Biologiens grunnleggende dogme. Det er tre prosesser innen molekylærbiologi. Budova av klitinalkjernen

Sentralt molekylært dogme biologi - regelen i naturen for implementering av genetisk informasjon er strengt observert: informasjon overføres fra nukleinsyrer til protein, og deretter direkte til proteinet. Regelen ble formulert av Francis Crick i 1958 og er presentert i samsvar med dataene som ble samlet på den tiden i 1970. Overgangen av genetisk informasjon fra DNA til RNA og fra RNA til protein er universell for alle cellulære organismer og ligger til grunn for biosyntesen av makromolekyler. Replikering av genomet er bevist av informasjonsovergangen DNA → DNA. I naturen blir overganger mellom RNA → RNA og RNA → DNA hyppigere (for eksempel i visse virus), samt endringer i konformasjonen av proteiner, som overføres fra molekyl til molekyl. Transkripsjon og oversettelse. Forståelig kan hele prosessen med transkripsjon og translasjon representeres i følgende skjema: Transkripsjon er prosessen med å lage informasjon som er lagret i DNA, i form av et enkeltledd molekyl og RNA (informasjon RNA , hvordan overføre informasjon om protein fra cellekjernen inn i cellens cytoplasma til ribosomene). Denne prosessen manifesteres i syntesen av RNA-molekylet fra DNA-malen. RNA-molekylet er sammensatt av nukleotider, som inkluderer overskudd av fosforsyre, ribose og en av nitrogenbasene (A, G, C og U-uracil i stedet for T-tulin). Syntesen av RNA er basert på prinsippet om komplementaritet. mot A i en snor er DNA spredt ut i U og RNA, og mot G i DNA - C i i RNA (div. Fig. Transkripsjon - på forsiden), på denne måten, og RNA er en komplementær kopi av DNA eller begge deler, og stedsinformasjon , som koder for en aminosyre og et protein. Hudens aminosyre-DNA og RNA er kryptert med en sekvens på tre nukleotider. - en triplett, som avleder navnet på kodonet. Akkurat som i transkripsjonen av gjenkjennelsen av to molekyler ett etter ett manifesteres bare i prinsippet om komplementaritet, deretter i oversettelse i tillegg til komplementaritet (den rettidig deling av kodonet til begge RNA og antikodonet til RNA (overføring RNA, jeg hvordan levere aminosyrene som trengs for proteinsyntese til stedets syntese) ribosom - fantastisk Fig. Transkripsjon) molekylær gjenkjennelse manifesterer seg i prosessen med tilsetning av en aminosyre til tRNA av enzym codase gyldigheten av tre nukleotider, Og halen har en form Det er mange typer tRNA-antikosoner, samme form på halene, og hudens antikoson har sin egen form på halen i tRNA. syngende aminosyrer Dermed bærer tRNA informasjon ikke bare i sekvensen av nukleotider i anticosonet og i form av halen på molekylet. Og hovedoverføringen av informasjon her ligger i den opprettede sekvensen av aminosyrer i proteinet, som forteller enzymet som koder for proteinet og RNA.

Videresend materialer:

Denne hypotesen begynte å utvikle seg med suksess i den andre halvdelen av det 20. århundre. Nå forstår vi hvordan informasjon om kjemiske reaksjoner i celler overføres fra generasjon til generasjon og implementeres for å sikre cellens levetid. All informasjon i cellen er lagret i et DNA-molekyl (deoksyribonukleinsyre) - den berømte helixen, eller "twisted assembly". Viktig driftsinformasjon er lagret på tverrstengene til disse enhetene, hvis hud er sammensatt av to molekyler av nitrogenholdige baser (div. Syrer og baser). Disse substituentene - adenin, guanin, cytosin og tymin - er betegnet med bokstavene A, G, C og T. Ved å lese informasjon fra ett stykke DNA bestemmer du sekvensen til substituentene. Oppdag denne sekvensen som en melding skrevet i et ekstra alfabet, uansett hvilken bokstav. Denne informasjonen i seg selv indikerer flyten av kjemiske reaksjoner i cellen og derfor kroppens egenskaper.

Gener, oppdaget av Gregor Mendel (div. Mendels lover) - er egentlig ikke noe annet enn sekvensen av basepar på et DNA-molekyl. EN genom mennesker - totalen av alt deres DNA - inneholder omtrent 30 000-50 000 gener (div. Project "Human Genome"). I de mest skyldige organismer, levende skapninger og mennesker, er gener ofte separert av fragmenter av "glutless", ikke-kodende DNA, og i enklere organismer er gensekvensen uavbrutt. Uansett vet klienten hvordan han skal lese informasjonen som ligger i genene. Hos mennesker har andre høyverdige organismer DNA som er bakt inn i en molekylær struktur, som samtidig skaper kromosom. Alt menneskelig DNA er lokalisert på 46 kromosomer.

Akkurat som informasjon fra harddisk Det som er lagret på kontoret til anlegget skal overføres til alle enheter i verkstedene til anlegget, informasjonen som er lagret i DNA skal overføres ved hjelp av celleteknisk sikkerhet i den kjemiske prosessen si i kroppen til klienten. Hovedrollen til denne kjemiske oversettelsen tilhører molekyler ribonukleinsyre RNA. Ideelt sett kutter du det doble "skallet" - DNA - i to halvdeler, de separate "samlingene", og erstatter alle tymin (T) molekylene med lignende uracil (U) molekyler - og du tar bort et RNA molekyl. Når det er nødvendig å oversette et bestemt gen, "oppretter" spesielle vevsmolekyler et stykke DNA for å fjerne det genet. Nå kan RNA-molekyler, som flyter i stort antall rundt på kontinentet, festes til større deler av DNA-molekylet. I denne typen, som i DNA-molekylet, kan sanglenken opprettes. For eksempel kan cytosin (C) i et DNA-molekyl bare binde seg til guanin (G) i et RNA-molekyl. Etter at alle RNA-forbindelsene er kombinert med DNA, setter spesielle enzymer sammen RNA-molekylet fra dem. Meldingen registrert av RNA-basene føres også til utgangs-DNA-molekylet, som et negativt til et positivt. Som et resultat av denne prosessen blir informasjonen i DNA-gener transkribert til RNA.

Denne klassen av RNA-molekyler kalles matrise, eller messenger RNA(mRNA eller iRNA). Fragmentene av mRNA er mye kortere, mindre enn alt DNA på kromosomet, og kan trenge gjennom kjerneporer til cytoplasmaet til cellen. Så mRNA overfører informasjon fra kjernen (kjernesenter) til cellens kropp.

Cellens "kropp" inneholder RNA-molekyler av to andre klasser, og de spiller en nøkkelrolle i gjenværende sammensetning av proteinmolekyler som er kodet av genomet. En av dem - ribosomalt RNA eller rRNA. De går inn i cellestrukturen kalt ribosomer. Ribosomer kan overføres til en transportør som folding skjer på.

Andre finnes i "kroppen" til fellesskapet og kalles transport RNA, chi tRNA. Disse molekylene er strukturert slik: på den ene siden er det tre nitrogenholdige baser, og på den andre er det en seksjon for tilsetning av aminosyrer (div. Proteiner). Disse tre basene på tRNA-molekylet kan kobles til de samme basene på mRNA-molekylet. (Det er 64 tRNA-molekyler - som er i tredje trinn - og fra dem kan det tilsettes opptil én triplett av sterke baser på mRNA.) Prosessen med å brette proteinet innebærer altså tilsetning av et enkelt tRNA-molekyl, som frakter aminosyrer y, til et mRNA-molekyl. Til slutt legges alle tRNA-molekylene til mRNA, og fra den andre siden av tRNA er det et lite antall aminosyrer, ordnet i rekkefølge.

