribonukleinsyra.

De RNA som ?r involverade i uppbyggnaden av ribosomens kropp ("ribonukleinsyra" + gr. "soma" - kropp) kallas ribosomalt (rRNA). Ribosomer ?r byggda av tv? subpartiklar - stora och sm?. Ett stort antal olika proteiner och olika rRNA ?r involverade i konstruktionen av var och en av dem. Molekylvikten f?r ribosomalt RNA varierar fr?n 55 000 till 1 600 000 dalton eller mer. rRNA-syntes, liksom mRNA-syntes, sker i cellk?rnan och styrs av DNA.

Messenger-RNA ?r f?rankrat i ribosomen. Nu beh?ver ribosomen reproducera den mottagna informationen, skriven i nukleotidsekvensen av mRNA i ett fyra bokst?ver "spr?k" av kv?vehaltiga baser, i ett tjugo bokst?ver "spr?k" i form av en sekvens av aminosyror i polypeptidkedjan av det syntetiserade proteinet. Processen att ?vers?tta genetisk information fr?n "spr?ket" av kv?vehaltiga baser till "spr?ket" av aminosyror kallas translation (latinsk "?vers?ttning" - ?verf?ring).

Leveransen av aminosyror till ribosomer s?kerst?lls genom ?verf?rings-RNA (tRNA). Molekylvikterna f?r tRNA ?r relativt sm? och str?cker sig fr?n 17 000 till 35 000 dalton. Syntesen av tRNA i cellen styrs av DNA.

Processen f?r proteinbiosyntes kr?ver energi. F?r att aminosyror ska kunna kopplas till varandra via peptidbindningar m?ste de aktiveras. Aminosyror aktiveras med deltagande av ATP och tRNA. Dessa reaktioner katalyseras av enzymet aminoacyl-tRNA-syntetas.

Aktiveringsreaktionerna f?r varje proteinogen aminosyra katalyseras av dess eget aminoacyl-tRNA-syntetas.

Dessa enzymer g?r att aminosyror och tRNA kan k?nna igen varandra exakt. Som ett resultat ?r varje aminosyra bunden till ett specifikt tRNA. Transfer-RNA ?r namngivna efter aminosyran de f?ster, till exempel: valin-tRNA, alanin-tRNA, serin-tRNA, etc.

Polynukleotidkedjor av tRNA har en rumslig struktur som liknar ett kl?verblad i form. En aminosyra ?r f?st vid ena ?nden av tRNA. P? andra sidan av tRNA-molekylen, i en av kl?verbladsslingorna, finns en triplett av nukleotider som kallas ett antikodon. Detta antikodon ?r komplement?rt till en av mRNA-tripletterna - kodonet. Den genetiska koden f?r ett kodon motsvarar en aminosyra kopplad till ett tRNA som har ett komplement?rt antikodon.

Kodon i moget mRNA f?ljer varandra kontinuerligt: de ?r inte separerade fr?n varandra av icke-kodande regioner och ?verlappar inte varandra.

Aminoacyl-tRNA kommer sekventiellt in i ribosomerna.

H?r uppst?r v?tebindningar varje g?ng mellan det komplement?ra tRNA-antikodonet och mRNA-kodonet. I detta fall interagerar aminogruppen i den efterf?ljande aminosyran med

Karboxylgruppen i den f?reg?ende aminosyran f?r att bilda en peptidbindning.

Syntesen av vilket protein som helst i en cell b?rjar alltid vid N-terminalen. Efter bildandet av en peptidbindning mellan aminosyror, r?r sig ribosomen l?ngs mRNA-kedjan ett kodon. N?r ribosomen n?r en sektion av mRNA som inneh?ller en av tre "nonsens"-tripletter - UAA, UAG eller UGA, avslutas ytterligare syntes av polypeptidkedjan. F?r dessa tripletter finns det inga tRNA med komplement?ra antikodoner i cellen. "Meningsl?sa" tripletter ?r bel?gna i slutet av varje gen och indikerar att syntesen av ett givet protein m?ste slutf?ras vid denna tidpunkt. D?rf?r kallas dessa tripletter terminerande (latin "terminalis" - final). I slutet av processen f?r translation av den genetiska koden l?mnar polypeptidkedjan ribosomen och bildar dess rumsliga struktur, varefter proteinet f?rv?rvar f?rm?gan att implementera sin inneboende biologiska funktion. Processen att realisera genetisk information som ett resultat av transkription och translation kallas uttryck (latin "expressio" - uttryck) av en gen.

Proteinbiosyntes i cellen sker inte p? en separat ribosom.

Messenger-RNA binder samtidigt till flera ribosomer och bildar ett polyribosomalt komplex. Som ett resultat syntetiseras flera identiska proteinmolekyler i cellen samtidigt.

