Specifičnost svakog proteina određena je njegovom primarnom strukturom. Nukleinske kiseline moraju sadržavati 20 proteinogenih aminokiselina, a informacije o njima mogu se zabilježiti samo u varijabilnom dijelu nukleinskih kiselina korištenjem dušičnih baza.

I DNK i RNK sadrže četiri osnovne azotne baze. Sa jednom azotnom bazom mogu se kodirati samo četiri različite aminokiseline. Koristeći dva - 16 (42 = 16). Kada se četiri azotne baze kombinuju tri po tri, mogu se napraviti 64 kombinacije (43 = 64). Ovo je više nego dovoljno za šifriranje svih 20 aminokiselina.

Grupa od tri azotne baze (ili nukleotida) u polinukleotidnom lancu, koja kodira jednu aminokiselinu, naziva se triplet.

U toku dešifrovanja nukleotidno-aminokiselinskog koda ustanovljeno je semantičko značenje svakog tripleta. Od 64 moguća tripleta, 61 kodira aminokiseline. Ovi tripleti se nazivaju značajnim. Tri preostale trojke ne kodiraju aminokiseline. Ove trojke se nazivaju "besmislenim".

Kod nukleotida i aminokiselina je degenerisan. To znači da ista aminokiselina može imati više od jednog značajnog tripleta. Istovremeno, svaki triplet kodira samo jednu aminokiselinu, što ukazuje da je kod nedvosmislen.

Kod nukleotida i aminokiselina je univerzalan, jer je semantičko značenje trojki isto za sve žive organizme. Kod je napisan na RNA jeziku. Ima sledeću strukturu: gly - GGA, GGG, GGU, GGC; acha - GCA, GCG, GCU, GCC; ser - ASU, AGC, UCA, UCG, UCU, UCC; tre - ACA, ACG, ACU, ACC; cis - UGU, UGC; met - AUG; osovina - GUA, GUG, GUU, GUTs; lei - UUA, UUG, TsUA, TsUG, TsUU, TsUTs; one - AUA, AUU, AUC; vile - UUU, UUC; streljana - UAU, UAC; tri - UGG; o - TsTsA, TsTsG, TsTsU, TsTsTs; gis - TsAU. CAC; lys - AAA, AAG; arg - AGA, AGG, TsGA, TsGG, TsGU, TsGTs; asp - GAU, GAC; glu - GAA, GAG; asn - AAU, AAC; gln - CAA, CAG.

Tokom života u ćelijama se sintetišu hiljade različitih proteina. Jedinstvena sekvenca aminokiselina u polipeptidnom lancu bilo kojeg proteinskog molekula određena je sekvencom tripleta u polinukleotidnom lancu.

Skladištenje informacija o primarnoj strukturi svih ćelijskih proteina obavljaju molekuli DNK. Dio DNK u kojem su zabilježene informacije o primarnoj strukturi jednog proteina naziva se gen (grčki “genos” - rod, porijeklo), informacija pohranjena u DNK naziva se genetska, a nukleotidno-aminokiselinski kod se naziva genetski kod.

DNK je materijalni nosilac genetske informacije. Jedna od karakteristika genetske informacije je da se ona može naslijediti, odnosno prenositi s generacije na generaciju.

Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.

Kodira sekvencu aminokiselina proteina koristeći nukleotidnu sekvencu nukleinskih kiselina. Postoje samo četiri nukleotida i dvadeset aminokiselina. Ako je svaka aminokiselina bila kodirana jednim nukleotidom, tada bi se mogle kodirati samo 4 aminokiseline. Kad bi se radilo o dva nukleotida, tada bi se moglo kodirati samo 16 aminokiselina. Stoga, da bi se mogle kodirati sve potrebne aminokiseline, svaka aminokiselina je kodirana kombinacijom tri nukleotida, koja se naziva triplet ili kodon.

Međutim, može postojati 64 tripleta, ali samo 20 aminokiselina (plus stop kodon). Stoga se pojavljuje redundancija u genetskom kodu - situacija u kojoj jedna aminokiselina može biti kodirana s nekoliko različitih tripleta.

Zadatak

Kako misliš, Za što ovaj višak se može koristiti, koji pruža li dodatne pogodnosti?

Clue

Što je riječ ispravnije napisana, manja je vjerovatnoća da ćete pogriješiti.

Rješenje

Prvi i očigledan odgovor na ovo pitanje je riječ „stabilnost“. Ako postoji nekoliko tripleta koji su međusobno slični za jednu aminokiselinu, onda se smanjuje vjerovatnoća da ćemo s točkastom mutacijom u datom tripletu dobiti pogrešnu aminokiselinu u proteinu. Stoga se većina kodona koji kodiraju istu aminokiselinu razlikuju jedan od drugog samo po jednom nukleotidnom "slovu". Što više kodona kodira data amino kiselina, to je veća njena stabilnost; stoga su aminokiseline koje se najčešće javljaju, kao što su leucin i arginin, kodirane najvećim brojem kodona; Rijetke aminokiseline, kao što je triptofan, naprotiv, kodirane su jednim kodonom.

Teško je shvatiti šta je uzrok, a šta posledica: ili su najpotrebnije aminokiseline počele da se kodiraju b O veći broj kodona (odnosno, potreba za stabilnošću dovela je upravo do ove stabilnosti), ili, obrnuto, što je aminokiselina imala više kodona (odnosno, što je bila stabilnija), to se češće počelo javljati. Očigledno, odgovor na ovo fundamentalno pitanje je sličan odgovoru na pitanje „šta je bilo prvo, kokoška ili jaje?“ i vraća se u ona praistorijska i teško istraživa vremena kada je genetski kod tek nastao i optimizovan.

Osim toga, gledajući frekventnu distribuciju aminokiselina (slika 1), može se primijetiti da, općenito, što je aminokiselinska struktura jednostavnija, to se češće javlja (na primjer, isti triptofan, koji ima jedan od najsloženije strukture, javlja se najrjeđe). Ovo je takođe razumljivo, pošto jednostavna struktura obično znači stabilnost; “Jednostavnu” aminokiselinu je lakše sintetizirati i teže “pokvariti” od “složene”.

Međutim, stabilnost i otpornost na mutacije nisu jedine prednosti redundancije genetskog koda. Igrajući se alternativnim kodonima, moguće je fino podesiti različite parametre povezane s funkcioniranjem nukleinskih kiselina. I prije svega, treba spomenuti takozvanu “pristranost upotrebe kodona”.

“Kodonska pristranost” je situacija u kojoj, od nekoliko sinonimnih kodona u datom organizmu, preferiraju se samo jedan ili dva (slika 2). Iako se mnogo puta pokazalo da je za mnoge organizme takva pristranost uobičajena situacija, još uvijek nije jasno zašto se to događa. Najprihvaćenije objašnjenje u naučnoj zajednici za ovaj misteriozni fenomen je sljedeće.