Sekvensen av aminosyrer er tilsynelatende den primære strukturen til proteinet. Andre enzymer fullfører foldingen, og sluttproduktet er et protein, hvis primærstruktur bestemmes av informasjonen som er registrert på genene til DNA-molekylet. Da brenner dette proteinet, tar på seg en restform, og kan fungere som et enzym (katalysatorer og enzymer) som katalyserer en kjemisk reaksjon i protein.

Selv om forskjellig informasjon er registrert på DNA til forskjellige levende organismer, er alle registrert fra forskjellige deler av samme genetiske kode - i alle organismer er hudtripletten av baser på DNA indikert med den samme aminosyren i proteinet som skaper ivsya. Denne likheten mellom alle levende organismer er det største beviset på evolusjonsteorien, siden det antas at mennesker og andre levende organismer ligner en biokjemisk stamfar.

Forelesning nr.

Antall år: 2

Molekylærbiologiens sentrale dogme

1) Transkripsjon

2) Kringkasting

På begynnelsen av 50-tallet formulerte F. Crick det sentrale dogmet innen molekylærbiologi. I tråd med dette konseptet overføres genetisk informasjon fra DNA til proteiner gjennom RNA i henhold til følgende skjema: DNA – RNA – protein.

Det første stadiet av biosyntese dannes i kjernen og syntetiseres transkripsjoner (omskriving).

Transkripsjon- Biosyntese av RNA-molekyler på en DNA-matrise. Denne prosessen katalyseres av enzymet RNA-polymerase. Enzymet gjenkjennes som et tegn på kolbentranskripsjon - promotør– Jeg kommer til den nye. Promotoren er orientert på en slik måte at RNA-polymerase passerer direkte gjennom dette genetiske området. Enzymet vikler ut den doble helixen av DNA og kopierer, med start fra promoteren, en av dens tråder. I en verden av RNA-polymerase kommer Lanczyg RNA, når det vokser, ut av matrisen og DNA-spiralen fornyes etter enzymet. Under transkripsjonsprosessen syntetiseres pro-m-RNA - en forløper til det modne m-RNA, som gjennomgår translasjon. Pro-m-RNA kan store dimensjoner og erstatte fragmenter som ikke koder for syntesen av polypeptid lanjug. Disse fragmentene ble navngitt Introniv hva de kodede fragmentene kalles eksoner. Prosessen med viralisering av introner og utvidelse av den strenge rekkefølgen av eksoner kalles skjøting. Under vekstprosessen etableres modent m-RNA. Transport av m-RNA fra kjernen til cytoplasmaet skjer gjennom kjerneporer. Modne eukaryote m-RNA-er har en tendens til å kode for bare én polypeptidsekvens.

Det neste stadiet av biosyntese skjer i cytoplasmaet på ribosomer og translasjonen begynner.

Kringkaste- syntese av polypeptidproteiner på en m-RNA-matrise med en genetisk kode. Under translasjonsprosessen overføres informasjon om proteinet fra nukleotidkoden til m-RNA til sekvensen av aminosyrer i proteinene som syntetiseres. Proteinbiosyntese involverer et sammenleggbart makromolekylært kompleks. Aminosyrer leveres til ribosomet av t-RNA. Under proteinsyntesen kommer m-RNA inn i polyribosomlageret (opptil 100 ribosomer syntetiseres der samtidig).

Dermed er transkripsjon og kringkasting vidt adskilt. Transkripsjon skjer i kjernen, og translasjon skjer i cytoplasma.

Som sådan har vevet et stort antall forskjellige funksjoner, noen av dem er ekstraklinære, noen er spesielle, og noen av dem er av spesielle vevstyper. De viktigste driftsmekanismene til disse funksjonene er proteiner eller deres komplekser med andre biologiske makromolekyler, som nukleinsyrer, lipider og polysakkarider. Dermed er det klart at transportprosessene i vevet av forskjellige stoffer, som starter med ioner og slutter med makromolekyler, er indikert av arbeidet med spesielle proteiner eller lipoproteinkomplekser ved lagring av plasmatiske og andre cellulære membraner. Nesten alle prosesser for syntese, nedbrytning, transformasjon av forskjellige proteiner, nukleinsyrer, lipider, karbohydrater spores til aktiviteten til spesifikke hudreaksjoner av proteinenzymer. Syntese av flere biologiske monomerer, nukleotider, aminosyrer, fettsyrer, frukt og andre. Det er også et resultat av et stort antall spesifikke enzymer - proteiner. Forkortningen som gjør at vevene blir smuldrende eller bevegelsen av ribber og strukturer i midten av cellene, utføres også av spesielle raske proteiner. Det er en rik respons av celler på infusjonen eksterne faktorer(Virus, hormoner, fremmede proteiner, etc.) begynner med samspillet mellom disse faktorene med spesielle cellereseptorproteiner.

Proteiner er hovedkomponentene i nesten alle cellulære strukturer. Fraværet av kjemiske reaksjoner i midten av huden indikeres av fraværet av enzymer, som fører til en rekke andre reaksjoner. Strukturen til hudproteinet som tas er veldig spesifikk, noe som gjenspeiles i spesifisiteten til dens primære struktur - i sekvensen av aminosyrer til polypeptidproteinlansetten. Dessuten er spesifisiteten til denne aminosyresekvensen identisk gjentatt i alle molekylene i dette celleproteinet.

Slik korrekthet av den unike sekvensen av aminosyrer i proteinlansen bestemmes av DNA-strukturen til den genseksjonen, som bestemmer strukturen og syntesen av dette proteinet. Dette fenomenet er hovedpostulatet til molekylærbiologi, eller "dogme". Informasjon om det fremtidige proteinmolekylet overføres til stedet for dets syntese (i ribosomet) av et mellomledd - informasjons-RNA (iRNA), hvis nukleotidlager bestemmer lageret og sekvensen av nukleotidene til DNA-genfragmentet. Ribosomet vil ha en polypeptidlanse, sekvensen av aminosyrer som bestemmes av sekvensen av nukleotider i mRNA, sekvensen til deres tripletter. Tim selv sentralt dogme molekylærbiologi støtter ensrettet overføring: fra DNA til protein, ved hjelp av en mellomledd, mRNA (DNA)® iRNA ® proteiner). For visse RNA-virus kan overføringen av informasjon følge RNA - mRNA - proteinskjemaet. Dette endrer ikke essensen av saken, siden det deterministiske, primære elementet her også er nukleinsyren. Inngangsveien for bestemmelse fra protein til nukleinsyre, DNA eller RNA er ukjent.

For å fortsette med utviklingen av vevsstrukturer assosiert med alle stadier av proteinsyntese, må vi kort diskutere hovedprosessene og komponentene som betegner dette fenomenet.

På dette tidspunktet, på grunnlag av daglig utvikling om proteinbiosyntese, kan en skjult dato nås prinsipiell ordning denne brette- og flertrinnsprosessen (fig. 16).

Hodet, "kommandoen", er at den spesifikke strukturen til proteiner må inneholde deoksyribonukleinsyre - DNA. DNA-molekylet har en veldig lang lineær struktur som består av to sammensnodde polymerlanser. Lagringselementene - monomerer - av disse lansene inkluderer flere typer deoksyribonukleotider, og sekvensen til hver av komponentene i lansen er unik og spesifikk for hudens DNA-molekyl og hudvev. Det er viktig å skaffe lange deler av DNA-molekyler som er ansvarlige for syntesen av ulike proteiner. Tim selv, ett DNA-molekyl kan syntetiseres stor mengde funksjonelle og kjemiske egenskaper til ulike celleproteiner. For syntesen av hudtypeproteiner synger lipidmolekylet et DNA-molekyl. En slik del av et DNA-molekyl, assosiert med syntesen av ett protein i cellen, blir ofte referert til som en "cistron". Nina anser begrepet cistron som ekvivalent med begrepet gen. Den unike strukturen til genet - et enkelt sekvensielt arrangement av nukleotider i Lancjug-noden - inneholder all informasjon om strukturen til én type protein.

