انتقال و اجرای اطلاعات ارثی بر اساس واکنش است سنتز ماتریس. تنها سه مورد از آنها وجود دارد: همانندسازی DNA، رونویسی و ترجمه. همه این واکنش ها متعلق به واکنش های تبادل پلاستیک هستند و نیاز به مصرف انرژی و مشارکت آنزیم ها دارند.

همانند سازی.

همانند سازی- خود تکراری مولکول های DNA - زمینه ساز انتقال اطلاعات ارثی از نسلی به نسل دیگر است. در نتیجه تکثیر یک مولکول DNA مادر، دو مولکول دختر تشکیل می شود که هر کدام یک مارپیچ دوتایی هستند که در آن یک رشته DNA به عنوان رشته مادر و دیگری تازه سنتز شده است. همانند سازی به آنزیم ها، نوکلئوتیدها و انرژی های مختلفی نیاز دارد.

با کمک آنزیم های ویژه، پیوندهای هیدروژنی که پایه های مکمل دو رشته DNA مادر را به هم متصل می کند، شکسته می شود. رشته های DNA در حال واگرایی هستند. مولکول های آنزیم DNA پلیمراز در امتداد رشته های DNA مادر حرکت می کنند و به طور متوالی به نوکلئوتیدها می پیوندند تا رشته های DNA دختر را تشکیل دهند. فرآیند افزودن نوکلئوتیدها از اصل مکمل بودن پیروی می کند. در نتیجه، دو مولکول DNA تشکیل می‌شود که با مادر و یکدیگر یکسان هستند.

بیوسنتز پروتئین.

بیوسنتز پروتئین، به عنوان مثال فرآیند تحقق اطلاعات ارثی در دو مرحله اتفاق می افتد. در مرحله اول، اطلاعات مربوط به ساختار اولیه پروتئین از DNA به mRNA کپی می شود. این فرآیند رونویسی نامیده می شود. مرحله دوم، ترجمه، روی ریبوزوم ها اتفاق می افتد. در طول ترجمه، پروتئین از اسیدهای آمینه مطابق با توالی ثبت شده در mRNA سنتز می شود، یعنی. توالی نوکلئوتیدی به یک توالی اسید آمینه ترجمه می شود. بنابراین، روند تحقق اطلاعات ارثی را می توان با نمودار زیر بیان کرد:

DNA → mRNA → پروتئین → خاصیت، علامت

رونویسی- سنتز RNA پیام رسان بر روی یک الگوی DNA. این فرآیند در جایی اتفاق می افتد که DNA وجود دارد. در یوکاریوت ها، رونویسی در هسته، میتوکندری و کلروپلاست (در گیاهان) و در پروکاریوت ها مستقیماً در سیتوپلاسم رخ می دهد. در طول رونویسی، مولکول DNA الگو است و mRNA محصول واکنش است.

رونویسی با جداسازی رشته‌های DNA آغاز می‌شود، که به همان روشی که در طول همانندسازی رخ می‌دهد (پیوندهای هیدروژنی توسط آنزیم‌ها شکسته می‌شوند). سپس آنزیم RNA پلیمراز به طور متوالی، طبق اصل مکمل بودن، نوکلئوتیدها را به یک زنجیره متصل می کند و یک مولکول mRNA را سنتز می کند. مولکول mRNA حاصل جدا شده و به سیتوپلاسم "در جستجو" ریبوزوم فرستاده می شود.

سنتز پروتئین روی ریبوزوم ها نامیده می شود پخش. ترجمه در یوکاریوت ها روی ریبوزوم ها، که در سیتوپلاسم، روی سطح ER، در میتوکندری ها و کلروپلاست ها (در گیاهان) و در پروکاریوت ها روی ریبوزوم ها در سیتوپلاسم قرار دارند، رخ می دهد. ترجمه شامل mRNA، tRNA، ریبوزوم ها، اسیدهای آمینه، مولکول های ATP و آنزیم ها است.

· آمینو اسیدبه عنوان ماده ای برای سنتز مولکول های پروتئین عمل می کند.

· ATPمنبع انرژی برای اتصال اسیدهای آمینه با یکدیگر است.

· آنزیم هادر افزودن اسیدهای آمینه به tRNA و در اتصال اسیدهای آمینه با یکدیگر شرکت می کنند.

· ریبوزوم هامتشکل از مولکول‌های rRNA و پروتئین است که مرکز فعال را تشکیل می‌دهند، جایی که رویدادهای اصلی ترجمه در آن رخ می‌دهند.

· RNA پیام رسان V در این موردماتریسی برای سنتز مولکول های پروتئین است. سه قلوهای mRNA که هر کدام یک اسید آمینه را کد می کنند، نامیده می شوند کدون ها.

· انتقال RNA هاآمینو اسیدها را به ریبوزوم ها بیاورند و در تبدیل توالی نوکلئوتیدی به توالی اسید آمینه شرکت کنند. RNA های انتقالی، مانند سایر انواع RNA، بر روی یک الگوی DNA سنتز می شوند. آنها ظاهر یک برگ شبدر را دارند (شکل 28.3). سه نوکلئوتید واقع در بالای حلقه مرکزی مولکول tRNA تشکیل می شود آنتی کدون.

پیشرفت پخش.

ترجمه با اتصال mRNA به ریبوزوم آغاز می شود. ریبوزوم در امتداد mRNA حرکت می کند و هر بار یک سه گانه حرکت می کند. مرکز فعال ریبوزوم می تواند به طور همزمان حاوی دو سه گانه (کدون) mRNA باشد. هر یک از این کدون ها با یک tRNA که دارای یک آنتی کدون مکمل و حامل یک اسید آمینه خاص است، مطابقت دارد. پیوندهای هیدروژنی بین کدون ها و آنتی کدون ها تشکیل می شود و tRNA را در محل فعال نگه می دارد. در این زمان یک پیوند پپتیدی بین اسیدهای آمینه ایجاد می شود. زنجیره پلی پپتیدی در حال رشد بر روی tRNA که وارد مرکز فعال دومی شده است "معلق" است. ریبوزوم یک سه قلو به جلو حرکت می کند و در نتیجه یک کدون جدید و tRNA مربوطه در مرکز فعال ایجاد می شود. tRNA آزاد شده از mRNA جدا شده و برای یک اسید آمینه جدید ارسال می شود.

چه واکنش هایی که در سلول رخ می دهند به عنوان واکنش های سنتز ماتریکس طبقه بندی می شوند؟ چه چیزی به عنوان ماتریس برای چنین واکنش هایی عمل می کند؟

سنتز ماتریس - ویژگی خاصموجودات زنده ماتریس الگویی است که توسط آن کپی تشکیل می شود. سنتز ماتریس - سنتز با استفاده از ماتریس. واکنش های سنتز الگو، توالی دقیق مونومرها را برای ایجاد پلیمرها فراهم می کند.

واکنش‌های سنتز الگو که در سلول اتفاق می‌افتد شامل واکنش‌های تکثیر DNA، سنتز RNA و سنتز پروتئین است. الگوی DNA در سنتز mRNA و DNA یا RNA در سنتز پروتئین است. مونومرهای سنتز الگو نوکلئوتیدها و آمینو اسیدها هستند. مونومرها بر اساس اصل مکمل بودن به ماتریس ثابت می شوند، به هم متصل می شوند و سپس از ماتریس آزاد می شوند. واکنش‌های سنتز ماتریس مبنایی برای بازتولید نوع خود هستند.