Kao što je poznato, svaki kodon koji kodira aminokiselinu ima svoju tRNA. Neki organizmi imaju nešto poput „omiljenih“ tRNK, odnosno postoji mnogo više tRNK za jedan od sinonimnih kodona nego za druge. Ako želimo da se ovaj protein sintetizira brzo i ispravno, bolje je da ne eksperimentišemo s rijetkim kodonima, već da sastavimo njegovu sekvencu od najpopularnijih kodona, za koje je vjerojatnije da će tRNA plutati pored ribozoma i neće odgoditi prijevod.

“Kosina” u različitim tRNK je uočena prvenstveno kod brzorastućih organizama kojima je potrebna “industrijska” sinteza određenih proteina. Štaviše, kodonska pristranost se uočava prvenstveno za proteine ​​koji su eksprimirani na visokom nivou, odnosno za one za koje su brzina i kvalitet sinteze posebno važni. U isto vrijeme, priroda pojave pristranosti tRNA nije potpuno jasna, a potpuno je nejasno i ono što je prvo nastalo - pristranost kodona ili pristranost tRNA.

Međutim, uprkos svoj eleganciji, ovo objašnjenje može biti predmet poštene kritike. Činjenica je da se nivo translacije proteina određuje prvenstveno u fazi inicijacije (kada mRNA samo sleti na ribozom), a ne elongacije (kada se nove aminokiseline dodaju u proteinski lanac). A budući da elongacija nije ograničavajući stupanj sinteze proteina, onda se mučenje s odabirom stotina optimalnih kodona za ubrzanje ne čini sasvim opravdanim.

Druga verzija postojanja pristranosti povezana je sa sekundarnim strukturama koje formira mRNA. Komplementarni regioni mRNA presavijeni su u delove dvostruke spirale zvane ukosnice. Ponekad ove ukosnice igraju važnu ulogu u regulaciji različitih intracelularnih procesa (više o tome u problemu „Forma i sadržaj“). Međutim, općenito, takve ukosnice uvelike truju postojanje aparata za sintezu proteina i usporavaju translaciju. Štaviše, lako je pretpostaviti da će se ukosnice bogate GC parovima (parovi gvanin-citozin) čvršće držati jedna za drugu i raspetljati se gore od ukosnica bogate AU (adenin-uracilom) (jer su gvanin i citozin međusobno povezani tri vodonične veze, a adenin i uracil - samo dvije).

Stoga je mogući razlog preferencije određenih kodona optimizacija mRNA tako da se na njoj formira što manje ukosnica (ili se, možda, željene ukosnice formiraju na strateškim mjestima). Posebno je važno da regija koja kodira početak proteina u čijoj se blizini događa inicijacija prevođenja ostane „bez dlaka“, budući da su poremećaji u inicijaciji štetni za prevod u cjelini (vidi vrlo nedavni članak o tome od Daniela B. Goodmana, Georgea M. Church, Sriram Kosuri, 2013. Uzroci i efekti pristranosti N-terminalnog kodona u bakterijskim genima).

Još jedna misterija pristranosti kodona odnosi se na činjenicu da u nekim slučajevima postoji jasna sklonost prema rijetkim kodonima koji su obično nekarakteristični za datu vrstu. Jedno od objašnjenja za ovaj čudan obrazac je da se rijetki kodoni pojavljuju tamo gdje je potrebno usporiti translaciju (na primjer, tamo gdje prolazi granica proteinskih domena, tako da prethodni domen ima vremena da se savije prije nego što sljedeći počne da se sintetiše). Međutim, koliko sam shvatio, za ovu verziju još nema ozbiljnih dokaza. Treba napomenuti da su regije koje kodiraju sam početak, N-terminus, proteina obično vrlo bogate rijetkim kodonima; zašto takođe još nije potpuno jasno.

Konačno, još jedan zanimljiv rad sugerira da, za barem jedan organizam, cijanobakterija Synechococcus elongate, u grupi cirkadijalnih (kontrolirajući cirkadijalne ritmove) gena, naprotiv, koristi se neoptimalna upotreba kodona – odnosno ne koriste se najpopularniji kodoni za kodiranje ovih gena (Yao Xu et al., 2013. Ne- optimalna upotreba kodona je mehanizam za postizanje uslovljenosti cirkadijalnog sata). Autori sugerišu da se na taj način, uz pomoć određenih molekularnih mehanizama, poremeti ekspresija ovih gena u hladnim uslovima, kada je ovoj cijanobakteriji isplativije da radi bez cirkadijalnih ritmova.

Pogovor

Praktična primjena kodonske pristranosti prvenstveno leži u području biotehnologije. Činjenica je da se među biotehnolozima vrlo često dešavaju tužni incidenti: neki gen, pažljivo ubačen u određeni organizam biotehnološkom metodom, glatko odbija da se tu ekspresira ili se ispoljava previše sporo. Razlog je često taj što istraživači ne uzimaju u obzir neslaganje kodona karakterističnog za organizam donora (od kojeg je gen uzet) i organizam primaoca (u koji je gen umetnut). Promjenom sekvence gena na željeni način, ubacivanjem kodona koji su popularni u organizmu primaoca, možete ispraviti ovu situaciju i postići visok nivo ekspresije.

Ovo bi moglo biti korisno u širokom spektru primjena, od uzgoja proteina u bakterijskim stanicama do genske terapije, u kojoj se ispravan ubacuje u tijelo umjesto slomljene, mutantne verzije.

3) RNA POLIMERAZA

4) Ribosom

5) polizom

7) AMINOKISELINA

8) DNK triplet

A) PRENOSI INFORMACIJE U RIBOSOME

B) mjesto sinteze proteina

c) enzim koji obezbeđuje sintezu mRNA

d) izvor energije za reakciju

e) proteinski monomer

e) grupa nukleotida koja kodira jednu aminokiselinu

g) gen koji kodira informacije o proteinu

h) grupa ribozoma, mjesto sklapanja proteina

A-C-A-A-T-A-A-A-A-G-T-T-T-T-A-A-C-A-G-G-A-G-C-A-C-C-A-... odredite koliko nukleotida i tripleta ima u DNK i koja je dužina gena koji kodira sintezu vazopresina.

nukleotidi sa gvaninom (G). Koliko nukleotida sa timinom, adeninom, citozinom i gvaninom sadrži 2 lanca DNK molekula? Za koliko aminokiselina kodira ovaj dio molekule DNK?

nukleotida u DNK je 0,34 nm)? Koliko će vremena biti potrebno da se ovaj protein sintetiše ako je brzina kretanja ribozoma duž mRNA 6 tripleta u sekundi?

Fragment lanca mRNA ima nukleotidnu sekvencu: CCCCCCGCAGUA. Odredite sekvencu nukleotida u DNK, antikodone u tRNK i sekvencu aminokiselina u fragmentu proteinske molekule koristeći tabelu genetskih kodova.

