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Reazione a catena della polimerasi. Codice nucleotidico-amminoacidico e sue proprietà Reazioni di sintesi dello stampo

La specificità di qualsiasi proteina è determinata dalla sua struttura primaria. Gli acidi nucleici devono contenere 20 amminoacidi proteinogenici e le informazioni su di essi possono essere registrate solo nella parte variabile degli acidi nucleici utilizzando basi azotate.

Sia il DNA che l'RNA contengono quattro basi azotate basiche. Con una base azotata possono essere codificati solo quattro amminoacidi diversi. Usando due - 16 (42 = 16). Combinando quattro basi azotate tre a tre si possono ottenere 64 combinazioni (43 = 64). Questo è più che sufficiente per crittografare tutti i 20 aminoacidi.

Un gruppo di tre basi azotate (o nucleotidi) in una catena polinucleotidica, che codifica per un amminoacido, è chiamato tripletta.

Nel corso della decifrazione del codice nucleotide-amminoacido, è stato stabilito il significato semantico di ciascuna tripletta. Delle 64 possibili triplette, 61 codificano per aminoacidi e sono dette significative. Le tre triplette rimanenti non codificano per aminoacidi. Queste terzine sono chiamate "prive di significato".

Il codice nucleotide-amminoacido è degenerato. Ciò significa che lo stesso amminoacido può avere più di una tripletta significativa. Allo stesso tempo, ciascuna tripletta codifica solo un amminoacido, il che indica che il codice non è ambiguo.

Il codice nucleotide-amminoacido è universale, poiché il significato semantico delle triplette è lo stesso per tutti gli organismi viventi. Il codice è scritto in linguaggio RNA. Ha la seguente struttura: 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; incontrato - AGOSTO; albero - GUA, GUG, GUU, GUT; lei - UUA, UUG, TsUA, TsUG, TsUU, TsUTs; quelli - AUA, AUU, AUC; fate - UUU, UUC; poligono di tiro - UAU, UAC; tre: UGG; informazioni su - TsTsA, TsTsG, TsTsU, TsTsTs; gis - TsAU. CAC; lis - AAA, AAG; arg - AGA, AGG, TsGA, TsGG, TsGU, TsGTs; aspide - GAU, GAC; glu - GAA, GAG; asn - AAU, AAC; gln - CAA, CAG.

Nel corso della vita, nelle cellule vengono sintetizzate molte migliaia di proteine diverse. La sequenza unica di amminoacidi nella catena polipeptidica di qualsiasi molecola proteica è determinata dalla sequenza di triplette nella catena polinucleotidica.

La memorizzazione delle informazioni sulla struttura primaria di tutte le proteine cellulari viene effettuata dalle molecole di DNA. La sezione del DNA in cui sono registrate le informazioni sulla struttura primaria di una proteina è chiamata gene (dal greco "genos" - genere, origine), le informazioni memorizzate nel DNA sono chiamate genetiche e il codice nucleotide-amminoacido è chiamato codice genetico.

Il DNA è il vettore materiale dell’informazione genetica. Una delle caratteristiche dell'informazione genetica è che può essere ereditata, cioè trasmessa di generazione in generazione.

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Codifica la sequenza aminoacidica delle proteine utilizzando la sequenza nucleotidica degli acidi nucleici. Ci sono solo quattro nucleotidi e venti amminoacidi. Se ogni amminoacido fosse codificato da un nucleotide, allora potrebbero essere codificati solo 4 amminoacidi. Se fossero due nucleotidi, potrebbero essere codificati solo 16 amminoacidi. Pertanto, per poter codificare tutti gli amminoacidi necessari, ciascun amminoacido è codificato da una combinazione di tre nucleotidi, chiamata tripletta o codone.

Tuttavia, possono esserci 64 triplette, ma solo 20 aminoacidi (più un codone di stop). Pertanto, nel codice genetico si verifica una ridondanza, una situazione in cui un amminoacido può essere codificato da diverse triplette diverse.

Compito

Come pensi, Per quello questa ridondanza può essere utilizzata, Quale fornisce ulteriori vantaggi?

Traccia

Quanto più corretta è l'ortografia di una parola, tanto minore è la probabilità di commettere errori.

Soluzione

La prima e ovvia risposta a questa domanda è la parola “stabilità”. Se ci sono più triplette simili tra loro per un amminoacido, allora diminuisce la probabilità che con una mutazione puntiforme in una determinata tripletta otterremo l'amminoacido sbagliato nella proteina. Pertanto, la maggior parte dei codoni che codificano per lo stesso amminoacido differiscono tra loro solo per una “lettera” nucleotidica. Quanti più codoni codifica un dato amminoacido, tanto maggiore è la sua stabilità; pertanto, gli amminoacidi più frequenti, come la leucina e l'arginina, sono codificati dal maggior numero di codoni; Gli amminoacidi rari, come il triptofano, al contrario, sono codificati da un singolo codone.

È difficile capire quale sia la causa e quale sia l'effetto: o gli aminoacidi più necessari hanno cominciato ad essere codificati b O un numero maggiore di codoni (cioè, il bisogno di stabilità portava a questa stessa stabilità), o, al contrario, più codoni aveva un amminoacido (cioè più stabile era), più spesso cominciava a verificarsi. Ovviamente, la risposta a questa domanda fondamentale è simile alla risposta alla domanda “cosa è venuto prima, l’uovo o la gallina?” e risale a quei tempi preistorici e difficili da ricercare in cui il codice genetico era appena nato e veniva ottimizzato.

Inoltre, osservando la distribuzione di frequenza degli aminoacidi (Fig. 1), si può notare che, in generale, quanto più semplice è la struttura aminoacidica, tanto più spesso si verifica (ad esempio, lo stesso triptofano, che ha uno dei strutture più “complesse”, si verifica più raramente). Anche questo è comprensibile, poiché una struttura semplice di solito significa stabilità; Un amminoacido “semplice” è più facile da sintetizzare e più difficile da “rovinare” rispetto a uno “complesso”.

Tuttavia, la stabilità e la resistenza alle mutazioni non sono gli unici vantaggi della ridondanza del codice genetico. Giocando con codoni alternativi è possibile mettere a punto vari parametri associati al funzionamento degli acidi nucleici. E prima di tutto dobbiamo menzionare il cosiddetto “Codon Usage Bias”.

Il “codon bias” è una situazione in cui, tra diversi codoni sinonimi in un dato organismo, solo uno o due sono preferiti (Fig. 2). Anche se è stato dimostrato più volte che per molti organismi questo pregiudizio è una situazione comune, il motivo per cui si verifica non è ancora del tutto chiaro. La spiegazione più accettata nella comunità scientifica per questo misterioso fenomeno è la seguente.

