Celula ca atare posedă un număr mare de funcții diferite, așa cum am vorbit deja, unele dintre ele sunt, în general, celulele, unele sunt speciale, caracteristice tipurilor speciale de celule. Principalele mecanisme de lucru pentru efectuarea acestor funcții sunt proteine \u200b\u200bsau complexele lor cu alte macromolecule biologice, cum ar fi acizi nucleici, lipide și polizaharide. Deci, se știe că procesele de transport într-o varietate de substanțe, începând cu ioni, terminând cu macromolecule, sunt determinate prin funcționarea proteinelor speciale sau a complexelor de lipoproteine \u200b\u200bîn compoziția plasmei și a altor membrane celulare. Practic toate procesele de sinteză, decădere, restructurare a diferitelor proteine, acizi nucleici, lipide, carbohidrați apar ca urmare a activității specifice fiecărei reacții individuale a proteinelor enzimatice. Sinteza monomerilor biologici individuali, nucleotide, aminoacizi, acizi grași, zaharuri etc. sunt, de asemenea, efectuate de un număr mare de enzime specifice - proteine. Reducerea conduce la mobilitatea celulelor sau la mișcarea substanțelor și a structurilor din interiorul celulelor este de asemenea realizată de proteine \u200b\u200bcontractile speciale. Multe reacții celulare ca răspuns la impactul factorilor externi (viruși, hormoni, proteine \u200b\u200bstrăine etc.) începe cu interacțiunea acestor factori cu receptori speciali-proteine \u200b\u200bcelulare.
Proteinele sunt principalele componente ale aproape tuturor structurilor celulare. Multe reacții chimice din interiorul celulei sunt determinate de setul de enzime, fiecare având una sau mai multe reacții individuale. Structura fiecărei proteine \u200b\u200bindividuale este strict specificată, care este exprimată în specificitatea structurii lor primare - în secvența de aminoacizi de-a lungul polipeptidei, lanțului proteic. Mai mult, specificitatea acestei secvențe de aminoacizi este repetată în mod inconfundabil în toate moleculele acestei proteine \u200b\u200bcelulare.
O astfel de corectitudine în reproducerea secvenței neechivoce a aminoacizilor din lanțul proteic este determinată de structura ADN-ului porțiunii genei, care în cele din urmă este responsabilă pentru structura și sinteza acestei proteine. Aceste idei servesc drept postulatul principal al biologiei moleculare, "dogma". Informațiile despre viitoarea moleculă de proteină este transmisă localizării sintezei sale (în ribozomi) printr-un ARN de informații intermediare (IRNA), compoziția nucleotidică reflectă compoziția și secvența nucleotidului genei ADN. Un lanț de polipeptidă este construit în ribozom, secvența de aminoacizi în care este determinată de secvența nucleotidelor din IRNA, secvența tripletelor lor. Astfel, dogma centrală a biologiei moleculare accentuează unidirecționalitatea transferului de informații: numai de la ADN la proteină, utilizând intermediar, Irna (proteina ADN® Irnk®). Pentru unele virusuri care conțin ARN, circuitul de transmisie a informațiilor poate merge conform schemei ARN - Irnk - proteină. Nu schimbă esența cazului, deoarece legătura determinantă este de asemenea acid nucleic. Căile inverse de determinare a proteinei la acidul nucleic, la ADN sau ARN sunt necunoscute.
Pentru a continua în continuare studiul structurilor celulare asociate cu toate etapele sintezei proteinelor, trebuie să trăim pe scurt pe principalele procese și componente care determină acest fenomen.
În prezent, pe baza ideilor moderne despre biosinteza proteinelor, se poate administra următoarea schemă principală generală a acestui proces complex și cu mai multe etape (fig.16).
Principala, "echipa", rolul în determinarea structurii specifice de proteine \u200b\u200baparține acidului deoxiribonucleic - ADN. Molecula ADN este o structură liniară extrem de lungă constând din două lanțuri polimerice interclacate. Elemente compozite - Monomeri - aceste lanțuri sunt patru soiuri de deoxiribonucleotide, o alternanță sau o secvență din care de-a lungul lanțului este unică și specifică pentru fiecare moleculă ADN și fiecare dintre secțiunile sale. Diverse porțiuni suficient de lungi ale moleculelor ADN sunt responsabile pentru sinteza diferitelor proteine. Astfel, o moleculă ADN poate determina sinteza unui număr mare de proteine \u200b\u200bcelulare diferite și chimic diferite. Pentru sinteza fiecărui tip de proteine, este responsabilă doar o anumită parte a moleculei ADN. O astfel de parte a moleculei ADN asociate cu sinteza unei proteine \u200b\u200bdin celulă este deseori denumită pe termenul "Cystron". În prezent, conceptul de cyastron este considerat un concept echivalent de genă. În structura genei unice, într-o anumită aranjament secvențial al nucleotidelor sale de-a lungul lanțului, se încheie toate informațiile despre structura unei proteine \u200b\u200bcorespunzătoare.
Din schema generală de sinteză a proteinelor, se vede (vezi figura 16) că elementul inițial din care începe fluxul de informații pentru biosinteza proteinelor din celulă este ADN. Prin urmare, ADN-ul care conține înregistrarea inițială a informațiilor care trebuie menținute și reproduse din celulă la celulă, de la generație la generație.
Atinge pe scurt întrebarea despre locul de stocare a informațiilor genetice, adică La localizarea ADN-ului în celulă, putem spune următoarele. De mult timp a fost cunoscut faptul că, spre deosebire de toate celelalte componente ale aparatului de alboximă, ADN-ul are o localizare specială și foarte limitată: locația din celulele organismelor mai mari (eucariote) va fi miezul celular. În organismele inferioare (procariote) care nu au un nucleu de celule decorate, ADN-ul este, de asemenea, menționat din restul protoplasmei sub forma uneia sau mai multor formațiuni de nucleotide compacte. În conformitate cu acest lucru, kernelul eucariot sau nucleoidul procariotic a fost considerat de mult timp ca un furnizor de gene ca un organoid celular unic, care controlează implementarea semnelor ereditare de organisme și transferul acestora în generații.
Principiul de bază care stă la baza structurii macromoleculare a ADN-ului este așa-numitul principiu complementar (fig.17). După cum sa menționat deja, molecula ADN constă din două lanțuri interclacate. Aceste lanțuri sunt legate între ele prin interacțiunea nucleotidelor lor opuse. În același timp, în conformitate cu motive structurale, existența unei astfel de structuri de jug-in-cameră este posibilă numai dacă nucleotidele opuse ale ambelor lanțuri vor fi complementare steric, adică. va fi structura dvs. spațială pentru a se completa reciproc. O astfel de complementară - perechi complementare de nucleotide sunt A-T (adenin-timin) și o pereche de domnule (Guanin-Cytosin).
Prin urmare, în conformitate cu acest principiu al complementarității, dacă avem o anumită secvență de patru soiuri de nucleotide într-un lanț, atunci în cel de-al doilea lanț, secvența de nucleotide va fi determinată fără echivoc, astfel încât fiecare și primul lanț să corespundă Al doilea lanț, fiecare T Primul lanț - și în cel de-al doilea lanț, fiecare G din primul lanț este C în cel de-al doilea lanț și fiecare C Primul Lan - R în cel de-al doilea lanț.