Zadatak br. 2. Fragment lanca DNK ima sljedeću sekvencu nukleotida: TACCCTCTCTTG. Odredite nukleotidnu sekvencu mRNA, antikodone odgovarajućih tRNA i aminokiselinsku sekvencu odgovarajućeg fragmenta proteinske molekule koristeći tabelu genetskih kodova.

Problem br. 3
Nukleotidna sekvenca fragmenta DNK lanca je AATGCAGGTCATCA. Odrediti sekvencu nukleotida u mRNK i aminokiselina u polipeptidnom lancu. Šta će se dogoditi u polipeptidu ako se, kao rezultat mutacije u fragmentu gena, izgubi drugi triplet nukleotida? Koristite tabelu gent.code
Radioničko rješavanje zadataka na temu “Biosinteza proteina” (10. razred)

Problem br. 4
Regija gena ima sljedeću strukturu: CGG-AGC-TCA-AAT. Navedite strukturu odgovarajućeg dijela proteina, informacije o kojima se nalazi ovaj gen. Kako će uklanjanje četvrtog nukleotida iz gena uticati na strukturu proteina?
Problem br. 5
Protein se sastoji od 158 aminokiselina. Koliko dugo ga gen kodira?
Molekularna težina proteina X=50000. Odredite dužinu odgovarajućeg gena. Molekularna težina jedne aminokiseline je u prosjeku 100.
Problem br. 6
Koliko nukleotida sadrži gen (oba lanca DNK) u kojem je programiran protein od 51 aminokiseline inzulin?
Problem br. 7
Jedan od lanaca DNK ima molekulsku težinu od 34155. Odredite broj monomera proteina koji je programiran u ovoj DNK. Prosječna molekulska težina jednog nukleotida je 345.
Problem br. 8
Pod uticajem azotne kiseline, citozin se pretvara u gvanin. Kako će se promijeniti struktura sintetiziranog proteina virusa mozaika duhana sa sekvencom aminokiselina: serin-glicin-serin-izoleucin-treonin-prolin ako su svi nukleotidi citozina izloženi kiselini?
Problem br. 9
Kolika je molekulska težina gena (dva lanca DNK) ako je protein s molekulskom težinom od 1500 programiran u jednom lancu? Molekularna težina jedne aminokiseline je u prosjeku 100.
Problem br. 10
Dat je fragment polipeptidnog lanca: val-gli-phen-arg. Odredite strukturu odgovarajuće t-RNA, mRNA, DNK.
Problem br. 11
Dati fragment DNK gena: TCT-TCT-TCA-A... Odredite: a) primarnu strukturu proteina kodiranog u ovoj regiji; b) dužina ovog gena;
c) primarna struktura proteina sintetiziranog nakon gubitka 4. nukleotida
u ovom DNK.
Problem br. 12
Koliko će kodona biti u mRNA, nukleotida i tripleta u DNK genu i aminokiselina u proteinu ako se da 30 tRNA molekula?
Problem br. 13

Poznato je da se sve vrste RNK sintetiziraju na DNK šablonu. Fragment molekule DNK na kojem se sintetiše region centralne petlje tRNK ima sledeću sekvencu nukleotida: ATAGCTGAACGGACT. Odredite nukleotidnu sekvencu tRNA regije koja se sintetizira na ovom fragmentu i aminokiselinu koju će ta tRNA nositi tokom biosinteze proteina ako treći triplet odgovara tRNA antikodonu. Objasnite svoj odgovor. Da biste riješili zadatak, koristite tabelu genetskih kodova.

13.Polukonzervativan

Sinteza novog lanca odvija se povremeno sa formiranjem fragmenata dužine 700-800-2000 nukleotidnih ostataka. Postoji početna i krajnja tačka za replikaciju. Replikon se kreće duž molekule DNK i njeni novi dijelovi se odmotaju. Svaki od matičnih lanaca je predložak za lanac kćeri, koji se sintetizira po principu komplementarnosti. Kao rezultat uzastopnog povezivanja nukleotida, lanac DNK se produžava (faza elongacije) uz pomoć enzima DNK ligaze. Kada se dostigne potrebna dužina molekula, sinteza se zaustavlja – terminacija. Kod eukariota hiljade replikacionih viljuški rade odjednom. Kod prokariota, inicijacija se događa u jednoj tački u DNK prstenu, s dvije replikacijske vilice koje se kreću u 2 smjera. Na mjestu gdje se sastaju, dvolančani molekuli DNK se razdvajaju.

14. Genetski kod -

DNK koristi četiri nukleotida - adenin (A), guanin (G), citozin (C), timin (T), koji se u ruskoj literaturi označavaju slovima A, G, C i T. Ova slova čine abecedu genetski kod. RNK koristi iste nukleotide, s izuzetkom timina, koji je zamijenjen sličnim nukleotidom - uracil, koji je označen slovom U (U u literaturi na ruskom jeziku). U molekulima DNK i RNK nukleotidi su raspoređeni u lance i tako se dobijaju sekvence genetskih slova.

Transkripcija

Faze transkripcije:

3). Raskid

Broadcast

Obrada

15.

13.Polukonzervativan– Sinteza DNK počinje vezivanjem enzima helikaze za početak replikacije, koji odmotava dijelove DNK. DNK vezujući protein (DBP) je vezan za svaki od lanaca, sprečavajući njihovu vezu. Jedinica za replikaciju je replikon - ovo je područje između dvije tačke na kojem počinje sinteza lanaca kćeri. Interakcija enzima s izvorom replikacije naziva se inicijacija. Ova tačka se kreće duž lanca (3'OH → 5'P) i formira se viljuška za replikaciju.

Sinteza novog lanca odvija se povremeno sa formiranjem fragmenata dužine 700-800-2000 nukleotidnih ostataka. Postoji početna i krajnja tačka za replikaciju. Replikon se kreće duž molekule DNK i njeni novi dijelovi se odmotaju. Svaki od matičnih lanaca je predložak za lanac kćeri, koji se sintetizira po principu komplementarnosti. Kao rezultat uzastopnog povezivanja nukleotida, lanac DNK se produžava (faza elongacije) uz pomoć enzima DNK ligaze.

Kada se dostigne potrebna dužina molekula, sinteza se zaustavlja – terminacija. Kod eukariota hiljade replikacionih viljuški rade odjednom. Kod prokariota, inicijacija se događa u jednoj tački u DNK prstenu, s dvije replikacijske vilice koje se kreću u 2 smjera. Na mjestu gdje se sastaju, dvolančani molekuli DNK se razdvajaju.

14. Genetski kod - Ovo je metoda karakteristična za sve žive organizme kodiranja sekvence aminokiselina proteina pomoću sekvence nukleotida.

DNK koristi četiri nukleotida - adenin (A), guanin (G), citozin (C), timin (T), koji se u ruskoj literaturi označavaju slovima A, G, C i T.