Come è noto, ogni codone che codifica per un amminoacido ha il proprio tRNA. Alcuni organismi hanno qualcosa come tRNA “preferiti”, cioè c'è molto più tRNA per uno dei codoni sinonimi che per gli altri. Se vogliamo che questa proteina venga sintetizzata velocemente e correttamente, è meglio per noi non sperimentare con codoni rari, ma assemblare la sua sequenza dai codoni più "pop", il cui tRNA ha maggiori probabilità di fluttuare oltre il ribosoma e non ritarderà la traduzione.

L’“inclinazione” di vari tRNA si osserva principalmente negli organismi a crescita rapida che richiedono la sintesi “industriale” di alcune proteine. Inoltre, la distorsione del codone si osserva principalmente per le proteine espresse ad alto livello, cioè per quelle per le quali la velocità e la qualità della sintesi sono particolarmente importanti. Allo stesso tempo, la natura del verificarsi della distorsione del tRNA non è del tutto chiara, e anche ciò che è emerso per primo - la distorsione del codone o la distorsione del tRNA - non è del tutto chiaro.

Tuttavia, nonostante tutta l'eleganza, questa spiegazione può essere soggetta a critiche eque. Il fatto è che il livello di traduzione proteica è determinato principalmente nella fase di inizio (quando l'mRNA si deposita semplicemente sul ribosoma) e non nell'allungamento (quando nuovi amminoacidi vengono aggiunti alla catena proteica). E poiché l'allungamento non è lo stadio limitante della sintesi proteica, preoccuparsi della selezione di centinaia di codoni ottimali per accelerarlo non sembra del tutto giustificato.

Un'altra versione dell'esistenza del bias è associata alle strutture secondarie formate dall'mRNA. Le regioni complementari dell'mRNA sono ripiegate in sezioni di una doppia elica chiamate forcine. A volte queste forcine svolgono un ruolo importante nella regolazione di vari processi intracellulari (maggiori informazioni su questo argomento nel problema "Forma e contenuto"). Tuttavia, in generale, tali forcine avvelenano notevolmente l'esistenza dell'apparato di sintesi proteica e rallentano la traduzione. Inoltre, è facile intuire che le forcine ricche di coppie GC (coppie guanina-citosina) si terranno l'una con l'altra più strettamente e si disferanno peggio delle forcine ricche di AU (adenina-uracile) (perché guanina e citosina sono collegate tra loro da tre legami idrogeno e adenina e uracile - solo due).

Pertanto, una possibile ragione per la preferenza per determinati codoni è quella di ottimizzare l'mRNA in modo che su di esso si formino il minor numero possibile di forcine (o, forse, che le forcine desiderate si formino in punti strategici). È particolarmente importante che la regione che codifica l’inizio della proteina vicino alla quale avviene l’inizio della traduzione rimanga “senza forcina”, poiché le interruzioni nell’inizio sono dannose per la traduzione nel suo insieme (vedi il recentissimo articolo su questo di Daniel B. Goodman, George M. Church, Sriram Kosuri, 2013. Cause ed effetti della distorsione del codone N-terminale nei geni batterici).

Un altro mistero della distorsione dei codoni riguarda il fatto che in alcuni casi c'è una chiara preferenza per codoni rari che di solito sono insoliti per una data specie. Una spiegazione per questo strano schema è che i codoni rari compaiono dove è necessario rallentare la traduzione (ad esempio, dove passa il confine dei domini proteici, in modo che il dominio precedente abbia il tempo di ripiegarsi prima che quello successivo inizi a essere sintetizzato). Tuttavia, per quanto ho capito, non ci sono ancora prove serie per questa versione. Va notato che le regioni che codificano proprio l'inizio, l'N-terminale, della proteina sono solitamente molto ricche di codoni rari; anche il motivo non è ancora del tutto chiaro.

Infine, un altro lavoro interessante suggerisce che, almeno per un organismo, i cianobatteri Il sinecococco si allunga, nel gruppo dei geni circadiani (che controllano i ritmi circadiani), al contrario, viene utilizzato un utilizzo dei codoni non ottimale, ovvero non vengono utilizzati i codoni più popolari per codificare questi geni (Yao Xu et al., 2013. Non- l'utilizzo ottimale del codone è un meccanismo per ottenere la condizionalità dell'orologio circadiano). Gli autori suggeriscono che in questo modo, con l'aiuto di alcuni meccanismi molecolari, l'espressione di questi geni viene interrotta in condizioni di freddo, quando è più vantaggioso per questo cianobatterio fare a meno dei ritmi circadiani.

Epilogo

L'applicazione pratica del bias del codone risiede principalmente nel campo della biotecnologia. Il fatto è che molto spesso tra i biotecnologi si verificano incidenti tristi: qualche gene, inserito con cura in un dato organismo utilizzando un metodo biotecnologico, rifiuta categoricamente di esprimersi lì o si esprime troppo lentamente. Il motivo è spesso che i ricercatori non tengono conto della discrepanza nella distorsione dei codoni caratteristica dell'organismo donatore (da cui viene prelevato il gene) e dell'organismo ricevente (in cui è inserito il gene). Modificando la sequenza genetica nel modo desiderato, inserendo codoni popolari nell'organismo ricevente, è possibile correggere questa situazione e ottenere un elevato livello di espressione.

Ciò potrebbe essere utile in una vasta gamma di applicazioni, dalla crescita di proteine nelle cellule batteriche alla terapia genica, in cui quella corretta viene inserita nel corpo invece di una versione rotta e mutante.

correlare le sostanze e le strutture coinvolte nella sintesi proteica con le loro funzioni ponendo le lettere necessarie accanto ai numeri 1) un tratto di DNA

3) RNA POLIMERASI

4) Ribosoma

5) polisoma

7) AMINOACIDO

8)Tripletto di DNA

A) TRASFERISCE INFORMAZIONI AI RIBOSOMI

B) sito di sintesi proteica

c) un enzima che fornisce la sintesi dell'mRNA

d) fonte di energia per la reazione

e) monomero proteico

e) un gruppo di nucleotidi che codificano un amminoacido

g) un gene che codifica informazioni su una proteina

h) gruppo di ribosomi, sede di assemblaggio delle proteine

la proteina vasopressina è costituita da 9 residui aminoacidici ed è codificata dai seguenti nucleotidi con residui di basi nitrate: ...

A-C-A-A-T-A-A-A-A-G-T-T-T-T-A-C-A-G-G-A-G-C-A-C- C-A-... determinare quanti nucleotidi e triplette sono presenti nel DNA e qual è la lunghezza del gene che codifica per la sintesi della vasopressina.

Un tratto di una delle due catene della molecola del DNA contiene 360 nucleotidi con timina (T), 120 nucleotidi con adenina (A), 450 nucleotidi con citosina (C) e 150

nucleotidi con guanina (G). Quanti nucleotidi con timina, adenina, citosina e guanina sono contenuti in 2 filamenti di una molecola di DNA? Per quanti amminoacidi codifica questa sezione della molecola del DNA?