چه واکنش هایی که در سلول رخ می دهند به عنوان واکنش های سنتز ماتریکس طبقه بندی می شوند؟ چه چیزی به عنوان ماتریس برای چنین واکنش هایی عمل می کند؟

جستجو در این صفحه:

• مونومرهای واکنش های سنتز ماتریس در سلول هستند
• واکنش های سنتز ماتریس شامل
• چه واکنش هایی واکنش های سنتز ماتریس هستند

اسیدهای نوکلئیک.

اسیدهای نوکلئیک (NA) اولین بار در سال 1869 توسط بیوشیمیدان سوئیسی فردریش میشر کشف شد.

NA ها هتروپلیمرهای خطی و بدون انشعاب هستند که مونومرهای آنها نوکلئوتیدهایی هستند که توسط پیوندهای فسفودی استری به هم متصل شده اند.

نوکلئوتید شامل موارد زیر است:

پایه نیتروژنی

پورین ها (آدنین (A) و گوانین (G) - مولکول های آنها از 2 حلقه تشکیل شده است: 5 و 6 عضوی.

پیریمیدین (سیتوزین (C)، تیمین (T) و اوراسیل (U) - یک حلقه شش عضوی؛

کربوهیدرات (حلقه قند 5 کربنه): ریبوز یا دئوکسی ریبوز.

باقی مانده اسید فسفریک

دو نوع NK وجود دارد: DNA و RNA. NK ها ذخیره، تولید مثل و اجرای اطلاعات ژنتیکی (ارثی) را فراهم می کنند. این اطلاعات در قالب توالی های نوکلئوتیدی کدگذاری می شوند. توالی نوکلئوتیدی ساختار اولیه پروتئین ها را منعکس می کند. مطابقت بین اسیدهای آمینه و توالی های نوکلئوتیدی که آنها را رمزگذاری می کنند نامیده می شود کد ژنتیکی. واحد کد ژنتیکی DNA و RNA هستند سه قلو- دنباله ای از سه نوکلئوتید.

انواع پایه های نیتروژنی	A، G، C، تی	A، G، C، U
انواع پنتوز	β، D-2-دئوکسی ریبوز	β، D-ریبوز
ساختار ثانویه	منظم، از 2 زنجیره مکمل تشکیل شده است	نامنظم، برخی از قسمت های یک زنجیره یک مارپیچ دوتایی را تشکیل می دهند
وزن مولکولی (تعداد واحدهای نوکلئوتیدی در زنجیره اولیه) یا از 250 تا 1.2x10 5 کیلو دالتون (کیلودالتون)	حدود هزاران میلیون	به ترتیب ده ها و صدها
محلی سازی در سلول	هسته، میتوکندری، کلروپلاست، سانتریول	هسته، سیتوپلاسم، ریبوزوم، میتوکندری و پلاستیدها
	ذخیره سازی، انتقال و تولید مثل اطلاعات ارثی در طول نسل ها	پیاده سازی اطلاعات ارثی

DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید)یک اسید نوکلئیک است که مونومرهای آن دئوکسی ریبونوکلئوتید هستند. حامل اطلاعات ژنتیکی مادری است. آن ها تمام اطلاعات در مورد ساختار، عملکرد و رشد تک تک سلول ها و کل ارگانیسم در قالب توالی های نوکلئوتیدی DNA ثبت می شود.

ساختار اولیه DNA یک مولکول تک رشته ای (فاژها) است.

آرایش بیشتر ماکرومولکول پلیمری ساختار ثانویه نامیده می شود. در سال 1953، جیمز واتسون و فرانسیس کریک ساختار ثانویه DNA - مارپیچ دوگانه را کشف کردند. در این مارپیچ گروه های فسفات در قسمت بیرونی مارپیچ ها و پایه ها در داخل با فواصل 0.34 نانومتر قرار دارند. زنجیرها توسط پیوندهای هیدروژنی بین پایه ها به هم متصل می شوند و به دور یکدیگر و حول یک محور مشترک می پیچند.

پایه ها در رشته های ضد موازی به دلیل پیوندهای هیدروژنی جفت های مکمل (متقابل مکمل) را تشکیل می دهند: = T (2 اتصال) و G ≡ C (3 اتصال).

پدیده مکمل بودن در ساختار DNA در سال 1951 توسط اروین چارگاف کشف شد.

قانون چارگاف: تعداد بازهای پورینی همیشه برابر با تعداد بازهای پیریمیدین (A + G) = (T + C) است.

ساختار سوم DNA عبارت است از تا شدن بیشتر یک مولکول دو رشته ای به حلقه ها به دلیل پیوندهای هیدروژنی بین پیچ های مجاور مارپیچ (ابر سیم پیچ).

ساختار چهارتایی DNA کروماتیدها (2 رشته کروموزوم) است.

الگوهای پراش اشعه ایکس الیاف DNA که برای اولین بار توسط موریس ویلکینز و روزالیند فرانکلین به دست آمد، نشان می دهد که این مولکول ساختار مارپیچی دارد و حاوی بیش از یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی است.

چندین خانواده از DNA وجود دارد: فرم های A، B، C، D، Z. فرم B معمولا در سلول ها یافت می شود. همه اشکال به جز Z مارپیچ راست دست هستند.

همانندسازی (خود دوگانه سازی) DNA - این یکی از مهمترین فرآیندهای بیولوژیکی است که تولید مثل اطلاعات ژنتیکی را تضمین می کند. همانند سازی با جداسازی دو رشته مکمل شروع می شود. هر رشته به عنوان یک الگو برای تشکیل یک مولکول DNA جدید استفاده می شود. آنزیم ها در فرآیند سنتز DNA نقش دارند. هر یک از دو مولکول دختر لزوماً شامل یک مارپیچ قدیمی و یک مارپیچ جدید است. مولکول DNA جدید در توالی نوکلئوتیدی کاملاً مشابه مولکول قدیمی است. این روش تکثیر، بازتولید دقیق اطلاعات ثبت شده در مولکول DNA مادر را در مولکول های دختر تضمین می کند.

در نتیجه تکثیر یک مولکول DNA، دو مولکول جدید تشکیل می شود که یک کپی دقیق از مولکول اصلی است - ماتریس ها. هر مولکول جدید از دو زنجیره تشکیل شده است - یکی از والدین و یکی از خواهر. این مکانیسم همانندسازی DNA نامیده می شود نیمه محافظه کار.

واکنش هایی که در آن یک مولکول هتروپلیمر به عنوان الگو (شکل) برای سنتز مولکول هتروپلیمر دیگری با ساختار مکمل عمل می کند، نامیده می شود. واکنش های نوع ماتریسی. اگر در طی یک واکنش مولکول هایی از همان ماده تشکیل شود که به عنوان ماتریس عمل می کند، واکنش نامیده می شود. اتوکاتالیستی. اگر در حین واکنش، مولکول های ماده دیگری روی ماتریس یک ماده تشکیل شود، چنین واکنشی نامیده می شود. هتروکاتالیستی. بنابراین، همانندسازی DNA (یعنی سنتز DNA بر روی یک الگوی DNA) است واکنش سنتز ماتریس اتوکاتالیستی

واکنش های نوع ماتریسی عبارتند از:

همانندسازی DNA (سنتز DNA روی یک الگوی DNA)،

رونویسی DNA (سنتز RNA روی یک الگوی DNA)،

ترجمه RNA (سنتز پروتئین در قالب RNA).

با این حال، واکنش‌های الگوی دیگری نیز وجود دارد، به عنوان مثال، سنتز RNA روی یک الگوی RNA و سنتز DNA روی یک الگوی RNA. دو نوع واکنش آخر زمانی مشاهده می شود که سلول ها با ویروس های خاصی آلوده می شوند. سنتز DNA بر روی یک الگوی RNA ( رونویسی معکوس) به طور گسترده در مهندسی ژنتیک استفاده می شود.