Ova slova čine abecedu genetskog koda. RNK koristi iste nukleotide, s izuzetkom timina, koji je zamijenjen sličnim nukleotidom - uracil, koji je označen slovom U (U u literaturi na ruskom jeziku). U molekulima DNK i RNK nukleotidi su raspoređeni u lance i tako se dobijaju sekvence genetskih slova.

Za izgradnju proteina u prirodi koristi se 20 različitih aminokiselina. Svaki protein je lanac ili nekoliko lanaca aminokiselina u strogo definiranom nizu. Ova sekvenca određuje strukturu proteina, a time i sva njegova biološka svojstva. Skup aminokiselina je također univerzalan za gotovo sve žive organizme.

Implementacija genetskih informacija u živim stanicama (tj. sinteza proteina kodiranog genom) provodi se pomoću dva matrična procesa: transkripcije (tj. sinteze mRNA na DNK matrici) i translacije genetskog koda. u sekvencu aminokiselina (sinteza polipeptidnog lanca na matriksu mRNA). Tri uzastopna nukleotida su dovoljna za kodiranje 20 aminokiselina, kao i stop signal koji ukazuje na kraj sekvence proteina. Skup od tri nukleotida naziva se triplet. Prihvaćene skraćenice koje odgovaraju aminokiselinama i kodonima prikazane su na slici.

Triplet - značajna jedinica koda je kombinacija tri nukleotida (triplet ili kodon).

Kontinuitet - nema interpunkcije između trojki, odnosno informacija se čita neprekidno.

Nepreklapanje - isti nukleotid ne može istovremeno biti dio dva ili više tripleta. (Nije tačno za neke gene koji se preklapaju u virusima, mitohondrijama i bakterijama koje kodiraju više proteina pomaka okvira.)

Jedinstvenost - određeni kodon odgovara samo jednoj aminokiselini. (Ovo svojstvo nije univerzalno. UGA kodon u Euplotes crassus kodira dvije aminokiseline - cistein i selenocistein)

Degeneracija (redundancija) - nekoliko kodona može odgovarati istoj aminokiselini.

Univerzalnost – genetski kod funkcionira isto u organizmima različitog nivoa složenosti – od virusa do ljudi.

Ekspresija gena je implementacija informacija zapisanih u genima, koja se odvija u dvije faze: transkripcija, translacija.

Transkripcija- Sinteza RNK koristeći DNK kao šablon. Kao rezultat, nastaju 3 vrste RNK: matrična (mRNA), ribosomalna (rRNA), transportna (tRNA).

Faze transkripcije:

1). Inicijacija je formiranje nekoliko početnih jedinica RNK.

2). Elongacija - nastavlja se dalje odvijanje DNK i sinteza RNK duž kodirajućeg lanca.

3). Raskid- kada polimeraza dođe do terminatora (početne tačke transkripcije), odmah se odvaja od DNK, lokalni DNK-RNA hibrid se uništava i novosintetizovana RNA se transportuje iz jezgra u citoplazmu. Transkripcija se završava.

Broadcast- sinteza polipeptidnog lanca koristeći mRNA kao šablon. Sva tri glavna tipa RNK su uključena u translaciju: m-, p-, tRNA. mRNA je informaciona matrica; tRNA “opskrbljuju” aminokiseline i prepoznaju mRNA kodone; rRNA zajedno sa proteinima formira ribozome, koji drže mRNA, tRNA i protein i vrše sintezu polipeptidnog lanca.

Obrada- skup biohemijskih reakcija u kojima se pre-RNA skraćuju i podvrgavaju hemijskim modifikacijama, usled čega se formiraju zrele RNK. Četvrta vrsta RNK, mala nuklearna RNK (snRNA), uključena je u ovaj proces.

15. Genomski nivo organizacije nasljednog materijala, koji objedinjuje cjelokupni skup hromozomskih gena, je evolucijski uspostavljena struktura, koju karakteriše relativno veća stabilnost od gena i hromozomskih nivoa. Na genomskom nivou, sistem gena uravnoteženih doza i ujedinjenih veoma složenim funkcionalnim odnosima je nešto više od jednostavne kolekcije pojedinačnih jedinica. Dakle, rezultat funkcioniranja genoma je formiranje fenotipa cijelog organizma. S tim u vezi, fenotip organizma ne može se predstaviti kao jednostavan skup karakteristika i svojstava, to je organizam u svoj raznolikosti svojih karakteristika kroz čitav tok individualnog razvoja. Stoga je održavanje postojanosti organizacije nasljednog materijala na genomskom nivou od iznimne važnosti da bi se osigurao normalan razvoj organizma i reprodukcija prvenstveno karakteristika vrste kod jedinke.

Istovremeno, prihvatljivost rekombinacije jedinica nasljeđa u genotipovima jedinki određuje njihovu genetsku raznolikost, što ima važan evolucijski značaj. Mutacijske promjene koje se javljaju na genomskom nivou organizacije nasljednog materijala – mutacije regulatornih gena koje imaju široko pleiotropno djelovanje, kvantitativne promjene u dozama gena, translokacije i transpozicije genetskih jedinica koje utiču na prirodu ekspresije gena, i konačno, mogućnost uključivanje stranih informacija u genom tokom horizontalnog transfera nukleotidnih sekvenci između organizama različitih vrsta, što se ponekad pokaže kao evolucijski obećavajuće, vjerovatno su glavni razlog ubrzanja evolucijskog procesa u određenim fazama istorijskog razvoja. živih formi na Zemlji.

Biosinteza proteina, DNK kod, transkripcija

Svaka ćelija sintetiše nekoliko hiljada različitih proteinskih molekula. Proteini su kratkotrajni, njihovo postojanje je ograničeno, nakon čega se uništavaju. Sposobnost sinteze strogo definiranih proteina je naslijeđena; informacija o sekvenci aminokiselina u proteinskom molekulu je kodirana kao sekvenca nukleotida u DNK.

IN genom Ljudi imaju manje od 100.000 gena, koji se nalaze na 23 hromozoma. Jedan hromozom sadrži nekoliko hiljada gena, koji su raspoređeni u linearnom redosledu u određenim regionima hromozoma - loci.

Gen je dio molekule DNK koji kodira primarnu sekvencu aminokiselina u polipeptidu ili sekvencu nukleotida u transportu i ribosomske RNA molekule.

Dakle, sekvenca nukleotida na neki način kodira sekvencu aminokiselina. Čitav niz proteina formiran je od 20 različitih aminokiselina, a u DNK postoje 4 vrste nukleotida. Ako pretpostavimo da jedan nukleotid kodira jednu aminokiselinu, onda 4 nukleotida mogu kodirati 4 aminokiseline; ako 2 nukleotida kodiraju jednu aminokiselinu, tada se broj kodiranih kiselina povećava na 42 - 16. To znači da DNK kod mora biti triplet. Dokazano je da tačno tri nukleotida kodiraju jednu aminokiselinu; u ovom slučaju mogu biti kodirane 43 - 64 aminokiseline. A pošto postoji samo 20 aminokiselina, neke aminokiseline moraju biti kodirane s nekoliko tripleta.