Quanti nucleotidi contiene il gene (entrambi i filamenti del DNA) che codifica per una proteina composta da 330 aminoacidi? Qual è la sua lunghezza (distanza tra

nucleotidi nel DNA è 0,34 nm)? Quanto tempo occorrerà per sintetizzare questa proteina se la velocità di movimento del ribosoma lungo l'mRNA è di 6 triplette al secondo?

Compito n. 1.

Un frammento di una catena di mRNA ha la sequenza nucleotidica: CCCCCCGCAGUA. Determinare la sequenza dei nucleotidi nel DNA, degli anticodoni nel tRNA e la sequenza degli amminoacidi in un frammento di una molecola proteica utilizzando la tabella dei codici genetici.

Compito n. 2. Un frammento di una catena di DNA ha la seguente sequenza nucleotidica: TACCCTCTCTTG. Determinare la sequenza nucleotidica dell'mRNA, gli anticodoni dei tRNA corrispondenti e la sequenza aminoacidica del frammento corrispondente della molecola proteica utilizzando la tabella dei codici genetici.

Problema n.3
La sequenza nucleotidica del frammento della catena del DNA è AATGCAGGTCATCA. Determinare la sequenza dei nucleotidi nell'mRNA e degli amminoacidi in una catena polipeptidica. Cosa accadrà in un polipeptide se, a seguito di una mutazione in un frammento genetico, viene persa la seconda tripletta di nucleotidi? Utilizza la tabella gent.code
Risoluzione di problemi in workshop sull'argomento "Biosintesi delle proteine" (grado 10)

Problema n.4
La regione del gene ha la seguente struttura: CGG-AGC-TCA-AAT. Indicare la struttura della sezione corrispondente della proteina, le cui informazioni sono contenute in questo gene. In che modo la rimozione del quarto nucleotide dal gene influenzerà la struttura della proteina?
Problema n.5
La proteina è composta da 158 aminoacidi. Quanto dura il gene che lo codifica?
Peso molecolare della proteina X=50000. Determinare la lunghezza del gene corrispondente. Il peso molecolare di un amminoacido è in media 100.
Problema n.6
Quanti nucleotidi contiene il gene (entrambi i filamenti del DNA) in cui è programmata la proteina insulina da 51 aminoacidi?
Problema n.7
Uno dei filamenti di DNA ha un peso molecolare di 34155. Determina il numero di monomeri della proteina programmata in questo DNA. Il peso molecolare medio di un nucleotide è 345.
Problema n.8
Sotto l'influenza dell'acido nitroso, la citosina viene convertita in guanina. Come cambierà la struttura della proteina sintetizzata del virus del mosaico del tabacco con la sequenza aminoacidica: serina-glicina-serina-isoleucina-treonina-prolina se tutti i nucleotidi della citosina sono esposti all'acido?
Problema n.9
Qual è il peso molecolare di un gene (due filamenti di DNA) se in un filamento è programmata una proteina con un peso molecolare di 1500? Il peso molecolare di un amminoacido è in media 100.
Problema n. 10
Viene fornito un frammento di catena polipeptidica: val-gli-phen-arg. Determinare la struttura del corrispondente t-RNA, i-RNA, DNA.
Problema n. 11
Dato un frammento di gene del DNA: TCT-TCT-TCA-A... Determinare: a) la struttura primaria della proteina codificata in questa regione; b) la lunghezza di questo gene;
c) la struttura primaria della proteina sintetizzata dopo la perdita del 4° nucleotide
in questo DNA.
Problema n. 12
Quanti codoni ci saranno nell'mRNA, nucleotidi e triplette in un gene del DNA e amminoacidi in una proteina se vengono fornite 30 molecole di tRNA?
Problema n. 13

È noto che tutti i tipi di RNA sono sintetizzati su uno stampo di DNA. Il frammento della molecola di DNA su cui è sintetizzata la regione dell'ansa centrale del tRNA ha la seguente sequenza nucleotidica: ATAGCTGAACGGACT. Stabilire la sequenza nucleotidica della regione del tRNA che viene sintetizzata su questo frammento e l'amminoacido che questo tRNA trasporterà durante la biosintesi delle proteine se la terza tripletta corrisponde all'anticodone del tRNA. Spiega la tua risposta. Per risolvere il compito, utilizzare la tabella dei codici genetici.

13.Semi-conservatore

La sintesi di una nuova catena avviene in modo intermittente con la formazione di frammenti lunghi 700-800-2000 residui nucleotidici. Esiste un punto iniziale e uno finale per la replica. Il replicone si muove lungo la molecola del DNA e le sue nuove sezioni si srotolano. Ciascuna delle catene madri è un modello per la catena figlia, che è sintetizzata secondo il principio di complementarità. Attraverso le successive connessioni dei nucleotidi, la catena del DNA viene allungata (fase di allungamento) con l'aiuto dell'enzima DNA ligasi. Quando viene raggiunta la lunghezza richiesta della molecola, la sintesi si interrompe: terminazione. Negli eucarioti migliaia di forcelle di replicazione operano contemporaneamente. Nei procarioti, l'inizio avviene in un punto dell'anello del DNA, con due forcelle di replicazione che si muovono in 2 direzioni. Nel punto in cui si incontrano, le molecole di DNA a due filamenti vengono separate.

14. Codice genetico -

Il DNA utilizza quattro nucleotidi: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T), che nella letteratura russa sono designati dalle lettere A, G, C e T. Queste lettere costituiscono l'alfabeto del codice genetico. L'RNA utilizza gli stessi nucleotidi, ad eccezione della timina, che è sostituita da un nucleotide simile: l'uracile, designato dalla lettera U (U nella letteratura in lingua russa). Nelle molecole di DNA e RNA i nucleotidi sono disposti in catene e si ottengono così sequenze di lettere genetiche.

Trascrizione

Fasi della trascrizione:

3). Terminazione

Trasmissione

in lavorazione

15.

13.Semi-conservatore– La sintesi del DNA inizia con l’attacco dell’enzima elicasi all’origine della replicazione, che svolge sezioni di DNA. La proteina legante il DNA (DBP) è attaccata a ciascuna catena, impedendone la connessione. L'unità di replicazione è il replicone: questa è la regione tra due punti in cui inizia la sintesi delle catene figlie. L'interazione degli enzimi con l'origine della replicazione è chiamata iniziazione. Questo punto si sposta lungo la catena (3'OH → 5'P) e si forma una forchetta di replicazione.

Quando viene raggiunta la lunghezza richiesta della molecola, la sintesi si interrompe: terminazione. Negli eucarioti migliaia di forcelle di replicazione operano contemporaneamente. Nei procarioti, l'inizio avviene in un punto dell'anello del DNA, con due forcelle di replicazione che si muovono in 2 direzioni. Nel punto in cui si incontrano, le molecole di DNA a due filamenti vengono separate.

14. Codice genetico - Questo è un metodo caratteristico di tutti gli organismi viventi per codificare la sequenza aminoacidica delle proteine utilizzando una sequenza di nucleotidi.

