Prisiminkite, iš kokių komponentų susideda baltymai ir nukleorūgštys. Kas yra genetinis kodas? Kokia yra matricos sintezės reakcijų esmė? Kaip vyksta RNR sintezė?

Baltymai yra vienintelės ląstelės organinės medžiagos (išskyrus nukleino rūgštis), kurių biosintezė vykdoma tiesiogiai kontroliuojant jos genetinį aparatą. Pats baltymų molekulių surinkimas vyksta ląstelės citoplazmoje ir yra kelių etapų procesas, reikalaujantis tam tikrų sąlygų ir daugybės komponentų.

Baltymų biosintezės sąlygos ir komponentai. Baltymų biosintezė priklauso nuo skirtingų RNR tipų aktyvumo. Messenger RNR (mRNR) tarnauja kaip tarpininkas perduodant informaciją apie pirminę baltymo struktūrą ir kaip jo surinkimo šablonas. Transfer RNR (tRNR) perneša aminorūgštis į sintezės vietą ir užtikrina jų jungčių seką. Ribosominė RNR (rRNR) yra ribosomų, ant kurių yra surinkta polipeptidinė grandinė, dalis. Polipeptidinės grandinės sintezės procesas, atliekamas ribosomoje, vadinamas vertimu (iš lotyniško vertimo - perdavimas).

Tiesioginei baltymų biosintezei ląstelėje turi būti šie komponentai:

1. pasiuntinio RNR (mRNR) - informacijos nešėjas iš DNR į baltymo molekulės surinkimo vietą;
2. ribosomos – organelės, kuriose vyksta pati baltymų biosintezė;
3. aminorūgščių rinkinys citoplazmoje;
4. perneša RNR (tRNR), koduojančias aminorūgštis ir perneša jas į biosintezės vietą ribosomose;
5. fermentai, katalizuojantys biosintezės procesą;
6. ATP yra medžiaga, kuri suteikia energijos visiems procesams.

tRNR struktūra ir funkcijos. Bet kokios RNR sintezės procesas – transkripcija (iš lotyniškos transkripcijos – perrašymas) – reiškia matricines reakcijas (tai buvo minėta anksčiau). Dabar pažvelkime į perdavimo RNR (tRNR) struktūrą ir aminorūgščių kodavimo procesą.

Pernešimo RNR yra mažos molekulės, susidedančios iš 70-90 nukleotidų. tRNR molekulės yra tam tikru būdu sulankstytos ir savo forma primena dobilo lapą (62 pav.). Molekulėje yra keletas kilpų. Svarbiausia yra centrinė kilpa, kurioje yra antikodonas. Antikodonas yra tRNR struktūros nukleotidų tripletas, kuris yra komplementarus konkrečios aminorūgšties kodonui. Su savo antikodonu tRNR gali prisijungti prie mRNR kodono.

Ryžiai. 62. tRNR molekulės sandara

Kitame tRNR molekulių gale visada yra trijulė identiškų nukleotidų, prie kurių yra prijungta aminorūgštis. Reakcija vykdoma dalyvaujant specialiam fermentui naudojant ATP energiją (63 pav.).

Ryžiai. 63. Aminorūgščių pridėjimo prie tRNR reakcija

Polipeptidinės grandinės surinkimas ant ribosomos. DNR surinkimas prasideda nuo mRNR molekulės sujungimo su ribosoma. Pagal komplementarumo principą tRNR su pirmąja aminorūgštimi antikodonu sujungiama su atitinkamu mRNR kodonu ir patenka į ribosomą. RNR pasiuntinys perkelia vieną tripletą ir įveda naują tRNR su antrąja aminorūgštimi. Pirmoji tRNR juda ribosomoje. Aminorūgštys priartėja viena prie kitos ir tarp jų atsiranda peptidinė jungtis. Tada mRNR vėl perkelia tiksliai vieną tripletą. Pirmoji tRNR išsiskiria ir palieka ribosomą. Antroji tRNR su dviem aminorūgštimis persikelia į savo vietą, o kita tRNR su trečiąja aminorūgštimi patenka į ribosomą (64 pav.). Visas procesas kartojamas vėl ir vėl. Messenger RNR, nuosekliai judanti per ribosomą, kiekvieną kartą įveda naują tRNR su aminorūgštimi ir pašalina išlaisvintą. Polipeptidinė grandinė palaipsniui auga ant ribosomos. Visą procesą užtikrina fermentų veikla ir ATP energija.

Ryžiai. 64. Pilnos peptidinės grandinės surinkimo ribosomoje schema: 1-4 etapų seka

Polipeptidinės grandinės surinkimas sustoja, kai tik vienas iš trijų stop kodonų patenka į ribosomą. Su jais nėra susietos tRNR. Paskutinė tRNR ir surinkta polipeptidinė grandinė išsiskiria, o ribosoma pašalinama iš mRNR. Tada polipeptidinė grandinė patiria struktūrinius pokyčius ir tampa baltymu. Baltymų biosintezė baigta.

