จำไว้ว่าโปรตีนและกรดนิวคลีอิกประกอบด้วยส่วนประกอบใดบ้าง รหัสพันธุกรรมคืออะไร? สาระสำคัญของปฏิกิริยาการสังเคราะห์เมทริกซ์คืออะไร? การสังเคราะห์ RNA เกิดขึ้นได้อย่างไร?

โปรตีนเป็นสารอินทรีย์เพียงชนิดเดียวของเซลล์ (ยกเว้นกรดนิวคลีอิก) การสังเคราะห์ทางชีวภาพนั้นดำเนินการภายใต้การควบคุมโดยตรงของอุปกรณ์ทางพันธุกรรม การประกอบโมเลกุลโปรตีนนั้นเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์และเป็นกระบวนการหลายขั้นตอนที่ต้องมีเงื่อนไขบางประการและส่วนประกอบจำนวนหนึ่ง

สภาวะและส่วนประกอบของการสังเคราะห์โปรตีนการสังเคราะห์โปรตีนขึ้นอยู่กับกิจกรรมของ RNA ประเภทต่างๆ Messenger RNA (mRNA) ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการส่งข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างปฐมภูมิของโปรตีนและเป็นแม่แบบสำหรับการประกอบ Transfer RNA (tRNA) นำกรดอะมิโนไปยังบริเวณที่สังเคราะห์และรับประกันลำดับการเชื่อมต่อ Ribosomal RNA (rRNA) เป็นส่วนหนึ่งของไรโบโซมที่ใช้ประกอบสายโซ่โพลีเปปไทด์ กระบวนการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์ที่ทำกับไรโบโซมเรียกว่าการแปล (จากการแปลภาษาละติน - การส่งผ่าน)

สำหรับการสังเคราะห์โปรตีนโดยตรง ต้องมีส่วนประกอบต่อไปนี้ในเซลล์:

1. ผู้ส่งสาร RNA (mRNA) - พาหะของข้อมูลจาก DNA ไปยังบริเวณที่ประกอบโมเลกุลโปรตีน
2. ไรโบโซม - ออร์แกเนลล์ที่มีการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้น
3. ชุดของกรดอะมิโนในไซโตพลาสซึม
4. ถ่ายโอน RNA (tRNA) เข้ารหัสกรดอะมิโนและถ่ายโอนไปยังบริเวณสังเคราะห์ทางชีวภาพบนไรโบโซม
5. เอนไซม์ที่กระตุ้นกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ
6. ATP เป็นสารที่ให้พลังงานแก่ทุกกระบวนการ

โครงสร้างและหน้าที่ของ tRNAกระบวนการสังเคราะห์ RNA ใด ๆ - การถอดความ (จากการถอดความภาษาละติน - การเขียนใหม่) - หมายถึงปฏิกิริยาเมทริกซ์ (ซึ่งถูกกล่าวถึงก่อนหน้านี้) ตอนนี้เรามาดูโครงสร้างของการถ่ายโอน RNA (tRNA) และกระบวนการเข้ารหัสกรดอะมิโน

Transfer RNA เป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 70-90 ตัว โมเลกุล tRNA ถูกพับในลักษณะใดลักษณะหนึ่งและมีลักษณะคล้ายใบโคลเวอร์ (รูปที่ 62) มีหลายวงในโมเลกุล ที่สำคัญที่สุดคือวงกลางซึ่งมีแอนติโคดอน แอนติโคดอนคือนิวคลีโอไทด์สามกลุ่มในโครงสร้าง tRNA ที่เป็นส่วนเสริมของโคดอนของกรดอะมิโนจำเพาะ ด้วยแอนติโคดอน tRNA จึงสามารถจับกับโคดอนของ mRNA ได้

ข้าว. 62. โครงสร้างของโมเลกุล tRNA

ที่ปลายอีกด้านหนึ่งของโมเลกุล tRNA จะมีนิวคลีโอไทด์ที่เหมือนกันสามตัวเสมอโดยมีกรดอะมิโนติดอยู่ ปฏิกิริยาจะดำเนินการต่อหน้าเอนไซม์พิเศษโดยใช้พลังงานของ ATP (รูปที่ 63)

ข้าว. 63. ปฏิกิริยาการเติมกรดอะมิโนใน tRNA

การประกอบสายโพลีเปปไทด์บนไรโบโซมการประกอบ DNA เริ่มต้นด้วยการเชื่อมโยงโมเลกุล mRNA กับไรโบโซม ตามหลักการของการเสริมกัน tRNA ที่มีกรดอะมิโนตัวแรกเชื่อมต่อกันด้วยแอนติโคดอนกับโคดอน mRNA ที่สอดคล้องกันและเข้าสู่ไรโบโซม Messenger RNA เลื่อนแฝดสามตัวและแนะนำ tRNA ใหม่ด้วยกรดอะมิโนตัวที่สอง tRNA แรกเคลื่อนที่ในไรโบโซม กรดอะมิโนเคลื่อนที่เข้าใกล้กันและมีพันธะเปปไทด์ปรากฏขึ้นระหว่างกัน จากนั้น mRNA จะเคลื่อนที่แฝดสามตัวอีกครั้ง tRNA แรกจะถูกปล่อยออกมาและออกจากไรโบโซม tRNA ที่สองที่มีกรดอะมิโนสองตัวจะเคลื่อนที่ไปที่ตำแหน่งนั้น และ tRNA ถัดไปที่มีกรดอะมิโนตัวที่สามจะเข้าสู่ไรโบโซม (รูปที่ 64) กระบวนการทั้งหมดเกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า Messenger RNA ซึ่งเคลื่อนที่ตามลำดับผ่านไรโบโซม แต่ละครั้งจะแนะนำ tRNA ใหม่ที่มีกรดอะมิโน และกำจัดกรดอะมิโนที่ปล่อยออกมาออกไป สายโพลีเปปไทด์จะค่อยๆ เติบโตบนไรโบโซม กระบวนการทั้งหมดได้มาจากกิจกรรมของเอนไซม์และพลังงานของ ATP

ข้าว. 64. โครงการประกอบสายเปปไทด์เต็มในไรโบโซม: ลำดับ 1-4

การประกอบสายโซ่โพลีเปปไทด์จะหยุดทันทีที่โคดอนหยุดหนึ่งในสามตัวเข้าสู่ไรโบโซม ไม่มี tRNA เกี่ยวข้องกับพวกมัน tRNA สุดท้ายและสายพอลิเปปไทด์ที่ประกอบกันจะถูกปล่อยออกมา และไรโบโซมจะถูกเอาออกจาก mRNA จากนั้นสายโซ่โพลีเปปไทด์จะมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและกลายเป็นโปรตีน การสังเคราะห์โปรตีนเสร็จสมบูรณ์