Il DNA utilizza quattro nucleotidi: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T), che nella letteratura russa sono designati con le lettere A, G, C e T.

Queste lettere costituiscono l'alfabeto del codice genetico. L'RNA utilizza gli stessi nucleotidi, ad eccezione della timina, che è sostituita da un nucleotide simile: l'uracile, designato dalla lettera U (U nella letteratura in lingua russa). Nelle molecole di DNA e RNA i nucleotidi sono disposti in catene e si ottengono così sequenze di lettere genetiche.

Per costruire le proteine in natura vengono utilizzati 20 diversi aminoacidi. Ogni proteina è una catena o più catene di amminoacidi in una sequenza rigorosamente definita. Questa sequenza determina la struttura della proteina e quindi tutte le sue proprietà biologiche. L'insieme degli aminoacidi è anche universale per quasi tutti gli organismi viventi.

L'implementazione dell'informazione genetica nelle cellule viventi (ovvero la sintesi di una proteina codificata da un gene) viene effettuata utilizzando due processi di matrice: trascrizione (ovvero la sintesi dell'mRNA su una matrice di DNA) e traduzione del codice genetico in una sequenza aminoacidica (sintesi di una catena polipeptidica su una matrice di mRNA). Tre nucleotidi consecutivi sono sufficienti per codificare 20 aminoacidi, oltre al segnale di stop che indica la fine della sequenza proteica. Un insieme di tre nucleotidi è chiamato tripletta. Le abbreviazioni accettate corrispondenti ad amminoacidi e codoni sono mostrate nella figura.

Tripletta: un'unità di codice significativa è una combinazione di tre nucleotidi (tripletta o codone).

Continuità: non c'è punteggiatura tra le terzine, ovvero le informazioni vengono lette continuamente.

Non sovrapposizione: lo stesso nucleotide non può far parte contemporaneamente di due o più triplette. (Non è vero per alcuni geni sovrapposti in virus, mitocondri e batteri che codificano per più proteine frameshift.)

Unicità: un certo codone corrisponde a un solo amminoacido. (La proprietà non è universale. Il codone UGA in Euplotes crassus codifica due aminoacidi: cisteina e selenocisteina)

Degenerazione (ridondanza): diversi codoni possono corrispondere allo stesso amminoacido.

Universalità: il codice genetico funziona allo stesso modo in organismi di diversi livelli di complessità, dai virus agli esseri umani.

L'espressione genica è l'implementazione delle informazioni registrate nei geni, effettuata in due fasi: trascrizione, traduzione.

Trascrizione- Sintesi dell'RNA utilizzando il DNA come modello. Di conseguenza, si formano 3 tipi di RNA: matrice (mRNA), ribosomiale (rRNA), trasporto (tRNA).

Fasi della trascrizione:

1). L'iniziazione è la formazione di diverse unità iniziali di RNA.

2). Allungamento: continua l'ulteriore svolgimento del DNA e la sintesi dell'RNA lungo la catena codificante.

3). Terminazione- quando la polimerasi raggiunge il terminatore (punto di partenza della trascrizione), viene immediatamente scissa dal DNA, l'ibrido locale DNA-RNA viene distrutto e l'RNA neo sintetizzato viene trasportato dal nucleo al citoplasma. La trascrizione termina.

Trasmissione- sintesi di una catena polipeptidica utilizzando l'mRNA come modello. Tutti e tre i principali tipi di RNA sono coinvolti nella traduzione: m-, p-, tRNA. L'mRNA è una matrice di informazioni; i tRNA “forniscono” amminoacidi e riconoscono i codoni dell’mRNA; L'rRNA insieme alle proteine forma i ribosomi, che contengono mRNA, tRNA e proteine e svolgono la sintesi della catena polipeptidica.

in lavorazione- un insieme di reazioni biochimiche in cui i pre-RNA si accorciano e subiscono modifiche chimiche, a seguito delle quali si formano RNA maturi. In questo processo è coinvolto un quarto tipo di RNA, il piccolo RNA nucleare (snRNA).

15. Il livello genomico di organizzazione del materiale ereditario, che unisce l'intero insieme di geni cromosomici, è una struttura evolutivamente stabilita, caratterizzata da una stabilità relativamente maggiore rispetto ai livelli genetici e cromosomici. A livello genomico, un sistema di geni equilibrati nelle dosi e uniti da rapporti funzionali altamente complessi è qualcosa di più di un semplice insieme di singole unità. Pertanto, il risultato del funzionamento del genoma è la formazione del fenotipo dell'intero organismo. A questo proposito, il fenotipo di un organismo non può essere rappresentato come un semplice insieme di caratteristiche e proprietà; è un organismo in tutta la diversità delle sue caratteristiche durante l'intero corso dello sviluppo individuale. Pertanto, mantenere la costanza dell'organizzazione del materiale ereditario a livello genomico è di fondamentale importanza per garantire il normale sviluppo dell'organismo e la riproduzione delle caratteristiche principalmente della specie in un individuo.

Allo stesso tempo, l'ammissibilità della ricombinazione di unità ereditarie nei genotipi degli individui determina la loro diversità genetica, che ha un importante significato evolutivo. Cambiamenti mutazionali che si verificano a livello genomico dell'organizzazione del materiale ereditario - mutazioni di geni regolatori che hanno un ampio effetto pleiotropico, cambiamenti quantitativi nelle dosi geniche, traslocazioni e trasposizioni di unità genetiche che influenzano la natura dell'espressione genica e, infine, la possibilità di includere informazioni estranee nel genoma durante il trasferimento orizzontale di sequenze di nucleotidi tra organismi di specie diverse, che a volte si rivelano evolutivamente promettenti, sono probabilmente la ragione principale dell'accelerazione del ritmo del processo evolutivo in determinate fasi dello sviluppo storico delle forme viventi sulla Terra.

Biosintesi delle proteine, codice del DNA, trascrizione

Ogni cellula sintetizza diverse migliaia di molecole proteiche diverse. Le proteine hanno vita breve, la loro esistenza è limitata, dopodiché vengono distrutte. La capacità di sintetizzare proteine strettamente definite è ereditaria; le informazioni sulla sequenza di aminoacidi in una molecola proteica sono codificate come una sequenza di nucleotidi nel DNA.

IN genoma Gli esseri umani hanno meno di 100.000 geni, localizzati su 23 cromosomi. Un cromosoma contiene diverse migliaia di geni, che sono disposti in ordine lineare in alcune regioni del cromosoma: loci.

Un gene è una sezione di una molecola di DNA che codifica la sequenza primaria di aminoacidi in un polipeptide o la sequenza di nucleotidi nelle molecole di RNA ribosomiale e di trasporto.

