Ne feledje, milyen összetevőkből állnak a fehérjék és a nukleinsavak. Mi a genetikai kód? Mi a mátrix szintézis reakcióinak lényege? Hogyan történik az RNS szintézis?

A fehérjék a sejt egyetlen szerves anyagai (a nukleinsavak kivételével), amelyek bioszintézise genetikai apparátusának közvetlen irányítása alatt történik. Maga a fehérjemolekulák összeállítása a sejt citoplazmájában zajlik, és többlépcsős folyamat, amely bizonyos feltételeket és számos komponenst igényel.

A fehérje bioszintézis feltételei és összetevői. A fehérje bioszintézise a különböző típusú RNS aktivitásától függ. A hírvivő RNS (mRNS) közvetítőként szolgál a fehérje elsődleges szerkezetére vonatkozó információk továbbításában, és templátként szolgál annak összeállításához. A transzfer RNS (tRNS) az aminosavakat a szintézis helyére szállítja, és biztosítja azok kapcsolódási sorrendjét. A riboszómális RNS (rRNS) a riboszómák része, amelyen a polipeptidlánc összeáll. A polipeptidlánc riboszómán végzett szintézisét transzlációnak nevezik (a latin fordításból - transzmisszió).

A közvetlen fehérjebioszintézishez a következő összetevőknek kell jelen lenniük a sejtben:

1. hírvivő RNS (mRNS) - információhordozó a DNS-ből a fehérjemolekula összeállításának helyére;
2. riboszómák - organellumok, ahol maga a fehérje bioszintézis megy végbe;
3. aminosavak halmaza a citoplazmában;
4. aminosavakat kódoló RNS-ek (tRNS-ek) átvitele és a riboszómák bioszintézis helyére történő átvitele;
5. enzimek, amelyek katalizálják a bioszintézis folyamatát;
6. Az ATP egy olyan anyag, amely minden folyamathoz energiát biztosít.

A tRNS felépítése és funkciói. Bármely RNS szintézisének folyamata - transzkripció (a latin transzkripcióból - átírás) - mátrixreakciókra utal (erről korábban volt szó). Most nézzük meg a transzfer RNS (tRNS) szerkezetét és az aminosavak kódolásának folyamatát.

A transzfer RNS-ek kis molekulák, amelyek 70-90 nukleotidból állnak. A tRNS-molekulák bizonyos módon össze vannak hajtva, és alakjukban lóherelevélre emlékeztetnek (62. ábra). A molekulában több hurok található. A legfontosabb a központi hurok, amely az antikodont tartalmazza. Az antikodon a tRNS szerkezetében lévő nukleotidok hármasa, amely komplementer egy adott aminosav kodonjával. Antikodonjával a tRNS képes kötődni az mRNS kodonjához.

Rizs. 62. A tRNS molekula szerkezete

A tRNS-molekulák másik végén mindig három azonos nukleotid található, amelyhez aminosav kapcsolódik. A reakciót speciális enzim jelenlétében hajtják végre az ATP energiájának felhasználásával (63. ábra).

Rizs. 63. Egy aminosav tRNS-hez való hozzáadásának reakciója

Polipeptid lánc felépítése riboszómán. A DNS összeállítása egy mRNS-molekula riboszómával való összekapcsolásával kezdődik. A komplementaritás elve szerint az első aminosavval rendelkező tRNS egy antikodonon keresztül kapcsolódik a megfelelő mRNS kodonhoz, és belép a riboszómába. A hírvivő RNS eltol egy triplettet, és egy új tRNS-t visz be egy második aminosavval. Az első tRNS a riboszómában mozog. Az aminosavak közelebb kerülnek egymáshoz, és peptidkötés jelenik meg közöttük. Ezután az mRNS ismét pontosan egy triplettet mozgat. Az első tRNS felszabadul, és elhagyja a riboszómát. A második két aminosavat tartalmazó tRNS a helyére költözik, a következő tRNS pedig a harmadik aminosavval belép a riboszómába (64. ábra). Az egész folyamat újra és újra megismétlődik. A hírvivő RNS, szekvenciálisan áthaladva a riboszómán, minden alkalommal egy új tRNS-t visz be egy aminosavval, és eltávolítja a felszabadultat. A polipeptidlánc fokozatosan növekszik a riboszómán. Az egész folyamatot az enzimek aktivitása és az ATP energiája biztosítja.

Rizs. 64. A riboszómában a teljes peptidlánc felépítésének sémája: 1-4 szakasz szekvenciája

A polipeptidlánc összeépülése leáll, amint a három stopkodon egyike belép a riboszómába. Nem kapcsolódik hozzájuk tRNS. Az utolsó tRNS és az összeállított polipeptidlánc felszabadul, és a riboszómát eltávolítják az mRNS-ből. A polipeptidlánc ezután szerkezeti változásokon megy keresztül, és fehérjévé válik. A fehérje bioszintézise befejeződött.