Se poate observa că principiul structural specificat care stă la baza structurii de spumă a moleculei ADN face ușor să înțeleagă reproducerea exactă a structurii sursei, adică. Reproducerea exactă a informațiilor înregistrate în circuitele de moleculă sub forma unei anumite secvențe de 4 varietăți de nucleotide. Într-adevăr, sinteza noilor molecule ADN din celulă apare numai pe baza moleculelor ADN deja existente. În același timp, cele două lanțuri ale moleculei ADN originale încep să se disperseze de la una din capete și pe fiecare dintre secțiunile separate de un singur trase încep să fie colectate din cel de-al doilea lanț prezent în mediul de nucleotide libere în conformitate cu precizie cu principiul complementarității. Procesul de discrepanță între două lanțuri ale moleculei ADN originale continuă și, în consecință, ambele lanțuri sunt completate de circuite complementare. Ca rezultat, după cum se vede în diagramă, apar două molecule de ADN în loc de unul, exact identic cu originalul. În fiecare din molecula ADN "subsidiară" rezultată, un lanț, așa cum este văzut, se datorează în întregime originalului, iar celălalt este nou sintetizat.
Principalul lucru este că este necesar să se sublinieze din nou, astfel că abilitatea potențială de a reproduce cu exactitate este pusă în cea mai mică structură ADN complementară ca atare, iar descoperirea acestui fapt este cu siguranță una dintre principalele realizări ale biologiei.
Cu toate acestea, problema ADN-ului de reproducere (redusă) nu este epuizată de statutarea capacității potențiale a structurii sale de a reproduce cu exactitate secvența nucleotidică. Faptul este că ADN-ul însuși nu este deloc o moleculă de auto-reproducere. Pentru a efectua procesul de reproducere a sintezei - ADN în conformitate cu schema descrisă mai sus, este necesară activitatea unui complex enzimatic special care se numește polimeraza ADN. Se pare că această enzimă pe care molecula ADN-ului vorbește în mod constant de la un capăt la un alt proces de discrepanțe a două circuite cu polimerizare simultană asupra lor nucleotide libere prin principiu complementar. Astfel, ADN, ca o matrice, stabilește doar ordinea nucleotidei în lanțurile de sinteză, iar procesul în sine conduce proteina. Activitatea enzimei în timpul reducerii ADN-ului este una dintre cele mai interesante probleme de astăzi. Aparent, polimeraza ADN pare să se târască activ de-a lungul celei de-a douăzeci molecule de ADN de la un capăt la altul, lăsând în urmă o divizare a redus "coada". Principiile fizice ale acestei lucrări ale acestei proteine \u200b\u200bnu sunt încă clare.
Cu toate acestea, ADN și secțiunile funcționale individuale care transportă informații despre structura proteinelor, participarea directă în procesul de creare a moleculelor de proteine \u200b\u200bnu sunt acceptate. Prima etapă a modului de implementare a acestor informații înregistrate în lanțurile ADN este așa-numitul proces de transcriere sau "rescriere". În acest proces, lanțurile ADN, ca pe matrice, există o sinteză a unui polimer asociat chimic - acid ribonucleic (ARN). Molecula ARN este un lanț, dintre care monomerii sunt patru soiuri de ribonucleotide, care sunt considerate ca o mică modificare a celor patru soiuri de deoxiribonucleotide ADN. Secvența celor patru soiuri de ribonucleotide în circuitul ARN rezultat repetă exact secvența deoxibonucleotidelor corespunzătoare ale unuia dintre cele două circuite ADN. În acest fel, secvența nucleotidică a genelor este copiată ca molecule de ARN, adică. Informațiile înregistrate în structura acestei gene sunt complet rescrise pe ARN. Un număr mare, teoretic nelimitat de astfel de "copii" - molecule de ARN poate fi scos din fiecare genă. Aceste molecule, rescrise în multe exemplare ale celor două "copii" ale genelor și, prin urmare, să poarte aceleași informații ca și genele, se dorește prin celulă. Ele sunt deja direct incluse în celulele celulelor și acceptă participarea "personală" în procesul de creare a moleculelor de proteine. Cu alte cuvinte, ei poartă informații de la locul în care este stocat în implementarea sa. În consecință, aceste ARN-uri desemnează ca RNA informaționale sau matrice, ARNm abreviat (sau IRNA).
Se constată că circuitul ARN informativ este sintetizat, utilizând direct porțiunea ADN corespunzătoare ca matrice. Circuitul ARNm sintetizat în același timp copiază unul dintre cele două circuite ADN prin secvența sa de nucleotidă (luând uracilul (Y) în ARN corespunde derivatului său de timin (T) în ADN). Acest lucru se întâmplă pe baza aceluiași principiu structural al complementarității, care determină reducerea ADN-ului (fig.18). Sa dovedit că atunci când apare sinteza ARNm pe ADN în celulă, atunci doar un lanț ADN este utilizat ca matrice pentru formarea unui circuit ARNm. Apoi, fiecare G din acest circuit ADN va corespunde la C în lanțul ARN sub construcție, fiecare C lanț al circuitului ADN din circuitul ARN, fiecare T lanț - A în circuitul ARN și fiecare circuit ADN în circuitul ARN. Ca rezultat, lanțul ARN rezultat va fi strict complementar lanțului de matrice ADN și, prin urmare, identic pe secvența de nucleotide (luând t \u003d y) al doilea lanț ADN. Astfel, apare "rescrierea" informațiilor de la ADN pe ARN, adică. transcriere. Combinațiile "rescrise" ale nucleotidului lanțului ARN sunt deja determinate direct de aranjamentul aminoacizilor corespunzători, codificați în lanțul proteic.
Aici, ca și în ceea ce privește ADN-ul redus, ca unul dintre cele mai semnificative momente ale procesului de transcriere, este necesar să se indice natura sa enzimatică. ADN, care este o matrice în acest proces, determină întreaga locație nucleotidică în lanțul de sinteză al ARNm, toată specificitatea ARN-ului formată, dar procesul în sine este realizat de o proteină specială - enzima. Această enzimă se numește polimerază de ARN. Molecula sa are o organizație complexă care îi permite să se deplaseze în mod activ de-a lungul moleculei ADN, sintetizând în același timp lanțul ARN complementar la unul dintre lanțurile ADN. Molecula ADN, care servește ca matrice, nu cheltuiește și nu se schimbă, rămânând în aceeași formă și este întotdeauna pregătită pentru o astfel de rescriere de la acesta un număr nelimitat de "copii" - ARNm. Fluxul acestor ARN-uri de la ADN la ribozomi este fluxul de informații care asigură programarea celulelor celulei celulei, întreaga totalitate a ribozomilor acesteia.
Astfel, partea considerată a schemei descrie fluxul de informații care provine din ADN sub formă de molecule de ARNm la particule intracelulare sintetizând proteine. Acum ne întoarcem la fluxul de alt tip - la fluxul materialului din care trebuie creat proteina. Unități elementare - Monomeri - moleculă de proteine \u200b\u200bsunt aminoacizi care au 20 de soiuri diferite. Pentru a crea (sintetiza) o moleculă de proteină, aminoacizii liberi prezenți în celulă trebuie să fie implicați în fluxul corespunzător care intră în particula de alboximă și sunt deja plasate într-un lanț cu un anumit mod unic dictat de ARN de informare. Această implicare a aminoacizilor - un material de construcție pentru crearea de proteine \u200b\u200bse efectuează prin adăugarea de aminoacizi liberi la molecule de ARN speciale relativ mici. Aceste ARN care servesc pentru a se alătura aminoacizilor liberi nu vor fi informaționali și nu vor avea un alt adaptor - ceea ce înseamnă că va fi vizibil mai departe. Aminoacizii sunt îmbinate cu una dintre capetele lanțurilor mici de transferuri ARN (TRNA), un aminoacid per moleculă de ARN.
Pentru fiecare varietate de aminoacizi din celulă, există specific, care atașează numai această varietate de aminoacizi ai moleculei ARN adaptor. Într-o astfel de formă vizitată pe ARN, aminoacizii și intrați în particulele cu ochi albi.