Under f?rsta kvartalet av 1900-talet. det visades att element?ra ?rftliga egenskaper best?ms av materiella ?rftlighetsenheter - gener lokaliserade i kromosomer, d?r de ?r placerade sekventiellt efter varandra i en linj?r ordning. P? denna grund utvecklade T. H. Morgan kromosomal teori om ?rftlighet, f?r vilket han fick Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1933 "f?r sina uppt?ckter om kromosomernas roll i ?rftlighet."

Forskare har ocks? f?rs?kt fastst?lla "produkterna" av genaktivitet, det vill s?ga de molekyler som syntetiseras i celler under deras kontroll. Ephrussi, Beadle och Tatums arbete p? tr?skeln till andra v?rldskriget lade fram id?n att gener producerar proteiner, men f?r detta m?ste genen lagra information f?r syntesen av ett specifikt protein (enzym). Den komplexa mekanismen f?r att realisera informationen i DNA och ?vers?tta den till proteinform uppt?cktes f?rst p? 60-talet av f?rra seklet.

GENETISK KOD Tanken att en gen kodar f?r information om den prim?ra strukturen hos ett protein beskrevs av F. Crick i hans sekvenshypotes, enligt vilken sekvensen av strukturella element i en gen best?mmer sekvensen av aminosyrarester i den syntetiserade polypeptidkedjan. F?rfattaren till hypotesen antog att koden med st?rsta sannolikhet ?r triplett, att den kodande enheten representeras av tre DNA-baspar placerade i en viss sekvens. Faktum ?r att fyra DNA-baspar: A-T, T-A, G-C, C-G - kan koda endast f?r 4 aminosyror, om vi antar att varje par motsvarar en aminosyra. Det ?r k?nt att proteiner best?r av 20 basiska aminosyror. Om vi antar att varje aminosyra har tv? baspar, s? kan 16 aminosyror kodas (4 2). Detta r?cker inte heller. Med en triplettkod p? fyra baspar kan 64 kodon (4 3) skapas, och detta ?r mer ?n tillr?ckligt f?r att koda f?r 20 aminosyror. Experimentella bevis f?r att den genetiska koden ?r triplett publicerades 1961 (F. Crick et al.). Samma ?r, vid V International Biochemical Congress i Moskva, rapporterade M. Nirenberg och J. Mattei avkodningen av det f?rsta kodonet (UUU - kodon f?r fenylalanin) och, ?nnu viktigare, f?reslog de en metod f?r att best?mma sammans?ttningen av kodon i ett cellfritt proteinsyntessystem.

Tv? fr?gor uppstod omedelbart: ?verlappar koden och ?r koden degenererad?

Om kodonen ?verlappade varandra skulle byte av ett baspar leda till ers?ttning av tv? eller tre aminosyror i det syntetiserade proteinet. I verkligheten h?nder detta inte, och den genetiska koden beaktas ej ?verlappande.

Koden ?r degenererad, eftersom n?stan varje aminosyra ?r associerad med mer ?n ett kodon, vilket best?mmer deras arrangemang i den prim?ra strukturen av den syntetiserade polypeptidkedjan. Endast tv? aminosyror - metionin och tryptofan - ?r associerade med enstaka kodon - AUG respektive UGG. Arrangemanget av var och en av de tre aminosyrorna - arginin, leucin och serin - i polypeptidkedjans prim?ra struktur best?ms av sex kodon etc. (se tabell 3.2).

Bland funktionerna i den genetiska koden ?r ocks? dess m?ngsidighet(det ?r i princip lika f?r alla levande organismer). Undantag fr?n denna regel har dock ocks? hittats. ?r 1981 best?mdes den fullst?ndiga nukleotidsekvensen av humant mitokondrie-DNA, inneh?llande 16 569 nukleotidpar. De erh?llna resultaten indikerar att de mitokondriella genomen av h?gre och l?gre eukaryoter, som kodar f?r ungef?r samma upps?ttning funktioner, k?nnetecknas av skillnader i den semantiska betydelsen av vissa kodon, reglerna f?r antikodon-kodonigenk?nning och den allm?nna strukturella organisationen. S?ledes visade det sig att, i motsats till den vanliga universella koden, kodar AUA-kodonet f?r metionin ist?llet f?r isoleucin, och tripletterna AGA och AGG ?r inte argininkodon, utan termineringssignaler. s?ndningar; tryptofan kodas av b?de UGG-tripletten och UGA-tripletten, som vanligtvis fungerar som ett stoppkodon.