Egy fehérjemolekula összeállításának folyamata átlagosan 20-500 másodpercig tart, és a polipeptidlánc hosszától függ. Például egy 300 aminosavból álló fehérje körülbelül 15-20 másodperc alatt szintetizálódik. A fehérjék szerkezetileg és funkcionálisan nagyon változatosak. Meghatározzák a szervezet egyik vagy másik jellemzőjének kifejlődését, ami az élővilág specifikusságának, heterogenitásának alapja.

Az örökletes információk realizálása a sejtben. Az örökletes információ élőlényekben való megvalósítása a sejtben végbemenő mátrixszintézis reakciókban történik (65. ábra).

Rizs. 65. Az örökletes program megvalósítása a sejtben: 1 - átírás; 2 - aminosav addíciós reakció; 3 - adás; 4 - DNS; 5 - hírvivő RNS; 6 - transzfer RNS; 7 - aminosav; 8 - riboszóma; 9 - szintetizált fehérje

A reduplikáció új DNS-molekulák felépítéséhez vezet, ami szükséges a gének pontos másolásához és az osztódás során az anyától a leánysejtekbe való átvitelhez. A fehérje bioszintézis a genetikai kóddal és génekkel is összefügg. Az RNS-t, aminosavakat, riboszómákat, enzimeket és ATP-t igénylő transzkripciós és transzlációs reakciók során specifikus fehérjék szintetizálódnak a sejtben. Meghatározzák annak jellemző tulajdonságait, mivel mindenekelőtt a bioszintézis során a sejtben a létfontosságú reakciók lefolyásáért felelős enzimfehérjék összeállítása történik.

A fehérje bioszintézis része a sejt és az egész szervezet genetikai programjának megvalósítási folyamatának. Ez a folyamat az RNS-szintézishez és a DNS-replikációhoz hasonlóan egy templát szintézis reakciója. De az utolsó két reakcióval ellentétben a fehérje bioszintézise az élőlények organoid-sejtes szerveződési szintjén megy végbe.

Gyakorlatok a tárgyalt anyag alapján

1. Milyen feltételek szükségesek a fehérje bioszintéziséhez egy sejtben?
2. Magyarázza el, hogyan adnak aminosavakat a tRNS-molekulákhoz.
3. A tRNS molekula mely részei határozzák meg az aminosav helyzetét a polipeptidláncban?
4. Miért van szükség a genetikai információk pontos másolására a fehérjebioszintézis során? Milyen reakciók biztosítják a megvalósítását?
5. Hogyan épül fel a polipeptid lánc a riboszómán?
6. Mi a fő különbség a mátrix szintézis reakciói és a disszimilációs és fotoszintézis reakciók között? Válaszát indokolja.

Egészen az 50-es évek közepéig. Úgy gondolták, hogy a mikroszómák a fehérjeszintézis központja. Később kiderült, hogy nem minden mikroszóma vesz részt a bioszintézisben, hanem csak a ribonukleoprotein komplexek, amelyeket R. Robertson riboszómáknak nevezett. A hazai biokémikus A.S. A Spirin 1963-ban két riboszomális alegységet izolált, és meghatározta szerkezetüket. A sejtekben egy 5-70 riboszómából álló szerkezet, a poliszóma felfedezése lehetővé tette J. Watson számára, hogy azt sugallja, hogy a fehérjeszintézis egyidejűleg sok, az mRNS-hez kapcsolódó riboszómán megy végbe. További kísérletek feltárták a teljes fordítási mechanizmust.

Az előadás vázlata:

1. ÁTÍRÁS.

2. A KIEGÉSZÍTŐSÉG FOGALMA.

3. KÖZVETÍTÉS.

4. MÁTRIX SZINTÉZIS.

A sejtekben a legösszetettebb szerves anyagok a fehérjék. A sejt élettartama során deformálódnak, denaturálódnak, és helyettük újak jönnek létre. Így a fehérje bioszintézis folyamatosan megy végbe – percenként több ezer új fehérjemolekulát szintetizál a sejt. A fehérjeszintézis több szakaszból áll.

Átírás– A fehérjeszintézis a DNS részvételével megy végbe, hiszen a DNS-molekulában van megírva a fehérje szerkezete, vagyis az aminosavak elrendezésének bizonyos sorrendje. A DNS-molekula azon szakaszát, amely az egyes fehérjék szerkezetére vonatkozó információkat hordoz, ún genom.

