Эс дэх уургийн нийлэгжилтийн талаархи илтгэл. Булчингийн эс дэх уургийн нийлэгжилт. Уургийн биосинтезийн үе шатны шинж чанар

Биологийн нийлэгжилтийн урвалын нийлбэрийг хуванцар солилцоо буюу шингээх гэж нэрлэдэг. Энэ төрлийн солилцооны нэр нь түүний мөн чанарыг илэрхийлдэг: гаднаас эсэд орж буй энгийн бодисуудаас эсийн бодисуудтай төстэй бодисууд үүсдэг.

Хуванцар солилцооны хамгийн чухал хэлбэрүүдийн нэг болох уургийн биосинтезийг авч үзье. Уургийн олон янзын шинж чанарыг эцэст нь үндсэн бүтэц, өөрөөр хэлбэл амин хүчлүүдийн дарааллаар тодорхойлдог. Хувьслын явцад сонгогдсон амин хүчлүүдийн асар олон тооны өвөрмөц хослолууд нь уураг дахь амин хүчлийн дараалалд тохирсон азотын суурийн дараалал бүхий нуклейн хүчлүүдийн нийлэгжилтээр үрждэг. Полипептидийн гинжин хэлхээний амин хүчил бүр нь гурван нуклеотидын хослолтой тохирдог - триплет.

Биосинтез дэх удамшлын мэдээллийг хэрэгжүүлэх үйл явц нь мэдээллийн (матриц) - мРНХ (мРНХ), рибосомын - рРНХ, тээвэрлэлт - тРНХ гэсэн гурван төрлийн рибонуклеины хүчлүүдийн оролцоотойгоор явагддаг. Бүх рибонуклеины хүчлүүд нь ДНХ молекулын холбогдох хэсэгт нийлэгждэг. Эдгээр нь ДНХ-ээс хамаагүй бага бөгөөд нэг нуклеотидын гинж юм. Нуклеотидууд нь фосфорын хүчлийн үлдэгдэл (фосфат), пентозын сахар (рибоз) ба азотын дөрвөн суурийн нэг болох аденин, цитозин, гуанин, урацил агуулдаг. Азотын суурь болох урацил нь адениныг нөхдөг.

Биосинтезийн үйл явц нь нарийн төвөгтэй бөгөөд хэд хэдэн үе шатыг агуулдаг - транскрипц, залгах, орчуулах.

Эхний үе шат (транскрипт) нь эсийн цөмд тохиолддог: мРНХ нь ДНХ молекулын тодорхой генийн талбайд нийлэгждэг. Энэхүү синтез нь ферментийн цогцолборын оролцоотойгоор явагддаг бөгөөд тэдгээрийн гол нь ДНХ-ээс хамааралтай РНХ полимераз бөгөөд ДНХ молекулын анхны (анхны) цэгт наалдаж, давхар мушгиа тайлж, аль нэгийн дагуу хөдөлдөг. хэлхээ, түүний хажууд мРНХ-ийн нэмэлт хэлхээг нийлэгжүүлдэг. Транскрипцийн үр дүнд мРНХ нь ДНХ молекулын харгалзах хэсэг (ген) -ээс яг хуулбарлагдсан нуклеотидын дараалсан ээлжийн хэлбэрээр генетикийн мэдээллийг агуулдаг.