Vienos baltymo molekulės surinkimo procesas vidutiniškai trunka nuo 20 iki 500 s ir priklauso nuo polipeptidinės grandinės ilgio. Pavyzdžiui, 300 aminorūgščių baltymas susintetinamas maždaug per 15-20 sekundžių. Baltymai struktūriškai ir funkciškai labai įvairūs. Jie lemia vienos ar kitos organizmo savybės vystymąsi, o tai yra gyvųjų specifiškumo ir nevienalytiškumo pagrindas.

Paveldimos informacijos realizavimas ląstelėje. Paveldimos informacijos įgyvendinimas gyvuose daiktuose vykdomas ląstelėje vykstančiose matricų sintezės reakcijose (65 pav.).

Ryžiai. 65. Paveldėjimo programos įgyvendinimas ląstelėje: 1 - transkripcija; 2 - aminorūgščių prisijungimo reakcija; 3 - transliacija; 4 - DNR; 5 - pasiuntinio RNR; 6 - perdavimo RNR; 7 - aminorūgštis; 8 - ribosoma; 9 - sintezuotas baltymas

Dėl pakartotinio dauginimo susidaro naujos DNR molekulės, kurios yra būtinos tiksliam genų kopijavimui ir jų perkėlimui į dukterines ląsteles iš motinos dalijimosi metu. Baltymų biosintezė taip pat susijusi su genetiniu kodu ir genais. Vykdant transkripcijos ir transliacijos reakcijas, kurioms reikia RNR, aminorūgščių, ribosomų, fermentų ir ATP, ląstelėje sintetinami specifiniai baltymai. Jie lemia būdingus jo bruožus, nes pirmiausia biosintezės metu susidaro fermentų baltymai, atsakingi už gyvybinių reakcijų eigą ląstelėje.

Baltymų biosintezė yra ląstelės ir viso organizmo genetinės programos įgyvendinimo proceso dalis. Šis procesas, kaip ir RNR sintezė ir DNR replikacija, yra šablono sintezės reakcija. Tačiau skirtingai nei paskutinės dvi reakcijos, baltymų biosintezė vyksta gyvų būtybių organoidiniame-ląsteliniame lygmenyje.

Pratimai pagal apimtą medžiagą

1. Kokios sąlygos būtinos baltymų biosintezei ląstelėje?
2. Paaiškinkite, kaip aminorūgštys pridedamos prie tRNR molekulių.
3. Kokios tRNR molekulės dalys lemia aminorūgšties padėtį polipeptidinėje grandinėje?
4. Kodėl baltymų biosintezės metu būtina tiksliai kopijuoti genetinę informaciją? Kokios reakcijos užtikrina jos įgyvendinimą?
5. Kaip polipeptidinė grandinė susirenka ant ribosomos?
6. Koks pagrindinis skirtumas tarp matricos sintezės reakcijų ir disimiliacijos bei fotosintezės reakcijų? Pagrįskite savo atsakymą.

Iki 50-ųjų vidurio. Buvo manoma, kad mikrosomos yra baltymų sintezės centras. Vėliau buvo nustatyta, kad biosintezėje dalyvauja ne visos mikrosomos, o tik ribonukleoproteinų kompleksai, kuriuos R. Robertsonas pavadino ribosomomis. Namų biochemikas A.S. Spirinas 1963 metais išskyrė du ribosomų subvienetus ir nustatė jų struktūrą. Ląstelėse aptikta polisoma, struktūra, susidedanti iš 5-70 ribosomų, leido J. Watsonui teigti, kad baltymų sintezė vienu metu vyksta daugelyje ribosomų, kurios yra susijusios su mRNR. Tolesni eksperimentai atskleidė visą vertimo mechanizmą.

Paskaitos metmenys:

1. TRANSKRIPCIJA.

2. PILDYMO SAMPRATA.

3. TRANSLIACIJA.

4. MATRIKSŲ SINTEZĖ.

Sudėtingiausios organinės medžiagos ląstelėje yra baltymai. Ląstelės gyvavimo metu jos deformuojasi, denatūruojasi, o vietoj jų sukuriamos naujos. Taigi baltymų biosintezė vyksta nuolat – kas minutę ląstelė susintetina kelis tūkstančius naujų baltymų molekulių. Baltymų sintezė susideda iš kelių etapų.

Transkripcija– Baltymų sintezė vyksta dalyvaujant DNR, nes būtent DNR molekulėje rašoma baltymo struktūra, tai yra tam tikra aminorūgščių išdėstymo tvarka. DNR molekulės skyrius, kuriame yra informacija apie atskiro baltymo struktūrą, vadinama genomo.