A DNS-sel a létrejövő fehérje szerkezetére vonatkozó információ egy másik nukleinsavba - RNS-be kerül. Így a DNS az a mátrix, amely biztosítja az eredeti forrás „öntését” az RNS-molekulára. De az RNS nem csak a létrejövő fehérje szerkezetét másolja, hanem ezt az információt a sejtmagból a riboszómákba továbbítja. Ezt a típusú RNS-t hírvivő RNS-nek nevezik, és több ezer nukleotidot tartalmazhat. Az információ DNS-ből RNS-be másolásának folyamatát ún átírása.

Ha minden aminosavnak (20 db van) saját „betűje”, azaz saját DNS-nukleotidja lenne, minden egyszerű lenne: egy bizonyos aminosavat lemásolnának a nukleotidjából. De csak 4 nukleotid van, ami azt jelenti, hogy csak 4 aminosav másolható a sejt RNS-ére. A fennmaradó 16 nem tudta végrehajtani ezt a műveletet. Ezért a természet egy másik mechanizmust talált ki az információ továbbítására - egy speciális kód segítségével.

A természet által az evolúció során feltalált DNS-kód 3 „betűből” - 3 nukleotidból áll. Így minden aminosav nem egy nukleotidnak, hanem 3 nukleotid bizonyos kombinációjának felel meg, amelyeket „hármasnak” neveznek.

Például: a „Valin” aminosavat a következő nukleotidszekvencia kódolja - C-A-A (citozin - adenin - adenin). Aminosav leucin - A-A-C (adenin - adenin - citozin). Ezért, ha a DNS egy bizonyos részében a nukleotidok sorrendje: C-A-A-A-C-A-A-A-C-G-G-G, akkor ezt a sorozatot hármasokra - „hármasokra” osztva megfejthető a kódolt aminosavak – valin – cisztein – leucin – prolin.

A DNS-ből az RNS-be történő információ átviteléhez szükséges, hogy az adó és a vevő eszközök azonos hullámhosszra legyenek hangolva. komplementaritás. Vagyis a specifikus DNS-nukleotidoknak meg kell felelniük a specifikus RNS-nukleotidoknak. Például: ha a DNS-lánc egyik helyén van egy G nukleotid (guanin), akkor a C nukleotidnak (citozin) vele szemben kell elhelyezkednie az RNS-láncban.

Így a komplementaritás elve szerint az RNS-nukleotidok a következőképpen vannak elrendezve: G( DNS)- C( RNS), C( DNS)- G( RNS), A( DNS)- U( RNS), T( DNS)- A( RNS) (U-uridil, T-timidil). Így ugyanaz az aminosav - prolin egy DNS-molekulában G-G-G triplettként van írva, és a DNS-re másolás után C-C-C triplettként kódolódik.

Adás. A következő szakasz az, hogy a sejt RNS-molekulák elhagyják a sejtmagot, és belépnek a citoplazmába, ahol érintkezésbe kerülnek a riboszómákkal. A sejt építőanyagát riboszómákba - aminosavakba is küldik, amelyekből fehérjemolekulákat állítanak össze a sejtes RNS kódnak megfelelően. Az aminosavak riboszómákba történő szállítását egy speciális típusú RNS végzi - szállítás. Molekulája rövid nukleotidláncokból áll. Mind a 20 aminosavnak megvan a maga transzfer RNS-e; a transzfer RNS molekula szigorúan specifikus. Mielőtt közvetlenül részt venne egy fehérjemolekula összeállításában, az aminosavat ATP tölti fel. Ezt az energiát a mitokondriumok biztosítják. Az energiával töltött aminosavak transzfer RNS kíséretében a riboszómákba kerülnek, ahol a fehérjeszintézis megtörténik.

A riboszómák 2 egyenlőtlen lebenyből állnak, amelyeken keresztül egy transzfer RNS molekula húzódik át, mint egy gyöngyön. Ez a folyamat a mágnesszalag hangfelvevő fejen való áthaladásához is hasonlítható, csak az RNS nem simán, hanem kis lépésekben csúszik.

Így 3 típusú RNS létezik - hírvivő, transzport és riboszómális - az utóbbi a riboszómák része.

A fehérjemolekulák összeállításánál a természet ezt az elvet alkalmazza mátrix szintézis annak biztosítása érdekében, hogy a létrehozott fehérjemolekulák szorosan illeszkedjenek a meglévő molekula szerkezetében elhelyezett tervhez.

Sematikusan az egész folyamatot a következőképpen ábrázolhatjuk: a fonalszerű RNS-t kör alakú testekkel tűzik ki. Ezek riboszómák. 1 riboszóma, amely a bal végétől egy fonalra van felfűzve, megkezdi a fehérjeszintézist. Ahogy az RNS-szál mentén mozog, egy fehérjemolekula áll össze. Aztán 2, 3... jön a fonalra, és mindegyik összeállítja a saját fehérjét, amit a mátrix határoz meg. Ugyanakkor az RNS-szál mentén mozgó minden riboszóma aminosavakat kap transzfer RNS kíséretében. Ebben az esetben csak az az aminosav kerül hozzáadásra, amely (a komplementaritás szerint) megfelel a DNS-molekula kódjának.