Trenutno su poznata sljedeća svojstva genetskog koda:

1. Trostruko: Svaka aminokiselina je kodirana tripletom nukleotida.

2. Nedvosmislenost: Kodni triplet, kodon, koji odgovara samo jednoj aminokiselini.

3. Degeneracija(redundancija): jedna aminokiselina može biti kodirana sa nekoliko (do šest) kodona.

4. Svestranost: genetski kod je isti, iste aminokiseline kodiraju isti tripleti nukleotida u svim organizmima na Zemlji.

5. Bez preklapanja: nukleotidna sekvenca ima okvir čitanja od 3 nukleotida; isti nukleotid ne može biti dio dva tripleta. (Bila jednom jedna tiha mačka, ta mačka mi je bila draga);

6. Od 64 kodna tripleta, 61 kodon je kodiranje, kodirati za aminokiseline, a 3 su gluposti, ne kodiraju za aminokiseline, prekidanje sinteza polipeptida tokom rada ribozoma (UAA, UGA, UAG). Osim toga, postoji kodon - inicijator(metionin), od kojeg počinje sinteza bilo kojeg polipeptida.

Tabela 7.

Genetski kod

Prvi nukleotid u tripletu je jedan od četiri lijeva vertikalna reda, drugi je jedan od gornjih horizontalnih redova, a treći je jedan od desnih vertikalnih redova.

Početkom 50-ih godina. F. Crick je formulirao središnju dogmu molekularne biologije:

DNA®RNA®protein.

Informacije o proteinu nalaze se na DNK; mRNA se sintetiše na DNK matrici, koja je matrica za sintezu proteinske molekule. Sinteza šablona omogućava vrlo preciznu i brzu sintezu polimernih makromolekula koje se sastoje od ogromnog broja monomera. Naišli smo na reakcije sinteze matriksa tokom udvostručavanja molekula DNK, sinteze mRNA ( transkripcija) i sintezu proteinske molekule pomoću mRNA ( emitovanje) - također reakcije sinteze matrice.

Transkripcija.

Genetski kod. Osobine genetskog koda.

U skladu sa prihvaćenim konvencijama, početak gena na dijagramima je prikazan sa leve strane (Sl. 292). Nekodirajući lanac DNK molekula ima lijevi kraj 5′ i desni kraj 3′; kodiranje, matrica, sa kojom dolazi do transkripcije, ima suprotan smjer. Enzim odgovoran za sintezu mRNA RNA polimeraza, pridružuje se promoter, koji se nalazi na 3′ kraju lanca DNK šablona i uvijek se kreće od 3′ do 5′ kraja. Promotor je specifičan niz nukleotida na koji se može vezati enzim RNA polimeraza. Neophodno je da sinteza mRNA počne striktno na početku gena. Od besplatnog ribonukleozid trifosfati(ATP, UTP, GTP, CTP), komplementarno DNK nukleotidima, RNK polimeraza formira mRNA.

Energija za sintezu mRNA sadržana je u visokoenergetskim vezama ribonukleozid trifosfata. Poluživot mRNA se računa u satima, pa čak i danima, tj. oni su stabilni.

Transkripcija i translacija su razdvojeni u prostoru i vremenu, transkripcija se dešava u jezgru iu jednom trenutku, translacija se dešava u citoplazmi iu potpuno drugom vremenu. Za transkripciju je potrebno: 1 - DNK kodirajući lanac, matriks; 2 - enzimi, jedan od njih je RNA polimeraza; 3 - ribonukleozid trifosfati.

Broadcast

Broadcast- proces formiranja polipeptidnog lanca na matrici mRNA, ili konverzija informacija kodiranih kao sekvenca nukleotida mRNA u sekvencu aminokiselina u polipeptidu. Sinteza proteinskih molekula odvija se u citoplazmi ili na grubom endoplazmatskom retikulumu. Proteini za vlastite potrebe stanice sintetiziraju se u citoplazmi; proteini sintetizirani u ER se kroz njegove kanale transportuju do Golgijevog kompleksa i uklanjaju iz stanice.

Koriste se za transport aminokiselina do ribozoma. transfer RNK, tRNA. Ima ih više od 30 vrsta u ćeliji, dužina tRNA je od 76 do 85 nukleotidnih ostataka, imaju tercijarni strukture zbog uparivanja komplementarnih nukleotida i oblikovan je kao list djeteline. U tRNK postoje antikodonska petlja I akceptorsko mjesto. Na vrhu antikodonske petlje, svaka tRNA ima antikodon, komplementaran kodnom tripletu određene aminokiseline, a akceptorsko mjesto na 3′ kraju je sposobno za aminoacil-tRNA sintetaze vezati upravo ovu aminokiselinu (uz potrošnju ATP-a). Dakle, svaka amino kiselina ima njihove tRNA I Vaši enzimi, vezivanje aminokiseline na tRNA.

Dvadeset tipova aminokiselina je kodirano sa 61 kodnim tripletom; teoretski, može postojati 61 tip tRNA sa odgovarajućim antikodonima, odnosno jedna aminokiselina može imati nekoliko tRNA. Utvrđeno je postojanje nekoliko tRNA sposobnih da se vežu za isti kodon (posljednji nukleotid u antikodonu nije uvijek važan). Ukupno je otkriveno više od 30 različitih tRNA (slika 293).

Organele odgovorne za sintezu proteina u ćeliji - ribozomi. Kod eukariota ribozomi se nalaze u nekim organelama - mitohondrijima i plastidima (70-S ribozomi) iu citoplazmi: u slobodnom obliku i na membranama endoplazmatskog retikuluma (80-S ribozomi). Mala ribosomska podjedinica je odgovorna za genetski, funkcije dekodiranja; veliki - za biohemijski, enzimski.

U maloj podjedinici ribosoma nalazi se funkcionalni centar (FC) sa dva dijela - peptidil(P-plot) i aminoacil(A-presjek). FCR može sadržavati šest nukleotida mRNA, tri u peptidilnoj i tri u aminoacilnoj regiji.

Sinteza proteina počinje od trenutka kada se mala ribosomalna podjedinica veže na 5′ kraj mRNA, čije P mjesto ulazi metionin tRNA sa aminokiselinom metioninom (slika 294). Bilo koji polipeptidni lanac na N-kraju prvo ima metionin, koji se kasnije najčešće odvaja. Sinteza polipeptida teče od N-terminusa do C-kraja, odnosno formira se peptidna veza između karboksilne grupe prve i amino grupe druge aminokiseline.

Zatim se veže velika ribosomalna podjedinica i druga tRNA ulazi u A-mjesto, čiji se antikodon komplementarno uparuje sa kodonom mRNA koji se nalazi na A-mjestu.

Peptidiltransferazni centar velika podjedinica katalizira stvaranje peptidne veze između metionina i druge aminokiseline. Ne postoji poseban enzim koji katalizira stvaranje peptidnih veza. Energija za formiranje peptidne veze dobija se hidrolizom GTP (slika 295).

