Ang paglipat at pagpapatupad ng namamana na impormasyon ay batay sa mga reaksyon ng synthesis ng matrix. Tatlo lang sila: DNA replication, transcription at translation. Ang lahat ng mga reaksyong ito ay nabibilang sa mga reaksyon ng plastic metabolism at nangangailangan ng paggasta ng enerhiya at ang pakikilahok ng mga enzyme.

Pagtitiklop.

Pagtitiklop– self-duplication ng mga molekula ng DNA – pinagbabatayan ang paghahatid ng namamana na impormasyon mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon. Bilang resulta ng pagtitiklop ng isang molekula ng DNA ng ina, nabuo ang dalawang molekula ng anak na babae, na ang bawat isa ay isang double helix, kung saan ang isang strand ng DNA ay ang mother strand, at ang isa ay bagong synthesize. Ang pagtitiklop ay nangangailangan ng iba't ibang enzymes, nucleotides, at enerhiya.

Sa tulong ng mga espesyal na enzyme, ang mga hydrogen bond na nagkokonekta sa mga pantulong na base ng dalawang hibla ng maternal DNA ay nasira. Ang mga hibla ng DNA ay nag-iiba. Ang mga molekula ng DNA polymerase enzyme ay gumagalaw sa kahabaan ng mga hibla ng DNA ng ina at sunud-sunod na nagsasama sa mga nucleotide upang bumuo ng mga hibla ng DNA ng anak na babae. Ang proseso ng pagdaragdag ng mga nucleotides ay sumusunod sa prinsipyo ng complementarity. Bilang resulta, dalawang molekula ng DNA ang nabuo, magkapareho sa ina at sa isa't isa.

Biosynthesis ng protina.

Biosynthesis ng protina, i.e. Ang proseso ng pagsasakatuparan ng namamana na impormasyon ay nangyayari sa dalawang yugto. Sa unang yugto, ang impormasyon tungkol sa pangunahing istraktura ng protina ay kinopya mula sa DNA patungo sa mRNA. Ang prosesong ito ay tinatawag na transkripsyon. Ang pangalawang yugto, ang pagsasalin, ay nangyayari sa mga ribosom. Sa panahon ng pagsasalin, ang protina ay synthesize mula sa mga amino acid alinsunod sa pagkakasunud-sunod na naitala sa mRNA, i.e. ang nucleotide sequence ay isinalin sa isang amino acid sequence. Kaya, ang proseso ng pagsasakatuparan ng namamana na impormasyon ay maaaring ipahayag ng sumusunod na diagram:

DNA → mRNA → protina → ari-arian, tanda

Transkripsyon– synthesis ng messenger RNA sa isang template ng DNA. Ang prosesong ito ay nangyayari kung saan mayroong DNA. Sa mga eukaryote, ang transkripsyon ay nangyayari sa nucleus, mitochondria at chloroplast (sa mga halaman), at sa mga prokaryote nang direkta sa cytoplasm. Sa panahon ng transkripsyon, ang molekula ng DNA ay ang template, at ang mRNA ay ang produkto ng reaksyon.

Ang transkripsyon ay nagsisimula sa paghihiwalay ng mga hibla ng DNA, na nangyayari sa parehong paraan tulad ng sa panahon ng pagtitiklop (ang mga hydrogen bond ay sinira ng mga enzyme). Pagkatapos ang enzyme RNA polymerase sunud-sunod, ayon sa prinsipyo ng complementarity, ay nag-uugnay sa mga nucleotide sa isang chain, na nag-synthesize ng isang mRNA molecule. Ang nagresultang molekula ng mRNA ay pinaghihiwalay at ipinadala sa cytoplasm "sa paghahanap" ng ribosome.

Ang synthesis ng protina sa mga ribosom ay tinatawag broadcast. Ang pagsasalin sa mga eukaryote ay nangyayari sa mga ribosom, na matatagpuan sa cytoplasm, sa ibabaw ng ER, sa mitochondria at sa mga chloroplast (sa mga halaman), at sa mga prokaryote sa mga ribosom sa cytoplasm. Kasama sa pagsasalin ang mRNA, tRNA, ribosome, amino acid, ATP molecule, at enzymes.

· Mga amino acid nagsisilbing materyal para sa synthesis ng mga molekula ng protina.

· ATP ay isang mapagkukunan ng enerhiya para sa pagkonekta ng mga amino acid sa bawat isa.

· Mga enzyme lumahok sa pagkakabit ng mga amino acid sa tRNA at sa koneksyon ng mga amino acid sa isa't isa.

· Mga ribosom binubuo ng rRNA at mga molekulang protina na bumubuo sa aktibong sentro, kung saan nagaganap ang mga pangunahing kaganapan sa pagsasalin.

· Messenger RNA V sa kasong ito ay isang matrix para sa synthesis ng mga molekula ng protina. Triplets ng mRNA, na ang bawat isa ay nagko-code para sa isang amino acid, ay tinatawag mga codon.

· Ilipat ang mga RNA magdala ng mga amino acid sa ribosome at lumahok sa pagsasalin ng nucleotide sequence sa amino acid sequence. Ang mga transfer RNA, tulad ng ibang mga uri ng RNA, ay na-synthesize sa isang template ng DNA. Mayroon silang hitsura ng isang dahon ng klouber (Larawan 28.3). Tatlong nucleotide na matatagpuan sa tuktok ng gitnang loop ng tRNA molecule form anticodon.

Progreso ng broadcast.

Ang pagsasalin ay nagsisimula sa pagbubuklod ng mRNA sa ribosome. Ang ribosome ay gumagalaw kasama ang mRNA, na gumagalaw ng isang triplet sa bawat oras. Ang aktibong sentro ng ribosome ay maaaring sabay na maglaman ng dalawang triplets (codons) ng mRNA. Ang bawat isa sa mga codon na ito ay tinutugma ng isang tRNA na mayroong pantulong na anticodon at nagdadala ng isang tiyak na amino acid. Ang mga hydrogen bond ay nabuo sa pagitan ng mga codon at anticodon, na humahawak sa tRNA sa aktibong site. Sa oras na ito, nabuo ang isang peptide bond sa pagitan ng mga amino acid. Ang lumalaking polypeptide chain ay "nasuspinde" sa tRNA na pumasok sa aktibong sentro ng huli. Ang ribosome ay sumusulong ng isang triplet, na nagreresulta sa isang bagong codon at ang kaukulang tRNA sa aktibong sentro. Ang pinakawalan na tRNA ay nahihiwalay sa mRNA at ipinadala para sa isang bagong amino acid.

Anong mga reaksyon na nagaganap sa cell ang inuri bilang mga reaksyon ng matrix synthesis? Ano ang nagsisilbing matrix para sa gayong mga reaksyon?

Synthesis ng matrix - tiyak na tampok mga buhay na organismo. Ang matrix ay ang pattern kung saan nabuo ang kopya. Synthesis ng matrix - synthesis gamit ang isang matrix. Ang mga reaksyon ng synthesis ng template ay nagbibigay ng tumpak na pagkakasunud-sunod ng mga monomer upang lumikha ng mga polimer.

Kasama sa mga reaksyon ng synthesis ng template na nagaganap sa cell ang mga reaksyon ng pagdoble ng DNA, RNA synthesis, at synthesis ng protina. Ang template ay DNA sa mRNA synthesis at DNA o RNA sa protina synthesis. Ang mga monomer ng template synthesis ay mga nucleotide at amino acid. Ang mga monomer ay nakatakda sa matrix sa pamamagitan ng prinsipyo ng complementarity, cross-linked at pagkatapos ay inilabas mula sa matrix. Ang mga reaksyon ng synthesis ng matrix ay ang batayan para sa pagpaparami ng kanilang sariling uri.