Ezt a folyamatot ún adás. Az aminosavak egymáshoz való kapcsolódása enzimek hatására megy végbe. Amikor a fehérjemolekula készen áll, a riboszóma leugrik az RNS-szálról, és felszabadul, hogy új molekulát állítson össze. A kész fehérjemolekula a sejt azon részébe költözik, ahol szükség van rá. A fehérjemolekula összeállításának folyamata nagyon gyors - negyed másodperc alatt 146 aminosavból álló fehérjemolekula keletkezik.

A fehérjemolekula összeállítására szolgáló program hírvivő RNS formájában lép be a riboszómákba. „Építőanyag” - az aminosavakat a transzfer RNS-összeállítás helyére szállítják. A mátrix elv biztosítja egy fehérjemolekula felépítését, amelyet korábban a DNS határoz meg. A fehérjetermelés energiafelhasználással jár, és enzimek részvételével történik. Az energiát a mitokondriumok szolgáltatják, hordozója az energiadús ATP anyag.

Kérdések az önálló tanuláshoz:

1. A fehérje funkciói a sejtben.

2. A fehérje bioszintézis szakaszai.

3. DNS: elhelyezkedés a sejtben, szerepe a fehérje bioszintézisben.

4. Az RNS típusai, funkcióik.

5. Transzkripció, DNS és RNS részvétele.

6. Fordítás, riboszómák szerepe.

7. A komplementaritás fogalma.

A fehérjemolekula elsődleges szerkezetére vonatkozó információkat a DNS tartalmazza, amely egy eukarióta sejt magjában található. A DNS egy lánca vagy szála sok fehérjéről tartalmazhat információt. A gén a DNS egy szakasza (töredéke), amely információt hordoz egy fehérje szerkezetéről. A DNS-molekula egy fehérje aminosav-szekvenciájának kódját tartalmazza specifikus nukleotidszekvencia formájában. Ebben az esetben a jövőbeni fehérjemolekulában minden aminosav a DNS-molekula három nukleotidból álló szakaszának (tripletnek) felel meg.

Folyamat fehérje bioszintézis sorozatos eseményeket tartalmaz:

DNS replikáció (a sejtmagban) átírása hírvivő RNS (a citoplazmában riboszómák segítségével) fehérje transzláció

A messenger RNS (mRNS) szintézise a sejtmagban megy végbe. Az egyik DNS-szál mentén, enzimek segítségével és a nitrogénbázisok komplementaritásának elvét figyelembe véve hajtják végre. A DNS-génekben lévő információ szintetizált mRNS-molekulává történő átírásának folyamatát ún. átírása. Nyilvánvaló, hogy az információ RNS-nukleotidok szekvenciájaként kerül átírásra. A DNS-szál ebben az esetben templátként működik. Képződése során az RNS-molekula nitrogénbázisú timin helyett uraciát tartalmaz.

G - C - A - A - C - T – a DNS-molekula egyik láncának fragmentuma
- C - G - U - U - G - A – hírvivő RNS molekula fragmentuma.

Az RNS-molekulák egyediek, mindegyik egy-egy génről hordoz információt. Ezután az mRNS-molekulák a nukleáris membrán pórusain keresztül elhagyják a sejtmagot, és a citoplazmába irányítják a riboszómák felé. Az aminosavakat transzfer RNS (tRNS) segítségével is szállítják ide. Egy tRNS-molekula 70-80 nukleotidból áll. A molekula általános megjelenése egy lóherelevélre emlékeztet.

A „felül” egy atikodon (nukleotidok kódhármasa) található, amely egy adott aminosavnak felel meg. Ezért minden aminosavnak megvan a saját specifikus tRNS-e. A fehérjemolekula összeállításának folyamata a riboszómákban megy végbe, és az ún adás. Egy mRNS-molekulán egymás után több riboszóma található. Mindegyik riboszóma funkcionális központja két mRNS-hármast képes befogadni. A nukleotidok kódhármasa - egy t-RNS-molekula, amely megközelítette a fehérjeszintézis helyét, megfelel az i-RNS nukleotidok hármasának, amely jelenleg a riboszóma funkcionális központjában található. Ezután a riboszóma három nukleotidnak megfelelő lépést tesz az mRNS-lánc mentén. elválik a t-RNS-től és fehérje monomerek láncává válik. A felszabaduló t-RNS oldalra mozdul, és egy idő után ismét kapcsolódhat egy bizonyos savhoz, amely a helyszínre kerül. protein szintézis. Így a DNS-hármas nukleotidszekvenciája megfelel az mRNS-hármas nukleotidszekvenciájának.