Цаашдын судалгаагаар про-мРНХ гэж нэрлэгддэг зүйл нь транскрипцийн явцад нийлэгждэг нь орчуулгад оролцдог боловсорч гүйцсэн мРНХ-ийн урьдал зүйл болохыг харуулсан. Pro-mRNA нь хамаагүй том бөгөөд харгалзах полипептидийн гинжин хэлхээний синтезийг кодлодоггүй хэсгүүдийг агуулдаг. ДНХ-д рРНХ, тРНХ, полипептидүүдийг кодлодог бүсүүдийн хамт генетикийн мэдээлэл агуулаагүй фрагментууд байдаг. Экзон гэж нэрлэгддэг кодчиллын хэсгүүдээс ялгаатай нь тэдгээрийг интрон гэж нэрлэдэг. Интронууд нь ДНХ молекулын олон хэсэгт байдаг. Жишээлбэл, нэг генд - тахианы зууван буминыг кодлодог ДНХ-ийн бүсэд 7 интрон, хархны ийлдэс альбумин генд - 13 интрон байдаг. Интроны урт нь хоёр зуугаас мянган хос ДНХ нуклеотидын хооронд хэлбэлздэг. Интроныг экзонтой нэгэн зэрэг уншдаг (хуулбарласан) тул про-мРНХ нь боловсорсон мРНХ-ээс хамаагүй урт байдаг. Про-мРНХ-ийн цөмд интроныг тусгай ферментээр таслаж, экзон хэлтэрхийнүүд нь хатуу дарааллаар "залагдсан". Энэ процессыг залгах гэж нэрлэдэг. Холбох явцад боловсорсон мРНХ үүсдэг бөгөөд энэ нь зөвхөн харгалзах полипептидийн нийлэгжилтэд шаардлагатай мэдээллийг, өөрөөр хэлбэл бүтцийн генийн мэдээллийн хэсгийг агуулдаг.

Интронуудын утга, үйл ажиллагаа хараахан бүрэн тодорхойлогдоогүй байгаа боловч ДНХ-д зөвхөн экзонуудын хэсгийг уншвал боловсорч гүйцсэн мРНХ үүсдэггүй нь тогтоогдсон. Зууван бумин генийг жишээ болгон ашиглан залгах процессыг судалсан. Энэ нь нэг экзон, 7 интрон агуулдаг. Нэгдүгээрт, 7700 нуклеотид агуулсан про-мРНХ нь ДНХ дээр нийлэгждэг. Дараа нь про-мРНХ-д нуклеотидын тоо 6800 болж буурч, дараа нь 5600, 4850, 3800, 3400 гэх мэтээр экзонд тохирох 1372 нуклеотид болж буурдаг. 1372 нуклеотид агуулсан мРНХ нь цөмийг цитоплазм руу орхиж, рибосом руу орж, харгалзах полипептидийг нэгтгэдэг.

Биосинтезийн дараагийн үе шат - орчуулга нь тРНХ-ийн оролцоотойгоор рибосом дахь цитоплазмд тохиолддог.

Дамжуулах РНХ нь цөмд нийлэгждэг боловч эсийн цитоплазмд чөлөөт төлөвт ажилладаг. Нэг тРНХ молекул нь 76-85 нуклеотид агуулдаг ба хошоонгор навчтай төстэй нэлээд төвөгтэй бүтэцтэй. tRNA-ийн гурван хэсэг нь онцгой ач холбогдолтой: 1) рибосом дээрх харгалзах нэмэлт кодон (мРНХ) -д тРНХ-ийн наалдсан газрыг тодорхойлдог гурван нуклеотидээс бүрдэх антикодон; 2) tRNA-ийн өвөрмөц байдал, өгөгдсөн молекулын зөвхөн тодорхой амин хүчлийг хавсаргах чадварыг тодорхойлдог газар; 3) амин хүчил наалдсан хүлээн авагч тал. Энэ нь бүх тРНХ-ийн хувьд адилхан бөгөөд C-C-A гэсэн гурван нуклеотидээс бүрдэнэ. Амин хүчлийг тРНХ-д холбохын өмнө аминоацил-тРНХ синтетаза ферментээр идэвхждэг. Энэ фермент нь амин хүчил тус бүрт өвөрмөц байдаг. Идэвхжүүлсэн амин хүчил нь харгалзах tRNA-тай холбогдож, түүгээр рибосом руу хүргэдэг.

Орчуулгын гол байр нь рибосомууд - цитоплазмын рибонуклеопротеины органеллууд бөгөөд тэдгээрийн олон хэсэгт байдаг. Прокариотуудын рибосомын хэмжээ дунджаар 30х30х20 нм, эукариотуудад 40х40х20 нм байна. Ихэвчлэн тэдгээрийн хэмжээ нь тунадасны нэгжээр тодорхойлогддог (S) - зохих орчинд центрифугийн үед тунадасжих хурд. Escherichia coli нянгийн рибосом нь 70S хэмжээтэй, нэг нь 30S, хоёр дахь нь 50S тогтмол, 64% рибосомын РНХ, 36% уураг агуулсан хоёр дэд хэсгүүдээс тогтдог.