Čim se formira peptidna veza, metioninska tRNA se odvaja od metionina, a ribosom prelazi na sljedeći triplet koda mRNA, koji završava na A mjestu ribosoma, a metioninska tRNA se gura u citoplazmu. 2 GTP molekula se troše po ciklusu. Zatim se sve ponavlja, formira se peptidna veza između druge i treće aminokiseline.

Emitiranje se nastavlja sve dok ne dođe do A-sekcije stop kodon(UAA, UAG ili UGA), za koje se vezuje poseban faktor oslobađanja proteina, proteinski lanac se odvaja od tRNA i napušta ribozom. Dolazi do disocijacije, odvajanja ribosomskih subčestica.

Mnogi proteini se sintetiziraju kao prekursori koji sadrže LP - vodeća sekvenca(15 - 25 aminokiselinskih ostataka na N-kraju, “proteinski pasoš”). LP određuju odredište proteina, "smjer" proteina (na jezgro, na mitohondrije, na plastide, na Golgijev kompleks). Proteolitički enzimi tada odcjepljuju lijek.

Brzina kretanja ribosoma duž mRNA je 5-6 tripleta u sekundi; ćeliji je potrebno nekoliko minuta da sintetizira proteinski molekul koji se sastoji od stotina aminokiselinskih ostataka. Prvi veštački sintetizovan protein bio je insulin, koji se sastojao od 51 aminokiselinskog ostatka. Bilo je potrebno 5.000 operacija, uključujući 10 ljudi tokom tri godine.

Dakle, za translaciju je potrebno: 1 - mRNA, koja kodira sekvencu aminokiselina u polipeptidu; 2 - ribozomi koji dekodiraju mRNA i formiraju polipeptid; 3 - tRNA koje transportuju aminokiseline do ribozoma; 4 - energija u obliku ATP i GTP za vezivanje aminokiselina na ribozom i za rad ribozoma; 5 - aminokiseline, građevinski materijal; 6 - enzimi (aminoacil-tRNA sintetaze, itd.).

U tjelesnom metabolizmu vodeću ulogu imaju proteini i nukleinske kiseline.

Proteinske supstance čine osnovu svih vitalnih ćelijskih struktura, imaju neobično visoku reaktivnost i obdarene su katalitičkim funkcijama.

Nukleinske kiseline dio su najvažnijeg organa ćelije – jezgra, kao i citoplazme, ribozoma, mitohondrija itd. Nukleinske kiseline imaju važnu, primarnu ulogu u naslijeđu, varijabilnosti organizma, te u sintezi proteina.

Plan sinteze protein se pohranjuje u ćelijskom jezgru, i direktna sinteza se dešava izvan jezgra, pa je neophodno pomoć za isporuku kodiranog plana od jezgra do mjesta sinteze. Volim ovo pomoć koje predstavljaju molekule RNK.

Proces počinje u ćelijskom jezgru: deo DNK „merdevina“ se odmotava i otvara. Zahvaljujući tome, RNK slova formiraju veze sa otvorenim DNK slovima jednog od lanaca DNK. Enzim prenosi RNK slova kako bi ih spojio u lanac. Ovako se slova DNK „prepisuju“ u slova RNK. Novoformirani lanac RNK se odvaja, a DNK "ljestve" se ponovo uvijaju.

Nakon daljnjih modifikacija, ovaj tip kodirane RNK je potpun.

RNA izlazi iz jezgra i odlazi na mjesto sinteze proteina, gdje se dešifruju RNK slova. Svaki skup od tri RNA slova formira "riječ" koja predstavlja jednu specifičnu aminokiselinu.

Druga vrsta RNK pronalazi ovu aminokiselinu, hvata je uz pomoć enzima i dostavlja je na mjesto sinteze proteina. Kako se RNK poruka čita i prevodi, lanac aminokiselina raste. Ovaj lanac se uvija i savija u jedinstveni oblik, stvarajući jednu vrstu proteina.
Čak je i proces savijanja proteina izvanredan: korištenje kompjutera za izračunavanje svih mogućnosti savijanja proteina prosječne veličine koji se sastoji od 100 aminokiselina trajalo bi 10 27 godina. I nije potrebno više od jedne sekunde da se formira lanac od 20 aminokiselina u tijelu – a ovaj proces se odvija kontinuirano u svim stanicama tijela.

Geni, genetski kod i njegova svojstva.

Na Zemlji živi oko 7 milijardi ljudi. Osim 25-30 miliona parova jednojajčanih blizanaca, genetski svi ljudi su različiti: svako je jedinstven, ima jedinstvene nasljedne karakteristike, karakterne osobine, sposobnosti i temperament.

Ove razlike su objašnjene razlike u genotipovima- skupovi gena organizma; Svaka je jedinstvena. Utjelovljene su genetske karakteristike određenog organizma u proteinima- dakle, struktura proteina jedne osobe razlikuje se, iako vrlo malo, od proteina druge osobe.

To ne znači da dve osobe nemaju potpuno iste proteine. Proteini koji obavljaju iste funkcije mogu biti isti ili se samo neznatno razlikovati jedan od drugog za jednu ili dvije aminokiseline. Ali na Zemlji nema ljudi (osim jednojajčanih blizanaca) koji imaju sve iste proteine.

Informacije o primarnoj strukturi proteina kodiran kao niz nukleotida u dijelu molekule DNK - gen – jedinica nasljedne informacije organizma. Svaki molekul DNK sadrži mnogo gena. Totalnost svih gena jednog organizma čini ga genotip .

Kodiranje nasljednih informacija događa se korištenjem genetski kod , koji je univerzalan za sve organizme i razlikuje se samo po izmjeni nukleotida koji formiraju gene i kodiraju proteine ​​određenih organizama.

Genetski kod obuhvata tripleti nukleotida Kombinacija DNK na različite načine sekvence(AAT, GCA, ACG, TGC, itd.), od kojih svaki kodira specifično amino kiseline(koji će biti integrisan u polipeptidni lanac).

Aminokiseline 20, A mogućnosti za kombinacije četiri nukleotida u grupama od tri – 64 četiri nukleotida su dovoljna za kodiranje 20 aminokiselina

Zbog toga jedna aminokiselina može biti kodiran nekoliko trojki.

Neki trojci uopće ne kodiraju aminokiseline, ali Lansira ili zaustavlja biosinteza proteina.

Zapravo kod broji sekvence nukleotida u molekulu mRNA, jer uklanja informacije iz DNK (proces transkripcije) i prevodi ga u niz aminokiselina u molekulima sintetiziranih proteina (proces emisije).

Sastav mRNA uključuje ACGU nukleotide, čiji se tripleti nazivaju kodoni: triplet na DNK CGT na mRNA će postati triplet GCA, a triplet DNK AAG će postati triplet UUC.