กระบวนการประกอบโมเลกุลโปรตีนหนึ่งโมเลกุลใช้เวลาประมาณ 20 ถึง 500 วินาทีโดยเฉลี่ยและขึ้นอยู่กับความยาวของสายโซ่โพลีเปปไทด์ ตัวอย่างเช่น โปรตีนที่มีกรดอะมิโน 300 ตัวจะถูกสังเคราะห์ในเวลาประมาณ 15-20 วินาที โปรตีนมีความหลากหลายทั้งโครงสร้างและหน้าที่ พวกเขากำหนดการพัฒนาของลักษณะหนึ่งหรืออย่างอื่นของสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็นพื้นฐานของความจำเพาะและความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต

การรับรู้ข้อมูลทางพันธุกรรมในเซลล์การใช้ข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตนั้นดำเนินการในปฏิกิริยาการสังเคราะห์เมทริกซ์ที่เกิดขึ้นในเซลล์ (รูปที่ 65)

ข้าว. 65. การดำเนินการตามโปรแกรมทางพันธุกรรมในเซลล์: 1 - การถอดความ; 2 - ปฏิกิริยาการเติมกรดอะมิโน 3 - ออกอากาศ; 4 - ดีเอ็นเอ; 5 - ผู้ส่งสาร RNA; 6 - ถ่ายโอน RNA; 7 - กรดอะมิโน; 8 - ไรโบโซม; 9 - โปรตีนสังเคราะห์

การทำซ้ำทำให้เกิดการสร้างโมเลกุล DNA ใหม่ ซึ่งจำเป็นสำหรับการคัดลอกยีนที่แม่นยำและการถ่ายโอนยีนจากแม่ระหว่างการแบ่งตัวไปยังเซลล์ลูกสาว การสังเคราะห์โปรตีนยังเกี่ยวข้องกับรหัสพันธุกรรมและยีนอีกด้วย โดยอาศัยปฏิกิริยาการถอดความและการแปล ซึ่งต้องใช้ RNA, กรดอะมิโน, ไรโบโซม, เอนไซม์ และ ATP โปรตีนเฉพาะจะถูกสังเคราะห์ขึ้นในเซลล์ พวกเขากำหนดคุณลักษณะเฉพาะของมันเนื่องจากประการแรกในระหว่างการสังเคราะห์ทางชีวภาพการชุมนุมของโปรตีนเอนไซม์ที่รับผิดชอบในการเกิดปฏิกิริยาที่สำคัญในเซลล์จะเกิดขึ้น

การสังเคราะห์โปรตีนเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการดำเนินโปรแกรมทางพันธุกรรมของเซลล์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมด กระบวนการนี้ เช่นเดียวกับการสังเคราะห์ RNA และการจำลอง DNA ถือเป็นปฏิกิริยาการสังเคราะห์เทมเพลต แต่ต่างจากปฏิกิริยาสองประการสุดท้าย การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในระดับออร์การอยด์-เซลล์ของการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิต

แบบฝึกหัดตามเนื้อหาที่ครอบคลุม

1. เงื่อนไขใดที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์?
2. อธิบายว่ากรดอะมิโนถูกเติมเข้าไปในโมเลกุล tRNA ได้อย่างไร
3. ส่วนใดของโมเลกุล tRNA เป็นตัวกำหนดตำแหน่งของกรดอะมิโนในสายโซ่โพลีเปปไทด์
4. เหตุใดจึงจำเป็นต้องคัดลอกข้อมูลทางพันธุกรรมอย่างถูกต้องระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน ปฏิกิริยาอะไรที่ทำให้มั่นใจได้ถึงการนำไปปฏิบัติ?
5. สายโพลีเปปไทด์มารวมตัวกันบนไรโบโซมได้อย่างไร
6. อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างปฏิกิริยาการสังเคราะห์เมทริกซ์กับปฏิกิริยาการสลายตัวและการสังเคราะห์ด้วยแสง? ชี้แจงคำตอบของคุณ

จนถึงกลางทศวรรษที่ 50 เชื่อกันว่าไมโครโซมเป็นศูนย์กลางของการสังเคราะห์โปรตีน ต่อมาพบว่าไม่ใช่ทุกไมโครโซมมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ทางชีวภาพ แต่มีเพียงคอมเพล็กซ์ไรโบนิวคลีโอโปรตีนซึ่งอาร์โรเบิร์ตสันเรียกว่าไรโบโซม นักชีวเคมีในประเทศ A.S. สไปรินในปี พ.ศ. 2506 ได้แยกหน่วยย่อยไรโบโซมสองหน่วยและสร้างโครงสร้างของมันขึ้นมา การค้นพบโพลีโซมในเซลล์ซึ่งมีโครงสร้างประกอบด้วยไรโบโซม 5-70 ตัว ทำให้เจ. วัตสันแนะนำว่าการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นพร้อมกันในไรโบโซมจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับ mRNA การทดลองเพิ่มเติมเผยให้เห็นกลไกการแปลทั้งหมด

โครงร่างการบรรยาย:

1. การถอดเสียง

2. แนวคิดเรื่องความสมบูรณ์

3. การออกอากาศ

4. การสังเคราะห์เมทริกซ์

สารอินทรีย์ที่ซับซ้อนที่สุดในเซลล์คือโปรตีน ในช่วงชีวิตของเซลล์ พวกมันจะมีรูปร่างผิดปกติ เสื่อมสภาพ และถูกสร้างขึ้นใหม่เพื่อทดแทน ดังนั้นการสังเคราะห์โปรตีนจึงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง - ทุกนาทีเซลล์จะสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีนใหม่หลายพันโมเลกุล การสังเคราะห์โปรตีนประกอบด้วยหลายขั้นตอน

การถอดเสียง– การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของ DNA เนื่องจากโครงสร้างของโปรตีนถูกเขียนอยู่ในโมเลกุล DNA นั่นคือลำดับการจัดเรียงกรดอะมิโนบางอย่าง ส่วนของโมเลกุล DNA ที่นำข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนแต่ละชนิดเรียกว่า จีโนม.

ด้วย DNA ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนที่ถูกสร้างขึ้นจะถูกถ่ายโอนไปยังกรดนิวคลีอิกอื่น - RNA ดังนั้น DNA จึงเป็นเมทริกซ์ที่ให้ "การหล่อ" ของแหล่งกำเนิดดั้งเดิมไปยังโมเลกุล RNA แต่ RNA ไม่เพียงแต่คัดลอกโครงสร้างของโปรตีนที่ถูกสร้างขึ้นเท่านั้น แต่ยังถ่ายโอนข้อมูลนี้จากนิวเคลียสของเซลล์ไปยังไรโบโซมอีกด้วย RNA ประเภทนี้เรียกว่า Messenger RNA และสามารถประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ได้หลายพันตัว กระบวนการคัดลอกข้อมูลจาก DNA ไปยัง RNA เรียกว่า การถอดเสียง.