A fehérjebioszintézis összetett folyamatában számos anyag és sejtszervecskék funkciója valósul meg.

Fehérje bioszintézis

Fehérje bioszintézis

A szervezet anyagcseréjében a fehérjéké és a nukleinsavaké a vezető szerep. A fehérjeanyagok a sejt összes létfontosságú szerkezetének alapját képezik, a citoplazma részét képezik. A fehérjék szokatlanul magas reaktivitásúak. Katalitikus funkcióval rendelkeznek, azaz enzimek, ezért a fehérjék határozzák meg az összes anyagcsere-reakció irányát, sebességét és szoros koordinációját, konjugációját.

A fehérjék életjelenségeiben betöltött vezető szerepe kémiai funkcióik gazdagságával és sokféleségével, valamint a citoplazmát alkotó egyéb egyszerű és összetett anyagokkal való különféle átalakulások és kölcsönhatások kivételes képességével függ össze.

A nukleinsavak a sejt legfontosabb szervének - a sejtmagnak, valamint a citoplazmának, riboszómáknak, mitokondriumoknak stb. - részét képezik. A nukleinsavak fontos, elsődleges szerepet játszanak az öröklődésben, a test variabilitásában és a fehérjeszintézisben.

A fehérjeszintézis folyamata nagyon összetett, több lépésből álló folyamat. Különleges organellumokban - riboszómákban - játszódik le. A sejt nagyszámú riboszómát tartalmaz. Például az E. coliban körülbelül 20 000 van.

Hogyan megy végbe a fehérjeszintézis a riboszómákban?

A fehérjemolekulák lényegében egyedi aminosavakból álló polipeptidláncok. De az aminosavak nem elég aktívak ahhoz, hogy önmagukban egyesüljenek egymással. Ezért az aminosavakat aktiválni kell az egymással való összekapcsolódás és a fehérjemolekula kialakítása előtt. Ez az aktiválás speciális enzimek hatására történik. Sőt, minden aminosavnak megvan a saját enzimje, amely kifejezetten rá van hangolva.

Ennek energiaforrása (mint sok sejtben zajló folyamathoz) az adenozin-trifoszfát (ATP).

Az aktiválás hatására az aminosav labilisabbá válik, és ugyanazon enzim hatására a t-RNS-hez kötődik.

Fontos, hogy minden aminosav egy szigorúan specifikus tRNS-nek feleljen meg. Megkeresi „saját” aminosavát, és átviszi a riboszómába. Ezért az ilyen RNS-t transzport RNS-nek nevezik.

Következésképpen különböző aktivált aminosavak lépnek be a riboszómába, tRNS-ükhöz kapcsolódva. A riboszóma olyan, mint egy szállítószalag, amely fehérjeláncot állít össze a benne belépő különféle aminosavakból (13. A és B ábra).

,

Felmerül a kérdés: mi határozza meg az egyes aminosavak egymáshoz kötődésének sorrendjét? Végül is ez a sorrend határozza meg, hogy melyik fehérje szintetizálódik a riboszómában, mivel specifitása a fehérjében lévő aminosavak sorrendjétől függ. A sejt több mint 2000 különböző szerkezetű és tulajdonságú specifikus fehérjét tartalmaz.

Kiderült, hogy a t-RNS-sel, amelyen az aminosav „ül”, a riboszóma „jelet” kap a DNS-től, amely a sejtmagban található. Ennek a jelnek megfelelően ez vagy az a fehérje, ez vagy az az enzim szintetizálódik a riboszómában (mivel az enzimek fehérjék).

A DNS fehérjeszintézisre gyakorolt ​​irányító hatása nem közvetlenül, hanem egy speciális közvetítő, az RNS azon formája segítségével történik, amelyet hírvivő vagy hírvivő RNS-nek (m-RNS vagy i-RNS) neveznek.

A messenger RNS a sejtmagban szintetizálódik a DNS hatására, így összetétele a DNS összetételét tükrözi. Az RNS-molekula olyan, mint a DNS-forma öntvénye.

A szintetizált mRNS bejut a riboszómába, és mintegy tervet közvetít ennek a szerkezetnek - hogy a riboszómába kerülő aktivált aminosavakat milyen sorrendben kell összekapcsolni, hogy egy adott fehérje szintetizálódjon. Ellenkező esetben a DNS-ben kódolt genetikai információ az mRNS-be, majd a fehérjébe kerül.