Su DNR informacija apie kuriamo baltymo struktūrą perkeliama į kitą nukleorūgštį – RNR. Taigi, DNR yra matrica, kuri suteikia pirminio šaltinio „užliejimą“ į RNR molekulę. Bet RNR ne tik kopijuoja kuriamo baltymo struktūrą, bet ir perduoda šią informaciją iš ląstelės branduolio į ribosomas. Šis RNR tipas vadinamas pasiuntinio RNR ir gali turėti kelis tūkstančius nukleotidų. Informacijos kopijavimo iš DNR į RNR procesas vadinamas transkripcija.

Jei kiekviena aminorūgštis (jų yra 20) turėtų savo „raidę“, tai yra savo DNR nukleotidą, viskas būtų paprasta: iš jos nukleotido būtų nukopijuota tam tikra aminorūgštis. Tačiau nukleotidų yra tik 4. Tai reiškia, kad į ląstelės RNR gali būti nukopijuotos tik 4 aminorūgštys. Likę 16 negalėjo atlikti šios operacijos. Todėl gamta išrado kitą informacijos perdavimo mechanizmą – naudojant specialų kodą.

Gamtos evoliucijos procese išrastas DNR kodas susideda iš 3 „raidžių“ - 3 nukleotidų. Taigi kiekviena aminorūgštis atitinka ne vieną nukleotidą, o tam tikrą 3 nukleotidų derinį, vadinamą „tripletu“.

Pavyzdžiui: aminorūgštį „Valinas“ koduoja tokia nukleotidų seka - C-A-A (citozinas - adeninas - adeninas). Aminorūgštis leucinas – A-A-C (adeninas – adeninas – citozinas). Todėl, jei tam tikroje DNR dalyje nukleotidų tvarka yra tokia: C-A-A-A-C-A-A-A-C-G-G-G, tada padalinus šią seriją į tripletus - „tripletus“, galima iššifruoti koduotas aminorūgštis - Valinas - cisteinas - leucinas - prolinas.

Norint perkelti informaciją iš DNR į RNR, būtina, kad siunčiantys ir priimantys įrenginiai būtų sureguliuoti į tą patį bangos ilgį. papildomumo. Tai yra, specifiniai DNR nukleotidai turi atitikti specifinius RNR nukleotidus. Pavyzdžiui: jei vienoje DNR grandinės vietoje yra nukleotidas G (guaninas), tai nukleotidas C (citozinas) turi būti priešais jį RNR grandinėje.

Taigi, pagal komplementarumo principą, RNR nukleotidai bus išdėstyti taip: G( DNR) - C( RNR), C( DNR) - G( RNR), A( DNR) - U( RNR), T( DNR) - A( RNR) (U-uridilas, T-timidilas). Taigi ta pati aminorūgštis – prolinas DNR molekulėje užrašoma kaip tripletas G-G-G, o nukopijavus į DNR užkoduojamas kaip tripletas C-C-C.

Transliacija. Kitas etapas – ląstelių RNR molekulės palieka branduolį ir patenka į citoplazmą, kur susiliečia su ribosomomis. Ląstelės statybinė medžiaga taip pat siunčiama į ribosomas – aminorūgštis, iš kurių pagal ląstelės RNR kodą surenkamos baltymų molekulės. Aminorūgščių pernešimas į ribosomas vyksta naudojant specialų RNR tipą - transporto. Jo molekulė susideda iš trumpų pavienių nukleotidų grandinių. Kiekviena iš 20 aminorūgščių turi savo perdavimo RNR; perdavimo RNR molekulė yra griežtai specifinė. Prieš tiesiogiai dalyvaujant baltymo molekulės surinkime, aminorūgštis įkraunama ATP. Šią energiją tiekia mitochondrijos. Energija įkrautos aminorūgštys kartu su perdavimo RNR siunčiamos į ribosomas, kur vyksta baltymų sintezė.

Ribosomos susideda iš 2 nevienodų skilčių, per kurias tarsi per karoliuką ištraukiama pernešimo RNR molekulė. Šį procesą taip pat galima palyginti su magnetinės juostos pratekėjimu per paėmimo galvutę, tik RNR slysta ne sklandžiai, o mažais žingsneliais.

Taigi, yra 3 RNR tipai – pasiuntinio, transportavimo ir ribosominės – pastaroji yra ribosomų dalis.

Surinkdama baltymų molekules gamta naudojasi principu matricos sintezė užtikrinti, kad sukurtos baltymų molekulės tiksliai atitiktų esamos molekulės struktūroje išdėstytą dizainą.

Schematiškai visą procesą galima pavaizduoti taip: į siūlą panaši RNR yra nusagstyta apvalių formų kūnais. Tai yra ribosomos. 1 ribosoma, suverta ant sriegio iš kairiojo galo, pradeda baltymų sintezę. Jai judant išilgai RNR grandinės, surenkama baltymo molekulė. Tada 2, 3... ateina ant sriegio ir kiekvienas surenka savo baltymą, kurį lemia matrica. Tuo pačiu metu kiekviena ribosoma, judanti išilgai RNR grandinės, gauna aminorūgščių, kurias lydi perdavimo RNR. Šiuo atveju pridedama tik ta aminorūgštis, kuri (pagal komplementarumą) atitinka DNR molekulės kodą.