تمام فرآیندهای ماتریس از سه مرحله تشکیل شده اند: شروع (شروع)، ازدیاد طول (ادامه) و پایان (پایان).

همانندسازی DNA یک فرآیند پیچیده است که در آن چندین آنزیم شرکت می کنند. مهمترین آنها شامل DNA پلیمرازها (چند نوع)، پریمازها، توپوایزومرازها، لیگازها و غیره است. مشکل اصلی تکثیر DNA این است که در زنجیره های مختلف یک مولکول، باقیمانده های اسید فسفریک در جهات مختلف هدایت می شوند، اما گسترش زنجیره تنها می تواند از انتهایی که به یک گروه OH ختم می شود رخ دهد. بنابراین در ناحیه تکثیر شده که نامیده می شود چنگال تکثیر، فرآیند تکثیر در زنجیره های مختلف به طور متفاوتی اتفاق می افتد. در یکی از رشته ها، که رشته پیشرو نامیده می شود، سنتز DNA پیوسته روی یک الگوی DNA اتفاق می افتد. در زنجیر دیگر که زنجیره عقب مانده نامیده می شود، ابتدا اتصال رخ می دهد آغازگر- یک قطعه خاص از RNA پرایمر به عنوان آغازگر برای سنتز یک قطعه DNA به نام قطعه ای از اوکازاکی. متعاقباً، پرایمر برداشته می شود و قطعات اوکازاکی به یک رشته از آنزیم DNA لیگاز متصل می شوند. همانندسازی DNA همراه است جبران خسارت- تصحیح خطاهایی که به ناچار در حین تکرار ایجاد می شوند. مکانیسم های تعمیر زیادی وجود دارد.

همانندسازی قبل از تقسیم سلولی اتفاق می افتد. به لطف این توانایی DNA، اطلاعات ارثی از سلول مادر به سلول های دختر منتقل می شود.

RNA (ریبونوکلئیک اسید)یک اسید نوکلئیک است که مونومرهای آن ریبونوکلئوتید هستند.

در یک مولکول RNA چندین ناحیه وجود دارد که مکمل یکدیگر هستند. پیوندهای هیدروژنی بین چنین مناطق مکمل تشکیل می شود. در نتیجه، ساختارهای دو رشته ای و تک رشته ای در یک مولکول RNA متناوب می شوند و ترکیب کلی مولکول شبیه یک برگ شبدر است.

بازهای نیتروژنی تشکیل دهنده RNA قادر به تشکیل پیوند هیدروژنی با بازهای مکمل در DNA و RNA هستند. در این حالت بازهای نیتروژنی جفت های A=U، A=T و G≡C را تشکیل می دهند. به لطف این، اطلاعات را می توان از DNA به RNA، از RNA به DNA و از RNA به پروتئین ها منتقل کرد.

سه نوع اصلی RNA در سلول ها یافت می شود که عملکردهای مختلفی را انجام می دهند:

1. اطلاعات، یا ماتریس RNA (mRNA یا mRNA). عملکرد: ماتریس سنتز پروتئین. 5 درصد RNA سلولی را تشکیل می دهد. در طی بیوسنتز پروتئین، اطلاعات ژنتیکی را از DNA به ریبوزوم ها منتقل می کند. در سلول های یوکاریوتی، mRNA (mRNA) توسط پروتئین های خاص تثبیت می شود. این امر باعث می شود که بیوسنتز پروتئین حتی در صورت غیرفعال بودن هسته ادامه یابد.

mRNA یک زنجیره خطی با چندین ناحیه با نقش های عملکردی متفاوت است:

الف) در انتهای 5 اینچی یک کلاه ("کلاه") وجود دارد - از mRNA در برابر اگزونوکلئازها محافظت می کند.

ب) یک ناحیه ترجمه نشده، مکمل بخش rRNA، که بخشی از زیر واحد کوچک ریبوزوم است، دنبال می شود.

ج) ترجمه (خواندن) mRNA با کدون آغازین AUG آغاز می شود که متیونین را کد می کند.

د) کدون شروع توسط یک بخش کد کننده دنبال می شود که حاوی اطلاعاتی در مورد توالی اسیدهای آمینه در پروتئین است.

2. ریبوزومی، یا ریبوزومی RNA (rRNA). 85 درصد RNA سلولی را تشکیل می دهد. در ترکیب با پروتئین، بخشی از ریبوزوم ها است و شکل زیر واحدهای ریبوزومی بزرگ و کوچک (زیر واحدهای 50-60S و 30-40S) را تعیین می کند. آنها در ترجمه - خواندن اطلاعات از mRNA در سنتز پروتئین شرکت می کنند.

زیر واحدها و rRNAهای تشکیل دهنده آنها معمولاً با ثابت ته نشینی آنها مشخص می شوند. S - ضریب رسوب، واحد Svedberg. مقدار S نرخ رسوب ذرات را در طول اولتراسانتریفیوژ مشخص می کند و متناسب با وزن مولکولی آنها است. (به عنوان مثال، rRNA پروکاریوتی با ضریب رسوب 16 واحد Svedberg، 16S rRNA نامیده می شود).

بنابراین، چندین نوع rRNA متمایز می شوند که از نظر طول زنجیره پلی نوکلئوتیدی، جرم و محلی سازی در ریبوزوم ها متفاوت هستند: 23-28S، 16-18S، 5S و 5.8S. هر دو ریبوزوم پروکاریوتی و یوکاریوتی حاوی 2 RNA با وزن مولکولی بالا هستند، یکی برای هر زیر واحد، و یک RNA با وزن مولکولی کم - 5S RNA. ریبوزوم های یوکاریوتی همچنین حاوی RNA 5.8S با وزن مولکولی کم هستند. به عنوان مثال، پروکاریوت ها 23S، 16S و 5S rRNA و یوکاریوت ها 18S، 28S، 5S و 5.8S را سنتز می کنند.

ریبوزوم 80S (یوکاریوتی)

زیر واحد کوچک 40S زیر واحد بزرگ 60S

18SrRNA (~2000 نوکلئوتید)، - 28SrRNA (~4000 NT)،

5.8SpRNA (~155 nt)،

5SpRNA (~121 nt)،

30 پروتئین ~45 پروتئین

ریبوزوم 70S (پرکاریوتی)

زیر واحد کوچک 30S زیر واحد بزرگ 50S

16SpRNA، - 23SpRNA،

20 پروتئین 30 پروتئین

یک مولکول بزرگ از rRNA بسیار پلیمری (ثابت رسوب 23-28S، که در زیر واحدهای ریبوزومی 50-60S قرار دارد.

یک مولکول کوچک از rRNA با پلیمر بالا (ثابت رسوب 16-18S، که در زیر واحدهای ریبوزومی 30-40S قرار دارد.

در تمام ریبوزوم‌ها بدون استثنا، rRNA 5S با پلیمر کم وجود دارد و در زیر واحدهای ریبوزومی 50-60S قرار دارد.

rRNA پلیمری کم با ثابت ته نشینی 5.8S تنها مشخصه ریبوزوم های یوکاریوتی است.

بنابراین ریبوزوم ها دارای سه نوع rRNA در پروکاریوت ها و چهار نوع rRNA در یوکاریوت ها هستند.

ساختار اولیه rRNA یک زنجیره پلی ریبونوکلئوتیدی است.

ساختار ثانویه rRNA مارپیچی شدن زنجیره پلی ریبونوکلئوتیدی بر روی خود است (بخش های جداگانه زنجیره RNA حلقه های مارپیچ را تشکیل می دهند - "گیره مو").