Quindi, una sequenza di nucleotidi codifica in qualche modo per una sequenza di amminoacidi. L'intera varietà di proteine è formata da 20 diversi aminoacidi e ci sono 4 tipi di nucleotidi nel DNA. Se assumiamo che un nucleotide codifica un amminoacido, allora 4 nucleotidi possono codificare 4 amminoacidi, se 2 nucleotidi codificano un amminoacido, il numero di acidi codificati aumenta a 42 - 16. Ciò significa che il codice del DNA deve essere tripletta. È stato dimostrato che esattamente tre nucleotidi codificano per un amminoacido; in questo caso possono essere codificati da 43 a 64 amminoacidi. E poiché ci sono solo 20 amminoacidi, alcuni amminoacidi devono essere codificati da diverse triplette.

Attualmente sono note le seguenti proprietà del codice genetico:

1. Triplice: Ogni amminoacido è codificato da una tripletta di nucleotidi.

2. Inequivocabilità: Una tripletta di codici, un codone, che corrisponde a un solo amminoacido.

3. Degenerazione(ridondanza): un amminoacido può essere codificato da diversi (fino a sei) codoni.

4. Versatilità: il codice genetico è lo stesso, gli stessi amminoacidi sono codificati dalle stesse triplette di nucleotidi in tutti gli organismi sulla Terra.

5. Non sovrapponibile: una sequenza nucleotidica ha un frame di lettura di 3 nucleotidi; lo stesso nucleotide non può far parte di due triplette. (C'era una volta un gatto tranquillo, quel gatto mi era caro);

6. Delle 64 triplette di codice, 61 codoni lo sono codifica, codifica per aminoacidi e 3 non hanno senso, non codificano per aminoacidi, terminando sintesi dei polipeptidi durante il lavoro del ribosoma (UAA, UGA, UAG). Inoltre, c'è un codone - iniziatore(metionina), da cui inizia la sintesi di qualsiasi polipeptide.

Tabella 7.

Codice genetico

Il primo nucleotide della tripletta è una delle quattro file verticali di sinistra, il secondo è una delle file orizzontali superiori e il terzo è una delle file verticali di destra.

All'inizio degli anni '50. F. Crick ha formulato il dogma centrale della biologia molecolare:

DNA®RNA®proteina.

Le informazioni sulla proteina si trovano sul DNA; l'mRNA è sintetizzato sulla matrice del DNA, che è la matrice per la sintesi della molecola proteica. La sintesi del modello consente di sintetizzare in modo molto accurato e rapido macromolecole polimeriche costituite da un numero enorme di monomeri. Abbiamo riscontrato reazioni di sintesi della matrice durante il raddoppio di una molecola di DNA, la sintesi dell'mRNA ( trascrizione) e sintesi di una molecola proteica utilizzando mRNA ( trasmissione) - anche reazioni di sintesi della matrice.

Trascrizione.

Codice genetico. Proprietà del codice genetico.

Secondo le convenzioni accettate, l'inizio del gene nei diagrammi è raffigurato a sinistra (Fig. 292). Il filamento non codificante di una molecola di DNA ha un'estremità sinistra di 5' e un'estremità destra di 3'; la matrice di codifica con cui avviene la trascrizione ha verso opposto. L'enzima responsabile della sintesi dell'mRNA RNA polimerasi, si unisce promotore, che si trova all'estremità 3' del filamento modello di DNA e si sposta sempre dall'estremità 3' all'estremità 5'. Un promotore è una sequenza specifica di nucleotidi a cui può attaccarsi l'enzima RNA polimerasi. È necessario che la sintesi dell'mRNA inizi rigorosamente all'inizio del gene. Da libero ribonucleosidi trifosfati(ATP, UTP, GTP, CTP), complementari ai nucleotidi del DNA, la RNA polimerasi forma l'mRNA.

Riso. 292. Trascrizione, schema per la formazione dell'mRNA su uno stampo di DNA.

L'energia per la sintesi dell'mRNA è contenuta nei legami ad alta energia dei ribonucleosidi trifosfati. L'emivita dell'mRNA è calcolata in ore e persino in giorni, cioè sono stabili.

Trascrizione e traduzione sono separate nello spazio e nel tempo, la trascrizione avviene nel nucleo e contemporaneamente la traduzione avviene nel citoplasma e in un momento completamente diverso. La trascrizione richiede: 1 - filamento codificante del DNA, matrice; 2 - enzimi, uno di questi è l'RNA polimerasi; 3 - trifosfati ribonucleosidici.

Trasmissione

Trasmissione- il processo di formazione di una catena polipeptidica su una matrice di mRNA, o la conversione di informazioni codificate come sequenza di nucleotidi di mRNA in una sequenza di amminoacidi in un polipeptide. La sintesi delle molecole proteiche avviene nel citoplasma o nel reticolo endoplasmatico rugoso. Le proteine per i bisogni propri della cellula vengono sintetizzate nel citoplasma; le proteine sintetizzate nel RE vengono trasportate attraverso i suoi canali al complesso del Golgi e rimosse dalla cellula.

Sono usati per trasportare gli amminoacidi ai ribosomi. trasferire gli RNA, tRNA. Ce ne sono più di 30 tipi in una cellula, la lunghezza del tRNA va da 76 a 85 residui nucleotidici, hanno terziario struttura dovuta all'accoppiamento di nucleotidi complementari e ha la forma di una foglia di trifoglio. Nel tRNA ci sono ansa dell'anticodone E sito accettore. Nella parte superiore del ciclo dell'anticodone, ciascun tRNA ha anticodone, complementare alla tripletta di codice di un particolare amminoacido, e il sito accettore all'estremità 3' è in grado di aminoacil-tRNA sintetasi allegare esattamente questo amminoacido (con il consumo di ATP). Pertanto, ogni amminoacido ha i loro tRNA E i tuoi enzimi, legando un amminoacido al tRNA.

Venti tipi di aminoacidi sono codificati da 61 triplette di codice; teoricamente possono esserci 61 tipi di tRNA con anticodoni corrispondenti, cioè un amminoacido può avere diversi tRNA. È stata accertata l'esistenza di più tRNA capaci di legarsi allo stesso codone (l'ultimo nucleotide dell'anticodone non è sempre importante). In totale sono stati scoperti più di 30 tRNA diversi (fig. 293).

Organelli responsabili della sintesi delle proteine nella cellula - ribosomi. Negli eucarioti, i ribosomi si trovano in alcuni organelli - mitocondri e plastidi (ribosomi 70-S) e nel citoplasma: in forma libera e sulle membrane del reticolo endoplasmatico (ribosomi 80-S). Responsabile è la piccola subunità ribosomiale genetico, funzioni di decodifica; grande - per biochimico, enzimatico.

Nella piccola subunità del ribosoma c'è un centro funzionale (FC) con due sezioni: peptidilico(P-plotto) e amminoacile(Una sezione). L'FCR può contenere sei nucleotidi dell'mRNA, tre nella regione peptidilica e tre nella regione amminoacilica.