Momentul central al procesului de biosinteză a proteinei este fuziunea acestor două fluxuri intracelulare - fluxul de informații și debitul material - în celulele celulelor. Aceste particule sunt numite ribozomi. Ribozomii sunt "mașini biochimice ultramicroscopice de dimensiuni moleculare, în care proteinele specifice sunt colectate din resturile de aminoacid primite, în conformitate cu planul încheiat în ARN de informare. Deși în această schemă (fig.19) prezintă o singură particulă, fiecare celulă va ține înapoi mii de coaste. Cantitatea de ribozomi determină intensitatea generală a sintezei proteinelor în celulă. Diametrul unei particule ribozomale este de aproximativ 20 nm. Prin natura sa chimică a ribozomului - ribonucleoproteid: este alcătuită dintr-un ARN ribozomal special (aceasta este a treia clasă ARN cunoscută în plus față de ARN-ul de informație și adaptor) și moleculele de proteină ribozomală structurală. Împreună, această combinație de câteva duzini de macromolecule formează o "mașină" organizată ideal și fiabilă, care are o proprietate de a citi informațiile încheiate în lanțul ARNm și să-l realizeze sub forma unei molecule de proteine \u200b\u200bfinite a unei structuri specifice. Deoarece creatura procesului este că aranjamentul liniar al a 20 de soiuri de aminoacizi din lanțul proteic este determinat în mod unic de localizarea celor patru soiuri de nucleotide în polimer polimer chimic complet diferit (MRNA), atunci acest proces apare în acest proces Ribozomul se face pentru a desemna termenul "difuzat" sau "traducere" - o traducere a unui alfabet de 4 litere de lanțuri de acid nucleic cu un alfabet de 20 de litere al lanțurilor de proteine \u200b\u200b(polipeptidă). După cum se poate observa, toate cele trei clase de ARN cunoscute sunt implicate în procesul de difuzare: un ARN informativ, care este un obiect de traducere, ARN ribozomal, care joacă rolul unui organizator al unei particule anti-industriale ribonucleotopoid - ribozom și Adaptor ARN efectuarea funcției traducătorului.
Procesul de sinteză a proteinei începe cu formarea compușilor de aminoacizi cu molecule ARN adaptor sau cu TRNA. În același timp, energia "activarea" aminoacizilor este în primul rând datorită reacției sale enzimatice cu molecula de triffosfat de adenozină (ATP) și apoi aminoacidul "activat" este conectat la capătul unui TRN relativ de scurtă durată Lanț, creșterea energiei chimice a aminoacidului activat este intensitatea sub formă de energie chimică între aminoacidul și TRNA.
Dar, în același timp, a doua sarcină este rezolvată. Faptul este că reacția dintre aminoacid și molecula TRNA este condusă de o enzimă indicată ca sintetază aminoacil-înaltă. Pentru fiecare dintre cele 20 de soiuri de aminoacizi, există enzime speciale care reacționează cu participarea numai a acestui aminoacid. Astfel, există cel puțin 20 de enzime (aminoacil-trnk sintetază), fiecare dintre acestea fiind specific pentru o varietate de aminoacizi. Fiecare dintre aceste enzime poate avea o reacție nu cu nici o moleculă de TRN, ci numai cu cele care poartă o combinație strict definită de nucleotide în lanțul lor. Astfel, datorită existenței unui astfel de enzime specifice care diferă, pe de o parte, natura aminoacidului și, pe de altă parte - secvența nucleotidică a TRNA, fiecare dintre cele 20 de varietăți de aminoacizi se dovedește la să fie "atribuite" numai unui anumit TRNA cu o combinație de nucleotide caracteristice date.
Unele momente ale procesului de biosinteză a proteinei, în măsura în care le prezentăm astăzi, sunt date în fig. nouăsprezece.
Aici, în primul rând, se poate observa că molecula de ARN informativă este conectată la ribozomul sau, așa cum se spune, RNN-ul "programat" ribozomului "programat". În orice moment, direct în ribozomul în sine sunt doar un segment relativ scurt al lanțului de ARNm. Dar acest segment cu participarea ribozomului poate interacționa cu moleculele ARN adaptor. Și aici, din nou, rolul principal este jucat de două ori mai sus, principiul de complementare menționat mai sus.
Aceasta este explicația mecanismului de motiv pentru care acest tript al lanțului ARNm corespunde unui aminoacid strict definit. Se poate observa că legătura intermediară necesară sau adaptorul, cu "recunoașterea" fiecărui aminoacid din triplul său pe ARNm este ADNN adaptor (TRNA).
Mai mult în diagramă (vezi fig.19) Se poate observa că în ribozomul, în plus față de moleculele TRN-ului luate în considerare cu un aminoacid atârnat, există o altă moleculă TRNA. Dar, spre deosebire de molecula TRNA discutată mai sus, această trNa de moleculă este atașată la capătul lanțului de proteină (polipeptidă) în procesul de sinteză. Această dispoziție reflectă dinamica evenimentelor care apar în ribozomul în timpul sintezei moleculei de proteine. Această dinamică poate fi imaginată după cum urmează. Să începem cu un anumit cuplu intermediar reflectat în diagramă și caracterizat prin prezența unui lanț de proteine \u200b\u200bcare a început deja să fie construit, atașat la TRNA și tocmai a intrat în ribozom și a fost conectat cu un triplet al unei noi molecule TRNA cu aminoacid corespunzător. Aparent, actul de atașare a moleculei TRNA la tripletul ribozomului amplasat cu ribozom-ul conduce la o orientare reciprocă și un contact strâns între reziduul de aminoacid și circuitul de proteină în construcție, care are loc o legătură covalentă între ele. Comunicarea are loc în așa fel încât capătul lanțului proteic în construcție, pe diagrama atașată la TRNA, este transferat de la acest TRN la reziduul de aminoacizi al aminoacil-TRNA admis. Ca urmare a "dreptului" TRNA, jucând rolul "donatorului", va fi liber, iar lanțul proteic - un "stânga" (primit) aminoacil-TRNA - "stânga" (primit) la "Acceptor" - Ca rezultat, lanțul proteic va fi alungit pe aminoacid și atașat la "stânga" TRNA. Urmând aceasta, TRNA "stânga" transferă împreună cu tripletul nucleotidic al nucleotidelor, apoi fostul "donator" moleculă de TRN va fi supus de aici și lasă ribozomul, un nou TRNA cu o proteină înlănțuită în reziduurile de aminoacid de construcție , iar lanțul ARNm va fi promovat în raport cu ribozomul de pe un triplet la dreapta. Ca urmare a promovării lanțului de ARNm, o triplă la dreapta în ribozom va apărea următorul triplet vacant (Uou), iar TRNA corespunzătoare cu aminoacid (fenilalanil-TRNA) va fi adăugată imediat în funcție de Principiu complementar. Acest lucru va provoca din nou formarea unei conexiuni covalente (peptidă) între lanțul de proteină în construcție și reziduul de fenilalanină și a urmat promovarea lanțului de ARNm la un triplet la dreapta cu toate consecințele care decurg din aici etc. În acest fel, se efectuează în mod consecvent, o triplă pentru un triplet, tragând lanțul unui ARN de informații prin ribozom, ca rezultat al lanțului IRNN este citit în întregime, de la început până la capăt. În același timp, există un aminoacid consistent pentru aminoacidul, lanțul proteic conjugat. În consecință, în ribozom, unul după altul vine moleculele TRNA cu aminoacizi și moleculele de trNA ies fără aminoacizi. Acoperirea în soluția în afara ribozomilor, moleculele de trNA libere sunt din nou conectate la aminoacizi și le transportă din nou în ribozom, referindu-se ciclic fără distrugere și schimbare.