I den genetiska koden ?r olika kodoner f?r en aminosyra, d.v.s. synonyma kodoner, n?stan alltid placerade i samma kvadrat och skiljer sig fr?n varandra i den sista av de tre nukleotiderna (de enda undantagen ?r kodonen f?r arginin, serene och leucin, som har sex kodon vardera, som inte f?r plats i en ruta, d?r bara fyra kodon passar). Den genetiska koden har en linj?r l?sordning och k?nnetecknas av kolinearitet , d.v.s. sammanfallande ordningen av kodoner i mRNA med ordningen av aminosyror i den syntetiserade halvdipeptidkedjan.

SYNTESPROTEIN I CELLEN. Reproduktionen och verkan av gener ?r f?rknippade med matrisprocesser: syntesen av makromolekyler - DNA, RNA, proteiner. Replikation har redan diskuterats ovan som en process som s?kerst?ller reproduktion av genetisk information. Modern genteori, en prestation inom molekyl?r genetik, ?r helt baserad p? biokemins framg?ngar i studiet av matrisprocesser. Omv?nt ger metoden f?r genetisk analys ett betydande bidrag till studiet av matrisprocesser som sj?lva ?r under genetisk kontroll. L?t oss ?verv?ga verkan av en gen som ger transkription, eller RNA-syntes, och uts?nda, eller proteinsyntes.

TranskriptionDNA, Detta - ?verf?ring av genetisk information kodad i en sekvens av nukleotidpar fr?n en dubbelstr?ngad DNA-molekyl till en enkelstr?ngad RNA-molekyl. I det h?r fallet kallas bara en DNA-str?ng semantisk.

Vid transkription, som i andra matrisprocesser, s?rskiljs tre steg: initiering, f?rl?ngning Och upps?gning. Enzymet som utf?r denna process kallas DNA-beroende RNA-polymeras eller helt enkelt RNA-polymeras; i detta fall sker polymerisation av polyribonukleotiden (RNA) i riktningen fr?n 5" till 3" ?nden av den v?xande kedjan.

Syntesen av enzymer och andra proteiner som ?r n?dv?ndiga f?r organismers liv och utveckling sker huvudsakligen i det f?rsta steget av interfas, innan DNA-replikeringen b?rjar.

Som ett resultat av transkription ?r den ?rftliga informationen som registreras i en gens DNA exakt transkriberat(skriven om) m?rker i nukleotidsekvensen. mRNA-syntes b?rjar vid ett transkriptionsinitieringsst?lle som kallas promotor Promotorn ?r bel?gen framf?r genen och inkluderar cirka 80 nukleotidpar (i virus och bakterier motsvarar denna region ungef?r ett varv av DNA-helixen och inkluderar cirka 10 nukleotidpar). AT-par finns ofta i nukleotidsekvenserna av promotorer, varf?r de ocks? kallas TATA-sekvenser.

Transkription utf?rs med anv?ndning av RNA-polymerasenzymer. I eukaryoter ?r tre typer av RNA-polymeraser k?nda: I - ansvarig f?r syntesen av rRNA, II - f?r syntesen av mRNA; III - f?r syntes av tRNA och l?gmolekyl?r rRNA - 5S RNA.

RNA-polymeras binder t?tt till promotorn och separerar nukleotiderna fr?n komplement?ra str?ngar. Sedan b?rjar detta enzym att r?ra sig l?ngs genen (DNA-molekylen) och n?r kedjorna separeras leder det till syntesen av mRNA p? en av dem (sense), och l?gger, enligt principen om komplement?rt adenin till tymin, uracil till adenin, guanin till cytosin och cytosin till guanin. De sektioner av DNA d?r polymeraset bildade mRNA kopplas samman och den syntetiserade mRNA-molekylen separeras gradvis fr?n DNA:t. Slutet p? mRNA-syntesen best?ms av transkriptionsstoppst?llet -- terminator. Nukleotidsekvenserna f?r promotorn och terminatorn k?nns igen av speciella proteiner som reglerar aktiviteten av RNA-polymeras.

Innan man l?mnar k?rnan f?sts en metylerad guaninrest som kallas "hatten" till den initiala delen av mRNA (5"-?nden), och cirka 200 adenylsyrarester l?ggs till i slutet av mRNA:t (3"-?nden). I denna form passerar moget mRNA genom k?rnmembranet in i cytoplasman till ribosomen och kombineras med den. Man tror att i eukaryoter ?r "h?ljet" av mRNA involverat i dess bindning till den lilla subenheten av ribosomen.

Uts?nda mRNA. Detta ?r proteinsyntes p? ribosomer, styrd av mRNA-mallen. I det h?r fallet ?vers?tts information fr?n nukleinsyrors fyra bokst?ver till alfabetet p? tjugo bokst?ver av aminosyrasekvenser i polypeptidkedjor.

Det finns tre steg i denna process.

Aktivering av fria aminosyror - bildning aminoacyladenylater som ett resultat av interaktionen av aminosyror med ATP under kontroll av enzymer specifika f?r varje aminosyra. Dessa enzymer ?r aminoacylRNA-syntetaser- delta i n?sta steg.