La sintesi proteica inizia dal momento in cui una piccola subunità ribosomiale è attaccata all'estremità 5' dell'mRNA, il cui sito P entra metionina tRNA con l'amminoacido metionina (Fig. 294). Qualsiasi catena polipeptidica ha prima l'N-terminale metionina, che in seguito molto spesso si divide. La sintesi del polipeptide procede dal terminale N al terminale C, cioè si forma un legame peptidico tra il gruppo carbossilico del primo e il gruppo amminico del secondo amminoacido.

Quindi la grande subunità ribosomiale si attacca e un secondo tRNA entra nel sito A, il cui anticodone si accoppia in modo complementare con il codone dell'mRNA situato nel sito A.

Centro peptidiltransferasi la subunità grande catalizza la formazione di un legame peptidico tra la metionina e un secondo amminoacido. Non esiste un enzima separato che catalizza la formazione di legami peptidici. L'energia per la formazione del legame peptidico è fornita dall'idrolisi del GTP (fig. 295).

Non appena si forma un legame peptidico, il tRNA della metionina si stacca dalla metionina e il ribosoma si sposta nella successiva tripletta di codici di mRNA, che finisce nel sito A del ribosoma, e il tRNA della metionina viene spinto nel citoplasma. 2 molecole di GTP vengono consumate per ciclo. Quindi tutto si ripete, si forma un legame peptidico tra il secondo e il terzo amminoacidi.

La trasmissione continua fino a raggiungere il sezione A codone di arresto(UAA, UAG o UGA), a cui si lega uno speciale fattore di rilascio proteico, la catena proteica si separa dal tRNA e lascia il ribosoma. Si verifica la dissociazione, la separazione delle sottoparticelle ribosomiali.

Molte proteine sono sintetizzate come precursori contenenti LP - sequenza leader(15 - 25 residui di aminoacidi all'N-terminale, “passaporto proteico”). Gli LP determinano la destinazione delle proteine, la “direzione” della proteina (al nucleo, al mitocondrio, ai plastidi, al complesso di Golgi). Gli enzimi proteolitici poi scindono il farmaco.

La velocità del movimento dei ribosomi lungo l'mRNA è di 5-6 triplette al secondo; una cellula impiega diversi minuti per sintetizzare una molecola proteica costituita da centinaia di residui di amminoacidi. La prima proteina sintetizzata artificialmente è stata l'insulina, costituita da 51 residui aminoacidici. Ci sono voluti 5.000 interventi, coinvolgendo 10 persone in tre anni.

Pertanto, la traduzione richiede: 1 - mRNA, che codifica la sequenza di aminoacidi nel polipeptide; 2 - ribosomi che decodificano l'mRNA e formano un polipeptide; 3 - tRNA che trasportano gli amminoacidi ai ribosomi; 4 - energia sotto forma di ATP e GTP per l'attaccamento degli aminoacidi al ribosoma e per il funzionamento del ribosoma; 5 - amminoacidi, materiale da costruzione; 6 - enzimi (amminoacil-tRNA sintetasi, ecc.).

Nel metabolismo del corpo il ruolo principale spetta alle proteine e agli acidi nucleici.

Le sostanze proteiche costituiscono la base di tutte le strutture cellulari vitali, hanno una reattività insolitamente elevata e sono dotate di funzioni catalitiche.

Acidi nucleici fanno parte dell'organo più importante della cellula: il nucleo, così come il citoplasma, i ribosomi, i mitocondri, ecc. Gli acidi nucleici svolgono un ruolo importante e primario nell'ereditarietà, nella variabilità del corpo e nella sintesi proteica.

Piano di sintesi la proteina è immagazzinata nel nucleo della cellula e sintesi diretta avviene all'esterno del nucleo, quindi è necessario aiuto per consegnare il piano codificato dal nucleo al sito di sintesi. come questo aiuto reso da molecole di RNA.

Il processo inizia nel nucleo della cellula: parte della “scala” del DNA si srotola e si apre. Grazie a ciò, le lettere dell’RNA formano legami con le lettere del DNA aperte di uno dei filamenti del DNA. L'enzima trasferisce le lettere dell'RNA per unirle in un filamento. È così che le lettere del DNA vengono “riscritte” nelle lettere dell’RNA. La catena di RNA appena formata viene separata e la “scala” del DNA si attorciglia nuovamente.

Dopo ulteriori modifiche, questo tipo di RNA codificato è completo.

RNA esce dal nucleo e va al sito della sintesi proteica, dove vengono decifrate le lettere dell'RNA. Ciascun insieme di tre lettere di RNA forma una "parola" che rappresenta un amminoacido specifico.

Un altro tipo di RNA trova questo amminoacido, lo cattura con l'aiuto di un enzima e lo consegna al sito di sintesi proteica. Man mano che il messaggio dell'RNA viene letto e tradotto, la catena di aminoacidi cresce. Questa catena si attorciglia e si piega in una forma unica, creando un tipo di proteina.
Anche il processo di ripiegamento delle proteine è notevole: utilizzare un computer per calcolare tutte le possibilità di ripiegamento di una proteina di dimensioni medie composta da 100 aminoacidi richiederebbe 10 27 anni. E non ci vuole più di un secondo per formare una catena di 20 aminoacidi nel corpo - e questo processo avviene continuamente in tutte le cellule del corpo.

Geni, codice genetico e sue proprietà.

Sulla Terra vivono circa 7 miliardi di persone. A parte le 25-30 milioni di coppie di gemelli identici, geneticamente tutte le persone sono diverse: ognuno è unico, ha caratteristiche ereditarie, tratti caratteriali, abilità e temperamento unici.

Queste differenze sono spiegate differenze nei genotipi- insiemi di geni dell'organismo; Ognuno è unico. Le caratteristiche genetiche di un particolare organismo sono incarnate nelle proteine- pertanto, la struttura della proteina di una persona differisce, anche se di poco, dalla proteina di un'altra persona.

Non significa che non esistono due persone che abbiano esattamente le stesse proteine. Le proteine che svolgono le stesse funzioni possono essere identiche o differire solo leggermente l'una dall'altra per uno o due aminoacidi. Ma non esistono persone sulla Terra (ad eccezione dei gemelli identici) che abbiano tutte le stesse proteine.

Informazioni sulla struttura primaria delle proteine codificato come una sequenza di nucleotidi in una sezione di una molecola di DNA - gene – un'unità di informazione ereditaria di un organismo. Ogni molecola di DNA contiene molti geni. L'insieme di tutti i geni di un organismo lo costituisce genotipo .

La codifica delle informazioni ereditarie avviene utilizzando codice genetico , che è universale per tutti gli organismi e differisce solo nell'alternanza di nucleotidi che formano geni e codificano proteine di organismi specifici.

Codice genetico comprende triplette di nucleotidi Il DNA si combina in modi diversi sequenze(AAT, GCA, ACG, TGC, ecc.), ciascuno dei quali codifica uno specifico amminoacido(che sarà integrato nella catena polipeptidica).