ساختار سوم rRNA با پلیمر بالا - برهمکنش عناصر مارپیچ ساختار ثانویه.

3. حمل و نقل RNA (tRNA). 10 درصد RNA سلولی را تشکیل می دهد. اسید آمینه را به محل سنتز پروتئین منتقل می کند، یعنی. به ریبوزوم ها هر اسید آمینه tRNA مخصوص به خود را دارد.

ساختار اولیه tRNA یک زنجیره پلی ریبونوکلئوتیدی است.

ساختار ثانویه tRNA یک مدل برگ شبدری است که در این ساختار 4 ناحیه دو رشته ای و 5 ناحیه تک رشته ای وجود دارد.

ساختار سوم tRNA پایدار است؛ مولکول به یک ساختار L شکل (2 مارپیچ تقریباً عمود بر یکدیگر) تا می‌شود.

همه انواع RNA در نتیجه واکنش های سنتز الگو تشکیل می شوند. در بیشتر موارد، یکی از رشته های DNA به عنوان الگو عمل می کند. بنابراین، بیوسنتز RNA روی یک الگوی DNA یک واکنش هتروکاتالیستی از نوع الگو است. این فرآیند نامیده می شود رونویسیو توسط آنزیم های خاصی - RNA پلیمرازها (ترانسکریپتازها) کنترل می شود.

سنتز RNA (رونویسی DNA) شامل کپی کردن اطلاعات از DNA به mRNA است.

تفاوت بین سنتز RNA و سنتز DNA:

عدم تقارن فرآیند: تنها یک رشته DNA به عنوان الگو استفاده می شود.

فرآیند محافظه کارانه: مولکول DNA پس از اتمام سنتز RNA به حالت اولیه خود باز می گردد. در طول سنتز DNA، مولکول ها تا نیمه تجدید می شوند، که همانند سازی را نیمه محافظه کار می کند.

سنتز RNA برای شروع نیازی به آغازگر ندارد، اما همانندسازی DNA به پرایمر RNA نیاز دارد.

1. توالی انتقال اطلاعات ژنتیکی: ژن - پروتئین - صفت را توضیح دهید.

2. به یاد داشته باشید که چه ساختار پروتئینی ساختار و خواص آن را تعیین می کند. چگونه این ساختار در مولکول DNA رمزگذاری می شود؟

3. کد ژنتیکی چیست؟

4. خصوصیات کد ژنتیکی را شرح دهید.

7. واکنش های سنتز ماتریس. رونویسی

اطلاعات مربوط به یک پروتئین به عنوان یک توالی نوکلئوتیدی در DNA ثبت می شود و در هسته قرار دارد. سنتز پروتئین خود در سیتوپلاسم روی ریبوزوم ها اتفاق می افتد. بنابراین، سنتز پروتئین نیاز به ساختاری دارد که اطلاعات را از DNA به محل سنتز پروتئین منتقل کند. چنین واسطه ای اطلاعاتی یا ماتریکسی RNA است که اطلاعات را از یک ژن خاص یک مولکول DNA به محل سنتز پروتئین روی ریبوزوم ها منتقل می کند.

علاوه بر حامل اطلاعات، موادی مورد نیاز است که از تحویل اسیدهای آمینه به محل سنتز و تعیین مکان آنها در زنجیره پلی پپتیدی اطمینان حاصل کند. چنین موادی RNA های انتقالی هستند که کدگذاری و تحویل اسیدهای آمینه به محل سنتز را تضمین می کنند. سنتز پروتئین بر روی ریبوزوم ها اتفاق می افتد که بدنه آن از RNA ریبوزومی ساخته شده است. این بدان معنی است که نوع دیگری از RNA مورد نیاز است - ریبوزومی.

اطلاعات ژنتیکی در سه نوع واکنش محقق می شود: سنتز RNA، سنتز پروتئین و همانندسازی DNA. در هر کدام، اطلاعات موجود در یک توالی خطی از نوکلئوتیدها برای ایجاد یک توالی خطی دیگر استفاده می شود: یا نوکلئوتیدها (در مولکول های RNA یا DNA) یا اسیدهای آمینه (در مولکول های پروتئین). به طور تجربی ثابت شده است که این DNA است که به عنوان الگوی سنتز تمام اسیدهای نوکلئیک عمل می کند. این واکنش های بیوسنتزی نامیده می شود سنتز ماتریسسادگی کافی واکنش‌های ماتریسی و تک بعدی بودن آن‌ها، مطالعه و درک مکانیسم آن‌ها را با جزئیات، برخلاف سایر فرآیندهایی که در سلول اتفاق می‌افتند، ممکن می‌سازد.

رونویسی

فرآیند بیوسنتز RNA از DNA نامیده می شود رونویسیاین فرآیند در هسته انجام می شود. همه انواع RNA بر روی ماتریس DNA - اطلاعاتی، حمل و نقل و ریبوزومی سنتز می شوند که متعاقباً در سنتز پروتئین شرکت می کنند. کد ژنتیکی روی DNA در طول فرآیند رونویسی به RNA پیام رسان رونویسی می شود. واکنش بر اساس اصل مکملی است.

سنتز RNA دارای تعدادی ویژگی است. مولکول RNA بسیار کوتاهتر است و تنها یک کپی از بخش کوچکی از DNA است. بنابراین، تنها بخش خاصی از DNA که اطلاعات مربوط به یک اسید نوکلئیک معین در آن قرار دارد به عنوان ماتریس عمل می کند. RNA تازه سنتز شده هرگز با الگوی DNA اصلی مرتبط نمی ماند، بلکه پس از پایان واکنش آزاد می شود. فرآیند رونویسی در سه مرحله انجام می شود.

مرحله اول - شروع- آغاز فرآیند سنتز کپی های RNA از ناحیه خاصی روی DNA شروع می شود که به آن می گویند مروجاین منطقه شامل مجموعه خاصی از نوکلئوتیدها است که هستند سیگنال های شروعاین فرآیند توسط آنزیم ها کاتالیز می شود RNA پلیمرازهاآنزیم RNA پلیمراز به پروموتر متصل می شود، مارپیچ دوگانه را باز می کند و پیوندهای هیدروژنی بین دو رشته DNA را می شکند. اما تنها یکی از آنها به عنوان الگویی برای سنتز RNA عمل می کند.

فاز دوم - طویل شدنفرآیند اصلی در این مرحله اتفاق می افتد. در یک رشته DNA، مانند یک ماتریس، نوکلئوتیدها بر اساس اصل مکمل بودن مرتب شده اند (شکل 19). آنزیم RNA پلیمراز که قدم به قدم در طول زنجیره DNA حرکت می کند، نوکلئوتیدها را به یکدیگر متصل می کند، در حالی که به طور مداوم مارپیچ دوگانه DNA را بیشتر باز می کند. در نتیجه این حرکت، یک کپی RNA سنتز می شود.

مرحله سوم - خاتمه دادن.این مرحله نهایی است. سنتز RNA تا زمانی ادامه می یابد چراغ ترمز- توالی خاصی از نوکلئوتیدها که حرکت آنزیم و سنتز RNA را متوقف می کند. پلیمراز از DNA و کپی RNA سنتز شده جدا می شود. در همان زمان، مولکول RNA از ماتریکس حذف می شود. DNA مارپیچ دوگانه را بازیابی می کند. سنتز کامل شده است. بسته به بخش DNA، RNA های ریبوزومی، حمل و نقل و پیام رسان به این روش سنتز می شوند.