Anong mga reaksyon na nagaganap sa cell ang inuri bilang mga reaksyon ng matrix synthesis? Ano ang nagsisilbing matrix para sa gayong mga reaksyon?

Hinanap sa pahinang ito:

• monomer ng matrix synthesis reaksyon sa cell ay
• Kasama sa mga reaksyon ng synthesis ng matrix
• anong mga reaksyon ang matrix synthesis reactions

Mga nucleic acid.

Ang mga nucleic acid (NA) ay unang natuklasan noong 1869 ng Swiss biochemist na si Friedrich Miescher.

Ang mga NA ay linear, walang sanga na heteropolymer na ang mga monomer ay mga nucleotide na pinag-uugnay ng mga phosphodiester bond.

Ang nucleotide ay binubuo ng:

nitrogenous na base

Purines (adenine (A) at guanine (G) - ang kanilang mga molekula ay binubuo ng 2 singsing: 5 at 6 na miyembro),

Pyrimidine (cytosine (C), thymine (T) at uracil (U) - isang singsing na may anim na miyembro);

carbohydrate (5-carbon sugar ring): ribose o deoxyribose;

nalalabi ng phosphoric acid.

Mayroong 2 uri ng NK: DNA at RNA. Ang mga NK ay nagbibigay ng imbakan, pagpaparami at pagpapatupad ng genetic (namana) na impormasyon. Ang impormasyong ito ay naka-encode sa anyo ng mga nucleotide sequence. Ang pagkakasunud-sunod ng nucleotide ay sumasalamin sa pangunahing istraktura ng mga protina. Ang pagsusulatan sa pagitan ng mga amino acid at ang mga nucleotide sequence na naka-encode sa kanila ay tinatawag genetic code. Yunit genetic code Ang DNA at RNA ay triplet– isang pagkakasunud-sunod ng tatlong nucleotides.

Mga uri ng nitrogenous base	A, G, C, T	A, G, C, U
Mga uri ng pentose	β,D-2-deoxyribose	β, D-ribose
Pangalawang istraktura	Regular, binubuo ng 2 pantulong na kadena	Hindi regular, ang ilang bahagi ng isang chain ay bumubuo ng double helix
Molecular weight (bilang ng mga yunit ng nucleotide sa pangunahing kadena) o mula 250 hanggang 1.2x10 5 kDa (kilodalton)	Mga libo-libo, milyon-milyon	Sa pagkakasunud-sunod ng sampu at daan-daan
Lokalisasyon sa cell	Nucleus, mitochondria, chloroplast, centrioles	Nucleolus, cytoplasm, ribosomes, mitochondria at plastids
	Imbakan, paghahatid at pagpaparami ng namamana na impormasyon sa mga henerasyon	Pagpapatupad ng namamana na impormasyon

DNA (deoxyribonucleic acid) ay isang nucleic acid na ang mga monomer ay deoxyribonucleotides; ito ang maternal carrier ng genetic information. Yung. lahat ng impormasyon tungkol sa istraktura, paggana at pag-unlad ng mga indibidwal na selula at ang buong organismo ay naitala sa anyo ng mga DNA nucleotide sequence.

Ang pangunahing istraktura ng DNA ay isang single-stranded molecule (phages).

Ang karagdagang pag-aayos ng polymer macromolecule ay tinatawag na pangalawang istraktura. Noong 1953, natuklasan nina James Watson at Francis Crick ang pangalawang istraktura ng DNA - ang double helix. Sa helix na ito, ang mga grupo ng pospeyt ay nasa labas ng mga helice at ang mga base ay nasa loob, na may pagitan sa 0.34 nm na pagitan. Ang mga kadena ay pinagsama-sama ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga base at pinaikot sa bawat isa at sa paligid ng isang karaniwang axis.

Ang mga base sa mga antiparallel strands ay bumubuo ng magkatugma (mutual complementary) na mga pares dahil sa hydrogen bonds: A = T (2 koneksyon) at G ≡ C (3 koneksyon).

Ang phenomenon ng complementarity sa istruktura ng DNA ay natuklasan noong 1951 ni Erwin Chargaff.

Ang panuntunan ni Chargaff: ang bilang ng mga base ng purine ay palaging katumbas ng bilang ng mga base ng pyrimidine (A + G) = (T + C).

Ang tertiary structure ng DNA ay ang karagdagang pagtitiklop ng isang double-stranded molecule sa mga loop dahil sa hydrogen bonds sa pagitan ng mga katabing pagliko ng helix (supercoiling).

Ang quaternary structure ng DNA ay chromatids (2 strands ng chromosome).

Ang mga pattern ng X-ray diffraction ng mga hibla ng DNA, na unang nakuha ni Morris Wilkins at Rosalind Franklin, ay nagpapahiwatig na ang molekula ay may helical na istraktura at naglalaman ng higit sa isang polynucleotide chain.

Mayroong ilang mga pamilya ng DNA: A, B, C, D, Z-form. Ang B form ay karaniwang matatagpuan sa mga cell. Ang lahat ng mga hugis maliban sa Z ay kanang kamay na mga spiral.

Replikasyon (self-duplication) ng DNA - Ito ay isa sa pinakamahalagang biological na proseso na nagsisiguro sa pagpaparami ng genetic na impormasyon. Ang pagtitiklop ay nagsisimula sa paghihiwalay ng dalawang pantulong na hibla. Ang bawat strand ay ginagamit bilang isang template upang bumuo ng isang bagong molekula ng DNA. Ang mga enzyme ay kasangkot sa proseso ng synthesis ng DNA. Ang bawat isa sa dalawang molekulang anak na babae ay kinakailangang may kasamang isang lumang helix at isang bago. Ang bagong molekula ng DNA ay ganap na magkapareho sa luma sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide. Tinitiyak ng pamamaraang ito ng pagtitiklop ang tumpak na pagpaparami sa mga molekula ng anak na babae ng impormasyon na naitala sa molekula ng ina ng DNA.

Bilang resulta ng pagtitiklop ng isang molekula ng DNA, dalawang bagong molekula ang nabuo, na isang eksaktong kopya ng orihinal na molekula - matrice. Ang bawat bagong molekula ay binubuo ng dalawang kadena - isa sa magulang at isa sa kapatid na babae. Ang mekanismong ito ng pagtitiklop ng DNA ay tinatawag semi-konserbatibo.

Ang mga reaksyon kung saan ang isang molekula ng heteropolymer ay nagsisilbing template (form) para sa synthesis ng isa pang molekula ng heteropolymer na may komplementaryong istraktura ay tinatawag na mga reaksyon ng uri ng matrix. Kung sa panahon ng isang reaksyon, ang mga molekula ng parehong sangkap na nagsisilbing matrix ay nabuo, kung gayon ang reaksyon ay tinatawag autocatalytic. Kung, sa panahon ng isang reaksyon, ang mga molekula ng isa pang sangkap ay nabuo sa matrix ng isang sangkap, kung gayon ang gayong reaksyon ay tinatawag heterocatalytic. Kaya, ang pagtitiklop ng DNA (i.e. DNA synthesis sa isang template ng DNA) ay autocatalytic matrix synthesis reaksyon.

Ang mga reaksyon ng uri ng matrix ay kinabibilangan ng:

DNA replication (DNA synthesis sa isang DNA template),

DNA transcription (RNA synthesis sa isang DNA template),

Pagsasalin ng RNA (synthesis ng protina sa isang template ng RNA).

Gayunpaman, mayroong iba pang mga reaksyon ng template-type, halimbawa, RNA synthesis sa isang RNA template at DNA synthesis sa isang RNA template. Ang huling dalawang uri ng mga reaksyon ay sinusunod kapag ang mga cell ay nahawaan ng ilang partikular na mga virus. Synthesis ng DNA sa isang template ng RNA ( baligtad na transkripsyon) ay malawakang ginagamit sa genetic engineering.