Aminoacidi 20, UN opportunità per combinazioni di quattro nucleotidi in gruppi di tre – 64 quattro nucleotidi sono sufficienti per codificare 20 aminoacidi

Ecco perché un amminoacido può essere codificato diverse terzine.

Alcune triplette non codificano affatto gli amminoacidi, ma Lancia O fermate biosintesi delle proteine.

In realtà il codice conta sequenza di nucleotidi in una molecola di mRNA, Perché rimuove le informazioni dal DNA (process trascrizioni) e lo traduce in una sequenza di aminoacidi nelle molecole delle proteine sintetizzate (il processo trasmissioni).

La composizione dell'mRNA comprende nucleotidi ACGU, le cui triplette sono chiamate codoni: la tripletta sul DNA CGT sull'mRNA diventerà una tripletta GCA, e la tripletta DNA AAG diventerà una tripletta UUC.

Esattamente codoni dell'mRNA il codice genetico si riflette nel record.

Così, codice genetico - un sistema unificato per la registrazione delle informazioni ereditarie nelle molecole di acido nucleico sotto forma di sequenza nucleotidica. Codice genetico basato sull'uso di un alfabeto composto da sole quattro lettere-nucleotidi, differenti per basi azotate: A, T, G, C.

Proprietà fondamentali del codice genetico :

1. Il codice genetico è tripletta. Una tripletta (codone) è una sequenza di tre nucleotidi che codificano un amminoacido. Poiché le proteine contengono 20 aminoacidi, è ovvio che ciascuna di esse non può essere codificata da un nucleotide (poiché ci sono solo quattro tipi di nucleotidi nel DNA, in questo caso 16 aminoacidi rimangono non codificati). Anche due nucleotidi non sono sufficienti per codificare gli amminoacidi, poiché in questo caso possono essere codificati solo 16 amminoacidi. Ciò significa che il numero più piccolo di nucleotidi che codificano un amminoacido è tre. (In questo caso, il numero di possibili triplette nucleotidiche è 4 3 = 64).

2. Ridondanza (degenerazione) Il codice è una conseguenza della sua natura di tripletta e significa che un amminoacido può essere codificato da diverse triplette (poiché ci sono 20 amminoacidi e 64 triplette), ad eccezione della metionina e del triptofano, che sono codificati da una sola tripletta. Inoltre, alcune triplette svolgono funzioni specifiche: nella molecola dell'mRNA le triplette UAA, UAG, UGA sono codoni di stop, cioè segnali di stop che fermano la sintesi della catena polipeptidica. La tripletta corrispondente alla metionina (AUG), situata all'inizio della catena del DNA, non codifica per un amminoacido, ma svolge la funzione di inizio (eccitazione) della lettura.

3. Insieme alla ridondanza, il codice ha la proprietà univocità: Ogni codone corrisponde a un solo amminoacido specifico.

4. Il codice è collineare, quelli. la sequenza dei nucleotidi in un gene corrisponde esattamente alla sequenza degli aminoacidi in una proteina.

5. Il codice genetico non è sovrapposto e compatto, cioè non contiene “segni di punteggiatura”. Ciò significa che il processo di lettura non ammette la possibilità di sovrapposizione di colonne (triplette), e, a partire da un certo codone, la lettura procede ininterrottamente, tripletta dopo tripletta, fino ai segnali di stop ( codoni di arresto).

6. Il codice genetico è universale, cioè, i geni nucleari di tutti gli organismi codificano le informazioni sulle proteine allo stesso modo, indipendentemente dal livello di organizzazione e dalla posizione sistematica di questi organismi.

Esistere tabelle di codici genetici per decodificare i codoni dell'mRNA e costruire catene di molecole proteiche.

Reazioni di sintesi del modello.

Reazioni sconosciute nella natura inanimata si verificano nei sistemi viventi - reazioni sintesi della matrice .

Il termine "matrice""in tecnologia indicano uno stampo utilizzato per la fusione di monete, medaglie e caratteri tipografici: il metallo indurito riproduce esattamente tutti i dettagli dello stampo utilizzato per la fusione. Sintesi della matrice assomiglia alla fusione su una matrice: le nuove molecole vengono sintetizzate esattamente secondo il piano stabilito nella struttura delle molecole esistenti.

Il principio della matrice mente al centro le più importanti reazioni di sintesi della cellula, come la sintesi degli acidi nucleici e delle proteine. Queste reazioni garantiscono la sequenza esatta e strettamente specifica delle unità monomeriche nei polimeri sintetizzati.

C’è un’azione direzionale in corso qui. trascinando i monomeri in una posizione specifica cellule - in molecole che fungono da matrice in cui avviene la reazione. Se tali reazioni avvenissero a seguito di collisioni casuali di molecole, procederebbero con una lentezza infinita. La sintesi di molecole complesse basata sul principio del modello viene eseguita in modo rapido e preciso.

Il ruolo della matrice macromolecole di acidi nucleici DNA o RNA partecipano alle reazioni della matrice.

Molecole monomeriche da cui viene sintetizzato il polimero - nucleotidi o amminoacidi - secondo il principio di complementarità, si trovano e fissati sulla matrice in un ordine rigorosamente definito e specificato.

Poi succede "reticolazione" di unità monomeriche in una catena polimerica, ed il polimero finito viene scaricato dalla matrice.

Dopo di che la matrice è pronta all’assemblaggio di una nuova molecola polimerica. È chiaro che come su un dato stampo si può colare una sola moneta o una sola lettera, così su una data molecola della matrice si può “assemblare” un solo polimero.

Tipo di reazione della matrice- una caratteristica specifica della chimica dei sistemi viventi. Sono la base della proprietà fondamentale di tutti gli esseri viventi: i suoi capacità di riprodurre i propri simili.

A Reazioni di sintesi della matrice includere:

1. Replicazione del DNA - il processo di autoduplicazione di una molecola di DNA, effettuato sotto il controllo di enzimi. Su ciascuno dei filamenti di DNA formati dopo la rottura dei legami idrogeno, viene sintetizzato un filamento di DNA figlia con la partecipazione dell'enzima DNA polimerasi. Il materiale per la sintesi sono i nucleotidi liberi presenti nel citoplasma delle cellule.

Il significato biologico della replicazione risiede nel trasferimento accurato dell'informazione ereditaria dalla molecola madre alle molecole figlie, che normalmente avviene durante la divisione delle cellule somatiche.

Una molecola di DNA è costituita da due filamenti complementari. Queste catene sono tenute insieme da deboli legami idrogeno che possono essere spezzati dagli enzimi.

La molecola è capace di autoduplicarsi (replicarsi) e su ciascuna vecchia metà della molecola viene sintetizzata una nuova metà.

Inoltre, una molecola di mRNA può essere sintetizzata su una molecola di DNA, che poi trasferisce le informazioni ricevute dal DNA al sito di sintesi proteica.

Il trasferimento delle informazioni e la sintesi proteica procedono secondo un principio a matrice, paragonabile al funzionamento di una macchina da stampa in una tipografia. Le informazioni dal DNA vengono copiate molte volte. Se si verificano errori durante la copia, verranno ripetuti in tutte le copie successive.