Fra de grunnleggende skjemaene for proteinsyntese er det klart (div. Fig. 16) at det første punktet hvor informasjonsflyten for biosyntesen av proteiner i celler begynner, er DNA. Derfor er DNA i seg selv den første registreringen av informasjon som må lagres og lages fra en person til en annen fra generasjon til generasjon.

Ved å holde maten i kort rekkefølge sparer du genetisk informasjon. Man kan si det samme om lokalisering av DNA i celler. Det har lenge vært kjent at når det erstattes av andre komponenter i proteinsynteseapparatet, har DNA en spesiell, til og med lokalisert lokalisering: lokalt funnet i cellene til levende (eukaryote) organismer Tynn kjerne. I lavere (prokaryote) organismer, som ikke har en dannet cellekjerne, blandes DNA også med protoplasmatiske løsninger i en eller flere kompakte nukleotidforbindelser. I dette tilfellet har kjernen til eukaryoter eller nukleoiden til prokaryoter lenge blitt sett på som en beholder for gener, som en unik cellulær organoid som kontrollerer implementeringen av de spastiske tegnene til organisasjonen Mіv og deres overføring i generasjoner.

Grunnprinsippet som ligger til grunn for den makromolekylære strukturen til DNA er det såkalte komplementaritetsprinsippet (fig. 17). Som du kanskje har gjettet, et DNA-molekyl og to sammenlåsende lanser. Disse lantene er koblet til hverandre gjennom samspillet mellom deres proksimale nukleotider. I tilfelle av strukturelle endringer, er dannelsen av en slik to-trådet struktur bare mulig i tilfelle at nukleotidene til begge lanjugene som ligger vil være sterisk komplementære, da. De vil utfylle hverandre med sin romslige struktur. Slike gjensidig konsistente – komplementære – par av nukleotider er par A-T(adenin-tymin) og G-C par(Guanin-cytosin).

Også basert på dette komplementaritetsprinsippet, siden DNA-molekylet på ett språk inneholder en sekvens av fire typer nukleotider, vil sekvensen av nukleotider på et annet språk være tydelig bestemt, slik at huden i sør vil ligne T i en annen lansett , hud T på den første lansen - Og for en annen lanse, huden G på den første lansen - C for en annen lanse og for huden G på den første lansen - G for en annen lanse.

Det kan sees at det strukturelle prinsippet som ligger til grunn for det dobbelttrådete DNAet gjør det lett å forstå den nøyaktige opprettelsen av utgangsstrukturen. Nøyaktig opprettet informasjon registrert i lansettmolekylet fremstår som en distinkt sekvens av 4 typer nukleotider. Faktisk skjer syntesen av nye DNA-molekyler i celler på grunnlag av allerede eksisterende DNA-molekyler. Når to tråder av utgangs-DNA-molekylet begynner å divergere i den ene enden, og på huden til de enkelttrådede seksjonene som har skilt seg, begynner den andre tråden å samle seg fra de frie nukleotidene som er tilstede i midten av den samme informasjonen basert på prinsippet om komplementaritet. Prosessen med separasjon av to lansetter av utgående DNA-molekyler vil fortsette, og tilsynelatende vil de fornærmende lansettene bli supplert med komplementære lansetter. Som et resultat, som det kan sees i diagrammet, dukker det opp to DNA-molekyler i stedet for ett, nøyaktig identiske med utgangsmolekylet. I hudens "datter"-DNA-molekyl ser den ene strengen ut til å være helt den samme som den ene, og den andre er nylig syntetisert.

Smutsen, som nok en gang må forsterkes, er at potensialet for skapelsen til å eksakte skapelsen er iboende i den doble komplementære strukturen til DNA som dette, og det er sprøtt at det blir en av biologenes hovedprestasjoner ї.

Problemet med skapelse (reduplisering) av DNA kan imidlertid ikke løses ved å angi den potensielle spesifisiteten til strukturen før dens nukleotidsekvens er nøyaktig opprettet. Det riktige er at DNA i seg selv ikke er et selvskapende molekyl. For å fullføre synteseprosessen - opprettelsen av DNA i henhold til skjemaet beskrevet ovenfor - er aktiviteten til et spesielt enzymatisk kompleks, som kalles DNA-polymerase, nødvendig. Det er klart at dette enzymet i seg selv fortsetter suksessivt fra den ene enden av DNA-molekylet til en annen prosess for separering av to Lancs med én times polymerisering av frie nukleotider på dem i henhold til det komplementære prinsippet. Dermed bestemmer DNA, som en matrise, bare rekkefølgen for distribusjon av nukleotider i lanser som syntetiseres, og selve prosessen utføres av proteiner. Enzymets arbeid under DNA-reduplikasjon er et av de vanligste problemene i dag. Det er klart at DNA-polymerase er aktiv langs det dobbelttrådete DNA-molekylet fra den ene enden til den andre, og etterlater bifurkasjonene den dupliserte "halen". De fysiske prinsippene for et slikt protein har ennå ikke blitt forstått.

Imidlertid deltar ikke DNA og andre funksjonelle deler som bærer informasjon om strukturen til proteiner direkte i prosessen med å lage proteinmolekyler. Det første trinnet i implementeringen av denne informasjonen registrert i DNA-DNA kalles prosessen med transkripsjon, eller "omskriving." Denne prosessen med DNA, som en matrise, involverer syntesen av en kjemisk sammensmeltet polymer - ribonukleinsyre (RNA). RNA-molekylet består av én tråd, hvorav monomerer er flere typer ribonukleotider, som anses å være en liten modifikasjon av flere typer deoksyribonukleotider av DNA. Vekstsekvensen av fire typer ribonukleotider i RNA-lanjug, som blir opprettet, gjentar nøyaktig vekstsekvensen til typen deoksyribonukleotider til en av de to DNA-langsugene. På denne måten blir nukleotidsekvensen til gener kopiert som RNA-molekyler. Informasjonen som er registrert i strukturen til dette genet er fullstendig kopiert til RNA. Et teoretisk stort antall slike «kopier» – RNA-molekyler – kan tas fra et hudgen. Disse molekylene, omskrevet i mange eksempler som "kopier" av gener og også bærer den samme informasjonen som gener, spres i kroppen. De inngår umiddelbart bindinger med proteinproduserende partikler av protein og tar en "spesiell" del i prosessene for dannelse av proteinmolekyler. Med andre ord overfører de informasjon fra stedet der den er lagret til implementeringsstedet. Tilsynelatende blir ciRNA referert til som informasjons- eller messenger-RNA, eller mRNA (eller iRNA).

Det er klart at messenger-RNA syntetiseres direkte fra DNA-sekvensen som en mal. Når det syntetiseres, kopierer mRNA nøyaktig en av de to DNA-sekvensene i sin nukleotidsekvens (forutsatt at uracil (U) RNA ligner det samme tymin (T) i DNA). Dette er basert på det samme strukturelle prinsippet om komplementaritet, som betyr DNA-reduplikasjon (fig. 18). Det viste seg at hvis syntesen av mRNA på DNA skjer i en celle, så fjernes bare en DNA-streng som en matrise for dannelsen av Lancug mRNA. Deretter vil hud G av DNA identifiseres av C i RNA, som vil være hud C av DNA - G i RNA, hud T av DNA - A i RNA og hud A i RNA DNA - U i RNA. Som et resultat vil RNA-strengen være fullstendig komplementær til mal-DNA-strengen og derfor identisk med sekvensen av nukleotider (aksepterer T = Y) til en annen DNA-streng. Så er det en "omskriving" av informasjon fra DNA til RNA, da. transkripsjon. "Omskrivinger" av RNA-nukleotidene innebærer også direkte arrangementet av de lignende aminosyrene de koder for i proteinet.