تنها یکی از رشته های DNA به عنوان الگوی رونویسی یک مولکول RNA عمل می کند. با این حال، رشته های مختلف DNA می توانند به عنوان الگوی دو ژن مجاور عمل کنند. کدام یک از دو رشته برای سنتز استفاده می شود توسط پروموتر تعیین می شود که آنزیم RNA پلیمراز را در یک جهت یا جهت دیگر هدایت می کند.

پس از رونویسی، مولکول RNA پیام رسان سلول های یوکاریوتی دستخوش بازآرایی می شود. توالی های نوکلئوتیدی را که حاوی اطلاعاتی در مورد این پروتئین نیستند، قطع می کند. این فرآیند نامیده می شود پیوند دادنبسته به نوع سلول و مرحله رشد، می توان قسمت های مختلف مولکول RNA را حذف کرد. در نتیجه، RNA های مختلفی بر روی یک قطعه DNA سنتز می شوند که حاوی اطلاعات پروتئین های مختلف است. این امکان انتقال اطلاعات ژنتیکی قابل توجه از یک ژن را فراهم می کند و همچنین نوترکیب ژنتیکی را تسهیل می کند.

برنج. 19. سنتز RNA پیام رسان. 1 - زنجیره DNA; 2 - RNA سنتز شده

سوالات و وظایف برای خودکنترلی

1. چه واکنش هایی متعلق به واکنش های سنتز ماتریس است؟

2. ماتریس شروع برای همه واکنش های سنتز ماتریس چیست؟

3. نام فرآیند بیوسنتز mRNA چیست؟

4. چه نوع RNA روی DNA سنتز می شود؟

5. اگر قطعه مربوطه روی DNA دارای توالی باشد، توالی یک قطعه mRNA را تعیین کنید: AAGCTTCTGATTCTGATCGGACCTAATGA.

8. بیوسنتز پروتئین

پروتئین ها اجزای ضروری همه سلول ها هستند، بنابراین مهم ترین فرآیند متابولیسم پلاستیک، بیوسنتز پروتئین است. در تمام سلول های موجودات وجود دارد. اینها تنها اجزای سلولی (به جز اسیدهای نوکلئیک) هستند که سنتز آنها تحت کنترل مستقیم ماده ژنتیکی سلول انجام می شود. کل دستگاه ژنتیکی سلول - DNA و انواع متفاوت RNA - برای سنتز پروتئین پیکربندی شده است.

ژنبخشی از یک مولکول DNA است که مسئول سنتز یک مولکول پروتئین است. برای سنتز پروتئین لازم است که یک ژن خاص از DNA به شکل یک مولکول RNA پیام رسان کپی شود. این فرآیند قبلاً مورد بحث قرار گرفته است. سنتز پروتئین یک فرآیند پیچیده چند مرحله ای است و به فعالیت بستگی دارد انواع مختلف RNA برای بیوسنتز مستقیم پروتئین، اجزای زیر مورد نیاز است:

1. RNA پیام رسان حامل اطلاعات از DNA به محل سنتز است. مولکول های mRNA در طول فرآیند رونویسی سنتز می شوند.

2. ریبوزوم ها اندامک هایی هستند که در آنها سنتز پروتئین اتفاق می افتد.

3. مجموعه ای از اسیدهای آمینه لازم در سیتوپلاسم.

4. انتقال RNA ها، رمزگذاری اسیدهای آمینه و انتقال آنها به محل سنتز روی ریبوزوم ها.

5. ATP ماده ای است که انرژی را برای فرآیندهای رمزگذاری اسیدهای آمینه و سنتز زنجیره پلی پپتیدی فراهم می کند.

ساختار RNA انتقالی و کدگذاری اسیدهای آمینه

RNA های انتقالی (tRNA) مولکول های کوچکی با 70 تا 90 نوکلئوتید هستند.tRNA ها تقریباً 15 درصد از کل RNA یک سلول را تشکیل می دهند. عملکرد tRNA به ساختار آن بستگی دارد. مطالعه ساختار مولکول های tRNA نشان داد که آنها به روش خاصی تا می شوند و شکل برگ شبدر(شکل 20). این مولکول شامل حلقه‌ها و بخش‌های دوتایی است که از طریق برهمکنش پایه‌های مکمل به هم متصل شده‌اند. مهم ترین حلقه مرکزی است که شامل آنتی کدون -یک سه گانه نوکلئوتیدی مربوط به کد یک اسید آمینه خاص. با آنتی کدون خود، tRNA قادر است با کدون مربوطه روی mRNA مطابق اصل مکمل بودن ترکیب شود.

برنج. 20. ساختار یک مولکول tRNA: 1 - آنتی کدون. 2- محل اتصال اسید آمینه

هر tRNA می تواند تنها یکی از 20 اسید آمینه را حمل کند. این بدان معناست که برای هر اسید آمینه حداقل یک tRNA وجود دارد. از آنجایی که یک اسید آمینه می تواند چندین سه قلو داشته باشد، تعداد گونه های tRNA برابر با تعداد سه قلو اسید آمینه است. بنابراین، تعداد کل گونه‌های tRNA با تعداد کدون‌ها مطابقت دارد و برابر با 61 است. هیچ tRNA واحدی با سه کد توقف مطابقت ندارد.

در یک سر مولکول tRNA همیشه یک نوکلئوتید گوانین (انتهای 5 اینچی) و در انتهای دیگر (انتهای 3 اینچی) همیشه سه نوکلئوتید CCA وجود دارد. برای این منظور است که اسید آمینه اضافه می شود (شکل 21). هر اسید آمینه با آنتی کدون مربوطه به tRNA اختصاصی خود متصل می شود. مکانیسم این اتصال با کار آنزیم های خاص - aminoacyl-tRNA سنتتازها مرتبط است که هر اسید آمینه را به tRNA مربوطه متصل می کند. هر اسید آمینه سنتتاز خاص خود را دارد. اتصال یک اسید آمینه با tRNA با استفاده از انرژی ATP انجام می شود، در حالی که پیوند پرانرژی به پیوند بین tRNA و اسید آمینه تبدیل می شود. به این ترتیب اسیدهای آمینه فعال و کدگذاری می شوند.

مراحل بیوسنتز پروتئین فرآیند سنتز یک زنجیره پلی پپتیدی که روی یک ریبوزوم انجام می شود نامیده می شود پخش. RNA پیام رسان (mRNA) یک واسطه در انتقال اطلاعات در مورد ساختار اولیه پروتئین است؛ tRNA اسیدهای آمینه کدگذاری شده را به محل سنتز منتقل می کند و توالی اتصالات آنها را تضمین می کند. مونتاژ زنجیره پلی پپتیدی در ریبوزوم ها انجام می شود.

در متابولیسم بدن نقش اصلی متعلق به پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک است.

مواد پروتئینی اساس تمام ساختارهای سلولی حیاتی را تشکیل می دهند، واکنش پذیری غیرمعمول بالایی دارند و دارای عملکردهای کاتالیزوری هستند.

اسیدهای نوکلئیکنوکلئیک اسیدها نقش مهمی در وراثت، تنوع بدن و سنتز پروتئین دارند.

طرح سنتزپروتئین در هسته سلول ذخیره می شود و سنتز مستقیمخارج از هسته رخ می دهد، بنابراین لازم است کمکبرای تحویل طرح کدگذاری شده از هسته به سایت سنتز. مثل این کمکتوسط مولکول های RNA ارائه می شود.

روند شروع می شود در هسته سلول:بخشی از "نردبان" DNA باز می شود و باز می شود. به لطف این، حروف RNA با آنها پیوند تشکیل می دهند نامه های سرگشاده DNA یکی از رشته های DNA. آنزیم حروف RNA را انتقال می دهد تا آنها را به یک رشته بپیوندد. اینگونه است که حروف DNA به حروف RNA "بازنویسی" می شوند. زنجیره RNA تازه تشکیل شده جدا می شود و "نردبان" DNA دوباره می پیچد.