หากกรดอะมิโนแต่ละตัว (มี 20 ตัว) มี "ตัวอักษร" ของตัวเอง นั่นคือ DNA นิวคลีโอไทด์ของตัวเอง ทุกอย่างจะง่ายดาย: กรดอะมิโนบางตัวจะถูกคัดลอกมาจากนิวคลีโอไทด์ของมัน แต่มีนิวคลีโอไทด์เพียง 4 ตัวเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าสามารถคัดลอกกรดอะมิโนเพียง 4 ตัวไปยัง RNA ของเซลล์ได้ ส่วนที่เหลืออีก 16 คนไม่สามารถดำเนินการนี้ได้ ดังนั้นธรรมชาติจึงคิดค้นกลไกอื่นในการส่งข้อมูลโดยใช้รหัสพิเศษ

รหัส DNA ที่ธรรมชาติประดิษฐ์ขึ้นในกระบวนการวิวัฒนาการประกอบด้วย "ตัวอักษร" 3 ตัว - นิวคลีโอไทด์ 3 ตัว ดังนั้นกรดอะมิโนแต่ละตัวจะไม่สอดคล้องกับนิวคลีโอไทด์เพียงตัวเดียว แต่จะสอดคล้องกับนิวคลีโอไทด์ 3 ตัวรวมกันซึ่งเรียกว่า "แฝด"

ตัวอย่างเช่น: กรดอะมิโน "วาลีน" ถูกเข้ารหัสโดยลำดับนิวคลีโอไทด์ต่อไปนี้ - C-A-A (ไซโตซีน - อะดีนีน - อะดีนีน) กรดอะมิโนลิวซีน - A-A-C (อะดีนีน - อะดีนีน - ไซโตซีน) ดังนั้นหากในบางส่วนของ DNA ลำดับของนิวคลีโอไทด์คือ: C-A-A-A-C-A-A-A-C-G-G-G จากนั้นโดยการแบ่งชุดนี้ออกเป็นแฝด - "แฝด" ก็เป็นไปได้ที่จะถอดรหัสกรดอะมิโนที่เข้ารหัส - วาลีน - ซีสเตอีน ​​- ลิวซีน - โพรลีน

ในการถ่ายโอนข้อมูลจาก DNA ไปยัง RNA จำเป็นต้องปรับอุปกรณ์รับส่งให้มีความยาวคลื่นเท่ากันโดย การเสริมกัน. นั่นคือนิวคลีโอไทด์ของ DNA ที่จำเพาะจะต้องสอดคล้องกับนิวคลีโอไทด์ของ RNA ที่จำเพาะ ตัวอย่างเช่น: หากในสถานที่แห่งหนึ่งของสาย DNA มีนิวคลีโอไทด์ G (กัวนีน) ดังนั้นนิวคลีโอไทด์ C (ไซโตซีน) ควรอยู่ตรงข้ามกับสายโซ่ RNA

ดังนั้นตามหลักการของการเสริมนิวคลีโอไทด์ RNA จะถูกจัดเรียงดังนี้: จี(ดีเอ็นเอ)- ค(อาร์เอ็นเอ) ค(ดีเอ็นเอ)- จี(อาร์เอ็นเอ) เอ(ดีเอ็นเอ)- ยู(อาร์เอ็นเอ) ที(ดีเอ็นเอ)- เอ( RNA) (ยู-ยูริดิล, ที-ไทมิดิล) ดังนั้นกรดอะมิโนชนิดเดียวกัน - โพรลีนในโมเลกุล DNA จึงเขียนเป็นแฝด G-G-G และหลังจากคัดลอกไปยัง DNA แล้วจะถูกเข้ารหัสเป็นแฝด C-C-C

ออกอากาศ. ขั้นต่อไปคือโมเลกุล RNA ของเซลล์ออกจากนิวเคลียสและเข้าสู่ไซโตพลาสซึมซึ่งพวกมันจะสัมผัสกับไรโบโซม วัสดุก่อสร้างของเซลล์จะถูกส่งไปยังไรโบโซม - กรดอะมิโนซึ่งโมเลกุลโปรตีนจะถูกประกอบขึ้นตามรหัส RNA ของเซลล์ การขนส่งกรดอะมิโนไปยังไรโบโซมนั้นดำเนินการโดย RNA ชนิดพิเศษ - ขนส่ง. โมเลกุลประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สายเดี่ยวสั้น ๆ กรดอะมิโน 20 ชนิดแต่ละตัวมี RNA การถ่ายโอนของตัวเอง โมเลกุล RNA ถ่ายโอนมีความเฉพาะเจาะจงอย่างเคร่งครัด ก่อนที่จะเข้าร่วมในการประกอบโมเลกุลโปรตีนโดยตรง ATP จะชาร์จกรดอะมิโน พลังงานนี้มาจากไมโตคอนเดรีย กรดอะมิโนที่มีประจุพลังงานพร้อมด้วยการถ่ายโอน RNA จะถูกส่งไปยังไรโบโซมซึ่งเป็นที่ซึ่งการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้น

ไรโบโซมประกอบด้วยกลีบที่ไม่เท่ากัน 2 กลีบ ซึ่งโมเลกุล RNA ที่ถ่ายโอนจะถูกดึงผ่าน เหมือนกับผ่านเม็ดบีด กระบวนการนี้สามารถเปรียบเทียบได้กับการผ่านของเทปแม่เหล็กผ่านหัวปิ๊กอัพ มีเพียง RNA เท่านั้นที่ไม่เลื่อนอย่างราบรื่น แต่เป็นขั้นตอนเล็ก ๆ

ดังนั้นจึงมี RNA 3 ประเภท - ผู้ส่งสาร, การขนส่งและไรโบโซม - ส่วนหลังเป็นส่วนหนึ่งของไรโบโซม

ในการประกอบโมเลกุลโปรตีนธรรมชาติจะใช้หลักการ การสังเคราะห์เมทริกซ์เพื่อให้แน่ใจว่าโมเลกุลโปรตีนที่สร้างขึ้นนั้นตรงกับการออกแบบที่วางไว้ในโครงสร้างของโมเลกุลที่มีอยู่อย่างใกล้ชิด