Šis procesas vadinamas transliacija. Aminorūgščių jungimasis tarpusavyje vyksta veikiant fermentams. Kai baltymo molekulė yra paruošta, ribosoma nušoka nuo RNR grandinės ir išlaisvinama, kad surinktų naują molekulę. Pagaminta baltymo molekulė persikelia į tą ląstelės dalį, kur jos reikia. Baltymų molekulės surinkimo procesas vyksta labai greitai – per ketvirtį sekundės susidaro baltymo molekulė, susidedanti iš 146 aminorūgščių.

Baltymų molekulės surinkimo programa patenka į ribosomas pasiuntinio RNR pavidalu. „Statybinė medžiaga“ - aminorūgštys tiekiamos į perdavimo RNR surinkimo vietą. Matricos principas užtikrina baltymo molekulės konstravimą, kurią anksčiau lėmė DNR. Baltymų gamyba apima energijos sąnaudas ir yra vykdoma dalyvaujant fermentams. Energiją tiekia mitochondrijos, o jos nešėjas yra energijos turtinga medžiaga ATP.

Klausimai savarankiškam mokymuisi:

1. Baltymų funkcijos ląstelėje.

2. Baltymų biosintezės etapai.

3. DNR: vieta ląstelėje, vaidmuo baltymų biosintezėje.

4. RNR rūšys, jų funkcijos.

5. Transkripcija, DNR ir RNR dalyvavimas.

6. Vertimas, ribosomų vaidmuo.

7. Komplementarumo samprata.

Informacija apie pirminę baltymo molekulės struktūrą yra DNR, kuri yra eukariotinės ląstelės branduolyje. Vienoje DNR grandinėje arba grandinėje gali būti informacijos apie daugybę baltymų. Genas yra DNR dalis (fragmentas), kurioje yra informacija apie vieno baltymo struktūrą. DNR molekulėje yra baltymo aminorūgščių sekos kodas tam tikros nukleotidų sekos pavidalu. Šiuo atveju kiekviena aminorūgštis būsimoje baltymo molekulėje atitinka trijų nukleotidų sekciją (tripletą) DNR molekulėje.

Procesas baltymų biosintezė apima nuoseklių įvykių seriją:

DNR replikacija (ląstelės branduolyje) transkripcija pasiuntinio RNR (citoplazmoje ribosomų pagalba) baltymų transliacija

Pasiuntinio RNR (mRNR) sintezė vyksta branduolyje. Jis atliekamas išilgai vienos iš DNR grandinių, padedant fermentams ir atsižvelgiant į azoto bazių komplementarumo principą. DNR genuose esančios informacijos perrašymo į susintetintą mRNR molekulę procesas vadinamas transkripcija. Akivaizdu, kad informacija perrašoma kaip RNR nukleotidų seka. DNR grandinė šiuo atveju veikia kaip matrica. Jo susidarymo procese RNR molekulė apima uraciją, o ne azoto bazę timiną.

G - C - A - A - C - T – vienos iš DNR molekulės grandinių fragmentas
- C - G - U - U - G - A – pasiuntinio RNR molekulės fragmentas.

RNR molekulės yra individualios, kiekviena iš jų turi informaciją apie vieną geną. Tada mRNR molekulės palieka ląstelės branduolį per branduolinės membranos poras ir nukreipiamos į citoplazmą į ribosomas. Aminorūgštys čia taip pat pristatomos naudojant perdavimo RNR (tRNR). tRNR molekulė susideda iš 70–80 nukleotidų. Bendra molekulės išvaizda primena dobilo lapą.

„Viršuje“ yra atikodonas (nukleotidų kodo tripletas), atitinkantis konkrečią aminorūgštį. Todėl kiekviena aminorūgštis turi savo specifinę tRNR. Baltymų molekulės surinkimo procesas vyksta ribosomose ir vadinamas transliacija. Vienoje mRNR molekulėje paeiliui yra kelios ribosomos. Kiekvienos ribosomos funkciniame centre gali tilpti du mRNR tripletai. Nukleotidų kodo tripletas – t-RNR molekulė, priartėjusi prie baltymų sintezės vietos, atitinka i-RNR nukleotidų tripletą, šiuo metu esantį funkciniame ribosomos centre. Tada ribosoma žengia žingsnį išilgai mRNR grandinės, lygiu trims nukleotidams. yra atskirtas nuo t-RNR ir tampa baltymų monomerų grandine. Išsiskyrusi t-RNR pasislenka į šoną ir po kurio laiko vėl gali susijungti su tam tikra rūgštimi, kuri bus pernešta į vietą baltymų sintezė. Taigi, nukleotidų seka DNR triplete atitinka nukleotidų seką mRNR triplete.