мРНХ молекул нь цөмөөс гарч цитоплазм руу орж, рибосомын жижиг дэд нэгжид наалддаг. Орчуулга нь эхлэх кодон гэж нэрлэгддэг (синтезийн санаачлагч) - A-U-G- эхэлдэг. tRNA нь идэвхжүүлсэн амин хүчлийг рибосомд хүргэх үед түүний антикодон нь мРНХ-ийн нэмэлт кодоны нуклеотидуудтай устөрөгчтэй холбогддог. Харгалзах амин хүчил бүхий тРНХ-ийн хүлээн авагч төгсгөл нь рибосомын том дэд нэгжийн гадаргуу дээр наалддаг. Эхний амин хүчлийн дараа өөр тРНХ нь дараагийн амин хүчлийг өгдөг бөгөөд ингэснээр рибосом дээр полипептидийн гинж нийлэгждэг. МРНХ молекул нь ихэвчлэн полисомтой холбогдсон хэд хэдэн (5-20) рибосом дээр нэгэн зэрэг ажилладаг. Полипептидийн гинжин нийлэгжилтийн эхлэлийг эхлэл, өсөлтийг сунгалт гэж нэрлэдэг. Полипептидийн гинжин хэлхээний амин хүчлүүдийн дарааллыг мРНХ дэх кодонуудын дарааллаар тодорхойлно. Терминатор кодонуудын аль нэг нь мРНХ - UAA, UAG эсвэл UGA дээр гарч ирэхэд полипептидийн гинжин хэлхээний синтез зогсдог. Өгөгдсөн полипептидийн гинжин нийлэгжилтийн төгсгөлийг төгсгөл гэж нэрлэдэг.

Амьтны эсийн полипептидийн гинж нэг секундэд 7 амин хүчлээр уртасч, мРНХ рибосом дээр 21 нуклеотидээр урагшилдаг нь тогтоогдсон. Бактерийн хувьд энэ үйл явц хоёроос гурав дахин хурдан явагддаг.

Үүний үр дүнд уургийн молекулын анхдагч бүтэц болох полипептидийн гинжин синтез нь рибонуклеины хүчил - мРНХ матриц дахь нуклеотидын ээлжийн дарааллын дагуу рибосом дээр явагддаг. Энэ нь рибосомын бүтцээс хамаардаггүй.

Эс дэх уургийн нийлэгжилтийн процессыг нэрлэдэг биосинтез.Энэ нь транскрипц ба орчуулга гэсэн хоёр үндсэн үе шатаас бүрдэнэ (Зураг 4.5). Эхний шат - генетикийн мэдээллийн хуулбар- ДНХ-ийн нэг мэдрэхүйн хэлхээнд нэмэлт нэг судалтай мРНХ К-ийн синтезийн үйл явц, өөрөөр хэлбэл ДНХ-ийн нуклеотидын бүтцийн талаарх генетикийн мэдээллийг мРНХ руу шилжүүлэх. Цөмийн мембраны нүхээр мРНХ нь эндоплазмын торлогийн суваг руу орж, энд рибосомтой нийлдэг. Уургийн нийлэгжилт нь мРНХ молекул дээр явагддаг бөгөөд рибосомууд нь түүний дагуу хөдөлж, полипептидийн гинжин хэлхээний синтезийн төгсгөлд түүнийг орхидог (Зураг 4.6).