ตามแผนผัง กระบวนการทั้งหมดสามารถแสดงได้ดังต่อไปนี้: RNA ที่มีลักษณะคล้ายเกลียวนั้นถูกหุ้มด้วยตัวทรงกลม เหล่านี้คือไรโบโซม ไรโบโซม 1 ตัวพันอยู่บนด้ายจากปลายด้านซ้าย เริ่มการสังเคราะห์โปรตีน เมื่อมันเคลื่อนที่ไปตามสาย RNA โมเลกุลโปรตีนก็จะถูกประกอบขึ้น จากนั้น 2, 3... เข้ามาบนเส้นด้าย และแต่ละอันก็ประกอบโปรตีนของตัวเอง ซึ่งถูกกำหนดโดยเมทริกซ์ ในเวลาเดียวกัน ไรโบโซมแต่ละตัวที่เคลื่อนที่ไปตามสาย RNA จะได้รับกรดอะมิโนพร้อมกับการถ่ายโอน RNA ในกรณีนี้จะมีการเพิ่มเฉพาะกรดอะมิโนที่ (ตามการเสริม) ที่สอดคล้องกับรหัสของโมเลกุล DNA เท่านั้นที่จะถูกเพิ่มเข้าไป

กระบวนการนี้เรียกว่า ออกอากาศ. การเชื่อมต่อของกรดอะมิโนระหว่างกันเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ เมื่อโมเลกุลโปรตีนพร้อม ไรโบโซมจะกระโดดออกจากสาย RNA และเป็นอิสระเพื่อประกอบโมเลกุลใหม่ โมเลกุลโปรตีนที่เสร็จแล้วจะเคลื่อนไปยังส่วนของเซลล์ตามที่ต้องการ กระบวนการประกอบโมเลกุลโปรตีนนั้นรวดเร็วมาก - ภายในหนึ่งในสี่ของวินาทีจะเกิดโมเลกุลโปรตีนที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน 146 ตัว

โปรแกรมประกอบโมเลกุลโปรตีนเข้าสู่ไรโบโซมในรูปของ Messenger RNA “วัสดุก่อสร้าง” - กรดอะมิโนจะถูกส่งไปยังบริเวณที่มีการถ่ายโอน RNA หลักการเมทริกซ์ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสร้างโมเลกุลโปรตีนซึ่งถูกกำหนดโดย DNA ก่อนหน้านี้ การผลิตโปรตีนเกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานและดำเนินการโดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์ พลังงานได้มาจากไมโตคอนเดรีย และพาหะของไมโตคอนเดรียคือสาร ATP ที่อุดมด้วยพลังงาน

คำถามสำหรับการศึกษาด้วยตนเอง:

1. หน้าที่ของโปรตีนในเซลล์

2. ขั้นตอนของการสังเคราะห์โปรตีน

3. DNA: ตำแหน่งในเซลล์ บทบาทในการสังเคราะห์โปรตีน

4. ประเภทของ RNA หน้าที่ของมัน

5. การถอดความการมีส่วนร่วมของ DNA และ RNA

6. การแปลบทบาทของไรโบโซม

7. แนวคิดเรื่องการเสริมกัน

ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างปฐมภูมิของโมเลกุลโปรตีนมีอยู่ใน DNA ซึ่งอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ยูคาริโอต สายโซ่หรือสาย DNA หนึ่งเส้นสามารถบรรจุข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีนได้หลายชนิด ยีนเป็นส่วน (ชิ้นส่วน) ของ DNA ที่นำข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนชนิดหนึ่ง โมเลกุล DNA มีรหัสสำหรับลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนในรูปแบบของลำดับนิวคลีโอไทด์ที่เฉพาะเจาะจง ในกรณีนี้ กรดอะมิโนแต่ละตัวในโมเลกุลโปรตีนในอนาคตจะสอดคล้องกับส่วนของนิวคลีโอไทด์สามตัว (triplet) ในโมเลกุล DNA

กระบวนการ การสังเคราะห์โปรตีนรวมถึงชุดของเหตุการณ์ต่อเนื่อง:

การจำลองแบบ DNA (ในนิวเคลียสของเซลล์) การถอดเสียง Messenger RNA (ในไซโตพลาสซึมด้วยความช่วยเหลือของไรโบโซม) การแปลโปรตีน

การสังเคราะห์ Messenger RNA (mRNA) เกิดขึ้นในนิวเคลียส ดำเนินการไปตามสาย DNA เส้นใดเส้นหนึ่งด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์และคำนึงถึงหลักการเสริมกันของฐานไนโตรเจน กระบวนการเขียนข้อมูลที่มีอยู่ในยีน DNA ใหม่ให้เป็นโมเลกุล mRNA ที่สังเคราะห์ขึ้นนั้นเรียกว่า การถอดเสียง. เห็นได้ชัดว่าข้อมูลถูกคัดลอกเป็นลำดับของนิวคลีโอไทด์ RNA สาย DNA ในกรณีนี้ทำหน้าที่เป็นแม่แบบ ในกระบวนการสร้างโมเลกุล RNA จะรวมยูราเซียแทนไทมีนฐานไนโตรเจน

G - C - A - A - C - T - ส่วนหนึ่งของสายโซ่โมเลกุล DNA
- C - G - U - U - G - A – ชิ้นส่วนของโมเลกุล Messenger RNA

โมเลกุล RNA เป็นโมเลกุลเดี่ยว แต่ละโมเลกุลมีข้อมูลเกี่ยวกับยีนหนึ่งยีน ต่อไป โมเลกุล mRNA จะออกจากนิวเคลียสของเซลล์ผ่านรูพรุนของเยื่อหุ้มนิวเคลียส และถูกส่งไปยังไซโตพลาสซึมไปยังไรโบโซม กรดอะมิโนยังถูกส่งมาที่นี่โดยใช้การถ่ายโอน RNA (tRNA) โมเลกุล tRNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 70–80 ตัว ลักษณะโดยทั่วไปของโมเลกุลมีลักษณะคล้ายใบโคลเวอร์

ที่ "ด้านบน" จะมี aticodon (รหัสแฝดของนิวคลีโอไทด์) ซึ่งสอดคล้องกับกรดอะมิโนจำเพาะ ดังนั้นกรดอะมิโนแต่ละตัวจึงมี tRNA เฉพาะของตัวเอง กระบวนการประกอบโมเลกุลโปรตีนเกิดขึ้นในไรโบโซมและเรียกว่า ออกอากาศ. ไรโบโซมหลายตัวอยู่ตามลำดับบนโมเลกุล mRNA หนึ่งโมเลกุล ศูนย์กลางการทำงานของไรโบโซมแต่ละตัวสามารถรองรับ mRNA แฝดได้สองตัว รหัสแฝดของนิวคลีโอไทด์ - โมเลกุล t-RNA ที่เข้าใกล้บริเวณสังเคราะห์โปรตีนนั้นสอดคล้องกับนิวคลีโอไทด์ของ i-RNA ที่อยู่ในศูนย์กลางการทำงานของไรโบโซม จากนั้นไรโบโซมในสายโซ่ mRNA จะมีระยะเท่ากับนิวคลีโอไทด์สามตัว แยกออกจาก t-RNA และกลายเป็นสายโซ่ของโมโนเมอร์โปรตีน t-RNA ที่ปล่อยออกมาจะเคลื่อนที่ไปด้านข้างและหลังจากนั้นครู่หนึ่งก็สามารถเชื่อมต่อกับกรดบางชนิดได้อีกครั้ง ซึ่งจะถูกขนส่งไปยังไซต์ การสังเคราะห์โปรตีน. ดังนั้นลำดับของนิวคลีโอไทด์ใน DNA triplet จึงสอดคล้องกับลำดับของนิวคลีโอไทด์ใน mRNA triplet