Întregul proces de biosinteză a proteinei poate fi reprezentat ca o schemă foarte simplă care trebuie să fie amintită bine (figura 1). Ideea că informațiile genetice sunt stocate într-o celulă sub formă de moleculă ADN și este implementată datorită transcrierii ARN, iar difuzarea ulterioară a proteinei este cunoscută sub numele de "dogma centrală a biologiei moleculare".
ADN ---- ®Rnak ----- ® proteină.
traducere de transcriere
După cum se poate observa, funcționarea (expresia) genelor de ADN la proteină este implementată datorită a două mecanisme genetice moleculare globale: transcriere și difuzare.
Deci, informațiile genei din toate celulele sunt codificate ca o secvență de nucleotide în ADN. Prima etapă a implementării acestor informații este de a forma un ARN cu privire la similitudinea ADN-ului, care se numește transcripție.
I Stagerea proteinei biosinteze - transcripție.
Transcrierea începe cu detectarea unei secțiuni speciale a genei în molecula ADN, ceea ce indică începutul transcrierii - promotor (fig.2) cu ajutorul unei enzime speciale de polimerază ARN. După conectarea la promotor, polimeraza ARN sporește bobina spirală ADN adiacentă. Două lanțuri nu sunt de acord și la unul dintre ele enzima efectuează sinteza M-ARN. Ansamblul ribonucleotid din lanț are loc în conformitate cu procedura de complementare a nucleotidelor. Datorită faptului că polimeraza ARN este capabilă să colecteze polinucleotidă numai într-o direcție, și anume de la 5 'la 3'-capătul, matricea poate servi ca și lanțul ADN, care se adresează enzimei cu 3'-capătul său . Un astfel de lanț se numește matrice sau antisens (figura 2). Un alt lanț anti-paralel al ADN-ului este numit codat sau semantic, deoarece Secvența nucleotidelor acestui lanț corespunde complet secvenței ARN și citită în aceeași direcție, adică de la 5 'la 3'-capăt. Prin urmare, codul genetic este uneori scris de-a lungul moleculei ARN, uneori la ADN-ul Codec.
Mutat de-a lungul lanțului ADN, ARN Polymerase efectuează o rescriere exactă corectă a informațiilor până când acesta îndeplinește transcripția de oprire a codului de oprire. Persoana are trei codon de oprire - TAG, TGA, TA (sau UAG, UGA, UAA).
P Stadiul proteinei de biosinteză --translația.
Transmisia include 3 faze: inițiere, alungire și terminare.
1 - Inițierea -faza de începere a sintezei polipeptidei.
1) Există o uniune a apartamentelor în citoplasma subpagolelor de ribozom (mare și mică). Se formează ribozomul, în care se deosebesc centrele de peptidil și aminoacil.
2) Există un atașament la ribozomul primului aminoacil T-ARN.
Luați în considerare modul în care aceste procese trec în celulă.
1) În molecula oricărui mRNA lângă capătul 5'-end există un complot, secvența complementară a nucleotidelor RRNA cu un mic sub-necompus de ribozomi. Alături de acest site este Aura de pornire a codonului, care codifică aminoacidul - metionina. O sub-partiție mică a ribozomului se conectează cu ARNm. Apoi, există o uniune de sub-observare mică, cu o sub-partiție mare, se formează un ribozom. Două zone importante sunt formate în ribozom - centrul de peptidal - Centrul P-Site și Aminoacil - A-Site. Până la sfârșitul fazei de inițiere, secțiunea P este ocupată de aminoacyl T-ARN asociată cu aminoacidul de pornire - metionină, iar locul A este gata să ia următorul codon.
2) În ribozomi, moleculele de trNA sunt transportate (vezi tabelul, figura 6). Moleculele TRNA constau din 75-95 nucleotide și forma seamănă cu o foaie de arțar (figura 7). În compoziția sa, au două centre active:
1) Capătul de acceptor la care aminoacidul transportat este conectat prin comunicare covalentă cu costul a 1 ATP. Aminoacil T-ARN este format.
2) Bucle anticodonice Codon complementar al ARNm.
Al doilea fază alungire - Lentarea polipeptidei (figura 6, tabelul).
În interior, aproximativ 30 de nucleotide ARNm și numai 2 codoni triplet informativi sunt amplasate simultan în același timp: unul în A-Site-ul aminoacal, celălalt în zona P peptidală. Molecula TRNA cu aminoacizi este mai întâi potrivită pentru Ribosoma AV. În acest caz, dacă ARN anti-Cymodone T-ARN este complementară codului ARNm, există o adăugare temporară de aminoacil-tranzacționare la codonul ARNm. După aceea, ribozomul se deplasează la 1 codon pe ARNm, iar TRNA cu aminoacidul se deplasează la secțiunea P. Un nou aminoacil-TRNA cu aminoacizi vine la locul A-SITE eliberat și se oprește acolo în cazul în care TRNA anti-cymodonă complementară codon M-ARN. O legătură de peptidă este formată între aminoacid și polipeptidă și, în același timp, relația dintre aminoacid și TRNA este distrusă, precum și între TRNA și ARNm. Trna eliberează din aminoacidul iese din ribozom la citoplasmă. Este gata să se conecteze cu următorul aminoacid. Ribozomul se mișcă din nou cu 1 triplet.
Pentru a înțelege numai semnificația caracteristicilor structurale ale celulei, ci și principalul lucru, de a înțelege secțiunile funcționale ale componentelor sale individuale și a întregii celule în general, pentru a combina studiul morfologiei celulare cu principalul biochimic și caracteristicile genetice ale dispozitivului său și de a lucra pentru a studia celula tocmai pozițiile biologiei celulelor moderne, este necesar să se amintească imediat modelele principale biologice moleculare, se referă la scurt timp la conținutul dogmei centrale a biologiei moleculare.
Ca celulă, efectuează o varietate de funcții. După cum am vorbit deja, unele dintre ele sunt, în general, celulele, unele sunt speciale, caracteristice tipurilor speciale de celule. Principalele mecanisme de lucru pentru efectuarea acestor funcții sunt proteine \u200b\u200bsau complexele lor cu alte macromolecule biologice, cum ar fi acizi nucleici, lipide și polizaharide. De exemplu, se știe că procesele de transport într-o varietate de substanțe, începând cu ioni și terminând cu macromolecule, sunt determinate de funcționarea proteinelor speciale sau a complexelor de lipoproteine \u200b\u200bcare fac parte din plasmă și alte membrane celulare. Aproape toate procesele de sinteză, decădere, restructurare a diferitelor proteine, acizi nucleici, lipide, carbohidrați apar ca urmare a activității specifice fiecărei reacții individuale a proteinelor enzimatice. Sinteza monomerilor biologici individuali, nucleotide, aminoacizi, acizi grași, zaharuri și alți compuși sunt de asemenea realizate de un număr mare de enzime specifice - proteine. Reducerea conduce la mobilitatea celulelor sau la mișcarea substanțelor și a structurilor din interiorul celulelor este de asemenea realizată de proteine \u200b\u200bcontractile speciale. Multe reacții celulare ca răspuns la impactul factorilor externi (viruși, hormoni, proteine \u200b\u200bstrăine etc.) încep cu interacțiunea acestor factori cu celule receptorice speciale.