Aminoacylering av tRNA ?r till?gget av aminosyrarester till tRNA genom interaktionen av tRNA och aminoacyl-tRNA-syntetaskomplexet med aminoacyladenylater. I detta fall ?r varje aminosyrarest bunden till sin specifika klass av tRNA.

Translation sj?lv, eller polymerisation av aminosyrarester med bildning av peptidbindningar.

Under translation ?vers?tts s?lunda sekvensen av nukleotider i mRNA till motsvarande strikt ordnade sekvens av aminosyror i det syntetiserade proteinets molekyl. ?vers?ttningsprocessen involverar mRNA, ribosomer, tRNA och aminoacyl-tRNA-syntetaser.

Signal s?ndningsinitiering i pro- och eukaryoter anv?nds AUT-kodonet om det finns i b?rjan av mRNA:t. I det h?r fallet "k?nns det igen" av ett specialiserat initierande formylmetionin (i bakterier) eller metionin (i eukaryoter) tRNA. I andra fall "l?ses" AUG-kodonet som metionin. Initieringssignalen kan ocks? vara GUG-kodonet. Denna interaktion sker p? ribosomen vid dess aminoacylcentrum (A-centrum), huvudsakligen bel?get p? den lilla underenheten av ribosomen.

Interaktionen mellan AUG-kodonet av budb?rar-RNA, den lilla ribosomala subenheten och formylmetionyl-tRNA-former initieringskomplex. K?rnan i denna interaktion ?r att AUG-kodonet p? mRNA:t ?r f?st med dess antikod.

UAC tRNA som f?ngar och b?r aminosyramolekylen metionin (i bakterier ?r initiatorn tRNA den som b?r formylmetionin). Sedan ansluter sig den stora ribosomala subenheten (50S*) till detta komplex, best?ende av den lilla ribosomala subenheten (30S*), mRNA och tRNA. Som ett resultat bildas en helt sammansatt ribosom, inklusive en molekyl av mRNA och ett initiator-tRNA med en aminosyra. Ribosomen inneh?ller aminoacyl Och peptidyl centrerar.

Den f?rsta aminosyran (metionin) kommer f?rst in i aminoacylcentret. Under f?stningen av den st?rre ribosomala subenheten flyttar mRNA:t ett kodon och tRNA:t flyttar sig fr?n aminoacylcentret till peptidylcentret. Aminoacylcentret tar emot n?sta kodon av mRNA, som kan binda till antikodonet f?r n?sta aminoacyl-tRNA. Fr?n detta ?gonblick b?rjar den andra etappen av s?ndningen - f?rl?ngning, under vilken cykeln att f?rena aminosyramolekyler till den v?xande polypeptidkedjan upprepas m?nga g?nger. S?ledes, i enlighet med budb?rar-RNA-kodonet, kommer en andra tRNA-molekyl som b?r n?sta aminosyra in i ribosomens aminoacylcentrum. Detta tRNA, med dess antikodon, binder till mRNA:ts komplement?ra kodon. Omedelbart, med hj?lp av pepticyltransferas, kopplas den f?reg?ende aminosyran (metionin) med sin karboxylgrupp (COOH) till aminogruppen (NH 2) i den nyligen levererade aminosyran. En peptidbindning bildas mellan dem. I det h?r fallet frig?rs en vattenmolekyl:

Som ett resultat fris?tts mRNA:t som levererade metionin, och en dipeptid ?r redan f?st till tRNA:t i aminoacylcentret. F?r vidare implementering av f?rl?ngningsprocessen m?ste aminoacylcentret frig?ras, vilket ?r vad som h?nder.

Som ett resultat av translationsprocessen flyttar dipeptidyl-tRNA-komplexet fr?n aminoacylcentret till peptidylcentret. Detta sker p? grund av att ribosomen f?rflyttas av ett kodon med deltagande av ett enzym translokaser och proteinf?rl?ngningsfaktor. Det frigjorda tRNA:t och mRNA-kodonet som var bundet till det l?mnar ribosomen. N?sta tRNA levererar en aminosyra till det frigjorda aminoacylcentret i enlighet med kodonet som tas emot d?r. Denna aminosyra ?r kopplad till den f?reg?ende med hj?lp av en peptidbindning. I detta fall f?rflyttar ribosomen ytterligare ett kodon, och processen upprepas tills ett av de tre stoppkodonen (nonsenskodonen), dvs UAA, UAG eller UGA, anl?nder till aminoacylcentret.