Ang lahat ng mga proseso ng matrix ay binubuo ng tatlong yugto: pagsisimula (simula), pagpahaba (pagpapatuloy) at pagwawakas (pagtatapos).

Ang pagtitiklop ng DNA ay isang kumplikadong proseso kung saan nakikibahagi ang ilang dosenang enzyme. Ang pinakamahalaga sa kanila ay kinabibilangan ng DNA polymerases (ilang mga uri), primase, topoisomerases, ligases at iba pa. Ang pangunahing problema sa pagtitiklop ng DNA ay na sa iba't ibang mga chain ng isang molekula, ang mga residue ng phosphoric acid ay nakadirekta sa iba't ibang direksyon, ngunit ang extension ng chain ay maaari lamang mangyari mula sa dulo na nagtatapos sa isang OH group. Samakatuwid, sa replicated na rehiyon, na tinatawag na tinidor ng replikasyon, iba ang nangyayari sa proseso ng pagtitiklop sa iba't ibang chain. Sa isa sa mga strand, na tinatawag na nangungunang strand, ang tuluy-tuloy na synthesis ng DNA ay nangyayari sa isang template ng DNA. Sa kabilang kadena, na tinatawag na lagging chain, unang nangyayari ang pagbubuklod panimulang aklat- isang tiyak na fragment ng RNA. Ang panimulang aklat ay nagsisilbing panimulang aklat para sa synthesis ng isang fragment ng DNA na tinatawag fragment ng Okazaki. Kasunod nito, ang panimulang aklat ay tinanggal, at ang mga fragment ng Okazaki ay pinagsama-sama sa isang solong strand ng DNA ligase enzyme. Sinamahan ang pagtitiklop ng DNA reparasyon– pagwawasto ng mga pagkakamali na hindi maiiwasang lumitaw sa panahon ng pagtitiklop. Mayroong maraming mga mekanismo ng pag-aayos.

Ang pagtitiklop ay nangyayari bago ang paghahati ng cell. Salamat sa kakayahang ito ng DNA, ang namamana na impormasyon ay inililipat mula sa selula ng ina patungo sa mga selula ng anak na babae.

RNA (ribonucleic acid) ay isang nucleic acid na ang mga monomer ay ribonucleotides.

Sa loob ng isang molekula ng RNA mayroong ilang mga rehiyon na komplementaryo sa bawat isa. Ang mga hydrogen bond ay nabuo sa pagitan ng mga komplementaryong rehiyon. Bilang isang resulta, ang double-stranded at single-stranded na mga istraktura ay kahalili sa isang molekula ng RNA, at ang pangkalahatang conformation ng molekula ay kahawig ng isang dahon ng klouber.

Ang mga nitrogenous base na bumubuo sa RNA ay may kakayahang bumuo ng mga hydrogen bond na may komplementaryong base sa parehong DNA at RNA. Sa kasong ito, ang mga nitrogenous base ay bumubuo ng mga pares A=U, A=T at G≡C. Dahil dito, maaaring mailipat ang impormasyon mula sa DNA patungo sa RNA, mula sa RNA hanggang sa DNA at mula sa RNA hanggang sa mga protina.

Mayroong tatlong pangunahing uri ng RNA na matatagpuan sa mga cell na gumaganap ng iba't ibang mga function:

1. Impormasyon, o matris RNA (mRNA, o mRNA). Function: protina synthesis matrix. Binubuo ang 5% ng cellular RNA. Naglilipat ng genetic na impormasyon mula sa DNA patungo sa mga ribosom sa panahon ng biosynthesis ng protina. Sa mga eukaryotic cell, ang mRNA (mRNA) ay pinatatag ng mga tiyak na protina. Ginagawa nitong posible para sa biosynthesis ng protina na magpatuloy kahit na ang nucleus ay hindi aktibo.

Ang mRNA ay isang linear chain na may ilang mga rehiyon na may iba't ibang mga tungkulin:

a) sa 5" dulo mayroong isang takip ("cap") - pinoprotektahan nito ang mRNA mula sa mga exonucleases,

b) sinusundan ito ng isang hindi na-translate na rehiyon, na pantulong sa seksyon ng rRNA, na bahagi ng maliit na subunit ng ribosome,

c) ang pagsasalin (pagbasa) ng mRNA ay nagsisimula sa initiation codon AUG, pag-encode ng methionine,

d) ang panimulang codon ay sinusundan ng isang bahagi ng coding, na naglalaman ng impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa protina.

2. Ribosomal, o ribosomal RNA (rRNA). Binubuo ang 85% ng cellular RNA. Sa kumbinasyon ng protina, ito ay bahagi ng ribosomes at tinutukoy ang hugis ng malaki at maliit na ribosomal subunits (50-60S at 30-40S subunits). Nakikibahagi sila sa pagsasalin - pagbabasa ng impormasyon mula sa mRNA sa synthesis ng protina.

Ang mga subunit at ang kanilang mga constituent rRNA ay karaniwang itinalaga ng kanilang sedimentation constant. S - sedimentation coefficient, mga unit ng Svedberg. Ang halaga ng S ay nagpapakilala sa sedimentation rate ng mga particle sa panahon ng ultracentrifugation at proporsyonal sa kanilang molekular na timbang. (Halimbawa, ang prokaryotic rRNA na may sedimentation coefficient na 16 Svedberg unit ay itinalagang 16S rRNA).

Kaya, ang ilang mga uri ng rRNA ay nakikilala, naiiba sa haba ng polynucleotide chain, masa at lokalisasyon sa mga ribosome: 23-28S, 16-18S, 5S at 5.8S. Ang parehong prokaryotic at eukaryotic ribosome ay naglalaman ng 2 magkaibang high-molecular-weight RNA, isa para sa bawat subunit, at isang low-molecular-weight RNA - 5S RNA. Ang mga eukaryotic ribosome ay naglalaman din ng mababang molekular na timbang na 5.8S RNA. Halimbawa, ang mga prokaryote ay nag-synthesize ng 23S, 16S at 5S rRNA, at ang mga eukaryote ay nag-synthesize ng 18S, 28S, 5S at 5.8S.

80S ribosome (eukaryotic)

Maliit na 40S subunit Malaking 60S subunit

18SrRNA (~2000 nucleotides), - 28SrRNA (~4000 nt),

5.8SpRNA (~155 nt),

5SpRNA (~121 nt),

~30 protina. ~45 protina.

70S ribosome (prokaryotic)

Maliit na 30S subunit Malaking 50S subunit

16SpRNA, - 23SpRNA,

~20 protina. ~30 protina.

Isang malaking molekula ng highly polymeric rRNA (sedimentation constant 23-28S, na naisalokal sa 50-60S ribosomal subunits.

Isang maliit na molekula ng high-polymer rRNA (sedimentation constant 16-18S, naisalokal sa 30-40S ribosomal subunits.

Sa lahat ng ribosomes nang walang pagbubukod, ang low-polymer 5S rRNA ay naroroon at naisalokal sa 50-60S ribosomal subunits.

Ang low-polymer rRNA na may sedimentation constant na 5.8S ay katangian lamang ng mga eukaryotic ribosome.

Kaya, ang mga ribosom ay naglalaman ng tatlong uri ng rRNA sa prokaryotes at apat na uri ng rRNA sa eukaryotes.

Ang pangunahing istraktura ng rRNA ay isang polyribonucleotide chain.

Ang pangalawang istraktura ng rRNA ay ang spiralization ng polyribonucleotide chain sa sarili nito (mga indibidwal na seksyon ng RNA chain ay bumubuo ng mga spiralized na loop - "mga hairpins").