Her, som når man vurderer DNA-reduplikasjon, som en av de viktigste aspektene ved transkripsjonsprosessen, er det nødvendig å påpeke dens enzymatiske natur. DNA, som er matrisen i denne prosessen, betyr generelt spredning av nukleotider til mRNA som syntetiseres, all spesifisiteten til det opprettede RNA, og selve prosessen påvirkes av et spesielt protein - et enzym. Dette enzymet kalles RNA-polymerase. Molekylet har en sammenleggbar organisasjon som gjør at den aktivt kan sette seg inn i DNA-molekyler, samtidig som den syntetiserer RNA-tråder som er komplementære til én DNA-streng. DNA-molekylet, som fungerer som en matrise og ikke går tapt eller endres, er bevart til enhver tid og er alltid klar for slik omskrivning fra dets uavbrutt antall "kopier" - mRNA. Strømmen av disse mRNA-ene fra DNA til ribosomer blir informasjonsflyten som sikrer programmering av celleproteinsynteseapparatet og hele ribosomet.

Dermed beskriver en del av diagrammet flyten av informasjon som går fra DNA gjennom mRNA-molekyler til de interne cellulære partiklene som syntetiserer proteiner. Nå strekker vi oss inderlig ut til strømmen av noe annet - til strømmen av det materialet som proteiner kan støpes fra. Elementære enheter - monomerer - av proteinmolekyler og aminosyrer, hvorav det er 20 forskjellige varianter. For dannelsen (syntesen) av et proteinmolekyl, må frie aminosyrer som finnes i protein hentes fra avløpet for å finne en proteinsyntetiserende partikkel, og der er de ordnet på en unik måte.om, som er diktert av informasjons-RNA. På denne måten skjer produksjonen av aminosyrer - det essensielle materialet i proteinet - gjennom tilsetning av sterke aminosyrer til spesielle RNA-molekyler av liten størrelse. Disse RNA-ene, som tjener til å legge til frie aminosyrer til dem, vil ikke være informative, men bære en annen adapterfunksjon, som vil bli sett senere. Aminosyrer tilsettes til den ene enden av små Lancer-overførings-RNA-er (tRNA), én aminosyre per RNA-molekyl.

For hudtyper av aminosyrer har cellene sine egne spesifikke aminosyrer som tilfører adapter RNA-molekyler til denne typen aminosyrer. I denne typen RNA oppstår aminosyrer og når proteinsyntetiserende partikler.

Det sentrale punktet i prosessen med proteinbiosyntese er syntesen av to interne cellulære strømmer - strømmen av informasjon og strømmen av materiale - i proteinproduserende cellulære partikler. Disse delene kalles ribosomer. Ribosomer er ultramikroskopiske biokjemiske "maskiner" av molekylære dimensjoner, som inneholder aminosyreoverskudd som i henhold til planen skal plasseres i informasjons-RNA og velges spesifikt og proteiner. Selv om dette diagrammet (fig. 19) kun viser én partikkel, skiller hudvevet ut tusenvis av ribber. Mengden ribosomer indikerer den totale intensiteten av proteinsyntese i cellen. Diameteren til ett ribosomalt fragment er omtrent 20 nm. På grunn av sin kjemiske natur er ribosomet et ribonukleoprotein: det er sammensatt av et spesielt ribosomalt RNA (den tredje klassen av RNA kjent for oss for tillegg av informasjon og adapter-RNA) og molekyler av det strukturelle ribosomale proteinet. Kombinasjonen av dusinvis av makromolekyler på en gang skaper en ideelt organisert og pålitelig "maskin" som har kraften til å lese informasjonen som er lagret i mRNA-språket og implementere den på en tilsynelatende ferdiglaget måte.olycus-molekyler av en bestemt type. Essensen av prosessen ligger i det faktum at det lineære arrangementet av 20 typer aminosyrer i lansettproteinet er unikt bestemt av fordelingen av fire typer nukleotider i lansettproteinet, kjemisk sett til en annen polymer - kjerne-RNA (mRNA) ), blir denne prosessen som skjer i ribosomet vanligvis referert til som "oversettelse" » - oversettelse fra et 4-bokstavs alfabet av Lancsug nukleinsyrer til et 20-bokstavs alfabet av protein (polypeptid) Lancsugs. Tilsynelatende involverer translasjonsprosessen alle tre klasser av RNA: informasjons-RNA, som er målet for translasjon, ribosomalt RNA, som spiller rollen som arrangør av proteinsyntetiseringsdelen av ribonukleoprotein - ri Bosomer er adapter-RNA-er som utfører overføringsfunksjonen.

p align="justify"> Prosessen med proteinsyntese begynner når halve aminosyrer kombineres med molekyler av adapter-RNA eller tRNA. I dette tilfellet er det en energisk "aktivering" av aminosyren gjennom en enzymatisk reaksjon med et adenosintrifosfat (ATP) molekyl, og deretter kobles den "aktiverte" aminosyren til enden av et veldig kort bånd fra Southern tRNA, en økning i den kjemiske energien til den aktiverte aminosyren, lagres samtidig som energien til den kjemiske forbindelsen 'språk og tRNA.

Plutselig dukker det opp en annen ulykke. Til høyre utføres reaksjonen mellom en aminosyre og et tRNA-molekyl av et enzym kalt aminoacyl-tRNA-syntetase. For huden har 20 typer aminosyrer sine egne spesielle enzymer som reagerer med deltakelse av kun en gitt aminosyre. Dermed er det minst 20 enzymer (aminoacyl-tRNA-syntetase), hver spesifikk for en type aminosyre. Disse enzymene kan utføre en reaksjon ikke med et hvilket som helst tRNA-molekyl, men bare med de som har en streng sekvens av nukleotider i lancusen. På grunn av det faktum at det er et sett med spesifikke enzymer som skiller på den ene siden naturen til aminosyren og på den annen side nukleotidsekvensen til tRNA, er hver av 20 typer aminosyrer " tilskrevet" til de RNA inneholder karakteristiske nukleotidforbindelser.

Skjematisk er stadiene av proteinbiosynteseprosessen, så langt vi kan forestille oss dem i dag, vist i fig. 19.

Her kan vi tydelig se at messenger-RNA-molekylet er koblet til ribosomet, og det ser ut til at ribosomet er "programmert" av messenger-RNA. I huden produserer samtidig ribosomet i seg selv bare en veldig kort del av Lanzyug mRNA. Denne delen av ribosomet kan samhandle med adapter RNA-molekyler. Og her spilles hovedrollen igjen av komplementaritetsprinsippet, som allerede har blitt utforsket mer.

Det er nødvendig å forklare mekanismen for hvorfor denne tripletten av Lanzug mRNA er representert av en strengt syngende aminosyre. Det kan sees at det er et nødvendig mellomlag, eller en adapter, når hudens aminosyre "gjenkjenner" sin triplett på mRNA - adapter RNA (tRNA).