ในกระบวนการที่ซับซ้อนของการสังเคราะห์โปรตีน การทำงานของสารหลายชนิดและออร์แกเนลล์ของเซลล์เกิดขึ้นจริง

การสังเคราะห์โปรตีน

การสังเคราะห์โปรตีน

ในกระบวนการเผาผลาญของร่างกาย บทบาทนำคือโปรตีนและกรดนิวคลีอิก สารโปรตีนเป็นพื้นฐานของโครงสร้างที่สำคัญทั้งหมดของเซลล์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไซโตพลาสซึม โปรตีนมีปฏิกิริยาสูงผิดปกติ พวกมันมีฟังก์ชันตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น พวกมันคือเอนไซม์ ดังนั้นโปรตีนจึงกำหนดทิศทาง ความเร็ว และการประสานงานอย่างใกล้ชิดและการผันคำกริยาของปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมทั้งหมด

บทบาทนำของโปรตีนในปรากฏการณ์ของชีวิตสัมพันธ์กับความสมบูรณ์และความหลากหลายของฟังก์ชันทางเคมีของโปรตีน โดยมีความสามารถพิเศษในการเปลี่ยนแปลงและการมีปฏิสัมพันธ์ต่างๆ กับสารที่เรียบง่ายและซับซ้อนอื่นๆ ที่ประกอบกันเป็นไซโตพลาสซึม

กรดนิวคลีอิกเป็นส่วนหนึ่งของอวัยวะที่สำคัญที่สุดของเซลล์ เช่น นิวเคลียส เช่นเดียวกับไซโตพลาสซึม ไรโบโซม ไมโตคอนเดรีย ฯลฯ กรดนิวคลีอิกมีบทบาทสำคัญในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม ความแปรปรวนของร่างกาย และการสังเคราะห์โปรตีน

กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนเป็นกระบวนการหลายขั้นตอนที่ซับซ้อนมาก มันเกิดขึ้นในออร์แกเนลล์พิเศษ - ไรโบโซม เซลล์ประกอบด้วยไรโบโซมจำนวนมาก ตัวอย่างเช่น อี. โคไล มีประมาณ 20,000 ตัว

การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นได้อย่างไรในไรโบโซม?

โมเลกุลโปรตีนคือสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนแต่ละตัว แต่กรดอะมิโนนั้นทำงานได้ไม่เพียงพอที่จะรวมตัวกันเอง ดังนั้นก่อนที่จะเชื่อมต่อกันและสร้างโมเลกุลโปรตีน จะต้องกระตุ้นกรดอะมิโนก่อน การกระตุ้นนี้เกิดขึ้นภายใต้การทำงานของเอนไซม์พิเศษ นอกจากนี้กรดอะมิโนแต่ละตัวยังมีเอนไซม์ของตัวเองที่ปรับแต่งมาโดยเฉพาะ

แหล่งพลังงานสำหรับสิ่งนี้ (เช่นเดียวกับกระบวนการต่างๆ ในเซลล์) คือ อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP)

จากการกระตุ้น กรดอะมิโนจะมีความคงตัวมากขึ้นและจับกับ t-RNA ภายใต้การกระทำของเอนไซม์ตัวเดียวกัน

สิ่งสำคัญคือกรดอะมิโนแต่ละตัวจะต้องสอดคล้องกับ tRNA ที่จำเพาะเจาะจงอย่างเคร่งครัด เธอพบกรดอะมิโน “ของเธอ” และถ่ายโอนไปยังไรโบโซม ดังนั้น RNA ดังกล่าวจึงเรียกว่า Transport RNA

ด้วยเหตุนี้ กรดอะมิโนที่ถูกกระตุ้นหลายชนิดจึงเข้าสู่ไรโบโซมซึ่งเชื่อมต่อกับ tRNA ของพวกมัน ไรโบโซมเปรียบเสมือนสายพานลำเลียงสำหรับประกอบโซ่โปรตีนจากกรดอะมิโนต่างๆ ที่เข้ามา (รูปที่ 13 A และ B)

,

คำถามเกิดขึ้น: อะไรเป็นตัวกำหนดลำดับการจับตัวของกรดอะมิโนแต่ละตัวต่อกัน? ท้ายที่สุดแล้ว ลำดับนี้เองที่กำหนดว่าโปรตีนชนิดใดที่จะถูกสังเคราะห์ในไรโบโซม เนื่องจากความจำเพาะของมันขึ้นอยู่กับลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีน เซลล์ประกอบด้วยโปรตีนจำเพาะมากกว่า 2,000 ชนิดที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติต่างกัน

ปรากฎว่าพร้อมกันกับ t-RNA ซึ่งกรดอะมิโนของมัน "ตั้งอยู่" ไรโบโซมได้รับ "สัญญาณ" จาก DNA ซึ่งมีอยู่ในนิวเคลียส ตามสัญญาณนี้โปรตีนนี้หรือโปรตีนนั้นเอนไซม์นี้หรือเอนไซม์นั้นถูกสังเคราะห์ในไรโบโซม (เนื่องจากเอนไซม์คือโปรตีน)

อิทธิพลโดยตรงของ DNA ต่อการสังเคราะห์โปรตีนไม่ได้ดำเนินการโดยตรง แต่ด้วยความช่วยเหลือของตัวกลางพิเศษ รูปแบบของ RNA นั้นซึ่งเรียกว่าผู้ส่งสารหรือผู้ส่งสาร RNA (m-RNA หรือ i-RNA)

Messenger RNA ถูกสังเคราะห์ในนิวเคลียสภายใต้อิทธิพลของ DNA ดังนั้นองค์ประกอบของมันจึงสะท้อนองค์ประกอบของ DNA โมเลกุล RNA เปรียบเสมือนการหล่อของรูปแบบ DNA

mRNA ที่สังเคราะห์ขึ้นจะเข้าสู่ไรโบโซมและในขณะเดียวกันก็สื่อถึงแผนโครงสร้างนี้ - ตามลำดับที่กรดอะมิโนที่เปิดใช้งานซึ่งเข้าสู่ไรโบโซมควรเชื่อมต่อกันเพื่อที่จะสังเคราะห์โปรตีนเฉพาะ มิฉะนั้น ข้อมูลทางพันธุกรรมที่เข้ารหัสใน DNA จะถูกถ่ายโอนไปยัง mRNA จากนั้นจึงถ่ายโอนไปยังโปรตีน