Tertiary na istraktura ng high-polymer rRNA - mga pakikipag-ugnayan ng mga helical na elemento ng pangalawang istraktura.

3. Transportasyon RNA (tRNA). Binubuo ang 10% ng cellular RNA. Inilipat ang amino acid sa site ng synthesis ng protina, i.e. sa mga ribosom. Ang bawat amino acid ay may sariling tRNA.

Ang pangunahing istraktura ng tRNA ay isang polyribonucleotide chain.

Ang pangalawang istraktura ng tRNA ay isang "cloverleaf" na modelo, sa istrukturang ito ay mayroong 4 na double-stranded at 5 single-stranded na rehiyon.

Ang tertiary na istraktura ng tRNA ay matatag;

Ang lahat ng uri ng RNA ay nabuo bilang resulta ng mga reaksyon ng synthesis ng template. Sa karamihan ng mga kaso, ang isa sa mga hibla ng DNA ay nagsisilbing template. Kaya, ang biosynthesis ng RNA sa isang template ng DNA ay isang heterocatalytic na reaksyon ng uri ng template. Ang prosesong ito ay tinatawag transkripsyon at kinokontrol ng ilang mga enzyme - RNA polymerases (transcriptases).

Ang RNA synthesis (DNA transcription) ay kinabibilangan ng pagkopya ng impormasyon mula sa DNA patungo sa mRNA.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng RNA synthesis at DNA synthesis:

Asymmetry ng proseso: isang DNA strand lang ang ginagamit bilang template.

Konserbatibong proseso: bumabalik ang molekula ng DNA sa orihinal nitong estado pagkatapos makumpleto ang RNA synthesis. Sa panahon ng synthesis ng DNA, ang mga molekula ay kalahating na-renew, na ginagawang semi-konserbatibo ang pagtitiklop.

Ang synthesis ng RNA ay hindi nangangailangan ng anumang panimulang aklat upang magsimula, ngunit ang pagtitiklop ng DNA ay nangangailangan ng isang primer na RNA.

1. Ipaliwanag ang pagkakasunud-sunod ng paghahatid ng genetic na impormasyon: gene - protina - katangian.

2. Tandaan kung anong istraktura ng protina ang tumutukoy sa istraktura at mga katangian nito. Paano naka-encode ang istrukturang ito sa molekula ng DNA?

3. Ano ang genetic code?

4. Ilarawan ang mga katangian ng genetic code.

7. Mga reaksyon ng matrix synthesis. Transkripsyon

Ang impormasyon tungkol sa protina ay naitala bilang isang nucleotide sequence sa DNA at matatagpuan sa nucleus. Ang synthesis ng protina mismo ay nangyayari sa cytoplasm sa mga ribosome. Samakatuwid, ang synthesis ng protina ay nangangailangan ng isang istraktura na maglilipat ng impormasyon mula sa DNA patungo sa site ng synthesis ng protina. Ang naturang intermediary ay informational, o matrix, RNA, na nagpapadala ng impormasyon mula sa isang partikular na gene ng isang molekula ng DNA sa site ng synthesis ng protina sa mga ribosome.

Bilang karagdagan sa carrier ng impormasyon, kailangan ang mga sangkap na magsisiguro sa paghahatid ng mga amino acid sa site ng synthesis at pagpapasiya ng kanilang lugar sa polypeptide chain. Ang mga naturang sangkap ay mga transfer RNA, na tinitiyak ang coding at paghahatid ng mga amino acid sa site ng synthesis. Ang synthesis ng protina ay nangyayari sa mga ribosome, ang katawan nito ay binuo mula sa ribosomal RNA. Nangangahulugan ito na kailangan ng isa pang uri ng RNA - ribosomal.

Ang genetic na impormasyon ay natanto sa tatlong uri ng mga reaksyon: RNA synthesis, protein synthesis, at DNA replication. Sa bawat isa, ang impormasyong nakapaloob sa isang linear na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides ay ginagamit upang lumikha ng isa pang linear na pagkakasunud-sunod: alinman sa mga nucleotide (sa RNA o DNA molecule) o amino acids (sa mga molekula ng protina). Napatunayan sa eksperimento na ang DNA ang nagsisilbing template para sa synthesis ng lahat ng nucleic acid. Ang mga biosynthetic reaction na ito ay tinatawag synthesis ng matrix. Sapat na pagiging simple mga reaksyon ng matrix at ang kanilang one-dimensionality ay naging posible na pag-aralan at maunawaan ang kanilang mekanismo nang detalyado, sa kaibahan sa iba pang mga proseso na nagaganap sa cell.

Transkripsyon

Ang proseso ng biosynthesis ng RNA mula sa DNA ay tinatawag transkripsyon. Ang prosesong ito ay nagaganap sa nucleus. Ang lahat ng mga uri ng RNA ay na-synthesize sa DNA matrix - impormasyon, transportasyon at ribosomal, na kasunod na lumahok sa synthesis ng protina. Ang genetic code sa DNA ay na-transcribe sa messenger RNA sa panahon ng proseso ng transkripsyon. Ang reaksyon ay batay sa prinsipyo ng complementarity.

Ang RNA synthesis ay may ilang mga tampok. Ang molekula ng RNA ay mas maikli at isang kopya lamang ng isang maliit na seksyon ng DNA. Samakatuwid, tanging ang isang tiyak na seksyon ng DNA kung saan matatagpuan ang impormasyon tungkol sa isang ibinigay na nucleic acid ay nagsisilbing isang matrix. Ang bagong synthesize na RNA ay hindi kailanman nananatiling nauugnay sa orihinal na template ng DNA, ngunit inilabas pagkatapos ng pagtatapos ng reaksyon. Ang proseso ng transkripsyon ay nangyayari sa tatlong yugto.

Unang yugto - pagtanggap sa bagong kasapi- ang simula ng proseso. Ang synthesis ng mga kopya ng RNA ay nagsisimula mula sa isang tiyak na zone sa DNA, na tinatawag na tagataguyod Ang zone na ito ay naglalaman ng isang tiyak na hanay ng mga nucleotide na mga senyales ng pagsisimula. Ang proseso ay catalyzed sa pamamagitan ng enzymes RNA polymerases. Ang enzyme na RNA polymerase ay nagbubuklod sa promoter, nag-uunwind sa double helix, at sinisira ang hydrogen bond sa pagitan ng dalawang hibla ng DNA. Ngunit isa lamang sa kanila ang nagsisilbing template para sa RNA synthesis.

Ikalawang yugto - pagpapahaba. Ang pangunahing proseso ay nangyayari sa yugtong ito. Sa isang DNA strand, tulad ng sa isang matrix, ang mga nucleotide ay nakaayos ayon sa prinsipyo ng complementarity (Fig. 19). Ang enzyme RNA polymerase, na gumagalaw nang hakbang-hakbang sa kahabaan ng DNA chain, ay nag-uugnay sa mga nucleotide sa isa't isa, habang patuloy na pinapawi ang double helix ng DNA. Bilang resulta ng kilusang ito, na-synthesize ang isang kopya ng RNA.

Ikatlong yugto - pagwawakas. Ito ang huling yugto. Ang RNA synthesis ay nagpapatuloy hanggang ilaw ng preno- isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide na humihinto sa paggalaw ng enzyme at ang synthesis ng RNA. Ang polymerase ay hiwalay sa DNA at ang synthesized RNA copy. Kasabay nito, ang molekula ng RNA ay tinanggal mula sa matris. Ibinabalik ng DNA ang double helix. Kumpleto na ang synthesis. Depende sa seksyon ng DNA, ang ribosomal, transport, at messenger RNA ay synthesize sa ganitong paraan.