Sudėtingame baltymų biosintezės procese realizuojamos daugelio medžiagų ir ląstelių organelių funkcijos.

Baltymų biosintezė

Baltymų biosintezė

Organizmo metabolizme pagrindinis vaidmuo tenka baltymams ir nukleino rūgštims. Baltyminės medžiagos sudaro visų gyvybiškai svarbių ląstelės struktūrų pagrindą, jos yra citoplazmos dalis. Baltymai turi neįprastai didelį reaktyvumą. Jie pasižymi katalizinėmis funkcijomis, t.y. yra fermentai, todėl baltymai lemia visų medžiagų apykaitos reakcijų kryptį, greitį ir glaudų koordinavimą bei konjugaciją.

Pagrindinis baltymų vaidmuo gyvybės reiškiniuose yra susijęs su jų cheminių funkcijų turtingumu ir įvairove, su išskirtiniu gebėjimu įvairiai transformuotis ir sąveikauti su kitomis paprastomis ir sudėtingomis medžiagomis, kurios sudaro citoplazmą.

Nukleino rūgštys yra svarbiausio ląstelės organo – branduolio, taip pat citoplazmos, ribosomų, mitochondrijų ir kt. dalis. Nukleino rūgštys vaidina svarbų, pirminį vaidmenį paveldimumui, organizmo kintamumui, baltymų sintezei.

Baltymų sintezės procesas yra labai sudėtingas kelių etapų procesas. Jis vyksta specialiose organelėse – ribosomose. Ląstelėje yra daug ribosomų. Pavyzdžiui, E. coli jų yra apie 20 tūkst.

Kaip baltymų sintezė vyksta ribosomose?

Baltymų molekulės iš esmės yra polipeptidinės grandinės, sudarytos iš atskirų aminorūgščių. Tačiau aminorūgštys nėra pakankamai aktyvios, kad galėtų susijungti viena su kita. Todėl prieš susijungiant viena su kita ir formuojant baltymo molekulę, aminorūgštys turi būti aktyvuotos. Šis aktyvinimas vyksta veikiant specialiems fermentams. Be to, kiekviena aminorūgštis turi savo fermentą, specialiai pritaikytą jai.

Energijos šaltinis tam (kaip ir daugeliui ląstelėje vykstančių procesų) yra adenozino trifosfatas (ATP).

Dėl aktyvacijos aminorūgštis tampa labiau labili ir, veikiant tam pačiam fermentui, jungiasi su t-RNR.

Svarbu, kad kiekviena aminorūgštis atitiktų griežtai specifinę tRNR. Ji suranda „savo“ aminorūgštį ir perkelia ją į ribosomą. Todėl tokia RNR vadinama transportine RNR.

Vadinasi, įvairios aktyvuotos aminorūgštys patenka į ribosomą, susijungusios su jų tRNR. Ribosoma yra tarsi konvejeris, skirtas surinkti baltymų grandinę iš įvairių į ją patenkančių aminorūgščių (13 pav. A ir B).

,

Kyla klausimas: kas lemia atskirų aminorūgščių jungimosi tarpusavyje tvarką? Juk būtent tokia tvarka lemia, kuris baltymas bus sintetinamas ribosomoje, nes jo specifiškumas priklauso nuo aminorūgščių eilės baltyme. Ląstelėje yra daugiau nei 2000 specifinių skirtingos struktūros ir savybių baltymų.

Pasirodo, kad kartu su t-RNR, ant kurios „sėdi aminorūgštis“, ribosoma gauna „signalą“ iš DNR, esančios branduolyje. Pagal šį signalą ribosomoje sintetinamas tas ar kitas baltymas, tas ar kitas fermentas (nes fermentai yra baltymai).

DNR nukreipiamoji įtaka baltymų sintezei vykdoma ne tiesiogiai, o naudojant specialų tarpininką – tą RNR formą, kuri vadinama pasiuntinio arba pasiuntinio RNR (m-RNR arba i-RNR).

Pasiuntinio RNR yra sintetinama branduolyje, veikiant DNR, todėl jos sudėtis atspindi DNR sudėtį. RNR molekulė yra tarsi DNR formos atliejimas.

Susintetinta mRNR patenka į ribosomą ir tarsi perteikia šiai struktūrai planą – kokia tvarka į ribosomą patenkančios aktyvuotos aminorūgštys turi būti sujungtos viena su kita, kad būtų susintetintas konkretus baltymas. Priešingu atveju DNR užkoduota genetinė informacija perkeliama į mRNR, o vėliau į baltymus.