Proteinele sunt principalele componente ale aproape tuturor structurilor celulare. Multe reacții chimice din interiorul celulei sunt determinate de setul de enzime, fiecare având una sau mai multe reacții individuale. Structura fiecărei proteine \u200b\u200bindividuale este strict specificată, care este exprimată în specificitatea structurii lor primare - în secvența de aminoacizi de-a lungul polipeptidei, lanțului proteic. Mai mult, specificitatea acestei secvențe de aminoacizi este repetată în mod inconfundabil în toate moleculele acestei proteine \u200b\u200bcelulare.
O astfel de corectitudine în reproducerea secvenței neechivoce a aminoacizilor din lanțul proteic este determinată de structura ADN-ului porțiunii genei, care în cele din urmă este responsabilă pentru structura și sinteza acestei proteine. Aceste idei servesc drept postulatul principal al biologiei moleculare, "dogma". Informațiile despre viitoarea moleculă de proteină este transmisă localizării sintezei sale (în ribozomi) printr-un ARN de informații intermediare (IRNA), compoziția nucleotidică reflectă compoziția și secvența nucleotidului genei ADN. Un lanț de polipeptidă este construit în ribozom, secvența de aminoacizi în care este determinată de secvența nucleotidelor din IRNA, secvența tripletelor lor. Astfel, dogma centrală a biologiei moleculare accentuează unidirecționalitatea transferului de informații: numai de la ADN la proteină utilizând o legătură intermediară - IRNA (ADN → Irna → proteină). Pentru unele virusuri care conțin ARN, lanțul de transmisie a informațiilor poate merge conform schemei ARN → IRNA → Proteină. Nu schimbă esența cazului, deoarece legătura determinantă este de asemenea acid nucleic. Căile inverse de determinare a proteinei la acidul nucleic, la ADN sau ARN sunt necunoscute.
Pentru a continua în continuare studiul structurilor celulare asociate cu toate etapele sintezei proteinelor, trebuie să trăim pe scurt pe principalele procese și componente care determină acest fenomen.
În prezent, pe baza ideilor moderne despre biosinteza proteinelor, se poate administra următoarea schemă principală generală a acestui proces complex și cu mai multe etape (fig.16).
Principala, "echipa", rolul în determinarea structurii specifice de proteine \u200b\u200baparține acidului deoxiribonucleic - ADN. Molecula ADN este o structură liniară extrem de lungă constând din două lanțuri polimerice interclacate. Elemente compozite - Monomeri - aceste lanțuri sunt patru soiuri de deoxiribonucleotide, al cărui alternativă sunt unice de-a lungul lanțului și specifice fiecărei molecule ADN și fiecare dintre secțiunile sale. Diverse porțiuni suficient de lungi ale moleculelor ADN sunt responsabile pentru sinteza diferitelor proteine. Astfel, o moleculă ADN poate determina sinteza unui număr mare de proteine \u200b\u200bcelulare diferite și chimic diferite. Pentru sinteza fiecărui tip de proteine, este responsabilă doar o anumită parte a moleculei ADN. O astfel de porțiune a moleculei ADN asociate cu sinteza unei alte proteine \u200b\u200bdin celulă este adesea denumită de termenul "Cystron". În prezent, conceptul de cyastron este considerat un concept echivalent de genă. În structura genei unice, într-o anumită aranjament secvențial al nucleotidelor sale de-a lungul lanțului, se încheie toate informațiile despre structura unei proteine \u200b\u200bcorespunzătoare.
Din schema generală de sinteză a proteinelor, se vede (vezi figura 16) că elementul inițial din care începe fluxul de informații pentru biosinteza proteinelor din celulă este ADN. Prin urmare, ADN-ul care conține înregistrarea inițială a informațiilor care trebuie menținute și reproduse din celulă la celulă, de la generație la generație.
Atinge pe scurt întrebarea despre locul de stocare a informațiilor genetice, adică La localizarea ADN-ului în celulă, putem spune următoarele. De mult timp a fost cunoscut faptul că, spre deosebire de toate celelalte componente ale aparatului de alboximă, ADN-ul are o localizare specială și foarte limitată: locația din celulele organismelor mai mari (eucariote) va fi miezul celular. În organismele inferioare (procariote) care nu au un nucleu de celule decorate, ADN-ul este, de asemenea, menționat din restul protoplasmei sub forma uneia sau mai multor formațiuni de nucleotide compacte. În conformitate cu acest lucru, kernelul eucariot sau nucleoidul procariotic a fost considerat de mult timp ca un furnizor de gene ca un organoid celular unic, care controlează implementarea semnelor ereditare de organisme și transferul acestora în generații.
Principalul principiu care stă la baza structurii macromoleculare a ADN-ului este așa-numitul principiu complementar (fig.17). După cum sa menționat deja, molecula ADN constă din două lanțuri interclacate. Aceste lanțuri sunt legate între ele prin interacțiunea nucleotidelor lor opuse. În același timp, în conformitate cu motive structurale, existența unei astfel de structuri de jug-in-cameră este posibilă numai dacă nucleotidele opuse ale ambelor lanțuri vor fi complementare steric, adică. va fi structura dvs. spațială pentru a se completa reciproc. O astfel de complementară - perechi complementare de nucleotide sunt A-T (adenin-timin) și o pereche de domnule (Guanin-Cytosin).
Prin urmare, în conformitate cu acest principiu al complementarității, dacă avem o anumită secvență de patru soiuri de nucleotide într-un lanț, atunci în cel de-al doilea lanț, secvența de nucleotide va fi determinată fără echivoc, astfel încât fiecare și primul lanț să corespundă Al doilea lanț, fiecare T Primul lanț - și în cel de-al doilea lanț, fiecare G din primul lanț este C în cel de-al doilea lanț și fiecare C Primul Lan - R în cel de-al doilea lanț.
Principiul structural specificat care stă la baza structurii de spumă a moleculei ADN face ușor să înțeleagă reproducerea exactă a structurii sursei, adică Reproducerea exactă a informațiilor înregistrate în circuitele de molecule sub forma unei anumite secvențe de patru soiuri de nucleotide. Într-adevăr, sinteza noilor molecule ADN din celulă apare numai pe baza moleculelor ADN deja existente. În același timp, cele două lanțuri ale moleculei ADN originale încep să se disperseze de la una din capete și pe fiecare dintre secțiunile separate de un singur trase încep să fie colectate din cel de-al doilea lanț prezent în mediul de nucleotide libere în conformitate cu precizie cu principiul complementarității. Procesul de discrepanță între două lanțuri ale moleculei ADN originale continuă și, în consecință, ambele lanțuri sunt completate de circuite complementare. Ca rezultat (așa cum se poate observa în figura 17), în loc de una, apar două molecule de ADN, exact identice cu originalul. În fiecare din molecula de ADN rezultată "fiica", un lanț se datorează în întregime originalului, iar celălalt este sintetizat în mod nou.
Este necesar să se sublinieze că capacitatea potențială de a reproduce cu exactitate este așezată în cea mai mică structură complementară ADN complementară ca atare, iar descoperirea acestui fapt este una dintre principalele realizări ale biologiei.
Cu toate acestea, problema ADN-ului de reproducere (redusă) nu este epuizată de statutarea capacității potențiale a structurii sale de a reproduce cu exactitate secvența nucleotidică. Faptul este că ADN-ul însuși nu este deloc o moleculă de auto-reproducere. Pentru a implementa procesul de sinteză - reproducerea ADN-ului conform schemei descrise mai sus - activitatea unui complex enzimatic special, care este numele polimerazei ADN este necesar. Această enzimă pe care molecula ADN-ului este în mod constant de la un capăt la un alt proces de discrepanțe a două lanțuri cu polimerizare simultană pe ele nucleotide libere în conformitate cu principiul complementar. Astfel, ADN, ca o matrice, stabilește doar ordinea nucleotidei în lanțurile de sinteză, iar procesul în sine conduce proteina. Activitatea enzimei în timpul reducerii ADN-ului este una dintre cele mai interesante probleme de astăzi. Este probabil o polimerază ADN, deoarece ar trebui să se târască activ de-a lungul celei de-a douăzeci de molecule ADN de la un capăt la altul, lăsând în urmă o împărțire a redus "coada" în urmă. Principiile fizice ale acestei lucrări ale acestei proteine \u200b\u200bnu sunt încă clare.