โมเลกุล RNA ของ Messenger จะเข้าสู่ไรโบโซมและเย็บต่อ ส่วนนั้นซึ่งปัจจุบันอยู่ในไรโบโซม ซึ่งกำหนดโดยโคดอน (แฝดสาม) มีปฏิสัมพันธ์ค่อนข้างเฉพาะกับแฝดที่มีโครงสร้างคล้ายกับมัน (แอนติโคดอน) ในการถ่ายโอน RNA ซึ่งนำกรดอะมิโนเข้าสู่ไรโบโซม การถ่ายโอน RNA ด้วยกรดอะมิโนจะเข้าใกล้โคดอนเฉพาะของ mRNA และเชื่อมต่อกับมัน t-RNA อีกตัวที่มีกรดอะมิโนต่างกันจะถูกเติมเข้าไปในส่วนที่ติดกันถัดไปของ i-RNA และต่อๆ ไป จนกระทั่งอ่านสายโซ่ทั้งหมดของ i-RNA และจนกว่ากรดอะมิโนทั้งหมดจะลดลงตามลำดับที่เหมาะสม ก่อตัวเป็น โมเลกุลโปรตีน และ tRNA ซึ่งส่งกรดอะมิโนไปยังส่วนหนึ่งของสายพอลิเปปไทด์จะถูกปล่อยออกจากกรดอะมิโนและออกจากไรโบโซม จากนั้นอีกครั้งในไซโตพลาสซึม กรดอะมิโนที่ต้องการสามารถรวมเข้ากับมันและถ่ายโอนไปยังไรโบโซมอีกครั้ง ในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีน ไม่ใช่เพียงไรโบโซมเดียว แต่มีไรโบโซมหลายตัว - พอลิไรโบโซม - เกี่ยวข้องพร้อมกัน

ขั้นตอนหลักของการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรม: การสังเคราะห์ DNA เป็นเมทริกซ์ของ i-RNA (การถอดความ) และการสังเคราะห์ในไรโบโซมของสายโซ่โพลีเปปไทด์ตามโปรแกรมที่มีอยู่ใน i-RNA (การแปล) นั้นเป็นสากลสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด . อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์ทางโลกและอวกาศของกระบวนการเหล่านี้แตกต่างกันระหว่างโปรและยูคาริโอต

ในสิ่งมีชีวิตที่มีนิวเคลียสยืน (สัตว์ พืช) การถอดความและการแปลจะถูกแยกออกจากกันอย่างเคร่งครัดในอวกาศและเวลา: การสังเคราะห์ RNA ต่างๆ เกิดขึ้นในนิวเคลียส หลังจากนั้นโมเลกุล RNA จะต้องออกจากนิวเคลียสโดยผ่านเยื่อหุ้มนิวเคลียส (รูปที่ . 13 ก) . จากนั้น RNA จะถูกขนส่งในไซโตพลาสซึมไปยังบริเวณที่สังเคราะห์โปรตีน - ไรโบโซม หลังจากนี้ขั้นตอนต่อไปจะเริ่มต้นขึ้น - การออกอากาศ

ในแบคทีเรีย สารนิวเคลียร์ที่ไม่ได้แยกออกจากไซโตพลาสซึมด้วยเมมเบรน การถอดรหัสและการแปลเกิดขึ้นพร้อมกัน (รูปที่ 13 B)

ไดอะแกรมสมัยใหม่ที่แสดงการทำงานของยีนถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของการวิเคราะห์เชิงตรรกะของข้อมูลการทดลองที่ได้รับโดยใช้วิธีทางชีวเคมีและพันธุกรรม การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบละเอียดช่วยให้มองเห็นการทำงานของอุปกรณ์ทางพันธุกรรมของเซลล์ได้อย่างแท้จริง เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับภาพถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งแสดงให้เห็นว่าเมทริกซ์ DNA ของแบคทีเรียในพื้นที่ที่มีโมเลกุลของ RNA polymerase (เอนไซม์ที่เร่งการถอดรหัสของ DNA เป็น RNA) ติดอยู่กับ DNA การสังเคราะห์โมเลกุล mRNA เกิดขึ้นได้อย่างไร . สาย mRNA ซึ่งตั้งฉากกับโมเลกุล DNA เชิงเส้นจะเคลื่อนที่ไปตามเมทริกซ์และเพิ่มความยาว เมื่อสาย RNA ยาวขึ้น ไรโบโซมก็จะมารวมตัวกัน ซึ่งจะเคลื่อนไปตามสาย RNA ไปยัง DNA และนำไปสู่การสังเคราะห์โปรตีน

จากทั้งหมดที่กล่าวมา ตามมาด้วยว่าสถานที่สังเคราะห์โปรตีนและเอนไซม์ทั้งหมดในเซลล์คือไรโบโซม กล่าวโดยนัย สิ่งเหล่านี้เป็นเหมือน "โรงงาน" โปรตีน เช่น ร้านประกอบซึ่งมีการจัดหาวัสดุทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการประกอบสายโซ่โพลีเปปไทด์ของโปรตีนและกรดอะมิโน ธรรมชาติของโปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างของ i-RNA ตามลำดับการจัดเรียงนิวคลอยด์ในนั้น และโครงสร้างของ i-RNA สะท้อนถึงโครงสร้างของ DNA ดังนั้นในที่สุดโครงสร้างเฉพาะของโปรตีน กล่าวคือ ลำดับการจัดเรียงกรดอะมิโนต่างๆ ในนั้น ขึ้นอยู่กับตำแหน่งลำดับของนิวคลอยด์ใน DNA และโครงสร้างของ DNA

ทฤษฎีการสังเคราะห์โปรตีนที่นำเสนอเรียกว่าทฤษฎีเมทริกซ์ ทฤษฎีนี้เรียกว่าเมทริกซ์เนื่องจากกรดนิวคลีอิกมีบทบาทเป็นเมทริกซ์ซึ่งมีการบันทึกข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับลำดับของกรดอะมิโนที่ตกค้างในโมเลกุลโปรตีน

การสร้างทฤษฎีเมทริกซ์ของการสังเคราะห์โปรตีนและการถอดรหัสรหัสกรดอะมิโนถือเป็นความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดของศตวรรษที่ 20 ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการชี้แจงกลไกระดับโมเลกุลของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ชีวิตของพืช: ใน 6 เล่ม - ม.: การตรัสรู้. เรียบเรียงโดย A. L. Takhtadzhyan บรรณาธิการบริหาร สมาชิกที่เกี่ยวข้อง สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียตศาสตราจารย์ เอเอ เฟโดรอฟ. 1974 .