Efter att termineringskodonet g?r in i ribosomens aminoacylcentrum, b?rjar det tredje steget av polypeptidsyntes - upps?gning. Det b?rjar med bindningen av en av proteintermineringsfaktorerna till termineringskodonet f?r mRNA, vilket leder till att ytterligare kedjef?rl?ngning blockeras. Avbrytande av syntes leder till fris?ttningen av den syntetiserade polypeptidkedjan och ribosomala subenheter, som efter fris?ttning dissocierar och kan delta i syntesen av n?sta polypeptidkedja,

Hela translationsprocessen ?tf?ljs av klyvning av GTP (guanosintrifosfat) molekyler, och deltagande av ytterligare proteinfaktorer specifika f?r processerna f?r initiering (initieringsfaktorer), f?rl?ngning (f?rl?ngningsfaktorer) och avslutning (termineringsfaktorer) kr?vs. Dessa proteiner ?r inte en integrerad del av ribosomen, men ?r f?sta till den i vissa stadier av translation. Generellt sett ?r ?vers?ttningsprocessen densamma i alla organismer.

Processen f?r proteinsyntes ?r mycket komplex. Ut?ver de som n?mnts s?kerst?lls dess f?rekomst av m?nga andra enzymer. U E. coli Omkring 100 gener har uppt?ckts som kontrollerar syntesen av polypeptider och bildandet av olika element som ing?r i translationsapparaten. Eftersom mRNA-molekylen ?r tillr?ckligt l?ng kan flera ribosomer f?sta vid den. I var och en av de ribosomer som ?r associerade med en mRNA-molekyl syntetiseras samma proteinmolekyler, men denna syntes ?r i olika stadier, vilket best?ms av vilka av dem som kom i kontakt med mRNA-molekylen tidigare och vilka senare. N?r ribosomen r?r sig l?ngs mRNA:t (fr?n dess 5"- till 3"-?nden), frig?rs den initierande regionen av kedjan, n?sta aktiva ribosomala komplex s?tts ihop p? den och polypeptidsyntesen b?rjar igen p? samma matris. N?r flera aktiva ribosomer interagerar med en mRNA-molekyl, polyribosom, eller polysom.

Polypeptidkedjorna som bildas under proteinsyntes genomg?r posttranslationella transformationer och utf?r d?refter sina specifika funktioner. Prim?r struktur En polypeptid best?ms av sekvensen av aminosyror i den. Polypeptidkedjor bildar spontant en viss sekund?r struktur, som best?ms av arten av sidogrupperna av aminosyrarester (a-helix, vikt v-ark, slumpm?ssig spiral). Alla dessa och andra strukturella egenskaper definierar n?gon fast tredimensionell konfiguration, som kallas terti?r(eller rumslig) strukturen av polypeptiden, i huvudsak ?terspeglar hur en given polypeptidkedja ?r utlagd i tredimensionellt rymden.

Proteiner kan best? av en eller flera polypeptidkedjor. I det andra fallet kallas de oligomera proteiner. De k?nnetecknas av en viss kvart?r struktur. Denna term h?nvisar till den allm?nna konfigurationen av ett protein som uppst?r fr?n associationen av alla dess ing?ende polypeptidkedjor. Specifikt inkluderar den strukturella modellen av humant hemoglobin tv? a-kedjor och tv? v-kedjor, som ?r sammanl?nkade f?r att bilda en kvart?r proteinstruktur.

Noggrannheten av polypeptidsyntes beror p? korrekt bildning av ett system av v?tebindningar mellan kodon och antikodon. Innan n?sta peptidbindning st?ngs kontrollerar ribosomer den korrekta bildningen av kodon-antikodonparet. Direkta bevis till f?rm?n f?r den aktiva rollen av ribosomer f?r att kontrollera komplementariteten av kodon-antikodonbindningar ?r uppt?ckten av mutationer som f?r?ndrar ribosomala proteiner och d?rmed p?verkar translationsnoggrannheten. Fr?gan om mutationer kommer att diskuteras i kapitel 6.

SPECIALISERAD ?VERF?RING AV GENETISK INFORMATION. RNA REPLIKATION.Det finns tre typer av processer inom vilka specialiserad ?verf?ring av genetisk information sker. En av dem - ?verf?ringen av information fr?n RNA till RNA - kan bara detekteras i celler infekterade med virus vars genetiska material ?r RNA. Dessa ?r i synnerhet tobaksmosaikviruset och m?nga andra v?xtvirus, RNA-inneh?llande bakteriofager och vissa andra djurvirus, s?som poliovirus. Dessa virala genomiska RNA, enkelstr?ngade eller dubbelstr?ngade, b?r gener som kodar f?r specifika RNA-replikaser, som kan syntetisera komplement?ra RNA-molekyler fr?n en RNA-mall. De kan i sin tur fungera som mallar f?r syntes av kopior av moder-RNA-kedjorna p? liknande s?tt. ?verf?ringen av genetisk information fr?n RNA till RNA bygger ocks? p? principen om komplement?ra baser i moder- och dotterstr?ngarna av RNA.