پس از اصلاحات بیشتر، این نوع RNA کدگذاری شده کامل می شود.

RNA از هسته بیرون می آیدو به محل سنتز پروتئین می رود، جایی که حروف RNA رمزگشایی می شوند. هر مجموعه از سه حرف RNA یک "کلمه" را تشکیل می دهد که نشان دهنده یک اسید آمینه خاص است.

نوع دیگری از RNA این اسید آمینه را پیدا کرده و با کمک آنزیمی آن را گرفته و به محل سنتز پروتئین می رساند. با خواندن و ترجمه پیام RNA، زنجیره اسیدهای آمینه رشد می کند. این زنجیره به شکلی منحصر به فرد می پیچد و تا می شود و یک نوع پروتئین ایجاد می کند.
حتی فرآیند تا شدن پروتئین نیز قابل توجه است: استفاده از رایانه برای محاسبه تمام احتمالات تاخوردگی یک پروتئین با اندازه متوسط ​​متشکل از 100 اسید آمینه، 10 27 سال طول می کشد. و بیش از یک ثانیه طول نمی کشد تا زنجیره ای از 20 اسید آمینه در بدن تشکیل شود - و این روند به طور مداوم در تمام سلول های بدن اتفاق می افتد.

ژن ها، کد ژنتیکی و خواص آن.

حدود 7 میلیارد نفر روی زمین زندگی می کنند. جدا از 25 تا 30 میلیون جفت دوقلوهای همسان، از نظر ژنتیکی همه مردم متفاوت هستند: هر کس منحصر به فرد است، ویژگی های ارثی، ویژگی های شخصیتی، توانایی ها و خلق و خوی منحصر به فردی دارد.

این تفاوت ها توضیح داده شده است تفاوت در ژنوتیپ ها- مجموعه ای از ژن های ارگانیسم؛ هر کدام منحصر به فرد است. ویژگی های ژنتیکی یک ارگانیسم خاص تجسم می یابد در پروتئین ها- بنابراین، ساختار پروتئین یک فرد، هرچند بسیار اندک، با پروتئین فرد دیگر متفاوت است.

به این معنا نیستکه هیچ دو نفر پروتئین دقیقاً یکسان ندارند. پروتئین هایی که عملکردهای یکسانی دارند ممکن است یکسان باشند یا فقط یک یا دو اسید آمینه با یکدیگر متفاوت باشند. اما هیچ انسانی روی زمین (به استثنای دوقلوهای همسان) وجود ندارد که همه پروتئین های یکسانی داشته باشد.

اطلاعات ساختار اولیه پروتئینرمزگذاری شده به عنوان دنباله ای از نوکلئوتیدها در بخشی از یک مولکول DNA - ژن - واحد اطلاعات ارثی یک موجود زنده. هر مولکول DNA حاوی ژن های زیادی است. مجموع تمام ژن های یک موجود زنده آن را تشکیل می دهد ژنوتیپ .

کدگذاری اطلاعات ارثی با استفاده از کد ژنتیکی ، که برای همه موجودات جهانی است و فقط در تناوب نوکلئوتیدهایی که ژن ها را تشکیل می دهند و پروتئین های موجودات خاص را رمزگذاری می کنند متفاوت است.

کد ژنتیکی شامل سه قلو نوکلئوتیدترکیب DNA به روش های مختلف دنباله ها(AAT، GCA، ACG، TGC، و غیره)، که هر کدام یک کد خاص را رمزگذاری می کنند آمینو اسید(که در زنجیره پلی پپتیدی ادغام خواهد شد).

اسیدهای آمینه 20، آ فرصت هابرای ترکیبی از چهار نوکلئوتید در گروه های سه تایی - 64 چهار نوکلئوتید برای رمزگذاری 20 اسید آمینه کافی است

از همین رو یک اسید آمینهرا می توان رمزگذاری کرد چند سه قلو.

برخی از سه قلوها اصلاً آمینو اسیدها را رمزگذاری نمی کنند، اما راه اندازی می کندیا متوقف می شودبیوسنتز پروتئین

در واقع کدشمارش می کند توالی نوکلئوتیدها در یک مولکول mRNA، زیرا اطلاعات را از DNA حذف می کند (فرایند رونویسی ها) و آن را به دنباله ای از اسیدهای آمینه در مولکول های پروتئین های سنتز شده ترجمه می کند (فرایند پخش می کند).

ترکیب mRNA شامل نوکلئوتیدهای ACGU است که سه قلوهای آن نامیده می شوند کدون ها: سه گانه روی DNA CGT روی mRNA به GCA سه گانه تبدیل می شود و DNA سه گانه AAG به UUC سه گانه تبدیل می شود.

دقیقا کدون های mRNAکد ژنتیکی در پرونده منعکس می شود.

بدین ترتیب، کد ژنتیکی - یک سیستمثبت اطلاعات ارثی در مولکول های اسید نوکلئیک به شکل دنباله ای از نوکلئوتیدها. کد ژنتیکی مستقردر مورد استفاده از الفبای متشکل از تنها چهار حرف نوکلئوتید، که در پایه های نیتروژنی متفاوت هستند: A، T، G، C.

ویژگی های اساسی کد ژنتیکی :

1. کد ژنتیکی سه گانه است.سه گانه (کدون) دنباله ای از سه نوکلئوتید است که یک اسید آمینه را کد می کند. از آنجایی که پروتئین ها حاوی 20 اسید آمینه هستند، بدیهی است که هر یک از آنها نمی توانند توسط یک نوکلئوتید رمزگذاری شوند (از آنجایی که تنها چهار نوع نوکلئوتید در DNA وجود دارد، در این مورد 16 اسید آمینه رمزگذاری نشده باقی می مانند). دو نوکلئوتید نیز برای رمزگذاری اسیدهای آمینه کافی نیستند، زیرا در این حالت فقط 16 اسید آمینه می توانند رمزگذاری شوند. این بدان معناست که کمترین تعداد نوکلئوتیدهایی که یک اسید آمینه را کد می کنند، سه عدد است. (در این مورد، تعداد سه گانه نوکلئوتیدی ممکن 4 3 = 64 است).

2. افزونگی (انحطاط)این کد نتیجه ماهیت سه گانه آن است و به این معنی است که یک اسید آمینه می تواند توسط چندین سه قلو رمزگذاری شود (از آنجایی که 20 اسید آمینه و 64 سه قلو وجود دارد) به استثنای متیونین و تریپتوفان که تنها توسط یک سه قلو کدگذاری می شوند. علاوه بر این، برخی از سه قلوها عملکردهای خاصی را انجام می دهند: در مولکول mRNA، سه قلوهای UAA، UAG، UGA کدون های توقف هستند، یعنی سیگنال های توقفی که سنتز زنجیره پلی پپتیدی را متوقف می کنند. سه گانه مربوط به متیونین (AUG) که در ابتدای زنجیره DNA قرار دارد، یک اسید آمینه را کد نمی کند، اما عملکرد شروع خواندن (هیجان انگیز) را انجام می دهد.

3. همراه با افزونگی، کد دارای خاصیت است عدم ابهام: هر کدون فقط مربوط به یک اسید آمینه خاص است.

4. کد خطی است،آن ها توالی نوکلئوتیدها در یک ژن دقیقاً با توالی اسیدهای آمینه موجود در یک پروتئین مطابقت دارد.