Pasiuntinio RNR molekulė patenka į ribosomą ir tarsi susiuva ją. Tas jo segmentas, kuris šiuo metu yra ribosomoje, apibrėžiamas kodonu (tripletu), gana specifiškai sąveikauja su tripletu, kuris yra struktūriškai panašus į jį (antikodoną) pernešančiojoje RNR, kuri atnešė aminorūgštį į ribosomą. Pernešimo RNR su savo aminorūgštimi priartėja prie specifinio mRNR kodono ir su juo susijungia; kita t-RNR su skirtinga aminorūgštimi pridedama į kitą gretimą i-RNR skyrių ir taip toliau, kol bus nuskaityta visa i-RNR grandinė ir kol visos aminorūgštys bus sumažintos atitinkama tvarka, suformuojant baltymų molekulė. O tRNR, kuri tiekė aminorūgštį į tam tikrą polipeptidinės grandinės dalį, išsiskiria iš savo aminorūgšties ir išeina iš ribosomos. Tada vėl citoplazmoje norima aminorūgštis gali prisijungti prie jos ir vėl perkelti ją į ribosomą. Baltymų sintezės procese vienu metu dalyvauja ne viena, o kelios ribosomos – poliribosomos.

Pagrindiniai genetinės informacijos perdavimo etapai: sintezė DNR kaip i-RNR matrica (transkripcija) ir sintezė polipeptidinės grandinės ribosomose pagal programą, esančią i-RNR (vertimas), yra universalios visoms gyvoms būtybėms. . Tačiau šių procesų laiko ir erdvės santykiai skiriasi tarp pro- ir eukariotų.

Organizmuose su stovinčiu branduoliu (gyvūnuose, augaluose) transkripcija ir transliacija yra griežtai atskirtos erdvėje ir laike: branduolyje vyksta įvairių RNR sintezė, po kurios RNR molekulės turi palikti branduolį, pereidamos per branduolio membraną (pav. 13 A). Tada RNR citoplazmoje pernešamos į baltymų sintezės vietą – ribosomas. Tik po to prasideda kitas etapas – transliacija.

Bakterijose, kurių branduolinė medžiaga nuo citoplazmos nėra atskirta membrana, transkripcija ir transliacija vyksta vienu metu (13 pav. B).

Šiuolaikinės diagramos, iliustruojančios genų darbą, yra sukurtos remiantis logine eksperimentinių duomenų, gautų naudojant biocheminius ir genetinius metodus, analizę. Subtiliųjų elektronų mikroskopinių metodų naudojimas leidžia tiesiogine prasme pamatyti ląstelės paveldimo aparato darbą. Neseniai buvo gautos elektroninės mikroskopinės nuotraukos, kuriose matyti, kaip ant bakterijų DNR matricos, tose srityse, kuriose prie DNR prisijungia RNR polimerazės (fermento, katalizuojančio DNR transkripciją į RNR) molekulės, vyksta mRNR molekulių sintezė. . MRNR grandinės, esančios statmenai linijinei DNR molekulei, juda išilgai matricos ir ilgėja. Ilgėjant RNR grandinėms, prie jų prisijungia ribosomos, kurios, savo ruožtu, juda RNR grandine link DNR ir skatina baltymų sintezę.

Iš viso to, kas pasakyta, išplaukia, kad baltymų ir visų fermentų sintezės vieta ląstelėje yra ribosomos. Vaizdžiai tariant, tai tarsi baltymų „fabrikai“, kaip surinkimo cechas, kur tiekiamos visos medžiagos, reikalingos baltymų ir aminorūgščių polipeptidinei grandinei surinkti. Sintetinamo baltymo pobūdis priklauso nuo i-RNR struktūros, nuo nukleoidų išsidėstymo joje eilės, o i-RNR struktūra atspindi DNR struktūrą, todėl galiausiai susidaro specifinė baltymo struktūra, t.y. įvairių aminorūgščių išsidėstymo joje tvarka, priklauso nuo nukleoidų eilės išsidėstymo DNR, nuo DNR struktūros.

Pateikta baltymų biosintezės teorija vadinama matricos teorija. Ši teorija vadinama matrica, nes nukleino rūgštys atlieka matricų vaidmenį, kuriose įrašoma visa informacija apie aminorūgščių liekanų seką baltymo molekulėje.

Baltymų biosintezės matricinės teorijos sukūrimas ir aminorūgščių kodo iššifravimas – didžiausias XX amžiaus mokslo laimėjimas, svarbiausias žingsnis siekiant išsiaiškinti molekulinį paveldimumo mechanizmą.

Augalų gyvenimas: 6 tomai. - M.: Švietimas. Redagavo A. L. Takhtadzhyan, vyriausiasis redaktorius, narys korespondentas. SSRS mokslų akademijos prof. A.A. Fiodorovas. 1974 .