Isa lamang sa mga hibla ng DNA ang nagsisilbing template para sa transkripsyon ng isang molekula ng RNA. Gayunpaman, ang iba't ibang mga strand ng DNA ay maaaring magsilbing template para sa dalawang magkalapit na mga gene. Alin sa dalawang strand ang gagamitin para sa synthesis ay tinutukoy ng promoter, na nagdidirekta sa RNA polymerase enzyme sa isang direksyon o iba pa.

Pagkatapos ng transkripsyon, ang messenger RNA molecule ng eukaryotic cells ay sumasailalim sa muling pagsasaayos. Pinutol nito ang mga nucleotide sequence na hindi nagdadala ng impormasyon tungkol sa protina na ito. Ang prosesong ito ay tinatawag paghihiwalay. Depende sa uri ng cell at yugto ng pag-unlad, maaaring alisin ang iba't ibang bahagi ng molekula ng RNA. Dahil dito, ang iba't ibang mga RNA ay na-synthesize sa isang piraso ng DNA, na nagdadala ng impormasyon tungkol sa iba't ibang mga protina. Nagbibigay-daan ito para sa paglipat ng makabuluhang genetic na impormasyon mula sa isang gene at pinapadali din ang genetic recombination.

kanin. 19. Synthesis ng messenger RNA. 1 - chain ng DNA; 2 - synthesized RNA

Mga tanong at gawain para sa pagpipigil sa sarili

1. Anong mga reaksyon ang nabibilang sa mga reaksyon ng matrix synthesis?

2. Ano ang panimulang matrix para sa lahat ng reaksyon ng synthesis ng matrix?

3. Ano ang pangalan ng proseso ng mRNA biosynthesis?

4. Anong mga uri ng RNA ang na-synthesize sa DNA?

5. Itatag ang sequence ng isang mRNA fragment kung ang kaukulang fragment sa DNA ay may sequence: AAGCTTCTGATTCTGATCGGACCTAATGA.

8. Biosynthesis ng protina

Ang mga protina ay mahahalagang bahagi ng lahat ng mga selula, kaya ang pinakamahalagang proseso ng plastic metabolism ay ang biosynthesis ng protina. Ito ay nangyayari sa lahat ng mga selula ng mga organismo. Ito lamang ang mga sangkap ng cell (maliban sa mga nucleic acid) na ang synthesis ay isinasagawa sa ilalim ng direktang kontrol ng genetic material ng cell. Ang buong genetic apparatus ng cell - DNA at iba't ibang uri RNA - isinaayos para sa synthesis ng protina.

Gene ay isang seksyon ng isang molekula ng DNA na responsable para sa synthesis ng isang molekula ng protina. Para sa synthesis ng protina, kinakailangan na ang isang partikular na gene mula sa DNA ay makopya sa anyo ng isang messenger RNA molecule. Ang prosesong ito ay tinalakay na dati. Ang synthesis ng protina ay isang kumplikadong multi-step na proseso at depende sa aktibidad iba't ibang uri RNA. Para sa direktang biosynthesis ng protina, ang mga sumusunod na sangkap ay kinakailangan:

1. Ang Messenger RNA ay isang carrier ng impormasyon mula sa DNA patungo sa lugar ng synthesis. Ang mga molekula ng mRNA ay na-synthesize sa panahon ng proseso ng transkripsyon.

2. Ang mga ribosom ay mga organel kung saan nangyayari ang synthesis ng protina.

3. Isang hanay ng mga kinakailangang amino acid sa cytoplasm.

4. Ilipat ang mga RNA, pag-encode ng mga amino acid at pagdadala sa kanila sa lugar ng synthesis sa mga ribosom.

5. Ang ATP ay isang sangkap na nagbibigay ng enerhiya para sa mga proseso ng pag-encode ng mga amino acid at pag-synthesize ng polypeptide chain.

Istraktura ng paglilipat ng RNA at coding ng mga amino acid

Ang mga transfer RNA (tRNAs) ay mga maliliit na molekula na may 70 hanggang 90 na mga nucleotide na account para sa humigit-kumulang 15% ng lahat ng RNA sa isang cell. Ang pag-andar ng tRNA ay nakasalalay sa istraktura nito. Ang isang pag-aaral ng istraktura ng mga molekula ng tRNA ay nagpakita na sila ay nakatiklop sa isang tiyak na paraan at may anyo dahon ng Clover(Larawan 20). Ang molekula ay naglalaman ng mga loop at dobleng mga seksyon na konektado sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga pantulong na base. Ang pinakamahalaga ay ang gitnang loop, na naglalaman ng anticodon - isang nucleotide triplet na naaayon sa code para sa isang tiyak na amino acid. Gamit ang anticodon nito, ang tRNA ay nakakapagsama sa kaukulang codon sa mRNA ayon sa prinsipyo ng complementarity.

kanin. 20. Istraktura ng tRNA molecule: 1 - anticodon; 2 - lugar ng attachment ng amino acid

Ang bawat tRNA ay maaari lamang magdala ng isa sa 20 amino acid. Nangangahulugan ito na para sa bawat amino acid mayroong hindi bababa sa isang tRNA. Dahil ang isang amino acid ay maaaring magkaroon ng ilang triplets, ang bilang ng tRNA species ay katumbas ng bilang ng triplets ng amino acid. Kaya, ang kabuuang bilang ng tRNA species ay tumutugma sa bilang ng mga codon at katumbas ng 61. Walang isang tRNA ang tumutugma sa tatlong stop code.

Sa isang dulo ng molekula ng tRNA ay palaging may guanine nucleotide (5" dulo), at sa kabilang dulo (3" dulo) palaging mayroong tatlong CCA nucleotide. Ito ay sa layuning ito na ang amino acid ay idinagdag (Larawan 21). Ang bawat amino acid ay nakakabit sa tiyak na tRNA nito na may kaukulang anticodon. Ang mekanismo ng attachment na ito ay nauugnay sa gawain ng mga tiyak na enzyme - aminoacyl-tRNA synthetases, na ilakip ang bawat amino acid sa kaukulang tRNA. Ang bawat amino acid ay may sariling synthetase. Ang koneksyon ng isang amino acid na may tRNA ay isinasagawa gamit ang enerhiya ng ATP, habang ang mataas na enerhiya na bono ay nagiging isang bono sa pagitan ng tRNA at amino acid. Ito ay kung paano ang mga amino acid ay isinaaktibo at na-encode.

Mga yugto ng biosynthesis ng protina. Ang proseso ng synthesis ng isang polypeptide chain na isinasagawa sa isang ribosome ay tinatawag broadcast. Ang Messenger RNA (mRNA) ay isang tagapamagitan sa pagpapadala ng impormasyon tungkol sa pangunahing istruktura ng isang protina na inililipat ng tRNA ang mga naka-encode na amino acid sa lugar ng synthesis at tinitiyak ang pagkakasunud-sunod ng kanilang mga koneksyon. Ang pagpupulong ng polypeptide chain ay nagaganap sa mga ribosome.

Sa metabolismo ng katawan ang nangungunang papel ay kabilang sa mga protina at nucleic acid.

Ang mga sangkap ng protina ay bumubuo ng batayan ng lahat ng mahahalagang istruktura ng cell, may hindi pangkaraniwang mataas na reaktibiti, at pinagkalooban ng mga catalytic function.

Mga nucleic acid ay bahagi ng pinakamahalagang organ ng cell - ang nucleus, pati na rin ang cytoplasm, ribosomes, mitochondria, atbp. Ang mga nucleic acid ay gumaganap ng isang mahalagang, pangunahing papel sa pagmamana, pagkakaiba-iba ng katawan, at sa synthesis ng protina.

Plano ng synthesis ang protina ay nakaimbak sa cell nucleus, at direktang synthesis nangyayari sa labas ng nucleus, kaya ito ay kinakailangan tulong upang maihatid ang naka-encode na plano mula sa core hanggang sa synthesis site. ganito tulong nai-render ng mga molekula ng RNA.