5. کد ژنتیکی غیر همپوشانی و فشرده است، یعنی حاوی "علائم نگارشی" نیست. این بدان معنی است که فرآیند خواندن امکان همپوشانی ستون ها (سه گانه) را نمی دهد و با شروع از یک کدون خاص، خواندن به طور مداوم، سه تایی پس از سه تایی، تا سیگنال های توقف ادامه می یابد. کدون ها را متوقف کنید).

6. کد ژنتیکی جهانی استیعنی ژن های هسته ای همه موجودات بدون توجه به سطح سازماندهی و موقعیت سیستماتیک این موجودات، اطلاعات مربوط به پروتئین ها را به یک شکل رمزگذاری می کنند.

وجود داشته باشد جداول کد ژنتیکی برای رمزگشایی کدون‌های mRNA و ساخت زنجیره‌ای از مولکول‌های پروتئین.

واکنش های سنتز الگو.

واکنش های ناشناخته در طبیعت بی جان در سیستم های زنده رخ می دهد - واکنش ها سنتز ماتریس .

اصطلاح "ماتریس""در فناوری آنها به قالبی اشاره می کنند که برای ریخته گری سکه ها، مدال ها و فونت های چاپی استفاده می شود: فلز سخت شده دقیقاً تمام جزئیات قالب مورد استفاده برای ریخته گری را بازتولید می کند. سنتز ماتریسشبیه ریخته‌گری روی یک ماتریس است: مولکول‌های جدید دقیقاً مطابق با طرح تعیین شده در ساختار مولکول‌های موجود سنتز می‌شوند.

اصل ماتریس نهفته است در هستهمهم‌ترین واکنش‌های مصنوعی سلول، مانند سنتز اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌ها. این واکنش ها توالی دقیق و کاملاً خاص واحدهای مونومر در پلیمرهای سنتز شده را تضمین می کند.

در اینجا اقدام جهت دار در حال انجام است. کشیدن مونومرها به یک مکان خاصسلول‌ها - به مولکول‌هایی تبدیل می‌شوند که به عنوان ماتریکسی عمل می‌کنند که در آن واکنش انجام می‌شود. اگر چنین واکنش هایی در نتیجه برخورد تصادفی مولکول ها رخ می داد، بی نهایت آهسته پیش می رفت. سنتز مولکول های پیچیده بر اساس اصل الگو به سرعت و با دقت انجام می شود.

نقش ماتریسماکرومولکول های اسیدهای نوکلئیک DNA یا RNA در واکنش های ماتریکس بازی می کنند.

مولکول های مونومرکه پلیمر از آن سنتز می شود - نوکلئوتیدها یا اسیدهای آمینه - مطابق با اصل مکمل بودن، به ترتیب مشخص و کاملاً مشخص روی ماتریس قرار گرفته و ثابت می شوند.

سپس این اتفاق می افتد "پیوند متقاطع" واحدهای مونومر به یک زنجیره پلیمری، و پلیمر تمام شده از ماتریس تخلیه می شود.

بعد از آن ماتریس آماده استبرای مونتاژ یک مولکول پلیمری جدید. واضح است که همانطور که روی یک قالب معین فقط می توان یک سکه یا یک حرف ریخته شد، روی یک مولکول ماتریس معین نیز فقط یک پلیمر می تواند "مونتاژ" شود.

نوع واکنش ماتریسی- یک ویژگی خاص از شیمی سیستم های زنده. آنها اساس خاصیت اساسی همه موجودات زنده هستند - آن توانایی بازتولید نوع خود.

به واکنش های سنتز ماتریس عبارتند از:

1. همانندسازی DNA - فرآیند خود تکراری یک مولکول DNA که تحت کنترل آنزیم ها انجام می شود. روی هر یک از رشته های DNA که پس از گسیختگی پیوندهای هیدروژنی تشکیل می شوند، یک رشته DNA دختر با مشارکت آنزیم DNA پلیمراز سنتز می شود. ماده برای سنتز نوکلئوتیدهای آزاد موجود در سیتوپلاسم سلول است.

معنای بیولوژیکی همانند سازی در انتقال دقیق اطلاعات ارثی از مولکول مادر به مولکول های دختر نهفته است که معمولاً در هنگام تقسیم سلول های جسمی اتفاق می افتد.

یک مولکول DNA از دو رشته مکمل تشکیل شده است. این زنجیره ها توسط پیوندهای هیدروژنی ضعیفی که می توانند توسط آنزیم ها شکسته شوند به هم متصل می شوند.

این مولکول قادر به تکرار خود (تکثیر) است و روی هر نیمه قدیمی مولکول یک نیمه جدید سنتز می شود.

علاوه بر این، یک مولکول mRNA را می توان روی یک مولکول DNA سنتز کرد، که سپس اطلاعات دریافت شده از DNA را به محل سنتز پروتئین منتقل می کند.

انتقال اطلاعات و سنتز پروتئین طبق اصل ماتریس، قابل مقایسه با کار انجام می شود دستگاه چاپدر چاپخانه اطلاعات DNA بارها کپی می شود. اگر در حین کپی خطا رخ دهد، در تمام کپی های بعدی تکرار خواهد شد.

درست است، برخی از خطاها هنگام کپی کردن اطلاعات با یک مولکول DNA قابل اصلاح هستند - فرآیند حذف خطا نامیده می شود جبران خسارت. اولین واکنش در فرآیند انتقال اطلاعات، همانندسازی مولکول DNA و سنتز زنجیره های DNA جدید است.

2. رونویسی - سنتز i-RNA روی DNA، فرآیند حذف اطلاعات از یک مولکول DNA، سنتز شده روی آن توسط یک مولکول i-RNA.

I-RNA از یک زنجیره تشکیل شده است و بر روی DNA مطابق با قانون مکمل بودن با مشارکت آنزیمی که ابتدا و انتهای سنتز مولکول i-RNA را فعال می کند، سنتز می شود.

مولکول mRNA تمام شده وارد سیتوپلاسم روی ریبوزوم ها می شود، جایی که سنتز زنجیره های پلی پپتیدی اتفاق می افتد.

3. پخش - سنتز پروتئین با استفاده از mRNA؛ فرآیند ترجمه اطلاعات موجود در توالی نوکلئوتیدی mRNA به توالی اسیدهای آمینه در پلی پپتید.

4 .سنتز RNA یا DNA از ویروس های RNA

توالی واکنش‌های ماتریکس در طول بیوسنتز پروتئین را می‌توان به صورت نمایش داد طرح:

رشته DNA رونویسی نشده		A T G	جی جی سی	T A T
رشته رونویسی شده DNA		T A C	Ts Ts G	A T A
رونویسی DNA
کدون های mRNA		A U G	جی جی سی	U A U
ترجمه mRNA
آنتی کدون های tRNA		U A C	Ts Ts G	A U A
اسیدهای آمینه پروتئینی		متیونین	گلیسین	تیروزین

بدین ترتیب، بیوسنتز پروتئین- این یکی از انواع تبادل پلاستیک است که در طی آن اطلاعات ارثی رمزگذاری شده در ژن های DNA به دنباله خاصی از اسیدهای آمینه در مولکول های پروتئین وارد می شود.

مولکول های پروتئین اساسا هستند زنجیره های پلی پپتیدیاز اسیدهای آمینه مجزا تشکیل شده است. اما اسیدهای آمینه به اندازه کافی فعال نیستند که به تنهایی با یکدیگر ترکیب شوند. بنابراین، قبل از اینکه آنها با یکدیگر ترکیب شوند و یک مولکول پروتئین تشکیل دهند، اسیدهای آمینه باید فعال کردن. این فعال سازی تحت عمل آنزیم های خاص رخ می دهد.