Cu toate acestea, ADN și secțiunile funcționale individuale care transportă informații despre structura proteinelor, participarea directă în procesul de creare a moleculelor de proteine \u200b\u200bnu sunt acceptate. Prima etapă a modului de implementare a acestor informații înregistrate în lanțurile ADN este așa-numitul proces de transcriere sau "rescriere". În acest proces, pe același circuit ADN, ca pe matrice, apare sinteza polimerului asociat chimic - acid ribonucleic (ARN). Molecula ARN este un lanț, dintre care monomerii sunt patru soiuri de ribonucleotide, care sunt considerate ca o mică modificare a celor patru soiuri de deoxiribonucleotide ADN. Secvența celor patru soiuri de ribonucleotide în circuitul ARN rezultat repetă exact secvența deoxibonucleotidelor corespunzătoare ale unuia dintre cele două circuite ADN. În acest fel, secvența nucleotidică a genelor este copiată ca molecule de ARN, adică. Informațiile înregistrate în structura acestei gene sunt complet rescrise pe ARN. Un număr mare, teoretic nelimitat de astfel de "copii" - molecule de ARN poate fi scos din fiecare genă. Aceste molecule, rescrise în multe copii ale celor două "copii" ale genelor și, pentru a purta aceleași informații ca și genele, diplomă prin cușcă. Ele sunt deja direct incluse în celulele celulelor și acceptă participarea "personală" în procesul de creare a moleculelor de proteine. Cu alte cuvinte, ei poartă informații de la locul în care este stocat în implementarea sa. În consecință, aceste RNAS desemnează ca informație (IRNA) sau Matrix (ARNm).
Se constată că lanțul IRNN este sintetizat, folosind secțiunea ADN corespunzătoare ca matrice. Circuitul ARNm sintetizat în același timp copiază unul dintre cele două circuite ADN prin secvența sa de nucleotidă (luând uracilul (Y) în ARN corespunde derivatului său de timin (T) în ADN). Acest lucru se întâmplă pe baza aceluiași principiu structural al complementarității, care determină reducerea ADN-ului (fig.18). Sa dovedit că atunci când apare sinteza ARNm pe ADN în celulă, atunci doar un lanț ADN este utilizat ca matrice pentru formarea unui circuit ARNm. Apoi, fiecare G din acest circuit ADN va corespunde la C în lanțul ARN sub construcție, fiecare C lanț al circuitului ADN din circuitul ARN, fiecare T lanț - A în circuitul ARN și fiecare circuit ADN în circuitul ARN. Ca urmare, lanțul ARN obținut va fi strict complementar de lanțul matricei ADN și, prin urmare, este identic cu secvența nucleotidică (luând t \u003d y) al doilea lanț ADN. Astfel, apare "rescrierea" informațiilor de la ADN pe ARN, adică. transcriere. Combinațiile "rescrise" ale nucleotidului lanțului ARN sunt deja determinate direct de aranjamentul aminoacizilor corespunzători, codificați în lanțul proteic.
Aici, ca și în ceea ce privește ADN-ul redus, ca unul dintre cele mai semnificative momente ale procesului de transcriere, este necesar să se indice natura sa enzimatică. ADN, care este o matrice în acest proces, determină întreaga locație nucleotidică în lanțul de sinteză al ARNm, toată specificitatea ARN-ului formată, dar procesul în sine este realizat de o proteină specială - enzima. Această enzimă se numește polimerază de ARN. Molecula sa are o organizație complexă care îi permite să se deplaseze în mod activ de-a lungul moleculei ADN, sintetizând în același timp lanțul ARN complementar la unul dintre lanțurile ADN. Molecula ADN, care servește ca matrice, nu cheltuiți și nu se schimbă, rămânând în aceeași formă și este întotdeauna pregătită pentru astfel de rescriere de la acesta un număr nelimitat de "copii" - ARNm. Fluxul acestor ARN-uri de la ADN la ribozomi este fluxul de informații care asigură programarea celulelor celulei celulei, întreaga totalitate a ribozomilor acesteia.
Astfel, partea considerată a schemei descrie fluxul de informații care provine din ADN sub formă de molecule de ARNm la particule intracelulare sintetizând proteine. Acum ne întoarcem la fluxul de alt tip - la fluxul materialului din care trebuie creat proteina. Unități elementare - Monomeri - moleculă de proteină sunt aminoacizi, care sunt numerotați aproximativ 20. Pentru a crea o moleculă de proteină, aminoacizii liberi prezenți în celulă trebuie să fie implicați în fluxul corespunzător care intră în particula de alboximă și sunt deja plasate într-un lanț cu un anumit mod unic acolo., ARN-ul informativ dictat. O astfel de implicare a aminoacizilor - un material de construcție pentru crearea proteinelor se efectuează prin atașarea aminoacizilor liberi la molecule de ARN speciale relativ mici. Aceste ARN care servesc la atașarea aminoacizilor liberi pentru ei fără a fi informaționale, purtați o funcție diferită - adaptor, semnificația căreia va fi vizibilă mai departe. Aminoacizii sunt îmbinate cu una dintre capetele lanțurilor mici de transferuri ARN (TRNA), un aminoacid per moleculă de ARN. Pentru fiecare astfel de aminoacid din celulă, există moleculele de ARN adaptor specifice care atașează numai acești aminoacizi. Într-o astfel de formă montată de aminoacizi pe ARN și introdusă în particule de alboxitheating.
Momentul central al procesului de biosinteză a proteinei este fuziunea acestor două fluxuri intracelulare - fluxul de informații și debitul material - în celulele celulelor. Aceste particule sunt numite ribozomi. Ribozomii sunt "mașini biochimice ultramicroscopice de dimensiuni moleculare, în care proteinele specifice sunt colectate din resturile de aminoacid primite, în conformitate cu planul încheiat în ARN de informare. Deși în fig. 19 prezintă doar o particulă, fiecare celulă va ține înapoi mii de coaste. Cantitatea de ribozomi determină intensitatea generală a sintezei proteinelor în celulă. Diametrul unei particule ribozomale este de aproximativ 20 nm. Prin natura sa chimică a ribozomului - ribonucleoproteid: este alcătuită dintr-un ARN ribozomal special (aceasta este a treia clasă ARN cunoscută în plus față de ARN-ul de informație și adaptor) și moleculele de proteină ribozomală structurală. Împreună, această combinație de câteva duzini de macromolecule formează o "mașină" organizată ideal și fiabilă, care are o proprietate de a citi informațiile încheiate în lanțul ARNm și să-l realizeze sub forma unei molecule de proteine \u200b\u200bfinite a unei structuri specifice. Deoarece creatura procesului este că aranjamentul liniar de 20 de aminoacizi diferiți în lanțul de proteine \u200b\u200beste determinat fără echivoc de localizarea a patru nucleotide diferite în lanțul polimerului chimic complet diferit - acid nucleic (ARNm), acest proces apare în acest proces Ribozomul se face pentru a desemna termenul "difuzat" sau "traducere" - o traducere din alfabetul de patru litere al lanțurilor de acid nucleic într-un alfabet de douăzeci de lanțuri de proteine \u200b\u200b(polipeptidă). După cum se poate observa, toate cele trei clase de ARN cunoscute sunt implicate în procesul de difuzare: un ARN de informare, care este un obiect de difuzare; ARN ribozomal, care joacă rolul unui organizator al unei particule anti-industriale ribonucleotopoid - ribozomi; Și ARN adaptor care efectuează funcția de traducător.
|
Smochin. 19. Schema de ribozomi de funcționare |
Procesul de sinteză a proteinei începe cu formarea compușilor de aminoacizi cu molecule ARN adaptor sau cu TRNA. În același timp, energia "activarea" aminoacizilor este în primul rând datorită reacției sale enzimatice cu molecula de triffosfat de adenozină (ATP) și apoi aminoacidul "activat" este conectat la capătul unui TRN relativ de scurtă durată Lanț, creșterea energiei chimice a aminoacidului activat este intensitatea sub formă de energie chimică între aminoacidul și TRNA.