Videre på diagrammet (div. Fig. 19) er det tydelig at det i ribosomet, foruten det nøye undersøkte tRNA-molekylet med en festet aminosyre, er et annet tRNA-molekyl. Men når vi ser på tRNA-molekylet ovenfor, er dette tRNA-molekylet festet i enden til enden av protein (polypeptid) snoren, som er i ferd med syntese. Denne formasjonen forstyrrer dynamikken i prosessen, som ribosomet under syntesen av et proteinmolekyl. Denne dynamikken kan avsløres i den kommende rekkefølgen. Det er tydelig fra hvert mellomliggende øyeblikk vist i diagrammet at det er preget av tilstedeværelsen av en proteinlanse, som allerede har begynt å dannes, har blitt lagt til det nye tRNA og har gått godt inn i ribosomet og er nå assosiert med tripletten av de nye tRNA-molekylene med en lignende aminosyre. Kanskje vil selve handlingen med å legge til et tRNA-molekyl til mRNA-tripletten, som dissekeres på dette stedet av ribosomet, føre til en slik gjensidig orientering og nær kontakt mellom aminosyrereserven og proteinlansetten at det vil være skyldes den kovalente bindingen. Forbindelsen er dannet på en slik måte at enden av proteinlansen, som vil bli, i skjemaet for tillegg til tRNA, overført fra tRNA til aminosyreoverskuddet som finnes i aminoacyl-tRNA. Som et resultat fremstår det "riktige" tRNAet, etter å ha spilt rollen som en "donor", fri, og proteinlansen overføres til "akseptoren" - "venstre" (håpet) aminoacyl-tRNA, som et resultat , ser proteinlansen ut til å være redusert med én aminosyre og lagt til "venstre" » » TRNA. Etter dette overføres "venstre" tRNA samtidig fra tripletten av mRNA-nukleotider assosiert med det til "høyre", deretter vises det største "donor" tRNA-molekylet som en synlig kobling ved siden av ribosomet, i stedet for et nytt tRNA vises med et proteinprotein, Det som vil skje er at vi vil forkorte overskuddet med en aminosyre, og lansen til mRNA vil skyves forbi ribosomet med en triplett til høyre. Som et resultat av innsettingen av mRNA i en høyrehendt triplett, dukker det opp en ny ledig triplett (VUU) i ribosomet, og til nå, etter komplementærprinsippet, er et lignende tRNA med en aminosyre (fenylalanyl-tRNA) la til. Nok en gang, etter dannelsen av en kovalent (peptid) binding mellom lansettproteinet, hva vil skje, og fenylalaninoverskuddet, og etter dette vil lansettens mRNA skyves en triplett til høyre med alle restene som vil stikke ut , etc. Denne prosessen involverer sekvensielt, triplett for triplett, å strekke messenger-RNA gjennom ribosomet, som et resultat av at messenger-RNA blir "lest" av ribosomet som helhet, helt til slutten. Samtidig, og forbundet med dette, er det nødvendig å bygge opp proteinlansen, aminosyre for aminosyre. Det er mulig for tRNA-molekyler med aminosyrer å ankomme ribosomet én etter én og tRNA-molekyler uten aminosyrer å forlate. Sammen med ribosomet kombineres frie tRNA-molekyler igjen med aminosyrer og fører dem igjen til ribosomet, og på denne måten sykler de selv syklisk uten forstyrrelser eller forandringer.

KlitinneKJERNE

1. Zagal-karakteristikker til interfasekjernen. Kjernefunksjoner

1. Zagal-karakteristikker til interfasekjernen

Kjernen er den viktigste lagringsdelen av cellen, som finnes i nesten alle celler til rike celleorganismer. De fleste cellene har én kjerne, men det finnes også binukleære og rike kjerneceller (for eksempel tverrgående kjøttfibre). Binuklearitet og multinuklearitet bestemmes av cellenes funksjonelle egenskaper eller patologiske tilstand. Formen og størrelsen på kjernen varierer avhengig av typen organisme, type, alder og funksjonstilstand i kroppen. Den gjennomsnittlige kjernen har omtrent 10% av den totale kroppsvekten. Oftest har kjernen en rund eller oval form som varierer fra 3 til 10 mikron i diameter. Minimumsstørrelsen på kjernen er 1 µm (i noen protozoer), maksimum er 1 mm (i eggene til noen fisk og amfibier). I noen tilfeller må formen på kjernen holdes adskilt fra formen på cellen. Kjernen inntar vanligvis en sentral posisjon, men i differensierte celler kan den forskyves til den perifere delen av cellen. Kjernen inneholder kanskje alt DNA fra en eukaryot celle.

Hovedfunksjonene til kjernen er:

1) Bevaring og overføring av genetisk informasjon;

2) Regulering av proteinsyntese, metabolisme av tale og energi i cellene.

Vel, kjernen er ikke bare beholderen for det genetiske materialet, men heller stedet hvor dette materialet fungerer og skapes. Derfor vil ødeleggelsen av noen av disse funksjonene føre til kroppens død. Alt dette indikerer viktigheten av kjernefysiske strukturer i prosessene for syntese av nukleinsyrer og proteiner.

En av de første forskerne som demonstrerte kjernens rolle i cellelivet, var den tidligere tyske biologen Hammerling. Som et eksperimentelt objekt Hammerling vikoristovuv store enkrystall sjøalger Acetobulariamediterranea ta A.crenulata. Disse nærsynene ser vennlig på hverandre basert på "dråpeformen". Ved bunnen av stammen er det en kjerne. I noen forsøk ble det tilsatt dråper i den nedre delen av stilken. Som et resultat ble det fastslått at for normal utvikling av dråpen er en kjerne nødvendig. I andre eksperimenter smeltet en stilk med en kjerne av en type alger sammen med en stilk uten en kjerne av en annen type. I kimærene som slo seg ned utviklet det seg en dråpe, typisk for arten som kjernen lå for.

Den underliggende planen til interfasekjernen er den samme i alle celler. Kjernen er sammensatt av kjernekonvolutt, kromatin, kjerner, kjerneproteinmatrise og karyoplasma (nukleoplasma). Disse komponentene er vanlige i nesten alle celler, men deles ikke blant eukaryote enkelt- og multicelleorganismer.

2. Kjernefysisk skall, dets funksjonelle betydning

Kjernemembran (karyolem, karyoteka) består av ytre og indre kjernemembraner med en tykkelse på 7 nm. Det er forskjell på dem perinukleært rom bredde 20 til 40 nm. De viktigste kjemiske komponentene i kjernefysisk konvolutt er lipider (13-35%) og proteiner (50-75%). Lagring av kjernefysiske konvolutter avslører også små mengder DNA (0-8%) og RNA (3-9%). Kjernemembraner er preget av bemerkelsesverdig lave nivåer av kolesterol og høye nivåer av fosfolipider. Kjernemembranen er direkte forbundet med endoplasmatisk margin og i stedet for kjernen. På hver side er det nettverkslignende strukturer ved siden av den. Den nettverkslignende strukturen som dekker den indre kjernemembranen ser ut som en tynn membran og kalles kjernefysisk lamina. Den kjernefysiske laminaen støtter membranen og kommer i kontakt med kromosomer og kjernefysisk RNA. Den nettverkslignende strukturen som danner den ytre kjernemembranen er mye mindre kompakt. Den ytre kjernemembranen er besatt med ribosomer, som letter proteinsyntesen. Det kjernefysiske skallet har mange porer med en diameter på omtrent 30-100 nm. Antall kjernefysiske porer avhenger av celletype, stadiet i cellesyklusen og den spesifikke hormonelle situasjonen. Så, de mer intense syntetiske prosessene i vevet, mer enn en time i kjernefysiske skall. Det er på tide at kjernefysiske strukturer når labile strukturer, det vil si at det er viktig å endre radius og konduktivitet som svar på ekstern tilstrømning. Åpning av porene til fyllinger med sammenleggbart organiserte kule- og fibrillære strukturer. Samlingen av membranperforeringer og disse strukturene kalles kjerneporekomplekset. Foldekomplekset har åttekantet symmetri. Langs den runde åpningen i kjernemembranen vokser tre rader med granuler, 8 stykker per hud: en rad ligger på kjernesiden, den andre ligger på cytoplasmatisk side, den tredje vokser i den sentrale delen av bryggen. Størrelsen på granulene er omtrent 25 nm. Granulatet består av fibrillære spirer. Slike fibriller, som kommer ut av de perifere granulene, kan konvergere i midten og åpne skilleveggen, mellomgulvet, over porene. I midten av åpningen kan du ofte finne det såkalte sentralgranulatet.