Omv?nd transkription. Denna typ av specialiserad ?verf?ring av genetisk information inte fr?n DNA till RNA, utan vice versa fr?n RNA till DNA, hittades i djurceller infekterade med en viss typ av virus. Detta ?r en speciell typ av RNA-virus som kallas retrovirus. Det har nu konstaterats att en annan typ av virus ?r det DNA-inneh?llande hepatitviruset I i sin utveckling anv?nder den ocks? ?verf?ring av information fr?n RNA till DNA.

Retrovirus inneh?ller enkelstr?ngade RNA-molekyler, d?r varje viral partikel har tv? kopior av RNA-genomet, dvs virus av denna typ ?r den enda k?nda typen av diploida virus. De uppt?cktes f?rst f?r sin f?rm?ga att orsaka tum?rer hos djur. Det f?rsta viruset av denna typ beskrevs 1911. Pepton Routh, som uppt?ckte smittsamt sarkom hos kycklingar.

Efter att retrovirus-RNA kommer in i v?rdcellen uts?tts det virala genomet f?r omv?nd transkription. I detta fall bildas f?rst en RNA-DNA-duplex och sedan dubbelstr?ngat DNA. Dessa steg f?reg?r uttrycket av virala gener p? proteinniv? och bildandet av RNA-genom.

Enzymet som katalyserar den komplement?ra kopieringen av RNA f?r att bilda DNA kallas Omv?nt transkriptas. Det finns i retrovirala partiklar (virioner) och aktiveras efter att viruset kommer in i cellen och f?rst?r dess lipid-glykoproteinskal.

Det finns allt fler bevis f?r att omv?nd transkription f?rekommer i en m?ngd olika eukaryota celler, och omv?nt transkriptas spelar en viktig roll i genomomarrangeringsprocesser.

Retrovirala omv?nda transkriptaser ?r i huvudsak DNA-polymeraser som kan anv?ndas in vitro som DNA-mallar. Men de arbetar mycket mer effektivt p? RNA. Liksom alla DNA-polymeraser kan omv?nda transkriptaser inte initiera syntesen av nya DNA-str?ngar. Men om syntes redan har initierats med primer-RNA eller den 3"-terminala regionen av DNA, utf?r enzymet effektivt syntes med hj?lp av DNA-str?ngen som mall.

Retrovirus har visat sig vara ett mycket anv?ndbart verktyg i modern genteknikforskning. De fungerar som en k?lla f?r att erh?lla n?stan rent omv?nt transkriptas, ett enzym som spelar en avg?rande roll i m?nga arbeten baserade p? kloning av eukaryota gener. S?ledes ?r renat individuellt mRNA som kodar f?r ett protein av intresse f?r en forskare, som regel, mycket l?ttare att isolera ?n ett genom-DNA-fragment som kodar f?r detta protein. En DNA-kopia av detta mRNA kan sedan g?ras med anv?ndning av omv?nt transkriptas och infogas i en l?mplig plasmid f?r kloning och produktion av betydande m?ngder av det ?nskade DNA:t.

DNA-?vers?ttning. Den tredje typen av specialiserad ?verf?ring av genetisk information fr?n DNA direkt till protein observerades endast i laboratoriet in vitro. Under dessa f?rh?llanden kan vissa antibiotika, s?rskilt streptomycin och neomycin, som interagerar med ribosomer f?r?ndra deras egenskaper p? ett s?dant s?tt att ribosomer b?rjar anv?nda enkelstr?ngat DNA som mall ist?llet f?r mRNA, fr?n vilket bassekvensen direkt ?vers?tts till aminosyrasekvensen f?r den syntetiserade polypeptiden.

Kom ih?g!

Vilken struktur har proteiner och nukleinsyror?

L?nga proteinkedjor ?r uppbyggda av endast 20 olika typer av aminosyror, som har en generell strukturplan, men skiljer sig fr?n varandra i radikalens struktur. N?r de kombineras bildar aminosyramolekyler s? kallade peptidbindningar. Genom att vrida sig i form av en spiral f?r proteintr?den en h?gre organisationsniv? - en sekund?r struktur. Slutligen viks polypeptidspiralen och bildar en kula (klot). Det ?r denna terti?ra struktur av proteinet som ?r dess biologiskt aktiva form, som har individuell specificitet. F?r ett antal proteiner ?r den terti?ra strukturen emellertid inte slutgiltig. Den sekund?ra strukturen ?r en polypeptidkedja vriden till en spiral. F?r starkare interaktion i sekund?rstrukturen sker intramolekyl?r interaktion med hj?lp av –S–S– sulfidbryggor mellan helixvarven. Detta s?kerst?ller styrkan hos denna struktur. Terti?r struktur ?r en sekund?r spiralformad struktur vriden till kulor - kompakta klumpar. Dessa strukturer ger maximal styrka och st?rre ?verfl?d i celler j?mf?rt med andra organiska molekyler.