În același timp, a doua sarcină este rezolvată. Faptul este că reacția dintre aminoacid și molecula TRNA este condusă de o enzimă indicată ca sintetază aminoacil-înaltă. Pentru fiecare dintre cei 20 de aminoacizi există enzime speciale care reacționează cu participarea numai a acestui aminoacid. Astfel, există cel puțin 20 de enzime (sintetază de aminoacil-înălțime), fiecare dintre care este specific pentru un aminoacid specific. Fiecare dintre aceste enzime poate avea o reacție nu cu nici o moleculă de TRN, ci numai cu cele care poartă o combinație strict definită de nucleotide în lanțul lor. Astfel, datorită existenței unui astfel de enzime specifice care diferă, pe de o parte, natura aminoacidului și, pe de altă parte - secvența nucleotidică a TRNA, fiecare dintre cei 20 de aminoacizi se dovedește a fi " alocat "numai unui anumit TRNA cu o combinație de nucleotide caracteristice date.
Unele momente ale procesului de biosinteză a proteinei, în măsura în care le prezentăm astăzi, sunt date în fig. 19. Aici, în primul rând, se poate observa că molecula unui ARN de informații este conectată la ribozomul sau, așa cum se spune, ribozomul este "programat" de ARN de informare. La momentul dat, direct în ribozomul în sine este doar un segment relativ scurt al lanțului ARNm. Dar acest segment cu participarea ribozomului poate interacționa cu moleculele ARN adaptor. Și aici, din nou, rolul principal este jucat de principiul complementării.
Aceasta este explicația mecanismului de motiv pentru care acest tript al lanțului ARNm corespunde unui aminoacid strict definit. Legătura intermediară necesară sau adaptorul, cu "recunoașterea" fiecărui aminoacid al tripletului său pe ARNm este ADD ADNN (TRNA).
În fig. 19 Se poate observa că în ribozomul, în plus față de molecula TRNA cu un aminoacid atârnat, există o altă moleculă TRNA. Dar, spre deosebire de molecula TRNA discutată mai sus, această trNa moleculă este atașată la capătul până la capătul sintezei lanțului de proteine \u200b\u200b(polipeptidă). Această dispoziție reflectă dinamica evenimentelor care apar în ribozomul în timpul sintezei moleculei de proteine. Această dinamică poate fi imaginată după cum urmează. Să începem cu un anumit cuplu intermediar reflectat în fig. 19 și caracterizată prin prezența unui început deja construit de un lanț de proteine \u200b\u200batașat la TRNA și tocmai a intrat în ribozom și conectat cu un triplet de o nouă moleculă de TRN cu aminoacidul corespunzător. Aparent, actul de atașare a moleculei TRNA la tripletul ribozomului amplasat cu ribozom-ul conduce la o orientare reciprocă și un contact strâns între reziduul de aminoacid și circuitul de proteină în construcție, care are loc o legătură covalentă între ele. Comunicarea apare în așa fel încât capătul lanțului de proteine \u200b\u200bîn construcție (în figura 19 atașată la TRNA), este transferat din acest TRNA la reziduul de aminoacizi al aminoacil-tranzacționare. Ca urmare a "dreptului" TRNA, jucând rolul "donatorului", va fi liber, iar lanțul de proteine \u200b\u200b- transferat la "Acceptor", adică Pe "stânga" (primită) aminoacil-TRNA. Ca rezultat, lanțul proteic va fi alungit pe aminoacid și atașat la "stânga" TRNA. Urmând acest lucru, TRNA "stânga" este transferată împreună cu triplul de nucleotide ARNm în dreapta, apoi fostul "donator" moleculă de TRN va fi supus de aici și frunze ribozomi. În locul ei, un nou TRNA apare cu un lanț de proteină sub construcție extins la un rest de aminoacizi, iar lanțul de ARNm va fi promovat în raport cu ribozomul pe o triplet la dreapta. Ca urmare a promovării lanțului de ARNm, o triplă la dreapta în ribozom va apărea următorul triplet vacant (Uou), iar TRNA corespunzătoare cu aminoacid (fenilalanil-TRNA) va fi adăugată imediat în funcție de Principiu complementar. Acest lucru va provoca din nou formarea unei conexiuni covalente (peptidă) între lanțul de proteină în construcție și reziduul de fenilalanină și a urmat promovarea lanțului de ARNm la un triplet la dreapta cu toate consecințele care decurg din aici etc. În acest fel, se efectuează în mod consecvent, un triplet pentru un triplet, trăgând lanțul unui ARN de informații prin ribozom, ca rezultat al lanțului IRNN este "citit" de ribozomul în întregime, de la început până la sfârșit. În același timp, există un aminoacid consistent pentru aminoacidul, lanțul proteic conjugat. În consecință, în ribozom, unul după altul vine moleculele TRNA cu aminoacizi și moleculele de trNA ies fără aminoacizi. Acoperirea în soluția în afara ribozomilor, moleculele de trNA libere sunt din nou conectate la aminoacizi și le transportă din nou în ribozom, referindu-se ciclic fără distrugere și schimbare.
Dogma centrală moleculară Biologie - Generalizarea informațiilor genetice observate în natură: Informațiile sunt transmise de la acizi nucleici la proteine, dar nu în direcția opusă. Regula a fost formulată de Francis Cryk în 1958 și este aliniată cu datele acumulate de acel moment în 1970. Tranziția informațiilor genetice de la ADN la ARN și de la ARN la proteină este universală pentru toată lumea fără excepție de celule, stă la baza biosintezei macromoleculelor. Replicarea genomului corespunde tranziției de informații a ADN → ADN. În natură, există și ARN → ARN și tranziții ARN → ADN (de exemplu, în unele viruși), precum și o modificare a conformării proteinelor transmise din moleculă la moleculă. Transcriere și difuzare. Condiționat, întregul proces de transcriere și traducere poate fi afișat în Cheme: transcripția este un proces de reproducere a informațiilor stocate în ADN, ca o moleculă cu catenă unică și ARN (ARN informații, care transferă informații despre structura celulei celulei miez în citoplasma celulelor la ribozomamuri). Acest procedeu se manifestă în sinteza moleculelor și ARN-ului în matricea ADN-ului. Moleculele și ARN constă din nucleotide, fiecare dintre ele includ reziduul cu riboza de zahăr acid fosforic și una din cele patru baze de azot (A, G, C și U-Uracil în loc de T-Tulin). Baza de sinteză și ARN este principiul complimentarului, adică Împotriva și într-un lanț de ADN, este situat în ARN și împotriva G în ADN-CB și ARN (vezi figura - pe pagina anterioară), prin urmare, ARN-ul este o copie completă a ADN-ului sau a acestuia definit zonă și conține informații care codifică aminoacidul sau proteina. Fiecare aminoacid din ADN și ARN este criptat de o secvență de 3 nucleotide, adică - un triplet care a primit codul de nume în recunoașterea transcripției a două molecule unul față de celălalt se manifestă numai în principiu al complementarilor, apoi în emisiuni în plus față de complimentar (combinație temporară de codon și ARN și ARN antiquodonă (ARN de transport, care aduce amino Acizii necesari pentru sinteza proteinelor, la situsul de sinteză - RIBOSOMA - vezi fig. Recunoașterea moleculară se manifestă în procesul de atașare a aminoacizilor la TRNA utilizând enzima de codare. Faptul este că molecula TRNa constă dintr-un cap care include un cap anti-piscină-triplet constând dintr-o secvență de trei nucleotide și coada având o anumită formă. Câte tipuri de anticosonii TRNA există, există atât de multe forme de cozi și fiecare anti-ciclu are propria formă a coada în TRNA. Câte forme de cozi, există atât de multe tipuri de forme enzimatice ale unui cod, care leagă aminoacizii la coadă și forma fiecărei ieșiri numai la formularul de aminoacizi definit. Deci, TRNA transportă cu informații nu numai în secvențele nucleotidice din anticozonă, ci și sub formă de coadă de moleculă. Și principala transmitere a informațiilor aici este de a reproduce secvența de aminoacizi din proteină, care solicită enzimei care codifică proteina și ARN-ul
| Materialele anterioare: |
O genă de moleculă ADN codifică o proteină care este responsabilă pentru o reacție chimică din celulă.