Kjernefysisk-cytoplasmatisk transport

Prosessen med translokasjon til et substrat gjennom en kjernefysisk pore (for eksempel import) består av flere stadier. I det første trinnet forankres komplekset som transporteres for fermentering inn i fibrillens cytoplasma. Deretter bøyer fibrillen seg og flytter komplekset til inngangen til den nukleære dopingkanalen. Det er en sterk translokasjon og overføring av komplekset til karyoplasma. Vidomy i gate prosess- Overføring av væske fra kjernen til cytoplasma. Dette skyldes først og fremst transport av RNA, som syntetiseres utelukkende i kjernen. Det er også en annen måte å overføre stoffer fra kjernen til cytoplasmaet. Dette skyldes dannelsen av kjernemembranvekster, som kan absorberes fra kjernen i form av vakuoler, og i stedet for dem dannes de eller frigjøres i cytoplasmaet.

Således skjer utvekslingen av stoffer mellom kjernen og cytoplasmaet gjennom to hovedveier: gjennom porene og gjennom utstrømningsveien.

Funksjoner til atomskallet:

1. Bar'erna.Denne funksjonen ligger i den separerte kjernen fra cytoplasmaet. Som et resultat er prosessene for RNA/DNA-syntese og proteinsyntese vidt adskilt.

2. TransportereKjernemembranen regulerer aktivt transporten av makromolekyler mellom kjernen og cytoplasmaet.

3. Organisering.En av hovedfunksjonene til atomskallet er dets deltakelse i opprettelsen av intern kjernefysisk orden.

3. Hva er funksjonene til kromatin og kromosomer?

Sedimentært materiale kan være tilstede i cellens kjerne i to strukturelle og funksjonelle områder:

1. Kromatin.Denne dekondensasjonen, metabolsk aktiv tilstand, brukes til å sikre prosessene med transkripsjon og reduplikasjon i interfase.

2. Kromosomer.Dette er en maksimal kondenserende, kompakt, metabolsk inaktiv kropp, beregnet for deling og transport av genetisk materiale til datterceller.

Kromatin.I kjernen av cellene er det soner med tynne rygger, som er godt beskyttet av hovedfuglene. Disse strukturene ble kalt "kromatin" (fra det greske "chromo")– farge, farba). Kromatin av interfasekjerner er kromosomer som er tilstede i dekondensert tilstand. Stadiet av kromosomdekondensering kan variere. Soner med fullstendig dekondensering kalles eukromatin. Med ufullstendig dekondensering i interfasekjernen kondenseres deler av forkrommet, kalt heterokromatin. Stadiet med kromatindekondensasjon i interfase øker den funksjonelle betydningen av denne strukturen. Jo mer "diffuse" kromatindelingene er i interfasekjernen, jo mer intens er den nye syntetiske prosessen. EndringRNA-syntese i celler er ledsaget av større soner med kondensert kromatin.Maksimal kondensering av kondensert kromatin oppnås under den mitotiske underseksjonen av celler. I dette tilfellet utfører ikke kromosomer de samme syntetiske funksjonene.

I kjemikalier består kromatin av DNA (30-45%), histoner (30-50%), ikke-histonproteiner (4-33%) og en liten mengde RNA.DNAet til eukaryote kromosomer er lineære molekyler som er dannet fra tandem (en etter en) voksende replikoner av forskjellige størrelser. Gjennomsnittsstørrelse replikon er nær 30 mikron. Replikoner er biter av DNA som syntetiseres som uavhengige enheter. Replikoner er fokuspunktet og terminalpunktet for DNA-syntese. RNA inkluderer alle typer celle-RNA som er i ferd med syntese eller modning. Histoner syntetiseres på polysomer i cytoplasmaet, og denne syntesen begynner tidlig i løpet av DNA-reduplikasjon. Syntetiserte histoner migrerer fra cytoplasmaet inn i kjernen, hvor de binder seg til DNA-fragmenter.

Strukturelt sett er kromatin sammensatt av komplekse filamentøse deoksyribonukleoprotein (DNP) molekyler, som er sammensatt av DNA assosiert med histoner. Kromatintråden er en delstreng av DNA som produserer histonskjæring. Den består av en enhet som gjentar seg selv - nukleosomer. Antallet nukleosomer er stort.

Kromosomer(gresk chromo i soma) - dette er organellene i cellekjernen, som bærer gener og indikerer nedgangen i kraften til celler og organismer.

Kromosomer er stavlignende strukturer i forskjellige aldre med konstant aktivitet. De har en sone med primær innsnevring, som deler kromosomet i to armer.Kromosomer kalles like metasentrisk, med skuldrene til ulikt århundrer - submetasentrisk. Kromosomer med en veldig kort, nesten usynlig annen arm kalles akrosentrisk.

I området med den primære innsnevringen er det et sentrom, som har en platelignende struktur som ser ut som en skive. Bunter av mikrotubuli av den mitotiske spindelen er festet til sentromeren, som går direkte til sentriolene. Disse buntene av mikrotubuli tar del fra de russiske kromosomene til cellens poler under mitose. Dager med kromosomer danner en ny innsnevring. Resten dyrkes nær den distale enden av kromosomet og forsterker en liten tomt, en følgesvenn. Sekundære innsnevringer kalles atomarrangører. Her er DNA lokalisert, som er ansvarlig for syntesen av r-RNA. Armene til kromosomene ender i telomerer, terminale seksjoner. Telomir-endene av kromosomer er ikke koblet til andre kromosomer eller deres fragmenter. I tillegg til dem kan de ødelagte endene av kromosomene legges til de samme ødelagte endene av andre kromosomer.

Kromosomstørrelser varierer mellom ulike organismer. Dermed kan antallet kromosomer variere fra 02 til 50 µm. De vanligste kromosomene finnes i mange av de enkleste soppene. De største lengdene finnes i noen rettvingede koma, hos amfibier og hos syriner. Antall menneskelige kromosomer varierer mellom 15-10 mikron.

Antall kromosomer i ulike gjenstander varierer også betydelig, men er typisk for hudarter av dyr og planter. Hos noen radiolarier varierer antallet kromosomer fra 1000-1600. Rekordholderen for antall kromosomer (nesten 500) er gressbregnen, 308 kromosomer av morbærtreet. Det minste antallet kromosomer (2 per diploid sett) finnes i malariaplasmodium, den kinesiske rundormen. Hos mennesker blir antallet kromosomer 46,i sjimpanser, targana og pepper– 48, Drosophila fruktflue – 8, husflue – 12, karpe – 104, yalina og furu – 24, blå – 80.

Karyotype (fra gresk karion - kjerne, ertkjerne, operatører - symbol, form) - helheten av egenskapene til kromosomsettet (antall, størrelse, form på kromosomer), karakteristisk for en eller annen art.

Individer av ulike arter (spesielt dyr) av samme art kan deles inn i flere kromosomer (oftest per kromosom). Vanligvis, hos nært beslektede arter, varierer kromosomsett i én type, enten i henhold til antall kromosomer, eller avhengig av størrelsen på ett eller flere kromosomer.Strukturen til karyotypen kan også tjene som et taksonomisk tegn.