Pažiūrėkite, kas yra „baltymų biosintezė“ kituose žodynuose:

Baltymų sintezės ribosomomis schema Baltymų biosintezė yra sudėtingas kelių etapų polipeptidinės grandinės sintezės procesas iš ... Wikipedia

Aminorūgščių polimerizacijos į baltymo molekulės polipeptidinę grandinę reakcijų rinkinys, vykstantis ląstelėse ant specializuotų organelių, ribosomų; pažeidimas B. b. yra daugelio žmonių, gyvūnų ir augalų ligų priežastis... Didelis medicinos žodynas

Natūralių organinių junginių sintezės procesas gyvuose organizmuose. Junginio biosintezės kelias – tai seka reakcijų, vedančių į šio junginio susidarymą, dažniausiai fermentinių (genetiškai nulemtų), bet kartais... ... Vikipedija

- [te], a; m Įvairių organinių medžiagų susidarymas gyvuose organizmuose. B. voverė. Biosintezės mechanizmas. * * * biosintezė - organizmui reikalingų medžiagų susidarymas gyvose ląstelėse dalyvaujant fermentų biokatalizatoriams. Paprastai dėl to... enciklopedinis žodynas

biosintezė- (te) a; m Įvairių organinių medžiagų susidarymas gyvuose organizmuose. Baltymų biosi/ntezė. Biosintezės mechanizmas... Daugelio posakių žodynas

Ribosomų biosintezė- * fishosomų biosintezė * ribosomų biosintezė ribosomų dalelių surinkimas iš RNR ir baltymų komponentų. Eukariotuose ir prokariotuose jis koordinuojamas taip, kad nesikauptų nei baltymų, nei nukleorūgščių perteklius. E. coli turi baltymų sintezę.... Genetika. enciklopedinis žodynas

Šis terminas turi kitas reikšmes, žr. Baltymai (reikšmės). Baltymai (baltymai, polipeptidai) – tai didelės molekulinės masės organinės medžiagos, susidedančios iš alfa aminorūgščių, grandinėje sujungtų peptidine jungtimi. Gyvuose organizmuose... ... Vikipedija

Kosminėje stotyje Mir ir NASA šaudyklinių skrydžių metu išauginti įvairių baltymų kristalai. Labai išgryninti baltymai žemoje temperatūroje formuoja kristalus, kurie naudojami baltymo modeliui gauti. Baltymai (baltymai, ... ... Vikipedija

I Voverės (Sciurus) – graužikų būrio voverinių šeimos žinduolių gentis. Paplitęs Europos, Azijos ir Amerikos miškuose. Apie 50 rūšių. Pritaikytas prie medžių gyvenimo būdo. Kūno ilgis iki 28 cm. Kailis dažniausiai storas, kai kurie pūkuoti.… … Didžioji sovietinė enciklopedija

Baltymų biosintezė ir genetinis kodas

1 apibrėžimas

Baltymų biosintezė– fermentinis baltymų sintezės procesas ląstelėje. Jame dalyvauja trys ląstelės struktūriniai elementai – branduolys, citoplazma, ribosomos.

Ląstelės branduolyje DNR molekulės saugo informaciją apie visus jame sintetinamus baltymus, užšifruotą keturių raidžių kodu.

2 apibrėžimas

Genetinis kodas yra nukleotidų seka DNR molekulėje, kuri lemia aminorūgščių seką baltymo molekulėje.

Genetinio kodo savybės yra šios:

Genetinis kodas yra tripletas, tai yra, kiekviena aminorūgštis turi savo kodo tripletą ( kodonas), susidedantis iš trijų gretimų nukleotidų.

1 pavyzdys

Aminorūgštį cisteiną koduoja tripletas A-C-A, valiną - tripletas C-A-A.

Kodas nesutampa, tai yra, nukleotidas negali būti dviejų gretimų tripletų dalis.

Kodas yra išsigimęs, tai yra, vieną aminorūgštį gali užkoduoti keli tripletai.

2 pavyzdys

Aminorūgštį tiroziną koduoja du tripletai.

Kode nėra kablelių (skiriamųjų ženklų), informacija skaitoma nukleotidų tripletais.

3 apibrėžimas

Gene – DNR molekulės atkarpa, kuriai būdinga specifinė nukleotidų seka ir lemianti vienos polipeptidinės grandinės sintezę.

Kodas universalus, tai yra vienodas visiems gyviems organizmams – nuo ​​bakterijų iki žmonių. Visi organizmai turi tas pačias 20 aminorūgščių, kurias koduoja tie patys tripletai.

Baltymų biosintezės etapai: transkripcija ir transliacija

Bet kurios baltymo molekulės struktūra yra užkoduota DNR, kuri tiesiogiai nedalyvauja jos sintezėje. Jis naudojamas tik kaip RNR sintezės šablonas.

Baltymų biosintezės procesas vyksta ribosomose, kurios daugiausia yra citoplazmoje. Tai reiškia, kad norint perkelti genetinę informaciją iš DNR į baltymų sintezės vietą, reikalingas tarpininkas. Šią funkciją atlieka mRNR.