DNA ?r en dubbelhelix, RNA ?r en enkel kedja av nukleotider.

Vilka typer av RNA k?nner du till?

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

mRNA - syntetiseras i k?rnan p? en DNA-matris och ?r grunden f?r proteinsyntes.

tRNA - transport av aminosyror till platsen f?r proteinsyntes - till ribosomer.

Var bildas ribosomala subenheter?

r-RNA syntetiseras i k?rnorna i k?rnan och bildar sj?lva cellens ribosomer.

Vilken funktion har ribosomer i en cell?

Proteinbiosyntes - sammans?ttning av en proteinmolekyl

Granska fr?gor och uppgifter

1. Kom ih?g den fullst?ndiga definitionen av begreppet "liv".

F. Engels ”Livet ?r ett s?tt att existera f?r proteinkroppar, vars v?sentliga punkt ?r det st?ndiga utbytet av ?mnen med den yttre naturen som omger dem, och med upph?randet av denna metabolism upph?r ocks? livet, vilket leder till nedbrytning av proteinet. Och i oorganiska kroppar kan en liknande metabolism f?rekomma, som sker ?verallt ?ver tiden, eftersom kemiska handlingar intr?ffar ?verallt, ?ven om mycket l?ngsamt. Men skillnaden ?r att n?r det g?ller oorganiska kroppar, f?rst?r ?mnesoms?ttningen dem, men n?r det g?ller organiska kroppar ?r det ett n?dv?ndigt villkor f?r deras existens."

2. N?mn de huvudsakliga egenskaperna hos den genetiska koden och f?rklara deras betydelse.

Koden ?r triplett och redundant – fr?n 4 nukleotider kan man skapa 64 olika tripletter, d.v.s. kodar f?r 64 aminosyror, men endast 20 anv?nds i levande varelser.

Koden ?r entydig - varje triplett krypterar endast en aminosyra.

Det finns skiljetecken mellan gener - tecknen ?r n?dv?ndiga f?r korrekt gruppering av en monoton sekvens av nukleotider i tripletter, eftersom Det finns inga partitionsm?rken mellan trillingar. Rollen f?r genm?rkning utf?rs av tre tripletter som inte kodar f?r n?gra aminosyror - UAA, UAG, UGA. De betecknar slutet p? en proteinmolekyl, som en punkt i en mening.

Det finns inga skiljetecken inuti genen - eftersom genkoden ?r som ett spr?k; L?t oss titta p? den h?r egenskapen med hj?lp av exempelfrasen:

DET VAR EN TYST KATT OCH DEN KATTEN VAR SNYGGT MIG

Genen lagras enligt f?ljande:

ZHILBYLKOTTIKHBYLSERMILMNETOTKOT

Betydelsen kommer att ?terst?llas om trillingarna grupperas korrekt, ?ven i fr?nvaro av skiljetecken. Om vi b?rjar gruppera med den andra bokstaven (andra nukleotiden) f?r vi f?ljande sekvens:

ILB YLK OTT IHB YLS ERM ILM NO OTK OT

Denna sekvens har inte l?ngre biologisk betydelse, och om den implementeras kommer resultatet att bli ett ?mne fr?mmande f?r den givna organismen. D?rf?r har en gen i en DNA-kedja en strikt fast b?rjan och slutet av avl?sningen.

Koden ?r universell - samma f?r alla varelser som lever p? jorden: hos bakterier, svampar och m?nniskor kodar samma trillingar f?r samma aminosyror.

3. Vilka processer ligger till grund f?r ?verf?ringen av ?rftlig information fr?n generation till generation och fr?n k?rnan till cytoplasman, till platsen f?r proteinsyntesen?

Meios ?r grunden f?r ?verf?ring av ?rftlig information fr?n generation till generation. Transkription (fr?n latin transkription - omskrivning). Information om proteiners struktur lagras i form av DNA i cellk?rnan och proteinsyntes sker p? ribosomer i cytoplasman. Messenger-RNA fungerar som en mellanhand som ?verf?r information om strukturen hos en viss proteinmolekyl till platsen f?r dess syntes. Broadcast (fr?n lat. ?vers?ttning - ?verf?ring). mRNA-molekyler g?r ut genom k?rnporer till cytoplasman, d?r det andra steget av implementeringen av ?rftlig information b?rjar - ?vers?ttningen av information fr?n RNAs "spr?k" till proteinets "spr?k".

4. Var syntetiseras alla typer av ribonukleinsyror?

Alla typer av RNA syntetiseras p? en DNA-mall.