در نتیجه فعال شدن، اسید آمینه حساس تر و تحت تأثیر همان آنزیم می شود. به tRNA متصل می شود. هر اسید آمینه دقیقاً مطابقت دارد tRNA خاص، که پیدا می کنداسید آمینه "آن" و نقل و انتقالاتآن را وارد ریبوزوم می کند.

در نتیجه، مختلف اسیدهای آمینه فعال مرتبط با tRNA های آنها. ریبوزوم شبیه است نوار نقالهبرای جمع آوری یک زنجیره پروتئینی از اسیدهای آمینه مختلف عرضه شده به آن.

همزمان با t-RNA، که اسید آمینه خود روی آن «نشسته»، علامت"از DNA موجود در هسته. مطابق با این سیگنال، یک یا آن پروتئین در ریبوزوم سنتز می شود.

تأثیر هدایت کننده DNA بر سنتز پروتئین به طور مستقیم انجام نمی شود، اما با کمک یک واسطه خاص - ماتریسیا RNA پیام رسان (m-RNAیا i-RNA)،که در هسته سنتز می شودتحت تأثیر DNA است، بنابراین ترکیب آن منعکس کننده ترکیب DNA است. مولکول RNA مانند قالبی از شکل DNA است. mRNA سنتز شده وارد ریبوزوم شده و آن را به این ساختار منتقل می کند طرح- آمینو اسیدهای فعال شده وارد ریبوزوم به چه ترتیبی باید با یکدیگر ترکیب شوند تا پروتئین خاصی ساخته شود؟ در غیر این صورت، اطلاعات ژنتیکی رمزگذاری شده در DNA به mRNA و سپس به پروتئین منتقل می شود.

مولکول mRNA وارد ریبوزوم می شود و بخیه هااو آن بخش از آن که در این لحظهدر ریبوزوم، تعریف شده است کدون (سه گانه) به روشی کاملاً خاص با آنهایی که از نظر ساختاری شبیه به آن هستند تعامل دارد سه قلو (آنتیکودون) در RNA انتقالی که اسید آمینه را وارد ریبوزوم کرد.

انتقال RNA با اسید آمینه آن مناسب استبه کدون mRNA خاص و متصل می کندبا او؛ به ناحیه مجاور بعدی mRNA tRNA دیگری به آن متصل است یک اسید آمینه دیگرو به همین ترتیب تا زمانی که کل زنجیره i-RNA خوانده شود، تا زمانی که تمام اسیدهای آمینه به ترتیب مناسب کاهش یافته و یک مولکول پروتئین تشکیل شود.

و tRNA که اسید آمینه را به بخش خاصی از زنجیره پلی پپتیدی می رساند، از اسید آمینه خود آزاد می شودو از ریبوزوم خارج می شود.

سپس دوباره در سیتوپلاسماسید آمینه مورد نظر می تواند به آن بپیوندد و دوباره آن را انتقال خواهد دادآن را وارد ریبوزوم می کند.

در فرآیند سنتز پروتئین، نه یک، بلکه چندین ریبوزوم - پلی ریبوزوم - به طور همزمان درگیر هستند.

مراحل اصلی انتقال اطلاعات ژنتیکی:

سنتز روی DNA به عنوان الگوی mRNA (رونویسی)

سنتز یک زنجیره پلی پپتیدی در ریبوزوم ها با توجه به برنامه موجود در mRNA (ترجمه).

مراحل برای همه موجودات زنده جهانی است، اما روابط زمانی و مکانی این فرآیندها در طرفداران و یوکاریوت ها متفاوت است.

U یوکاریوت هارونویسی و ترجمه از نظر مکان و زمان کاملاً از هم جدا هستند: سنتز RNA های مختلف در هسته اتفاق می افتد و پس از آن مولکول های RNA باید با عبور از غشای هسته از هسته خارج شوند. سپس RNA ها در سیتوپلاسم به محل سنتز پروتئین - ریبوزوم ها منتقل می شوند. تنها پس از این مرحله بعدی می آید - پخش.

در پروکاریوت ها، رونویسی و ترجمه به طور همزمان اتفاق می افتد.

بدین ترتیب،

محل سنتز پروتئین ها و همه آنزیم ها در سلول ریبوزوم هستند - مانند "کارخانه ها"پروتئین، مانند یک مغازه مونتاژ، که در آن تمام مواد لازم برای مونتاژ زنجیره پلی پپتیدی پروتئین از اسیدهای آمینه تامین می شود. ماهیت پروتئین سنتز شدهبه ساختار i-RNA، به ترتیب آرایش نوکلوئیدها در آن بستگی دارد، و ساختار i-RNA منعکس کننده ساختار DNA است، به طوری که در نهایت ساختار خاص یک پروتئین، یعنی ترتیب آرایش انواع مختلف پروتئین اسیدهای آمینه موجود در آن، به ترتیب آرایش نوکلوئیدها در DNA، از ساختار DNA بستگی دارد.

نظریه بیان شده بیوسنتز پروتئین نامیده می شود نظریه ماتریس. این نظریه را ماتریس کنید نامیده می شود زیراکه اسیدهای نوکلئیک نقش ماتریس هایی را ایفا می کنند که در آنها تمام اطلاعات مربوط به توالی باقی مانده اسیدهای آمینه در یک مولکول پروتئین ثبت می شود.

ایجاد یک نظریه ماتریس بیوسنتز پروتئین و رمزگشایی کد اسید آمینهبزرگترین است دستاورد علمیقرن بیستم، مهمترین گام در جهت روشن ساختن مکانیسم مولکولی وراثت.

تکالیف موضوعی

A1. کدام عبارت نادرست است؟

1) کد ژنتیکی جهانی است

2) کد ژنتیکی منحط است

3) کد ژنتیکی فردی است

4) کد ژنتیکی سه گانه است

A2. یک سه گانه DNA رمزگذاری می کند:

1) توالی اسیدهای آمینه در یک پروتئین

2) یکی از نشانه های یک موجود زنده

3) یک اسید آمینه

4) چندین اسید آمینه

A3. "علائم نگارشی" کد ژنتیکی

1) سنتز پروتئین را تحریک می کند

2) سنتز پروتئین را متوقف کنید

3) پروتئین های خاصی را کد می کند

4) یک گروه از اسیدهای آمینه را رمزگذاری می کند

A4. اگر در قورباغه آمینو اسید VALINE توسط GUU سه گانه رمزگذاری شده باشد، در سگ این اسید آمینه را می توان توسط سه قلوها رمزگذاری کرد:

1) GUA و GUG

2) UTC و UCA

3) TsUT و TsUA

4) UAG و UGA

A5. سنتز پروتئین در حال حاضر کامل شده است

1) تشخیص کدون توسط آنتی کدون

2) ورود mRNA به ریبوزوم ها

3) ظاهر شدن "علامت نقطه گذاری" روی ریبوزوم

4) پیوستن یک اسید آمینه به t-RNA

A6. یک جفت سلول را مشخص کنید که در یک فرد اطلاعات ژنتیکی متفاوتی وجود دارد؟

1) سلول های کبد و معده

2) نورون و لکوسیت

3) سلول های ماهیچه ای و استخوانی

4) سلول زبان و تخمک

A7. عملکرد mRNA در فرآیند بیوسنتز

1) ذخیره سازی اطلاعات ارثی

2) انتقال اسیدهای آمینه به ریبوزوم ها

3) انتقال اطلاعات به ریبوزوم ها

4) تسریع فرآیند بیوسنتز

A8. آنتی کدون tRNA از نوکلئوتیدهای UCG تشکیل شده است. کدام سه گانه DNA مکمل آن است؟