È vero, alcuni errori durante la copia delle informazioni con una molecola di DNA possono essere corretti: viene chiamato il processo di eliminazione degli errori risarcimento. La prima delle reazioni nel processo di trasferimento delle informazioni è la replicazione della molecola di DNA e la sintesi di nuove catene di DNA.

2. trascrizione – sintesi di i-RNA sul DNA, il processo di rimozione delle informazioni da una molecola di DNA, sintetizzata su di essa da una molecola di i-RNA.

L'I-RNA è costituito da un'unica catena ed è sintetizzato sul DNA secondo la regola della complementarità con la partecipazione di un enzima che attiva l'inizio e la fine della sintesi della molecola di i-RNA.

La molecola di mRNA finita entra nel citoplasma sui ribosomi, dove avviene la sintesi delle catene polipeptidiche.

3. trasmissione - sintesi proteica mediante mRNA; il processo di traduzione dell'informazione contenuta nella sequenza nucleotidica dell'mRNA nella sequenza di aminoacidi nel polipeptide.

4 .sintesi di RNA o DNA da virus a RNA

La sequenza delle reazioni della matrice durante la biosintesi delle proteine può essere rappresentata come schema:

filamento di DNA non trascritto	A T G	G G C	T A T
filamento trascritto di DNA	T A C	Ts Ts G	A T A
Trascrizione del DNA
codoni dell'mRNA	AUG	G G C	U A U
Traduzione dell'mRNA
anticodoni tRNA	UAC	Ts Ts G	AUA A
aminoacidi proteici	metionina	glicina	tirosina

Così, biosintesi delle proteine- questo è uno dei tipi di scambio plastico, durante il quale le informazioni ereditarie codificate nei geni del DNA vengono implementate in una sequenza specifica di aminoacidi nelle molecole proteiche.

Le molecole proteiche sono essenzialmente catene polipeptidiche costituiti da singoli amminoacidi. Ma gli amminoacidi non sono abbastanza attivi da combinarsi tra loro da soli. Pertanto, prima di combinarsi tra loro e formare una molecola proteica, gli amminoacidi devono attivare. Questa attivazione avviene sotto l'azione di enzimi speciali.

Come risultato dell'attivazione, l'amminoacido diventa più labile e sotto l'influenza dello stesso enzima si lega al tRNA. Ogni amminoacido corrisponde strettamente tRNA specifico, Quale trova il “suo” amminoacido e trasferimenti nel ribosoma.

Di conseguenza, diversi amminoacidi attivati legati ai loro tRNA. Il ribosoma è come trasportatore per assemblare una catena proteica dai vari amminoacidi che le vengono forniti.

Contemporaneamente al t-RNA, su cui “si trova” il suo stesso amminoacido “ segnale" dal DNA contenuto nel nucleo. In base a questo segnale, l'una o l'altra proteina viene sintetizzata nel ribosoma.

L'influenza direttrice del DNA sulla sintesi proteica non viene effettuata direttamente, ma con l'aiuto di un intermediario speciale - matrice O RNA messaggero (m-RNA O i-RNA), Quale sintetizzato nel nucleo influenzato dal DNA, quindi la sua composizione riflette la composizione del DNA. La molecola di RNA è come un calco della forma del DNA. L'mRNA sintetizzato entra nel ribosoma e, per così dire, lo trasferisce a questa struttura piano- in quale ordine devono essere combinati tra loro gli amminoacidi attivati che entrano nel ribosoma affinché venga sintetizzata una specifica proteina? Altrimenti, l'informazione genetica codificata nel DNA viene trasferita all'mRNA e poi alle proteine.

La molecola di mRNA entra nel ribosoma e punti suo. Viene determinato quel segmento che si trova attualmente nel ribosoma codone (tripletto), interagisce in modo del tutto specifico con quelli che gli sono strutturalmente simili tripletta (anticodone) nell'RNA di trasferimento, che ha portato l'amminoacido nel ribosoma.

Trasferisci l'RNA con il suo amminoacido si adatta a uno specifico codone dell'mRNA e si collega con lui; alla regione vicina dell’mRNA a cui è attaccato un altro tRNA un altro amminoacido e così via fino a leggere l'intera catena dell'i-RNA, fino a quando tutti gli amminoacidi si riducono nell'ordine appropriato, formando una molecola proteica.

E il tRNA, che trasporta l'amminoacido in una parte specifica della catena polipeptidica, liberato dal suo amminoacido ed esce dal ribosoma.

Poi ancora nel citoplasma l'amminoacido desiderato può unirsi ad esso, e ancora trasferirà nel ribosoma.

Nel processo di sintesi proteica, non uno, ma diversi ribosomi sono coinvolti contemporaneamente: i poliribosomi.

Le fasi principali del trasferimento di informazioni genetiche:

sintesi sul DNA come modello di mRNA (trascrizione)

sintesi di una catena polipeptidica nei ribosomi secondo il programma contenuto nell'mRNA (traduzione).

Le fasi sono universali per tutti gli esseri viventi, ma le relazioni temporali e spaziali di questi processi differiscono nei pro- e negli eucarioti.

U eucarioti trascrizione e traduzione sono strettamente separate nello spazio e nel tempo: nel nucleo avviene la sintesi dei vari RNA, dopodiché le molecole di RNA devono lasciare il nucleo attraversando la membrana nucleare. Gli RNA vengono poi trasportati nel citoplasma al sito di sintesi proteica: i ribosomi. Solo dopo arriva la fase successiva: la trasmissione.

Nei procarioti la trascrizione e la traduzione avvengono simultaneamente.

Così,

il luogo di sintesi delle proteine e di tutti gli enzimi nella cellula sono i ribosomi - è come "fabbriche" proteina, come un'officina di assemblaggio, dove vengono forniti tutti i materiali necessari per assemblare la catena polipeptidica proteica dagli aminoacidi. Natura della proteina sintetizzata dipende dalla struttura dell'i-RNA, dall'ordine di disposizione dei nucleoidi al suo interno, e la struttura dell'i-RNA riflette la struttura del DNA, così che, in definitiva, la struttura specifica di una proteina, cioè l'ordine di disposizione dei vari amminoacidi in esso contenuti, dipende dall'ordine di disposizione dei nucleoidi nel DNA, dalla struttura del DNA.

La teoria dichiarata della biosintesi delle proteine si chiama teoria delle matrici. Matrice di questa teoria chiamato perché che gli acidi nucleici svolgono il ruolo di matrici in cui sono registrate tutte le informazioni riguardanti la sequenza dei residui aminoacidici in una molecola proteica.

Creazione di una teoria della matrice della biosintesi proteica e decodifica del codice degli aminoacidiè il più grande risultato scientifico del 20° secolo, il passo più importante verso la spiegazione del meccanismo molecolare dell’ereditarietà.