Magsisimula ang proseso sa cell nucleus: ang bahagi ng "hagdan" ng DNA ay nagbubukas at nagbubukas. Dahil dito, ang mga titik ng RNA ay bumubuo ng mga bono sa bukas na mga titik DNA ng isa sa mga hibla ng DNA. Inililipat ng enzyme ang mga letra ng RNA upang pagsamahin ang mga ito sa isang strand. Ito ay kung paano ang mga titik ng DNA ay "muling isinulat" sa mga titik ng RNA. Ang bagong nabuong kadena ng RNA ay pinaghihiwalay, at ang "hagdan" ng DNA ay umiikot muli.

Pagkatapos ng karagdagang mga pagbabago, ang ganitong uri ng naka-encode na RNA ay kumpleto na.

RNA lumalabas sa nucleus at pumupunta sa site ng synthesis ng protina, kung saan ang mga letra ng RNA ay na-decipher. Ang bawat hanay ng tatlong letra ng RNA ay bumubuo ng isang "salita" na kumakatawan sa isang tiyak na amino acid.

Ang isa pang uri ng RNA ay nahahanap ang amino acid na ito, kinukuha ito sa tulong ng isang enzyme, at inihahatid ito sa lugar ng synthesis ng protina. Habang binabasa at isinasalin ang mensahe ng RNA, lumalaki ang kadena ng mga amino acid. Ang chain na ito ay umiikot at natitiklop sa isang natatanging hugis, na lumilikha ng isang uri ng protina.
Kahit na ang proseso ng pagtitiklop ng protina ay kapansin-pansin: ang paggamit ng isang computer upang kalkulahin ang lahat ng mga posibilidad ng pagtitiklop ng isang average na laki ng protina na binubuo ng 100 amino acid ay aabot ng 10 27 taon. At ito ay tumatagal ng hindi hihigit sa isang segundo upang bumuo ng isang kadena ng 20 amino acids sa katawan - at ang prosesong ito ay patuloy na nangyayari sa lahat ng mga selula ng katawan.

Mga gene, genetic code at mga katangian nito.

Humigit-kumulang 7 bilyong tao ang naninirahan sa Earth. Bukod sa 25-30 milyong pares ng identical twins, genetically lahat ng tao ay iba: lahat ay natatangi, may natatanging namamana na katangian, katangian ng karakter, kakayahan, at ugali.

Ang mga pagkakaibang ito ay ipinaliwanag pagkakaiba sa genotypes- mga hanay ng mga gene ng organismo; Ang bawat isa ay natatangi. Ang mga genetic na katangian ng isang partikular na organismo ay kinakatawan sa mga protina- samakatuwid, ang istraktura ng protina ng isang tao ay naiiba, bagaman napakaliit, mula sa protina ng ibang tao.

Hindi ibig sabihin na walang dalawang tao ang may eksaktong parehong protina. Ang mga protina na gumaganap ng parehong mga function ay maaaring pareho o bahagyang naiiba sa pamamagitan ng isa o dalawang amino acid mula sa bawat isa. Ngunit walang mga tao sa Earth (maliban sa magkatulad na kambal) na may parehong mga protina.

Impormasyon sa Pangunahing Istraktura ng Protein naka-encode bilang isang sequence ng mga nucleotides sa isang seksyon ng isang molekula ng DNA - gene - isang yunit ng namamana na impormasyon ng isang organismo. Ang bawat molekula ng DNA ay naglalaman ng maraming mga gene. Ang kabuuan ng lahat ng mga gene ng isang organismo ang bumubuo nito genotype .

Ang coding ng namamana na impormasyon ay nangyayari gamit ang genetic code , na unibersal para sa lahat ng mga organismo at naiiba lamang sa paghalili ng mga nucleotide na bumubuo ng mga gene at nag-encode ng mga protina ng mga partikular na organismo.

Genetic code binubuo triplets ng mga nucleotides Pagsasama-sama ng DNA sa iba't ibang paraan mga pagkakasunod-sunod(AAT, GCA, ACG, TGC, atbp.), na ang bawat isa ay nag-e-encode ng isang partikular Amino Acid(na isasama sa polypeptide chain).

Mga amino acid 20, A pagkakataon para sa mga kumbinasyon ng apat na nucleotides sa mga grupo ng tatlo - 64 apat na nucleotides ay sapat na upang mag-encode ng 20 amino acids

kaya lang isang amino acid maaaring i-encode ilang triplets.

Ang ilang mga triplet ay hindi nag-encode ng mga amino acid, ngunit Naglulunsad o huminto biosynthesis ng protina.

Actually yung code binibilang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides sa isang molekula ng mRNA, dahil inaalis nito ang impormasyon mula sa DNA (proseso mga transkripsyon) at isinasalin ito sa isang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga molekula ng mga synthesized na protina (ang proseso mga broadcast).

Ang komposisyon ng mRNA ay kinabibilangan ng ACGU nucleotides, ang mga triplet na tinatawag mga codon: ang triplet sa DNA CGT sa mRNA ay magiging isang triplet GCA, at ang triplet na DNA AAG ay magiging isang triplet na UUC.

Eksakto mga codon ng mRNA ang genetic code ay makikita sa talaan.

kaya, genetic code - isang sistema pagtatala ng namamana na impormasyon sa mga molekula ng nucleic acid sa anyo ng pagkakasunod-sunod ng mga nucleotide. Genetic code nakabatay sa paggamit ng isang alpabeto na binubuo lamang ng apat na letra-nucleotides, na naiiba sa mga nitrogenous base: A, T, G, C.

Mga pangunahing katangian ng genetic code :

1. Ang genetic code ay triplet. Ang triplet (codon) ay isang sequence ng tatlong nucleotides na nag-encode ng isang amino acid. Dahil ang mga protina ay naglalaman ng 20 amino acids, malinaw na ang bawat isa sa kanila ay hindi maaaring ma-encode ng isang nucleotide (dahil mayroon lamang apat na uri ng nucleotides sa DNA, sa kasong ito ay 16 na amino acid ang nananatiling hindi naka-encode). Ang dalawang nucleotides ay hindi rin sapat upang i-encode ang mga amino acid, dahil sa kasong ito, 16 na amino acid lamang ang maaaring ma-encode. Nangangahulugan ito na ang pinakamaliit na bilang ng mga nucleotide na naka-encode ng isang amino acid ay tatlo. (Sa kasong ito, ang bilang ng mga posibleng nucleotide triplets ay 4 3 = 64).

2. Redundancy (pagkabulok) Ang code ay bunga ng triplet nature nito at nangangahulugan na ang isang amino acid ay maaaring ma-encode ng ilang triplets (dahil mayroong 20 amino acid at 64 triplets), maliban sa methionine at tryptophan, na naka-encode ng isang triplet lamang. Bilang karagdagan, ang ilang mga triplet ay gumaganap ng mga tiyak na pag-andar: sa molekula ng mRNA, ang mga triplet na UAA, UAG, UGA ay mga stop codon, ibig sabihin, mga stop signal na huminto sa synthesis ng polypeptide chain. Ang triplet na katumbas ng methionine (AUG), na matatagpuan sa simula ng DNA chain, ay hindi nagko-code para sa isang amino acid, ngunit gumaganap ng function ng pagsisimula (nakakapanabik) na pagbabasa.

3. Kasama ng redundancy, may property ang code hindi malabo: Ang bawat codon ay tumutugma lamang sa isang partikular na amino acid.

4. Ang code ay collinear, mga. ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa isang gene ay eksaktong tumutugma sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang protina.