Upravo mRNA kodoni genetski kod se ogleda u zapisu.

dakle, genetski kod - jedinstveni sistem za snimanje nasljednih informacija u molekulima nukleinske kiseline u obliku nukleotidne sekvence. Genetski kod zasnovano o upotrebi abecede koja se sastoji od samo četiri slova-nukleotida, koji se razlikuju po dušičnim bazama: A, T, G, C.

Osnovna svojstva genetskog koda :

1. Genetski kod je triplet. Triplet (kodon) je niz od tri nukleotida koji kodiraju jednu aminokiselinu. Budući da proteini sadrže 20 aminokiselina, očito je da svaka od njih ne može biti kodirana jednim nukleotidom (pošto u DNK postoje samo četiri tipa nukleotida, u ovom slučaju 16 aminokiselina ostaje nekodirano). Dva nukleotida također nisu dovoljna za kodiranje aminokiselina, jer se u ovom slučaju može kodirati samo 16 aminokiselina. To znači da je najmanji broj nukleotida koji kodiraju jednu aminokiselinu tri. (U ovom slučaju, broj mogućih nukleotidnih tripleta je 4 3 = 64).

2. Redundancija (degeneracija) Kod je posljedica njegove tripletne prirode i znači da jedna aminokiselina može biti kodirana s nekoliko tripleta (pošto ima 20 aminokiselina i 64 tripleta), s izuzetkom metionina i triptofana, koje kodira samo jedan triplet. Osim toga, neki tripleti obavljaju specifične funkcije: u molekuli mRNA, tripleti UAA, UAG, UGA su stop kodoni, odnosno stop signali koji zaustavljaju sintezu polipeptidnog lanca. Triplet koji odgovara metioninu (AUG), koji se nalazi na početku lanca DNK, ne kodira aminokiselinu, već obavlja funkciju iniciranja (uzbudljivog) čitanja.

3. Uz redundantnost, kod ima svojstvo nedvosmislenost: Svaki kodon odgovara samo jednoj specifičnoj aminokiselini.

4. Kod je kolinearan, one. sekvenca nukleotida u genu tačno odgovara sekvenci aminokiselina u proteinu.

5. Genetski kod se ne preklapa i kompaktan, tj. ne sadrži "znakove interpunkcije". To znači da proces čitanja ne dopušta mogućnost preklapanja kolona (trojki), te, počevši od određenog kodona, očitavanje se nastavlja kontinuirano, triplet za tripletom, sve dok ne signalizira stop ( stop kodoni).

6. Genetski kod je univerzalan Nuklearni geni svih organizama na isti način kodiraju informacije o proteinima, bez obzira na nivo organizacije i sistematski položaj ovih organizama.

Postoji tablice genetskih kodova za dekodiranje kodona mRNA i konstruisanje lanaca proteinskih molekula.

Reakcije sinteze šablona.

Reakcije nepoznate u neživoj prirodi dešavaju se u živim sistemima - reakcije matrična sinteza .

Termin "matrica"„U tehnologiji oni označavaju kalup koji se koristi za livenje novčića, medalja i tipografskih fontova: očvrsli metal tačno reproducira sve detalje kalupa koji se koristi za livenje. Matrična sinteza nalikuje livenju na matricu: novi molekuli se sintetišu u tačnom skladu sa planom postavljenim u strukturi postojećih molekula.

Matrični princip leži u srži najvažnije sintetičke reakcije ćelije, kao što je sinteza nukleinskih kiselina i proteina. Ove reakcije osiguravaju tačan, strogo specifičan slijed monomernih jedinica u sintetiziranim polimerima.

Ovdje se odvija usmjerena akcija. povlačenje monomera na određenu lokacijućelije - u molekule koji služe kao matrica u kojoj se odvija reakcija. Ako bi se takve reakcije dogodile kao rezultat nasumičnih sudara molekula, one bi se odvijale beskonačno sporo. Sinteza složenih molekula na principu šablona se izvodi brzo i precizno.

Uloga matrice makromolekule nukleinskih kiselina DNK ili RNK igraju u matričnim reakcijama.

Monomerni molekuli iz kojih se sintetiše polimer – nukleotidi ili aminokiseline – u skladu sa principom komplementarnosti, lociraju se i fiksiraju na matrici po strogo definisanom, specificiranom redosledu.

Onda se to desi "unakrsno povezivanje" monomernih jedinica u polimerni lanac, a gotov polimer se ispušta iz matrice.

Nakon toga matrica je spremna do sklapanja nove molekule polimera. Jasno je da kao što se na datom kalupu može izliti samo jedan novčić ili jedno slovo, tako se na datu matričnu molekulu može „sastaviti“ samo jedan polimer.

Matrični tip reakcije- specifičnost hemije živih sistema. Oni su osnova temeljnog svojstva svih živih bića – njegovog sposobnost reprodukcije sopstvene vrste.

TO reakcije sinteze matrice uključuju:

1. Replikacija DNK - proces samoumnožavanja molekula DNK, koji se odvija pod kontrolom enzima. Na svakom od lanaca DNK nastalih nakon kidanja vodoničnih veza, sintetizira se kćer DNK lanac uz sudjelovanje enzima DNK polimeraze. Materijal za sintezu su slobodni nukleotidi prisutni u citoplazmi ćelija.

Biološko značenje replikacije leži u tačnom prijenosu nasljedne informacije sa molekula majke na molekule kćeri, što se obično događa tokom diobe somatskih stanica.

Molekul DNK se sastoji od dva komplementarna lanca. Ovi lanci se drže zajedno slabim vodoničnim vezama koje se mogu razbiti enzimima.

Molekul je sposoban za samoumnožavanje (replikaciju), a na svakoj staroj polovini molekula se sintetiše nova polovina.

Osim toga, molekul mRNA može se sintetizirati na molekulu DNK, koji zatim prenosi informacije primljene od DNK do mjesta sinteze proteina.

Prijenos informacija i sinteza proteina odvijaju se prema matričnom principu, koji je uporediv sa radom štamparske mašine u štampariji. Informacije iz DNK se kopiraju mnogo puta. Ukoliko dođe do grešaka tokom kopiranja, one će se ponoviti u svim narednim kopijama.

Istina, neke greške pri kopiranju informacija s molekulom DNK mogu se ispraviti - proces eliminacije greške se naziva reparacija. Prva od reakcija u procesu prijenosa informacija je replikacija molekula DNK i sinteza novih lanaca DNK.

2. transkripcija – sinteza i-RNA na DNK, proces uklanjanja informacije iz molekule DNK, sintetizirane na njoj od strane i-RNA molekula.

I-RNA se sastoji od jednog lanca i sintetizira se na DNK u skladu s pravilom komplementarnosti uz učešće enzima koji aktivira početak i kraj sinteze i-RNA molekula.

Gotova molekula mRNA ulazi u citoplazmu na ribozome, gdje se odvija sinteza polipeptidnih lanaca.