I den andre halvdelen av 1900-tallet begynte praksisen med kromosomanalyse å bli introdusert metoder for differensiell kromosompreparering Det er viktig at dannelsen av flere seksjoner av kromosomer før preparering er relatert til deres kjemiske egenskaper.

4. Kjerne. Karyoplasma. Kjernefysisk proteinmatrise

Nucleolus (nucleolus) er den skrå komponenten av cellekjernen til eukaryote organismer. Det er imidlertid noen skyldige. Dermed er kjerner daglig tilstede i høyt spesialiserte celler, i tillegg til visse celler i blodet. Nukleolen er en stor, avrundet kropp på 1-5 µm i størrelse. I tillegg til de cytoplasmatiske organoidene har ikke kjernen en membran, som ville ha skilt seg i stedet. Størrelsen på kjernen varierer stadiet av dens funksjonelle aktivitet, som varierer mye i forskjellige celler. Kjernen ligner kromosomene. Kjernen inneholder proteiner, RNA og DNA. Konsentrasjonen av RNA i kroppens kjerner avhenger av konsentrasjonen av RNA i andre komponenter i kroppen. Dermed kan RNA-konsentrasjonen i kjernen være 2-8 ganger høyere, lavere i kjernen, og 1-3 ganger høyere, lavere i cytoplasma. Frøene er høye i stedet for RNA, kjernene er godt sperret av hovedbarvnikene. DNA i kjernen skaper store løkker, som kalles "atomorganisatorer". De inneholder så mange kjerner i cellene. Kjernen er ikke ensartet i sin kvalitet. Den har to hovedkomponenter: granulær og fibrillær. Diameteren på granulene er omtrent 15-20 nm, tykkelsen på fibrillen– 6-8 nm. Den fibrillære komponenten kan være konsentrert nær den sentrale delen av kjernen, og den granulære komponenten - langs periferien. Ofte inneholder den granulære komponenten deler av strukturen - nukleotider på omtrent 0,2 µm. Den fibrillære komponenten av kjernene inneholder ribonukleoproteintråder av ribosomforløpere, og granuler modne ribosomale underenheter. Funksjonen til kjernen ligger i dannelsen av ribosomalt RNA (rRNA) og ribosomer, som produserer syntesen av polypeptidlanser i cytoplasmaet. Mekanismen for dannelse av ribosomangrep: en rRNA-forløper opprettes på DNAet til kjernefysisk arrangør, som er bundet med protein i kjernefysisk sone. I kjernefysisk sone dannes en foldet underenhet av ribosomer. Aktivt fungerende kjerner syntetiserer 1500-3000 ribosomer per kinin. Ribosomer fra kjernen, gjennom porene i kjernekappen, når membranen til den endoplasmatiske grensen. Antall og godkjenning av kjernefysiske enheter er knyttet til aktiviteten til atomarrangører. Endringer i antall kjerner kan være forårsaket av endringer i antall kjerner eller ved å endre kromosombalansen i cellen. Få kjernene til å inneholde noen få kjerner. I cellekjernene (oocytter av salamander) er det stor mengde kjerner Dette fenomenet har mistet navnet sitt forsterkning. Det ligger i organiseringen av kjernefysiske kontrollsystemer, som sikrer overreplikering av arrangørens kjernesone, numeriske kopier dukker opp som kromosomer og blir i tillegg produktive kjerner. Denne prosessen krever akkumulering av et stort antall ribosomer per egg. Derfor vil utviklingen av embryoet sikres tidlige stadier lede syntesen av nye ribosomer. Antall kjerner etter modning av eggcellen er kjent.

Andelen av kjernen under celledeling. Med undertrykkelse av r-RNA-syntese i profase, begynner kjernen å gå i oppløsning og ferdiglagde ribosomer dukker opp i karyoplasma, og deretter inn i cytoplasma. Under kromosomkondensasjon knytter den fibrillære komponenten av kjernen og en del av granulene seg nært til overflaten, og danner grunnlaget for kromosomene som er mitotiske til matrisen. Dette fibrillært-granulære materialet bæres av kromosomer i dattercellen. I tidlig telofase, med dekondensering av kromosomer, begynner komponentene i matrisen å skille seg. Dens fibrillære del begynner å samle seg i mindre numeriske assosiasjoner - pre-kjerner, som kan stige etter hverandre. I en verden av modernisering av RNA-syntese, transformeres prenucleus til normalt fungerende kjerner.

Karyoplasma(Se på gresk.< карион > – ert, ertekjerne), eller kjernefysisk sek, har den tilsynelatende strukturløse massen kromatin og kjerner. Kjernejuice inneholder proteiner og ulike RNA-er.

Kjernefysisk proteinmatrise (kjerneskjelett) - rammeverk intranukleært system, som tjener som støtte for den laterale strukturen til interfasekjernen, som forener alle kjernefysiske komponenter. Og uorganisk materiale som går tapt i kjernen etter biokjemiske utvinninger. Vin har ikke en tydelig morfologisk struktur og består av 98 % proteiner.

Hele prosessen med proteinbiosyntese kan presenteres i et veldig enkelt diagram, som krever god hukommelse (fig. 1). Utsagn om det faktum at genetisk informasjon er lagret i celler som DNA-molekyler og utføres gjennom transkripsjon til RNA og videre oversettelse til proteiner er tydelig fra "Central Dogma of Molecular Biology."

DNA----®RNA-----®-proteiner.

transkripsjonsoversettelse

Tilsynelatende blir funksjonen (uttrykket) av gener fra DNA til protein realisert av to globale molekylærgenetiske mekanismer: transkripsjon og translasjon.

Også geninformasjonen i alle celler er kodet i henhold til sekvensen av nukleotider i DNA. Det første trinnet i implementeringen av denne informasjonen er konvertering av RNA til DNA, som kalles transkripsjon.

Det første stadiet av proteinbiosyntese er transkripsjon.

Transkripsjon begynner med identifisering av en spesiell del av genet i DNA-molekylet, som indikerer på stedet for transkripsjonsfaktoren - promoteren (fig. 2) for hjelp av et spesielt enzym RNA-polymerase. Etter å ha nådd promoteren, vikler RNA-polymerase av den tilstøtende svingen av DNA-spiralen. To lanser divergerer og en av dem har et enzym som er ansvarlig for syntesen av m-RNA. Foldingen av ribonukleotider i lanser følger reglene for nukleotidkomplementaritet. På grunn av det faktum at RNA-polymerase er i stand til å sette sammen polynukleotider kun i én retning, og fra 5' til 3'-enden, kan malen tjene som en DNA-stripe som omdannes til enzymet i 3'-enden. En slik lanse kalles matrise eller antismyslovim (fig. 2). Den andre, anti-parallelle DNA-strengen kalles kodogen eller er forståelig, fordi Nukleotidsekvensen til denne lansen ligner mye på RNA-sekvensen og leses på samme måte. fra 5' til 3' ende. Derfor er den genetiske koden noen ganger skrevet med et RNA-molekyl, og noen ganger - med kodogent DNA.

Ved å skli gjennom DNA, fortsetter RNA-polymerase med å omskrive informasjonen mer nøyaktig til den når STOP-kodon-transkripsjonsterminatoren. Mennesker har tre stoppkodoner - TAG, TGA, TAA (eller UAG, UGA, UAA).

Stadium av proteinbiosyntese - oversettelse.

Oversettelse inkluderer 3 faser: initiering, forlengelse og avslutning.

1 - Initiering - cob fase av polypeptidsyntese

1) Det forventes at ribosomunderenhetene (store og små) finnes separat i cytoplasmaet. Et ribosom dannes, hvor peptidyl- og aminoacylsentrene separeres.