5. Ang genetic code ay hindi magkakapatong at compact, ibig sabihin ay hindi naglalaman ng "mga punctuation mark". Nangangahulugan ito na ang proseso ng pagbabasa ay hindi pinapayagan ang posibilidad ng magkakapatong na mga haligi (triplets), at, simula sa isang tiyak na codon, patuloy na nagpapatuloy ang pagbabasa, triplet pagkatapos triplet, hanggang sa mga stop signal ( itigil ang mga codon).

6. Ang genetic code ay unibersal, ibig sabihin, ang mga nuclear genes ng lahat ng organismo ay nag-encode ng impormasyon tungkol sa mga protina sa parehong paraan, anuman ang antas ng organisasyon at sistematikong posisyon ng mga organismo na ito.

Umiiral mga talahanayan ng genetic code para sa pag-decode ng mga mRNA codon at pagbuo ng mga kadena ng mga molekula ng protina.

Mga reaksyon ng synthesis ng template.

Ang mga reaksyon na hindi alam sa walang buhay na kalikasan ay nangyayari sa mga sistema ng buhay - mga reaksyon synthesis ng matrix .

Ang terminong "matrix""sa teknolohiya ay tinutukoy nila ang isang amag na ginagamit para sa paghahagis ng mga barya, medalya, at typographic na mga font: ang tumigas na metal ay eksaktong nagpaparami ng lahat ng mga detalye ng amag na ginagamit para sa paghahagis. Synthesis ng matrix ay kahawig ng paghahagis sa isang matrix: ang mga bagong molekula ay na-synthesize nang eksakto alinsunod sa planong inilatag sa istruktura ng mga umiiral na molekula.

Ang prinsipyo ng matrix ay namamalagi sa kaibuturan ang pinakamahalagang sintetikong reaksyon ng cell, tulad ng synthesis ng mga nucleic acid at protina. Tinitiyak ng mga reaksyong ito ang eksaktong, mahigpit na tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga yunit ng monomer sa mga synthesized na polimer.

May directional na nangyayari dito. paghila ng mga monomer sa isang tiyak na lokasyon cells - sa mga molekula na nagsisilbing matrix kung saan nagaganap ang reaksyon. Kung ang gayong mga reaksyon ay nangyari bilang isang resulta ng mga random na banggaan ng mga molekula, sila ay magpapatuloy nang walang hanggan nang mabagal. Ang synthesis ng mga kumplikadong molekula batay sa prinsipyo ng template ay isinasagawa nang mabilis at tumpak.

Ang papel ng matris macromolecules ng nucleic acids DNA o RNA play sa matrix reactions.

Mga monomeric na molekula mula sa kung saan ang polimer ay synthesized - nucleotides o amino acids - alinsunod sa prinsipyo ng complementarity, ay matatagpuan at naayos sa matrix sa isang mahigpit na tinukoy, tinukoy na pagkakasunud-sunod.

Pagkatapos ito ang mangyayari "cross-linking" ng mga monomer unit sa isang polymer chain, at ang tapos na polimer ay pinalabas mula sa matris.

Pagkatapos handa na ang matrix sa pagpupulong ng isang bagong molekula ng polimer. Ito ay malinaw na tulad ng sa isang ibinigay na amag lamang ng isang barya o isang titik ang maaaring i-cast, kaya sa isang ibinigay na molekula ng matrix ay isang polimer lamang ang maaaring "mabuo".

Uri ng reaksyon ng matrix- isang tiyak na tampok ng kimika ng mga sistema ng pamumuhay. Sila ang batayan ng pangunahing pag-aari ng lahat ng nabubuhay na bagay - nito kakayahang magparami ng sariling uri.

SA mga reaksyon ng synthesis ng matrix isama ang:

1. Pagtitiklop ng DNA - ang proseso ng self-duplication ng isang molekula ng DNA, na isinasagawa sa ilalim ng kontrol ng mga enzyme. Sa bawat isa sa mga strand ng DNA na nabuo pagkatapos ng pagkalagot ng mga bono ng hydrogen, ang isang anak na babae na DNA strand ay na-synthesize sa paglahok ng enzyme DNA polymerase. Ang materyal para sa synthesis ay mga libreng nucleotide na nasa cytoplasm ng mga cell.

Ang biological na kahulugan ng pagtitiklop ay nakasalalay sa tumpak na paglilipat ng namamana na impormasyon mula sa molekula ng ina patungo sa mga molekula ng anak na babae, na karaniwang nangyayari sa panahon ng paghahati ng mga selulang somatic.

Ang molekula ng DNA ay binubuo ng dalawang komplementaryong hibla. Ang mga kadena na ito ay pinagsasama-sama ng mahina na mga bono ng hydrogen na maaaring masira ng mga enzyme.

Ang molekula ay may kakayahang magkopya sa sarili (pagtitiklop), at sa bawat lumang kalahati ng molekula isang bagong kalahati ang na-synthesize.

Bilang karagdagan, ang isang molekula ng mRNA ay maaaring ma-synthesize sa isang molekula ng DNA, na pagkatapos ay inililipat ang impormasyong natanggap mula sa DNA patungo sa site ng synthesis ng protina.

Ang paglipat ng impormasyon at synthesis ng protina ay nagpapatuloy ayon sa prinsipyo ng matrix, na maihahambing sa trabaho palimbagan sa palimbagan. Ang impormasyon mula sa DNA ay kinokopya nang maraming beses. Kung may mga error sa panahon ng pagkopya, uulitin ang mga ito sa lahat ng kasunod na kopya.

Totoo, ang ilang mga pagkakamali kapag ang pagkopya ng impormasyon sa isang molekula ng DNA ay maaaring itama - ang proseso ng pag-aalis ng error ay tinatawag reparasyon. Ang una sa mga reaksyon sa proseso ng paglilipat ng impormasyon ay ang pagtitiklop ng molekula ng DNA at ang synthesis ng mga bagong chain ng DNA.

2. transkripsyon – synthesis ng i-RNA sa DNA, ang proseso ng pag-alis ng impormasyon mula sa isang molekula ng DNA, na na-synthesize dito ng isang molekula ng i-RNA.

Ang I-RNA ay binubuo ng isang solong kadena at na-synthesize sa DNA alinsunod sa panuntunan ng complementarity sa paglahok ng isang enzyme na nagpapagana sa simula at pagtatapos ng synthesis ng molekula ng i-RNA.

Ang natapos na molekula ng mRNA ay pumapasok sa cytoplasm papunta sa mga ribosom, kung saan nangyayari ang synthesis ng mga polypeptide chain.

3. broadcast - synthesis ng protina gamit ang mRNA; ang proseso ng pagsasalin ng impormasyong nakapaloob sa nucleotide sequence ng mRNA sa sequence ng amino acids sa polypeptide.

4 .synthesis ng RNA o DNA mula sa RNA virus

Ang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon ng matrix sa panahon ng biosynthesis ng protina ay maaaring kinakatawan bilang scheme:

hindi na-transcribe na strand ng DNA		A T G	G G C	T A T
na-transcribe na strand ng DNA		T A C	Ts Ts G	A T A
Transkripsyon ng DNA
mga codon ng mRNA		A U G	G G C	U A U
pagsasalin ng mRNA
mga tRNA anticodon		U A C	Ts Ts G	A U A
protina amino acids		methionine	glycine	tyrosine

kaya, biosynthesis ng protina- ito ay isa sa mga uri ng plastic exchange, kung saan ang namamana na impormasyon na naka-encode sa mga gene ng DNA ay ipinatupad sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga molekula ng protina.

Ang mga molekula ng protina ay mahalagang polypeptide chain, na binubuo ng mga indibidwal na amino acid. Ngunit ang mga amino acid ay hindi sapat na aktibo upang pagsamahin ang isa't isa sa kanilang sarili. Samakatuwid, bago sila pagsamahin sa isa't isa at bumuo ng isang molekula ng protina, dapat ang mga amino acid buhayin. Ang pag-activate na ito ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mga espesyal na enzyme.