4 apibrėžimas

iRNR molekulės sintezės procesas vienoje DNR molekulės grandinėje, pagrįstas komplementarumo principu, vadinamas transkripcija, arba perrašymas.

Transkripcija vyksta ląstelės branduolyje.

Transkripcijos procesas vienu metu vykdomas ne visoje DNR molekulėje, o tik nedidelėje jos dalyje, kuri atitinka konkretų geną. Tokiu atveju dalis DNR dvigubos spiralės išsivynioja ir atidengiama trumpa vienos grandinės atkarpa – dabar ji pasitarnaus kaip mRNR sintezės šablonas.

Tada fermentas RNR polimerazė juda šia grandine, sujungdama nukleotidus į mRNR grandinę, kuri pailgėja.

Užrašas 2

Transkripcija vienu metu gali vykti keliuose genuose toje pačioje chromosomoje ir skirtingų chromosomų genuose.

Gautoje mRNR yra nukleotidų seka, kuri yra tiksli šablone esančios nukleotidų sekos kopija.

3 pastaba

Jei DNR molekulėje yra azoto bazės citozinas, tada mRNR yra guanino ir atvirkščiai. Papildoma pora DNR yra adeninas – timinas, o RNR vietoj timino yra uracilo.

Kiti du RNR tipai taip pat sintetinami specialiuose genuose – tRNR ir rRNR.

Visų tipų RNR sintezės pradžia ir pabaiga DNR šablone yra griežtai fiksuojamos specialiais tripletais, kurie kontroliuoja sintezės pradžią (iniciaciją) ir sustabdymą (galą). Jie veikia kaip „skyrimo ženklai“ tarp genų.

tRNR derinys su aminorūgštimis vyksta citoplazmoje. tRNR molekulė yra dobilo lapo formos, su a antikodonas– nukleotidų tripletas, koduojantis aminorūgštį, kurią neša ši tRNR.

Aminorūgščių rūšių yra tiek, kiek yra tRNR.

4 pastaba

Kadangi daug aminorūgščių gali būti koduojamos keliais tripletais, tRNR skaičius yra didesnis nei 20 (žinoma apie 60 tRNR).

tRNR sujungimas su aminorūgštimis vyksta dalyvaujant fermentams. tRNR molekulės perneša aminorūgštis į ribosomas.

5 apibrėžimas

Transliacija yra procesas, kurio metu informacija apie baltymo struktūrą, įrašyta į mRNR kaip nukleotidų seka, yra įgyvendinama kaip aminorūgščių seka sintezuojamoje baltymo molekulėje.

Šis procesas vyksta ribosomose.

Pirma, mRNR prisijungia prie ribosomos. Pirmoji ribosoma, kuri sintetina baltymus, yra „suverta“ ant mRNR. Kai ribosoma juda į laisvos mRNR galą, „pririšama“ nauja ribosoma. Vienoje mRNR vienu metu gali būti daugiau nei 80 ribosomų, kurios sintetina tą patį baltymą. Tokia ribosomų grupė, sujungta su viena iRNR, vadinama poliribosoma, arba polisomas. Sintetinamo baltymo tipą lemia ne ribosoma, o informacija, įrašyta iRNR. Ta pati ribosoma gali sintetinti skirtingus baltymus. Pasibaigus baltymų sintezei, ribosoma atskiriama nuo mRNR ir baltymas patenka į endoplazminį tinklą.

Kiekviena ribosoma susideda iš dviejų subvienetų – mažo ir didelio. MRNR molekulė prisijungia prie mažo subvieneto. Ribosomos ir iRNR sąlyčio vietoje yra 6 nukleotidai (2 tripletai). Prie vieno iš jų nuolat iš citoplazmos priartėja tRNR su skirtingomis aminorūgštimis ir paliečiamas mRNR kodono antikodonas. Jei pasirodo, kad kodono ir antikodono tripletai yra vienas kitą papildantys, tarp jau susintetintos baltymo dalies aminorūgšties ir aminorūgšties, kurią pristato tRNR, atsiranda peptidinis ryšys. Aminorūgščių sujungimas į baltymo molekulę atliekamas dalyvaujant fermentui sintetazei. tRNR molekulė atiduoda aminorūgštį ir pereina į citoplazmą, o ribosoma perkelia vieną nukleotidų tripletą. Taip nuosekliai sintetinama polipeptidinė grandinė. Visa tai tęsiasi tol, kol ribosoma pasiekia vieną iš trijų stop kodonų: UAA, UAG arba UGA. Po to baltymų sintezė sustoja.

5 pastaba

Taigi, mRNR kodonų seka lemia aminorūgščių įtraukimo į baltymų grandinę seką. Sintetinti baltymai patenka į endoplazminio tinklo kanalus. Viena baltymo molekulė ląstelėje susintetinama per 1 - 2 minutes.