3. emitovanje - sinteza proteina korištenjem mRNA; proces prevođenja informacija sadržanih u nukleotidnoj sekvenci mRNA u sekvencu aminokiselina u polipeptidu.

4 .sinteza RNK ili DNK iz RNK virusa

Redoslijed matriksnih reakcija tokom biosinteze proteina može se predstaviti kao shema:

dakle, biosinteza proteina- ovo je jedan od tipova plastične razmjene, tokom koje se nasljedne informacije kodirane u DNK genima implementiraju u specifičnu sekvencu aminokiselina u proteinskim molekulima.

Proteinski molekuli su u suštini polipeptidnih lanaca sastoje se od pojedinačnih aminokiselina. Ali aminokiseline nisu dovoljno aktivne da se međusobno kombinuju. Stoga, prije nego što se spoje jedna s drugom i formiraju proteinski molekul, aminokiseline moraju aktivirati. Ova aktivacija se događa pod djelovanjem posebnih enzima.

Kao rezultat aktivacije, aminokiselina postaje labilnija i pod utjecajem istog enzima vezuje se za tRNA. Svaka aminokiselina striktno odgovara specifična tRNA, koji nalazi“njegove” aminokiseline i transferi u ribozom.

Shodno tome, razne aktivirane aminokiseline vezane za njihove tRNA. Ribozom je sličan konvejer da sastavi proteinski lanac od raznih aminokiselina koje su mu dostavljene.

Istovremeno sa t-RNA, na kojoj "sjedi" vlastita aminokiselina, " signal" iz DNK koja se nalazi u jezgru. U skladu s ovim signalom, u ribosomu se sintetizira jedan ili drugi protein.

Usmjeravajući utjecaj DNK na sintezu proteina ne vrši se direktno, već uz pomoć posebnog posrednika - matrica ili glasnička RNK (m-RNA ili i-RNA), koji sintetizirana u jezgru pod utjecajem DNK, tako da njegov sastav odražava sastav DNK. Molekul RNK je poput odljevka DNK oblika. Sintetizirana mRNA ulazi u ribozom i, takoreći, prenosi je u ovu strukturu plan- kojim redoslijedom se aktivirane aminokiseline koje ulaze u ribozom moraju međusobno kombinirati da bi se sintetizirao određeni protein? inače, genetske informacije kodirane u DNK prenose se na mRNA, a zatim na protein.

Molekul mRNA ulazi u ribozom i šavovi ona. Određuje se onaj njegov segment koji se trenutno nalazi u ribosomu kodon (triplet), na potpuno specifičan način stupa u interakciju s onima koji su mu strukturno slični triplet (antikodon) u transfer RNK, koja je dovela aminokiselinu u ribozom.

Prenesite RNK sa svojom aminokiselinom odgovara na određeni kodon mRNA i povezuje s njim; do sledećeg susednog regiona mRNA za koju je vezana druga tRNA drugu aminokiselinu i tako sve dok se ne pročita cijeli lanac i-RNA, dok se sve aminokiseline ne redukuju odgovarajućim redoslijedom, formirajući proteinski molekul.

I tRNA, koja je isporučila aminokiselinu u određeni dio polipeptidnog lanca, oslobođen od svoje aminokiseline i izlazi iz ribozoma.

Onda opet u citoplazmi može mu se pridružiti željena aminokiselina, i opet će prenijeti u ribozom.

U procesu sinteze proteina istovremeno je uključen ne jedan, već nekoliko ribozoma - poliribozoma.

Glavne faze prijenosa genetskih informacija:

sinteza na DNK kao mRNA šablonu (transkripcija)

sinteza polipeptidnog lanca u ribosomima prema programu sadržanom u mRNA (translacija).

Faze su univerzalne za sva živa bića, ali se vremenski i prostorni odnosi ovih procesa razlikuju kod pro- i eukariota.

U eukarioti transkripcija i translacija su strogo odvojeni u prostoru i vremenu: u jezgri se odvija sinteza različitih RNK, nakon čega molekule RNK moraju napustiti jezgro prolazeći kroz nuklearnu membranu. RNK se zatim transportuju u citoplazmi do mjesta sinteze proteina - ribozoma. Tek nakon toga dolazi sljedeća faza - emitovanje.

Kod prokariota, transkripcija i translacija se dešavaju istovremeno.

dakle,

mjesto sinteze proteina i svih enzima u stanici su ribozomi - to je kao "fabrike" proteina, poput radnje za sklapanje, gdje se isporučuju svi materijali potrebni za sklapanje polipeptidnog lanca proteina od aminokiselina. Priroda sintetiziranog proteina zavisi od strukture i-RNA, od redosleda rasporeda nukleoida u njoj, a struktura i-RNA odražava strukturu DNK, tako da u konačnici specifična struktura proteina, odnosno redosled rasporeda raznih aminokiselina u njemu, zavisi od redosleda rasporeda nukleoida u DNK, od strukture DNK.

Navedena teorija biosinteze proteina se zove teorija matrica. Matrica ove teorije pozvan jer da nukleinske kiseline igraju ulogu matrica u koje se bilježe sve informacije u vezi s redoslijedom aminokiselinskih ostataka u proteinskom molekulu.

Izrada matrične teorije biosinteze proteina i dekodiranje aminokiselinskog koda je najveće naučno dostignuće 20. veka, najvažniji korak ka rasvetljavanju molekularnog mehanizma nasleđa.

Tematski zadaci

A1. Koja je izjava lažna?

1) genetski kod je univerzalan

2) genetski kod je degenerisan

3) genetski kod je individualan

4) genetski kod je triplet

A2. Jedan triplet DNK kodira:

1) sekvenca aminokiselina u proteinu

2) jedan znak organizma

3) jedna aminokiselina

4) nekoliko aminokiselina

A3. "Znakovi interpunkcije" genetskog koda

1) pokreću sintezu proteina

2) zaustavi sintezu proteina

3) kodiraju određene proteine

4) kodiraju grupu aminokiselina

A4. Ako je kod žabe aminokiselina VALIN kodirana tripletom GUU, onda se kod psa ova aminokiselina može kodirati tripletom:

1) GUA i GUG

2) UTC i UCA

3) TsUTs i TsUA

4) UAG i UGA

A5. Sinteza proteina je trenutno završena

1) prepoznavanje kodona antikodonom

2) ulazak mRNA u ribozome

3) pojavu "znaka interpunkcije" na ribozomu

4) spajanje aminokiseline na t-RNA

A6. Navedite par ćelija u kojima jedna osoba sadrži različite genetske informacije?

1) ćelije jetre i želuca

2) neuron i leukocit

3) mišićne i koštane ćelije

4) ćelija jezika i jaje

A7. Funkcija mRNA u procesu biosinteze

1) čuvanje nasljednih podataka

2) transport aminokiselina do ribozoma

3) prijenos informacija na ribozome

4) ubrzanje procesa biosinteze

A8. Antikodon tRNA se sastoji od UCG nukleotida. Koji DNK triplet mu je komplementaran?