Bilang resulta ng pag-activate, ang amino acid ay nagiging mas labile at sa ilalim ng impluwensya ng parehong enzyme nagbubuklod sa tRNA. Ang bawat amino acid ay mahigpit na tumutugma tiyak na tRNA, na nahanap"nito" amino acid at mga paglilipat ito sa ribosome.

Dahil dito, iba't-ibang activated amino acids na naka-link sa kanilang mga tRNA. Ang ribosome ay parang conveyor upang mag-ipon ng isang kadena ng protina mula sa iba't ibang mga amino acid na ibinibigay dito.

Kasabay ng t-RNA, kung saan "nakaupo" ang sarili nitong amino acid, " signal" mula sa DNA na nakapaloob sa nucleus. Alinsunod sa signal na ito, ang isa o isa pang protina ay na-synthesize sa ribosome.

Ang direktang impluwensya ng DNA sa synthesis ng protina ay hindi direktang isinasagawa, ngunit sa tulong ng isang espesyal na tagapamagitan - matris o messenger RNA (m-RNA o i-RNA), alin synthesized sa nucleus naiimpluwensyahan ng DNA, kaya ang komposisyon nito ay sumasalamin sa komposisyon ng DNA. Ang molekula ng RNA ay tulad ng isang cast ng anyo ng DNA. Ang synthesized mRNA ay pumapasok sa ribosome at, bilang ito ay, inililipat ito sa istrukturang ito plano- sa anong pagkakasunud-sunod dapat pagsamahin ang mga activated amino acid na pumapasok sa ribosome sa isa't isa para ma-synthesize ang isang partikular na protina? Kung hindi, Ang genetic na impormasyon na naka-encode sa DNA ay inililipat sa mRNA at pagkatapos ay sa protina.

Ang molekula ng mRNA ay pumapasok sa ribosome at mga tahi kanya. Ang segment na iyon na nasa sa sandaling ito sa ribosome, tinukoy codon (triplet), nakikipag-ugnayan sa isang ganap na tiyak na paraan sa mga katulad ng istruktura nito triplet (anticodon) sa paglilipat ng RNA, na nagdala ng amino acid sa ribosome.

Ilipat ang RNA kasama ang amino acid nito magkasya sa isang tiyak na mRNA codon at nag-uugnay Kasama siya; sa susunod na kalapit na rehiyon ng mRNA isa pang tRNA ang nakakabit sa isa pang amino acid at iba pa hanggang sa mabasa ang buong kadena ng i-RNA, hanggang ang lahat ng mga amino acid ay nabawasan sa naaangkop na pagkakasunud-sunod, na bumubuo ng isang molekula ng protina.

At ang tRNA, na naghatid ng amino acid sa isang partikular na bahagi ng polypeptide chain, napalaya mula sa amino acid nito at lumabas sa ribosome.

Pero sa cytoplasm ang nais na amino acid ay maaaring sumali dito, at muli lilipat ito sa ribosome.

Sa proseso ng synthesis ng protina, hindi isa, ngunit maraming ribosom - polyribosomes - ay kasangkot nang sabay-sabay.

Ang mga pangunahing yugto ng paglipat ng genetic na impormasyon:

synthesis sa DNA bilang template ng mRNA (transkripsyon)

synthesis ng isang polypeptide chain sa ribosomes ayon sa programang nakapaloob sa mRNA (translation).

Ang mga yugto ay unibersal para sa lahat ng nabubuhay na nilalang, ngunit ang temporal at spatial na relasyon ng mga prosesong ito ay naiiba sa pro- at eukaryotes.

U mga eukaryote transkripsyon at pagsasalin ay mahigpit na pinaghihiwalay sa espasyo at oras: ang synthesis ng iba't ibang RNA ay nangyayari sa nucleus, pagkatapos kung saan ang mga molekula ng RNA ay dapat umalis sa nucleus sa pamamagitan ng pagpasa sa nuclear membrane. Ang mga RNA ay dinadala sa cytoplasm sa lugar ng synthesis ng protina - ribosome. Pagkatapos lamang nito ay darating ang susunod na yugto - pagsasahimpapawid.

Sa prokaryotes, ang transkripsyon at pagsasalin ay nangyayari nang sabay-sabay.

kaya,

ang lugar ng synthesis ng mga protina at lahat ng mga enzyme sa cell ay ribosomes - ito ay tulad ng "mga pabrika" protina, tulad ng isang tindahan ng pagpupulong, kung saan ang lahat ng mga materyales na kinakailangan para sa pag-assemble ng polypeptide chain ng protina mula sa mga amino acid ay ibinibigay. Kalikasan ng protina na na-synthesize depende sa istraktura ng i-RNA, sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleoid sa loob nito, at ang istraktura ng i-RNA ay sumasalamin sa istruktura ng DNA, kaya sa huli ang tiyak na istraktura ng isang protina, ibig sabihin, ang pagkakasunud-sunod ng iba't ibang amino acids sa loob nito, ay depende sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleoids sa DNA , mula sa istraktura ng DNA.

Ang nakasaad na teorya ng biosynthesis ng protina ay tinatawag teorya ng matrix. Matrix ang teoryang ito tinawag kasi na ang mga nucleic acid ay gumaganap ng papel ng mga matrice kung saan ang lahat ng impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid sa isang molekula ng protina ay naitala.

Paglikha ng isang teorya ng matrix ng biosynthesis ng protina at pag-decode ng amino acid code ay ang pinakamalaking pang-agham na tagumpay XX siglo, ang pinakamahalagang hakbang tungo sa pagpapaliwanag ng molekular na mekanismo ng pagmamana.

Mga temang takdang-aralin

A1. Aling pahayag ang mali?

1) ang genetic code ay pangkalahatan

2) ang genetic code ay degenerate

3) ang genetic code ay indibidwal

4) ang genetic code ay triplet

A2. Isang triplet ng DNA ang nag-encode:

1) pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang protina

2) isang tanda ng isang organismo

3) isang amino acid

4) ilang mga amino acid

A3. "Mga bantas" ng genetic code

1) mag-trigger ng synthesis ng protina

2) itigil ang synthesis ng protina

3) i-encode ang ilang mga protina

4) i-encode ang isang pangkat ng mga amino acid

A4. Kung sa isang palaka ang amino acid na VALINE ay na-encode ng triplet GUU, kung gayon sa isang aso ang amino acid na ito ay maaaring ma-encode ng triplets:

1) GUA at GUG

2) UTC at UCA

3) Mga TsUT at TsUA

4) UAG at UGA

A5. Ang synthesis ng protina ay nakumpleto sa sandaling ito

1) pagkilala ng codon sa pamamagitan ng anticodon

2) pagpasok ng mRNA sa ribosomes

3) ang hitsura ng isang "punctuation mark" sa ribosome

4) pagsasama ng isang amino acid sa t-RNA

A6. Magpahiwatig ng isang pares ng mga cell kung saan ang isang tao ay naglalaman ng iba't ibang genetic na impormasyon?

1) mga selula ng atay at tiyan

2) neuron at leukocyte

3) mga selula ng kalamnan at buto

4) selula ng dila at itlog

A7. Function ng mRNA sa proseso ng biosynthesis

1) imbakan ng namamana na impormasyon

2) transportasyon ng mga amino acid sa ribosomes

3) paglilipat ng impormasyon sa mga ribosom

4) pagpapabilis ng proseso ng biosynthesis

A8. Ang tRNA anticodon ay binubuo ng UCG nucleotides. Aling DNA triplet ang komplementaryo nito?