A hírvivő RNS molekula belép a riboszómába, és mintegy összevarrja azt. Ennek a jelenleg a riboszómában található szegmense, amelyet egy kodon (triplet) határoz meg, egészen specifikusan kölcsönhatásba lép egy hozzá szerkezetileg hasonló triplettel (antikodon) a transzfer RNS-ben, amely az aminosavat a riboszómába juttatta. A transzfer RNS aminosavával megközelíti az mRNS specifikus kodonját, és összekapcsolódik vele; egy másik, eltérő aminosavval rendelkező t-RNS-t adnak az i-RNS következő szomszédos szakaszához, és így tovább, amíg az i-RNS teljes láncát le nem olvassa, és amíg az összes aminosav a megfelelő sorrendben redukálódik, egy fehérje molekula. A tRNS pedig, amely az aminosavat a polipeptidlánc egy bizonyos részére szállította, felszabadul az aminosavából, és kilép a riboszómából. Ezután ismét a citoplazmában a kívánt aminosav csatlakozhat hozzá, és ismét átkerülhet a riboszómába. A fehérjeszintézis folyamatában nem egy, hanem több riboszóma - poliriboszóma - vesz részt egyidejűleg.

A genetikai információ átvitelének fő szakaszai: a DNS-en, mint az i-RNS mátrixán történő szintézis (transzkripció) és a polipeptidlánc riboszómáiban történő szintézise az i-RNS-ben foglalt program szerint (transzláció), minden élőlény számára univerzálisak. . E folyamatok időbeli és térbeli kapcsolatai azonban különböznek a pro- és az eukarióták között.

Álló sejtmaggal rendelkező szervezetekben (állatok, növények) a transzkripció és a transzláció térben és időben szigorúan elválik egymástól: a sejtmagban különböző RNS-ek szintézise megy végbe, majd az RNS-molekuláknak el kell hagyniuk a sejtmagot, áthaladva a magmembránon. 13 A) . Az RNS-ek ezután a citoplazmában a fehérjeszintézis helyére - a riboszómákba - szállítódnak. Csak ezután kezdődik a következő szakasz - a műsorszórás.

Azokban a baktériumokban, amelyek sejtmagját nem választja el membrán a citoplazmától, a transzkripció és a transzláció egyszerre megy végbe (13. B ábra).

A gének működését szemléltető modern diagramok biokémiai és genetikai módszerekkel nyert kísérleti adatok logikai elemzése alapján épülnek fel. A finom elektronmikroszkópos módszerek használata lehetővé teszi, hogy szó szerint lássuk a sejt örökletes apparátusának munkáját. A közelmúltban elektronmikroszkópos felvételek készültek, amelyek azt mutatják, hogy a bakteriális DNS-mátrixon, azokon a területeken, ahol az RNS-polimeráz molekulái (a DNS RNS-be történő transzkripcióját katalizáló enzim) kapcsolódnak a DNS-hez, hogyan megy végbe az mRNS-molekulák szintézise. . A lineáris DNS-molekulára merőlegesen elhelyezkedő mRNS-szálak a mátrix mentén mozognak, és megnövekednek a hossza. Ahogy az RNS-szálak meghosszabbodnak, riboszómák csatlakoznak hozzájuk, amelyek viszont az RNS-szál mentén a DNS felé haladnak, és fehérjeszintézishez vezetnek.

Az elmondottakból az következik, hogy a fehérjék és az összes enzim szintézisének helye a sejtben a riboszómák. Képletesen szólva, ezek olyanok, mint a fehérje „gyárak”, mint egy összeszerelő műhely, ahol a fehérje- és aminosavak polipeptidláncának összeállításához szükséges összes anyagot megkapják. A szintetizált fehérje természete az i-RNS szerkezetétől, a benne lévő nukleoidok elrendeződésének sorrendjétől függ, az i-RNS szerkezete pedig a DNS szerkezetét tükrözi, így végső soron a fehérje specifikus szerkezete, pl. a benne lévő különböző aminosavak elrendeződésének sorrendje a DNS-ben lévő nukleoidok sorrendi elhelyezkedésétől, a DNS szerkezetétől függ.

A fehérjebioszintézis bemutatott elméletét mátrixelméletnek nevezzük. Ezt az elméletet mátrixnak nevezik, mivel a nukleinsavak olyan mátrixok szerepét töltik be, amelyekben a fehérjemolekulában lévő aminosavak szekvenciájára vonatkozó összes információt rögzítik.

A fehérjebioszintézis mátrixelméletének megalkotása és az aminosavkód megfejtése a 20. század legnagyobb tudományos eredménye, a legfontosabb lépés az öröklődés molekuláris mechanizmusának feltárása felé.

A növények élete: 6 kötetben. - M.: Felvilágosodás. Szerkesztette: A. L. Takhtadzhyan, főszerkesztő, levelező tag. Szovjetunió Tudományos Akadémia, prof. A.A. Fedorov. 1974 .