Deschiderea bazei chimice a vieții a fost una dintre cele mai mari descoperiri ale biologiei secolului al XIX-lea, care a primit o mulțime de confirmări în secolul XX. În natură nu există vitalitate deoarece nu există o diferență semnificativă între materialul din care sunt construite sisteme live și nerezidențiale. Un organism viu este cel mai mult ca o fabrică chimică majoră în care se desfășoară multe reacții chimice. Pe platformele de încărcare vine cu materii prime și produse gata transportate. Undeva în birou - poate sub formă de programe de calculator - sunt stocate instrucțiunile de gestionare a întregii plante. În mod similar, în miezul celulei - "Centrul de direcție" - instrucțiunile care gestionează activitatea chimică a celulei (a se vedea teoria celulară) sunt stocate.
Această ipoteză a primit o dezvoltare reușită în a doua jumătate a secolului XX. Acum înțelegem cum informații despre reacțiile chimice în celule sunt transmise din generație la generare și se realizează pentru a asigura celulele vitale ale celulei. Toate informațiile din celulă sunt stocate în molecula ADN (acid deoxiribonucleic) - faimoasa dublă helix sau "scările răsucite". Informațiile importante de lucru sunt stocate la barele transversale ale acestei scări, fiecare dintre ele constă din două molecule de baze de azot (vezi acizi și baze). Aceste baze sunt adenin, guanină, citozină și timină - sunt de obicei denumite prin litere A, G, C și T. Informațiile de citire pe un lanț ADN, veți primi o secvență de bază. Imaginați-vă această secvență ca un mesaj scris de alfabet în care există doar patru litere. Acest mesaj determină fluxul de reacții chimice în celulă și, în consecință, caracteristicile corpului.
Gena, deschisă de Gregor Mendel (vezi legile lui Mendel) - nu este decât o secvență de perechi de baze pe molecula ADN. Și genomul uman este un set de toate ADN-ul său - conține aproximativ 30.000-50.000 de gene (a se vedea proiectul "Genomul omului"). În cele mai dezvoltate organisme, inclusiv o persoană, genele sunt adesea separate prin fragmente de ADN "fără sens", nealimentare, și în organisme mai simple, secvența genelor este de obicei continuă. În orice caz, celula știe cum să citească informațiile conținute în gene. La om și alte organisme ADN foarte dezvoltate, se întoarce în jurul vacii moleculare, împreună cu care formează cromozomul. Toate ADN-ul uman este plasat în 46 de cromozomi.
La fel ca informații de pe un hard disk stocat în biroul instalației, este necesar să difuzați toate dispozitivele din magazinele din fabrică, informațiile stocate în ADN trebuie să fie difuzate utilizând suportul tehnic celular în procesele chimice din "corpul" celulelor. Rolul principal în această difuzare chimică aparține moleculelor de acid ribonucleic, ARN. Reduceți mintal o dublă "scări" -dna de-a lungul timpului în două jumătăți, deconectarea "pașii" și înlocuiți toate moleculele de timină (t) la moleculele de uracil similare cu ele - și veți obține o moleculă de ARN. Când este necesar să difuzați orice genă, moleculele speciale de celule "mutați" secțiunea ADN conținând această genă. Acum moleculele de ARN, într-o cantitate imensă de fluid plutitoare, se pot alătura bazelor libere ale moleculei ADN. În acest caz, la fel ca în molecula ADN, se pot forma numai anumite relații. De exemplu, cu moleculele de ADN citozină (C) pot fi contactați numai moleculele de ARN Guanine (G). După ce toate bazele de ARN sunt aliniate de-a lungul ADN, enzimele speciale sunt colectate de la ele o moleculă completă de ARN. Mesajul înregistrat de bazele ARN se referă, de asemenea, la molecula originală ADN, ca un negativ la un pozitiv. Ca urmare a acestui proces, informațiile conținute în gena ADN sunt rescrise pe ARN.
Această clasă de molecule ARN se numește matrice sau ARN de informații (mRNA sau IRNA). Deoarece ARNm este mult mai scurt decât ADN-ul în cromozom, pot pătrunde prin pori nucleari în citoplasma celulei. Deci, mRNA transferați informații din kernel ("Centrul de direcție") la "corpul" celulelor.
În celulele "corpul" există molecule de ARN de alte două clase și ambele joacă un rol cheie în ansamblul final al moleculei de proteine \u200b\u200bcodificat de genom. Unele dintre ele sunt ARN ribozomale sau RRNA. Ele fac parte din structura celulară numită ribozomul. Ribosomul poate fi comparat cu transportorul pe care apare ansamblul.
Alții se află în "corpul" celulelor și se numesc ARN de transport sau TRNA. Aceste molecule sunt aranjate astfel: Pe de o parte, există trei baze azotate și pe cealaltă - un complot pentru atașarea aminoacizilor (vezi proteinele). Aceste trei baze pe molecula TRNA se pot lega la bazele pereche ale moleculelor mRNA. (Există 64 de molecule TRNA - patru în gradul al treilea - și fiecare dintre ele se poate alătura doar unui triplet de baze libere pe ARNm.) Astfel, procesul de asamblare a proteinei este o atasare a unei anumite molecule de trNA care transportă un aminoacid la moleculă de ARNm. În cele din urmă, toate moleculele TRNau se vor alătura ARNm, iar pe cealaltă parte a TRNA, lanțul de aminoacizi situat într-o anumită ordine va fi construit.
Secvența de aminoacizi este, după cum știți, structura primară a proteinei. Alte enzime completează ansamblul, iar produsul final se dovedește a fi proteină, a cărei structură primară este determinată de mesajul înregistrat pe gena moleculei ADN. Apoi, această proteină se prăbușește, luând forma finală și poate acționa ca o enzimă (vezi catalizatorii și enzimele), catalizând o reacție chimică în celulă.
Deși mesaje diferite sunt înregistrate pe ADN-ul diferitelor organisme vii, toate acestea sunt înregistrate utilizând același cod genetic - toate organismele au fiecare tript al bazelor pe ADN și același aminoacid în proteina rezultată. Această similitudine a tuturor organismelor vii este cea mai semnificativă dovadă a teoriei evoluției, deoarece aceasta implică faptul că persoana și alte organisme vii au avut loc de la un strămoș biochimic.