ดูว่า "การสังเคราะห์โปรตีน" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

รูปแบบการสังเคราะห์โปรตีนโดยไรโบโซม การสังเคราะห์โปรตีนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนของการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์จาก ... Wikipedia

ชุดปฏิกิริยาของการเกิดพอลิเมอไรเซชันของกรดอะมิโนในสายโซ่โพลีเปปไทด์ของโมเลกุลโปรตีนที่เกิดขึ้นในเซลล์บนออร์แกเนลล์พิเศษไรโบโซม การละเมิดบีบี ก่อให้เกิดโรคต่างๆ มากมายของมนุษย์ สัตว์ และพืช... พจนานุกรมทางการแพทย์ขนาดใหญ่

กระบวนการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ตามธรรมชาติโดยสิ่งมีชีวิต วิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพของสารประกอบคือลำดับของปฏิกิริยาที่นำไปสู่การก่อตัวของสารประกอบนี้ ซึ่งมักจะเป็นเอนไซม์ (กำหนดทางพันธุกรรม) แต่ในบางครั้ง... ... Wikipedia

- [ชา; ม. การก่อตัวของสารอินทรีย์ต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิต บีกระรอก. กลไกการสังเคราะห์ทางชีวภาพ * * * การสังเคราะห์ทางชีวภาพ - การก่อตัวของสารที่จำเป็นสำหรับร่างกายในเซลล์ที่มีชีวิตโดยมีส่วนร่วมของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพของเอนไซม์ มักจะเป็นผล... พจนานุกรมสารานุกรม

การสังเคราะห์ทางชีวภาพ- (ชา; ม. การก่อตัวของสารอินทรีย์ต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิต โปรตีนไบโอซี/เอ็นทีซิส กลไกการสังเคราะห์... พจนานุกรมสำนวนมากมาย

การสังเคราะห์ไรโบโซม- * การสังเคราะห์ทางฟิชโซโซม * การสังเคราะห์ทางชีวสังเคราะห์ของไรโบโซมของอนุภาคไรโบโซมจาก RNA และส่วนประกอบของโปรตีน ในยูคาริโอตและโปรคาริโอต มีการประสานงานในลักษณะที่ไม่สะสมโปรตีนส่วนเกินและกรดนิวคลีอิกส่วนเกิน E. coli มีการสังเคราะห์โปรตีน... ... พันธุศาสตร์ พจนานุกรมสารานุกรม

คำนี้มีความหมายอื่น โปรดดู โปรตีน (ความหมาย) โปรตีน (โปรตีน โพลีเปปไทด์) เป็นสารอินทรีย์โมเลกุลสูงซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโนอัลฟ่าที่เชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ด้วยพันธะเปปไทด์ ในสิ่งมีชีวิต... ... Wikipedia

ผลึกของโปรตีนหลายชนิดที่ปลูกบนสถานีอวกาศเมียร์และระหว่างเที่ยวบินกระสวยอวกาศของ NASA โปรตีนที่มีความบริสุทธิ์สูงจะก่อตัวเป็นผลึกที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งใช้เพื่อให้ได้แบบจำลองของโปรตีน โปรตีน (โปรตีน ... ... Wikipedia

I Squirrels (Sciurus) เป็นสกุลสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในวงศ์กระรอกเรียงตามสัตว์ฟันแทะ เผยแพร่ในป่าของยุโรป เอเชีย และอเมริกา ประมาณ 50 ชนิด ปรับให้เข้ากับวิถีชีวิตต้นไม้ ความยาวลำตัวสูงสุด 28 ซม. ขนมักหนา บางตัวมีขนฟู… … สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

การสังเคราะห์โปรตีนและรหัสพันธุกรรม

คำจำกัดความ 1

การสังเคราะห์โปรตีน– กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนของเอนไซม์ในเซลล์ มันเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบโครงสร้างสามประการของเซลล์ - นิวเคลียส, ไซโตพลาสซึม, ไรโบโซม

ในนิวเคลียสของเซลล์ โมเลกุล DNA จะเก็บข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีนทั้งหมดที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นในนั้น และเข้ารหัสโดยใช้รหัสสี่ตัวอักษร

คำจำกัดความ 2

รหัสพันธุกรรมคือลำดับของนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุล DNA ซึ่งกำหนดลำดับของกรดอะมิโนในโมเลกุลโปรตีน

คุณสมบัติของรหัสพันธุกรรมมีดังนี้:

รหัสพันธุกรรมคือแฝด นั่นคือ กรดอะมิโนแต่ละตัวมีรหัสแฝดของตัวเอง ( รหัส) ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สามตัวที่อยู่ติดกัน

ตัวอย่างที่ 1

กรดอะมิโนซิสเทอีนถูกเข้ารหัสโดย Triplet A-C-A, วาลีน - โดย Triplet C-A-A

รหัสไม่ทับซ้อนกัน กล่าวคือ นิวคลีโอไทด์ไม่สามารถเป็นส่วนหนึ่งของแฝดแฝดสองตัวที่อยู่ใกล้เคียงได้

รหัสเสื่อมลง กล่าวคือ กรดอะมิโนหนึ่งตัวสามารถเข้ารหัสได้ด้วยแฝดหลายตัว

ตัวอย่างที่ 2

ไทโรซีนของกรดอะมิโนถูกเข้ารหัสโดยแฝดสองตัว

รหัสไม่มีเครื่องหมายจุลภาค (เครื่องหมายแยก) ข้อมูลจะถูกอ่านเป็นนิวคลีโอไทด์สามเท่า

คำจำกัดความ 3

ยีน – ส่วนของโมเลกุล DNA ที่มีลำดับเฉพาะของนิวคลีโอไทด์และกำหนดการสังเคราะห์ของสายโพลีเปปไทด์หนึ่งสาย

รหัสนี้เป็นสากลนั่นคือเหมือนกันสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิดตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงมนุษย์ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีกรดอะมิโน 20 ชนิดเหมือนกัน ซึ่งถูกเข้ารหัสโดยแฝดสามตัวเดียวกัน

ขั้นตอนของการสังเคราะห์โปรตีน: การถอดรหัสและการแปล

โครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนใดๆ จะถูกเข้ารหัสใน DNA ซึ่งไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการสังเคราะห์ ทำหน้าที่เป็นเทมเพลตสำหรับการสังเคราะห์ RNA เท่านั้น

กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นบนไรโบโซมซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในไซโตพลาสซึม ซึ่งหมายความว่าในการถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA ไปยังสถานที่สังเคราะห์โปรตีน จำเป็นต้องมีตัวกลาง ฟังก์ชันนี้ดำเนินการโดย mRNA