Nézze meg, mi a „fehérje bioszintézis” más szótárakban:

A fehérjeszintézis sémája riboszómával A fehérjebioszintézis egy összetett, többlépcsős folyamat egy polipeptidlánc szintézisére ... Wikipédia

Az aminosavak polimerizációs reakcióinak sorozata egy fehérjemolekula polipeptidláncába, amely speciális organellumok, riboszómák sejtjeiben fordul elő; megsértése B. b. számos emberi, állati és növényi betegség hátterében... Nagy orvosi szótár

Természetes szerves vegyületek szintézisének folyamata élő szervezetek által. Egy vegyület bioszintetikus útja e vegyület kialakulásához vezető reakciók sorozata, amelyek általában enzimatikusak (genetikailag meghatározottak), de alkalmanként... ... Wikipédia

- [te], a; m) Különféle szerves anyagok képződése élő szervezetekben. B. mókus. A bioszintézis mechanizmusa. * * * bioszintézis - a szervezet számára szükséges anyagok képződése élő sejtekben enzimbiokatalizátorok részvételével. Általában ennek eredményeként... enciklopédikus szótár

bioszintézis- (te) a; m) Különféle szerves anyagok képződése élő szervezetekben. Fehérje biosi/ntézis. Bioszintézis mechanizmus... Sok kifejezés szótára

Riboszómális bioszintézis- * fishoszomális bioszintézis * riboszomális részecskék riboszómális bioszintézise összeállítása RNS és fehérje komponensekből. Az eukariótákban és prokariótákban úgy koordinálódik, hogy ne halmozódjon fel sem felesleges fehérje, sem felesleges nukleinsav. Az E. coli fehérjeszintézissel rendelkezik... Genetika. enciklopédikus szótár

Ennek a kifejezésnek más jelentése is van, lásd: Fehérjék (jelentések). A fehérjék (fehérjék, polipeptidek) nagy molekulatömegű szerves anyagok, amelyek peptidkötéssel láncba kapcsolt alfa-aminosavakból állnak. Élő szervezetekben... ... Wikipédia

Különféle fehérjék kristályai, amelyeket a Mir űrállomáson és a NASA ingajáratai során termesztettek. A nagymértékben tisztított fehérjék alacsony hőmérsékleten kristályokat képeznek, amelyeket a fehérje modelljének előállítására használnak. Fehérjék (fehérjék, ... ... Wikipédia

I A mókusok (Sciurus) a rágcsálók rendjének mókusok családjába tartozó emlősök nemzetsége. Európa, Ázsia és Amerika erdőiben elterjedt. Körülbelül 50 faj. Alkalmazkodva a fás életmódhoz. Testhossz akár 28 cm. A szőrzet általában vastag, néhány bolyhos.… … Nagy szovjet enciklopédia

Fehérje bioszintézis és genetikai kód

1. definíció

Fehérje bioszintézis– a fehérjeszintézis enzimatikus folyamata a sejtben. Ez magában foglalja a sejt három szerkezeti elemét - sejtmagot, citoplazmát, riboszómákat.

A sejtmagban a DNS-molekulák a benne szintetizált összes fehérjéről tárolnak információt, négybetűs kóddal titkosítva.

2. definíció

Genetikai kód egy DNS-molekula nukleotidszekvenciája, amely meghatározza a fehérjemolekulában lévő aminosavak szekvenciáját.

A genetikai kód tulajdonságai a következők:

A genetikai kód triplet, azaz minden aminosavnak megvan a saját kódhármasa ( kodon), amely három szomszédos nukleotidból áll.

1. példa

A cisztein aminosavat az A-C-A hármas, a valint a C-A-A triplet kódolja.

A kód nem fedi egymást, vagyis a nukleotid nem lehet két szomszédos hármas része.

A kód degenerált, azaz egy aminosavat több hármas is kódolhat.

2. példa

A tirozin aminosavat két triplet kódolja.

A kódban nincsenek vesszők (elválasztó jelek), az információ nukleotidhármasokban olvasható.

3. definíció

Gén – egy DNS-molekula szakasza, amelyet meghatározott nukleotidszekvencia jellemez, és amely meghatározza egy polipeptidlánc szintézisét.

A kód univerzális, azaz minden élő szervezetre ugyanaz - a baktériumoktól az emberekig. Minden élőlénynek ugyanaz a 20 aminosavja van, amelyeket ugyanazok a tripletek kódolnak.

A fehérje bioszintézis szakaszai: transzkripció és transzláció

Bármely fehérjemolekula szerkezetét a DNS kódolja, amely közvetlenül nem vesz részt a szintézisében. Csak sablonként szolgál az RNS-szintézishez.

A fehérje bioszintézis folyamata a riboszómákon megy végbe, amelyek elsősorban a citoplazmában találhatók. Ez azt jelenti, hogy a genetikai információnak a DNS-ből a fehérjeszintézis helyére történő átviteléhez közvetítőre van szükség. Ezt a funkciót az mRNS látja el.