5. Ber?tta var proteinsyntesen sker och hur den g?r till.

Stadier av proteinbiosyntes:

– Transkription (fr?n latin omskrivning): processen f?r mRNA-syntes p? en DNA-matris, detta ?r ?verf?ringen av genetisk information fr?n DNA till RNA, transkription katalyseras av enzymet RNA-polymeras. 1) R?relser av RNA-polymeras - avlindning och ?terst?llande av DNA-dubbelhelixen, 2) Information fr?n DNA-genen - till mRNA enligt komplementaritetsprincipen.

– Koppling av aminosyror med t-RNA: Struktur av t-RNA: 1) aminosyran ?r kovalent f?st till t-RNA:t med hj?lp av enzymet t-RNA-syntetas, motsvarande antikodonet, 2) En viss aminosyra ?r f?st vid till bladskaftet p? t-RNA-bladet

– ?vers?ttning: ribosomal proteinsyntes fr?n aminosyror till mRNA, som sker i cytoplasman. 1) Initiering - b?rjan av syntesen. 2) F?rl?ngning - sj?lva proteinsyntesen. 3) Avslutning - igenk?nning av ett stoppkodon - slutet av syntesen.

6. Titta p? fig. 45. Best?m i vilken riktning - fr?n h?ger till v?nster eller fr?n v?nster till h?ger - ribosomen som visas i figuren r?r sig i f?rh?llande till mRNA:t. Bevisa din po?ng.

i-RNA:t r?r sig ?t h?ger, ribosomen r?r sig alltid i motsatt riktning f?r att inte st?ra processerna, eftersom flera ribosomer (polysomer) kan sitta p? en str?ng av i-RNA samtidigt. Den visar ocks? ?t vilket h?ll t-RNA r?r sig – fr?n h?ger till v?nster, precis som ribosomen.

Tror! Kom ih?g!

1. Varf?r kan inte kolhydrater utf?ra funktionen att lagra information?

Det finns ingen princip om komplementaritet i kolhydrater, det ?r om?jligt att skapa genetiska kopior.

2. Hur f?rverkligas ?rftlig information om strukturen och funktionerna hos icke-proteinmolekyler som syntetiseras i cellen?

Bildandet av andra organiska molekyler i celler, s?som fetter, kolhydrater, vitaminer, etc., ?r f?rknippad med verkan av katalysatorproteiner (enzymer). Till exempel, enzymer som s?kerst?ller syntesen av fetter hos m?nniskor "g?r" m?nskliga lipider, och liknande katalysatorer i solrosor g?r solrosolja. Enzymer av kolhydratmetabolism hos djur bildar reserv?mnet glykogen, och i v?xter, n?r det finns ett ?verskott av glukos, syntetiseras st?rkelse.

3. I vilket strukturellt tillst?nd kan DNA-molekyler vara k?llor till genetisk information?

I ett tillst?nd av spiralisering, eftersom DNA i detta tillst?nd ?r en del av kromosomerna.

4. Vilka strukturella egenskaper hos RNA-molekyler s?kerst?ller deras funktion att ?verf?ra information om ett proteins struktur fr?n kromosomerna till platsen f?r dess syntes?

mRNA - syntetiseras i k?rnan p? en DNA-matris och ?r grunden f?r proteinsyntes. Sammans?ttningen av RNA ?r nukleotider som ?r komplement?ra till DNA-nukleotider, sm? i storlek j?mf?rt med DNA (som s?kerst?ller uttr?de fr?n k?rnporer).

5. F?rklara varf?r DNA-molekylen inte kunde byggas av tre typer av nukleotider.

Koden ?r triplett och redundant – fr?n 4 nukleotider kan man skapa 64 olika tripletter (43), d.v.s. kodar f?r 64 aminosyror, men endast 20 anv?nds i levande varelser. Detta ?r n?dv?ndigt f?r att ers?tta vilken nukleotid som helst, om den pl?tsligt inte finns i cellen kommer nukleotiden automatiskt att ers?ttas med en liknande som kodar f?r samma aminosyra. Om det fanns tre nukleotider skulle 33 bara vara 9 aminosyror, vilket ?r om?jligt, eftersom 20 aminosyror beh?vs f?r vilken organism som helst.

6. Ge exempel p? tekniska processer baserade p? matrissyntes.

matris skrivare,

Nanoteknik,

Kameramatris

Laptop sk?rm matris

Matris av flytande kristallsk?rmar

7. F?rest?ll dig att under ett visst experiment togs tRNA fr?n krokodilceller, apaminosyror, trast-ATP, isbj?rns-mRNA, n?dv?ndiga enzymer fr?n l?vgrodor och g?ddribosomer f?r proteinsyntes. Vems protein syntetiserades slutligen? F?rklara din synpunkt.

Den genetiska koden ?r krypterad i mRNA, vilket betyder en isbj?rn.