คำจำกัดความที่ 4

กระบวนการสังเคราะห์โมเลกุล mRNA บนสายหนึ่งของโมเลกุล DNA ตามหลักการเสริมกันเรียกว่า การถอดเสียงหรือเขียนใหม่

การถอดความเกิดขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์

กระบวนการถอดรหัสนั้นดำเนินการพร้อมกันไม่ใช่กับโมเลกุล DNA ทั้งหมด แต่เฉพาะในส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นซึ่งสอดคล้องกับยีนเฉพาะ ในกรณีนี้ ส่วนหนึ่งของเกลียวคู่ DNA จะคลายออก และส่วนสั้น ๆ ของสายโซ่อันใดอันหนึ่งจะถูกเปิดออก - ตอนนี้มันจะทำหน้าที่เป็นเทมเพลตสำหรับการสังเคราะห์ mRNA

จากนั้นเอนไซม์ RNA polymerase จะเคลื่อนที่ไปตามสายโซ่นี้ โดยเชื่อมต่อนิวคลีโอไทด์เข้ากับสายโซ่ mRNA ซึ่งจะยืดออก

โน้ต 2

การถอดรหัสสามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้กับยีนหลายตัวบนโครโมโซมเดียวกันและบนยีนบนโครโมโซมต่างกัน

mRNA ที่ได้จะมีลำดับนิวคลีโอไทด์ซึ่งเป็นสำเนาที่ตรงกันทุกประการของลำดับนิวคลีโอไทด์บนเทมเพลต

หมายเหตุ 3

หากโมเลกุล DNA มีไซโตซีนที่เป็นฐานไนโตรเจน mRNA ก็จะมีกัวนีนและในทางกลับกัน คู่เสริมใน DNA คืออะดีนีน - ไทมีน และ RNA มียูราซิลแทนไทมีน

RNA อีกสองประเภทยังถูกสังเคราะห์บนยีนพิเศษ - tRNA และ rRNA

จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการสังเคราะห์ RNA ทุกประเภทบนเทมเพลต DNA ได้รับการแก้ไขอย่างเข้มงวดโดยแฝดพิเศษที่ควบคุมการเริ่มต้น (การเริ่มต้น) และการหยุด (เทอร์มินัล) ของการสังเคราะห์ พวกมันทำหน้าที่เป็น "เครื่องหมายแบ่ง" ระหว่างยีน

การรวมกันของ tRNA กับกรดอะมิโนเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม โมเลกุล tRNA มีรูปร่างคล้ายใบโคลเวอร์ โดยมี แอนติโคดอน– นิวคลีโอไทด์แฝดสามที่เข้ารหัสกรดอะมิโนที่ tRNA นี้มีอยู่

มีกรดอะมิโนหลายประเภทพอๆ กับที่มี tRNA

หมายเหตุ 4

เนื่องจากกรดอะมิโนจำนวนมากสามารถเข้ารหัสได้ด้วยแฝดหลายตัว จำนวน tRNA จึงมีมากกว่า 20 ตัว (ทราบประมาณ 60 tRNA)

การเชื่อมต่อของ tRNA กับกรดอะมิโนเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ โมเลกุล tRNA ลำเลียงกรดอะมิโนไปยังไรโบโซม

คำจำกัดความที่ 5

ออกอากาศเป็นกระบวนการที่ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนซึ่งบันทึกไว้ใน mRNA เป็นลำดับของนิวคลีโอไทด์ถูกนำมาใช้เป็นลำดับของกรดอะมิโนในโมเลกุลโปรตีนที่ถูกสังเคราะห์

กระบวนการนี้เกิดขึ้นในไรโบโซม

ขั้นแรก mRNA จะยึดติดกับไรโบโซม ไรโบโซมตัวแรกซึ่งสังเคราะห์โปรตีนจะถูก "พัน" บน mRNA เมื่อไรโบโซมเคลื่อนไปยังจุดสิ้นสุดของ mRNA ที่เป็นอิสระ ไรโบโซมใหม่จะถูก "พัน" ไว้ mRNA หนึ่งตัวสามารถบรรจุไรโบโซมได้มากกว่า 80 ตัวพร้อมกันซึ่งสังเคราะห์โปรตีนชนิดเดียวกัน เรียกว่ากลุ่มของไรโบโซมที่เชื่อมต่อกับ mRNA หนึ่งอัน พอลิไรโบโซม, หรือ โพลีโซม. ประเภทของโปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยไรโบโซม แต่โดยข้อมูลที่บันทึกไว้ใน mRNA ไรโบโซมชนิดเดียวกันสามารถสังเคราะห์โปรตีนต่างๆ ได้ หลังจากการสังเคราะห์โปรตีนเสร็จสิ้น ไรโบโซมจะถูกแยกออกจาก mRNA และโปรตีนจะเข้าสู่เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

ไรโบโซมแต่ละอันประกอบด้วยสองหน่วยย่อย - เล็กและใหญ่ โมเลกุล mRNA ยึดติดกับหน่วยย่อยขนาดเล็ก ที่บริเวณที่สัมผัสกันระหว่างไรโบโซมและ iRNA จะมีนิวคลีโอไทด์ 6 ตัว (แฝด 2 ตัว) หนึ่งในนั้นถูกเข้าหาจากไซโตพลาสซึมอย่างต่อเนื่องโดย tRNA ที่มีกรดอะมิโนต่างกัน และสัมผัสกับแอนติโคดอนของโคดอน mRNA ถ้า codon และ anticodon triplets กลายเป็นคู่เสริมกัน พันธะเปปไทด์จะเกิดขึ้นระหว่างกรดอะมิโนของส่วนที่สังเคราะห์ไว้แล้วของโปรตีนกับกรดอะมิโนที่ถูกส่งโดย tRNA การรวมกรดอะมิโนเข้ากับโมเลกุลโปรตีนจะดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของเอนไซม์สังเคราะห์ โมเลกุล tRNA ปล่อยกรดอะมิโนและเคลื่อนเข้าสู่ไซโตพลาสซึม และไรโบโซมจะเคลื่อนนิวคลีโอไทด์หนึ่งแฝด นี่คือวิธีการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์ตามลำดับ ทั้งหมดนี้ดำเนินต่อไปจนกว่าไรโบโซมจะไปถึงหนึ่งในสามรหัสหยุด: UAA, UAG หรือ UGA หลังจากนั้นการสังเคราะห์โปรตีนจะหยุดลง

หมายเหตุ 5

ดังนั้นลำดับของรหัส mRNA เป็นตัวกำหนดลำดับการรวมกรดอะมิโนในสายโซ่โปรตีน โปรตีนสังเคราะห์จะเข้าสู่ช่องของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม โมเลกุลโปรตีนหนึ่งโมเลกุลในเซลล์ถูกสังเคราะห์ขึ้นภายใน 1 - 2 นาที