2) Det første aminoacyl t-RNA tilsettes til ribosomet.

La oss ta en titt på hvordan du går gjennom denne prosessen.

1) Ethvert mRNA-molekyl har en seksjon nær 5'-enden som er komplementær til sekvensen av rRNA-nukleotider til den lille underenheten til ribosomet. På dette tidspunktet tildeler vi startkodonet AUG, som koder for aminosyren metionin, som skal modifiseres. En liten underenhet av ribosomet binder seg til mRNA. Da smelter den lille underenheten sammen med den store underenheten, og det dannes et ribosom. Ribosomet etablerer to viktige seksjoner - peptidylsenteret - P-seksjonen og aminoacylsenteret - A-seksjonen. Frem til slutten av startfasen er P-seksjonen okkupert av aminoacyl-t-RNA bundet til startaminosyren - metionin, og A-seksjonen er klar til å akseptere angrepet på startkodonet.

2) tRNA-molekyler transporteres til ribosomene (div.tabell, fig. 6). tRNA-molekyler er sammensatt av 75-95 nukleotider og har form som et lønneblad (fig. 7). Det er to aktive sentre på lageret:

1) akseptorenden, som en aminosyre tilsettes, som transporteres av en kovalent binding med energien til 1 ATP. Aminoacyl t-RNA dannes.

2) antikodonløkke, komplementær til mRNA-kodonet.

2. fase forlengelse - subtraksjon av polypeptidet (fig. 6, tabell).

I midten av den store underenheten av ribosomet er det omtrent 30 mRNA-nukleotider og bare 2 informative tripletter-kodoner: en i aminoacyl A-divisjonen, den andre i peptidyl P-divisjonen. tRNA-molekylet med en aminosyre nærmer seg først A-senteret til ribosomet. Når t-RNA-antikodonet er komplementært til mRNA-kodonet, legges aminoacyl-tRNA umiddelbart til mRNA-kodonet. Etter dette skifter ribosomet til 1 kodon av mRNA, og tRNA med aminosyren beveger seg til P-seksjonen. Før A-avdelingen, som er dannet, kommer et nytt aminoacyl-tRNA med en aminosyre som igjen slutter seg til der på samme måte, siden antikodonet til tRNA er komplementært til kodonet til m-RNA. En peptidbinding dannes mellom aminosyren og polypeptidet, og bindingen mellom aminosyren og tRNA, samt mellom tRNA og mRNA, dannes samtidig. tRNA som har dannet seg som en aminosyre frigjøres fra ribosomene til cytoplasmaet. Vaughn er klar til å kjempe med den offensive aminosyren. Ribosomet beveger seg igjen med 1 triplett.

Som sådan har vevet et stort antall forskjellige funksjoner, noen av dem er ekstraklinære, noen er spesielle, og noen av dem er av spesielle vevstyper. De viktigste driftsmekanismene til disse funksjonene er proteiner eller deres komplekser med andre biologiske makromolekyler, som nukleinsyrer, lipider og polysakkarider. Dermed er det klart at transportprosessene i vevet av forskjellige stoffer, som starter med ioner og slutter med makromolekyler, er indikert av arbeidet med spesielle proteiner eller lipoproteinkomplekser ved lagring av plasmatiske og andre cellulære membraner. Nesten alle prosesser for syntese, nedbrytning, transformasjon av forskjellige proteiner, nukleinsyrer, lipider, karbohydrater spores til aktiviteten til spesifikke hudreaksjoner av proteinenzymer. Syntese av flere biologiske monomerer, nukleotider, aminosyrer, fettsyrer, frukt og andre. Det er også et resultat av et stort antall spesifikke enzymer - proteiner. Forkortningen som gjør at vevene blir smuldrende eller bevegelsen av ribber og strukturer i midten av cellene, utføres også av spesielle raske proteiner. Den rike reaksjonen av celler som svar på tilstrømningen av eksterne faktorer (virus, hormoner, fremmede proteiner, etc.) begynner fra interaksjonen av disse faktorene med spesielle celleproteiner - reseptorer.

Slik korrekthet av den unike sekvensen av aminosyrer i proteinlansen bestemmes av DNA-strukturen til den genseksjonen, som bestemmer strukturen og syntesen av dette proteinet. Dette fenomenet er hovedpostulatet til molekylærbiologi, eller "dogme". Informasjon om det fremtidige proteinmolekylet overføres til stedet for dets syntese (i ribosomet) av et mellomledd - informasjons-RNA (iRNA), hvis nukleotidlager bestemmer lageret og sekvensen av nukleotidene til DNA-genfragmentet. Ribosomet vil ha en polypeptidlanse, sekvensen av aminosyrer som bestemmes av sekvensen av nukleotider i mRNA, sekvensen til deres tripletter. Det sentrale dogmet innen molekylærbiologi i seg selv understreker den ensrettede overføringen: fra DNA til protein, ved hjelp av en mellomledd, iRNA (DNA ® iRNA ® protein). For visse RNA-virus kan overføringen av informasjon følge RNA - mRNA - proteinskjemaet. Dette endrer ikke essensen av saken, siden det deterministiske, primære elementet her også er nukleinsyren. Inngangsveien for bestemmelse fra protein til nukleinsyre, DNA eller RNA er ukjent.

For å fortsette med utviklingen av vevsstrukturer assosiert med alle stadier av proteinsyntese, må vi kort diskutere hovedprosessene og komponentene som betegner dette fenomenet.

På dette tidspunktet, på grunnlag av aktuelle fenomener om biosyntese av proteiner, er det mulig å begynne å forstå det underliggende prinsippet for denne komplekse og flertrinnsprosessen (fig. 16).

Hodet, "kommandoen", er at den spesifikke strukturen til proteiner må inneholde deoksyribonukleinsyre - DNA. DNA-molekylet har en veldig lang lineær struktur som består av to sammensnodde polymerlanser. Lagringselementene - monomerer - av disse lansene inkluderer flere typer deoksyribonukleotider, og sekvensen til hver av komponentene i lansen er unik og spesifikk for hudens DNA-molekyl og hudvev. Det er viktig å skaffe lange deler av DNA-molekyler som er ansvarlige for syntesen av ulike proteiner. Tim selv, ett DNA-molekyl kan føre til syntese av et stort antall funksjonelt og kjemisk forskjellige celleproteiner. For syntesen av hudtypeproteiner synger lipidmolekylet et DNA-molekyl. En slik del av et DNA-molekyl, assosiert med syntesen av ett protein i cellen, blir ofte referert til som en "cistron". Nina anser begrepet cistron som ekvivalent med begrepet gen. Den unike strukturen til genet - et enkelt sekvensielt arrangement av nukleotider i Lancjug-noden - inneholder all informasjon om strukturen til én type protein.

Grunnprinsippet som ligger til grunn for den makromolekylære strukturen til DNA er det såkalte komplementaritetsprinsippet (fig. 17). Som du kanskje har gjettet, et DNA-molekyl og to sammenlåsende lanser. Disse lantene er koblet til hverandre gjennom samspillet mellom deres proksimale nukleotider. I tilfelle av strukturelle endringer, er dannelsen av en slik to-trådet struktur bare mulig i tilfelle at nukleotidene til begge lanjugene som ligger vil være sterisk komplementære, da. De vil utfylle hverandre med sin romslige struktur. Slike gjensidig komplementære nukleotidpar er A-T-paret (adenin-tymin) og G-C-paret (guanin-cytosin).

Skjematisk er stadiene av proteinbiosynteseprosessen, så langt vi kan forestille oss dem i dag, vist i fig. 19.