4. definíció

A komplementaritás elvén alapuló mRNS-molekula szintézisének folyamatát a DNS-molekula egyik szálán ún. átírása, vagy átírás.

A transzkripció a sejtmagban történik.

A transzkripciós folyamat egyidejűleg nem a teljes DNS-molekulán, hanem annak csak egy kis szakaszán megy végbe, amely egy adott génnek felel meg. Ebben az esetben a DNS kettős hélix egy része letekerődik, és az egyik lánc egy rövid szakasza szabaddá válik - most az mRNS-szintézis templátjaként szolgál majd.

Ezután az RNS-polimeráz enzim ezen a láncon mozog, és a nukleotidokat egy mRNS-láncba köti, amely megnyúlik.

Jegyzet 2

A transzkripció egyidejűleg több génen is megtörténhet ugyanazon kromoszómán és különböző kromoszómák génjein.

A kapott mRNS egy nukleotidszekvenciát tartalmaz, amely a templáton lévő nukleotidszekvencia pontos másolata.

3. megjegyzés

Ha a DNS-molekula nitrogénbázisú citozint tartalmaz, akkor az mRNS guanint tartalmaz, és fordítva. A DNS komplementer párja az adenin-timin, és az RNS timin helyett uracilt tartalmaz.

Két másik típusú RNS is szintetizálódik speciális géneken - tRNS és rRNS.

Minden típusú RNS szintézisének kezdetét és végét a DNS-templáton szigorúan speciális tripletek rögzítik, amelyek szabályozzák a szintézis kezdetét (kezdeményezését) és leállítását (terminálisát). „Elválasztó jelként” működnek a gének között.

A tRNS aminosavakkal való kombinációja a citoplazmában történik. A tRNS molekula lóhere levél alakú, a antikodon– a tRNS által hordozott aminosavat kódoló nukleotidhármas.

Ahány tRNS, annyiféle aminosav létezik.

4. megjegyzés

Mivel sok aminosavat több triplet is kódolhat, a tRNS-ek száma több mint 20 (kb. 60 tRNS ismert).

A tRNS aminosavakkal való összekapcsolása enzimek részvételével történik. A tRNS molekulák aminosavakat szállítanak a riboszómákba.

5. definíció

Adás egy olyan folyamat, amelynek során a fehérje szerkezetére vonatkozó információk, amelyeket az mRNS-ben nukleotidszekvenciaként rögzítenek, aminosavszekvenciájaként valósulnak meg a szintetizált fehérjemolekulában.

Ez a folyamat a riboszómákban játszódik le.

Először is, az mRNS a riboszómához kapcsolódik. Az első riboszóma, amely fehérjét szintetizál, az mRNS-re van „felfűzve”. Ahogy a riboszóma a szabaddá vált mRNS végéhez ér, egy új riboszóma „felfűződik”. Egy mRNS egyidejűleg több mint 80 riboszómát tartalmazhat, amelyek ugyanazt a fehérjét szintetizálják. Az egy mRNS-hez kapcsolódó riboszómák ilyen csoportját nevezzük poliriboszóma, vagy poliszóma. A szintetizálódó fehérje típusát nem a riboszóma, hanem az mRNS-en rögzített információ határozza meg. Ugyanaz a riboszóma különböző fehérjéket képes szintetizálni. A fehérjeszintézis befejezése után a riboszóma elválik az mRNS-től, és a fehérje belép az endoplazmatikus retikulumba.

Minden riboszóma két alegységből áll - kicsi és nagy. Az mRNS-molekula a kis alegységhez kapcsolódik. A riboszóma és az iRNS érintkezési helyén 6 nukleotid (2 triplett) található. Az egyiket a citoplazmából folyamatosan közelítik a különböző aminosavakat tartalmazó tRNS-ek, és érintik az mRNS kodon antikodonját. Ha a kodon és az antikodon hármasok komplementernek bizonyulnak, peptidkötés jön létre a fehérje már szintetizált részének aminosava és a tRNS által szállított aminosav között. Az aminosavak fehérjemolekulává történő kombinációját a szintetáz enzim részvételével hajtják végre. A tRNS-molekula feladja az aminosavat, és beköltözik a citoplazmába, a riboszóma pedig egy nukleotidhármast mozgat meg. Így szekvenciálisan szintetizálódik a polipeptidlánc. Mindez addig folytatódik, amíg a riboszóma el nem éri a három stopkodon egyikét: UAA, UAG vagy UGA. Ezt követően a fehérjeszintézis leáll.

5. megjegyzés

Így az mRNS kodonok szekvenciája határozza meg az aminosavak fehérjeláncba való beépítésének sorrendjét. A szintetizált fehérjék bejutnak az endoplazmatikus retikulum csatornáiba. Egy sejtben egy fehérjemolekula szintetizálódik 1-2 perc alatt.