Зураг 4.6-д зөвхөн хоёр гурвалсан хэсгийг үзүүлэв: мРНХ баганад харгалзах нэмэлт антикодон ба амин хүчлүүд (LA) хавсарсан CCA триплет.
Цитоплазмд байрлах амин хүчлүүд нь ферментээр идэвхжиж, дараа нь өөр төрлийн РНХ-тэй холбогддог - тээвэрлэлт. Энэ нь амин хүчлийг рибосом руу хазайлгах болно. Төрөл бүрийн тРНХ нь амин хүчлийг рибосом руу хүргэж, тэдгээрийг мРНХ-ийн гурвалсан дарааллын дагуу байрлуулдаг. Тодорхой амин хүчлийг кодлодог гурван дараалсан нуклеотидыг кодон (мРНХ), задрах боломжгүй гурвалжинг антикодон (tRNA) гэж нэрлэдэг. Кодонууд бие биенээсээ тусгаарлагддаггүй. Тодорхой амин хүчлийг нийлүүлснээр тРНХ нь мРНХ (кодон-антикодон) -тай харилцан үйлчилдэг. мөн амин хүчил нь өсөн нэмэгдэж буй шал, пептидийн гинжин хэлхээнд нэгддэг. Полипептидийн нийлэгжилт, өөрөөр хэлбэл түүний доторх амин хүчлүүдийн байрлал нь мРНХ нуклеотидын дарааллаар тодорхойлогддог нь тодорхой юм.

Биосинтезийн хоёр дахь үе шат - нэвтрүүлэг- мРНХ-ээс генетикийн мэдээллийг полипептидийн гинжин хэлхээний амин хүчлийн дараалалд шилжүүлэх.
Гурвалсан дахь нуклеотидын дарааллаар тодорхой нэг амин хүчлийг кодлодог. Удамшлын код нь гурвалсан, өөрөөр хэлбэл амин хүчил бүр нь гурван нуклеотидын хослолоор кодлогдсон байдаг нь тогтоогдсон. Хэрэв код нь гурвалсан бол дөрвөн азотын үндсэн дээр 64 кодон (4v3) хийж болно; Энэ нь 20 амин хүчлийг кодлоход хангалттай юм. Генетик кодын шинэ шинж чанар илэрсэн - түүний илүүдэл, өөрөөр хэлбэл зарим амин хүчлүүд нэг биш, харин илүү олон тооны гурвалсануудыг кодлодог. 64 кодоноос гурвыг нь зогсоох кодон гэж хүлээн зөвшөөрдөг бөгөөд тэдгээр нь генетикийн орчуулгыг дуусгавар болгох (тасалгал) эсвэл тасалдуулахад хүргэдэг (Хүснэгт 4.2).

Генетик код нь давхцдаггүй. Хэрэв кодонууд давхцсан бол нэг хос суурийн өөрчлөлт нь полипептидийн гинжин хэлхээнд хоёр амин хүчлийг өөрчлөхөд хүргэдэг бөгөөд энэ нь тохиолддоггүй. Нэмж дурдахад энэ нь бүх нийтийн шинж чанартай байдаг - амьд биетүүдийн уургийн биосинтезийн хувьд ч мөн адил. Кодын түгээмэл байдал нь дэлхий дээрх амьдралын нэгдмэл байдлыг гэрчилдэг. Тиймээс генетикийн код нь нуклейн хүчлийн удамшлын мэдээллийг нуклеотидын дараалал хэлбэрээр бүртгэх систем юм.
Дараа нь эсэд генетикийн мэдээллийг хэрэгжүүлэх арга замыг урвуу транскрипци (РНХ загвар дээрх ДНХ-ийн синтез) - ДНХ ба РНХ-ийн репликаци (Зураг 4.7) нэмсэн.

Ген бол ДНХ-ийн хэсэг юм. полипептид эсвэл нуклейн хүчлийн анхдагч бүтцийг кодлох. Полипептидийн гинжин нийлэгжилтийг хянахад хэд хэдэн өөр генүүд оролцдог: бүтцийн ген, зохицуулагч ген, оператор ген. Генетик кодын зохицуулалтын механизмыг 1961 онд Францын эрдэмтэн Ф.Якоб, Ж.Моно нар гэдэсний савханцар бактери дээр нээж, индукц-дарангуйлах механизм гэж нэрлэжээ. Бүтцийн генүүд нь полипептид дэх амин хүчлүүдийн дарааллыг кодлодог. Ихэвчлэн бүтцийн генийн хувьд зохицуулагч ген ба оператор генээс бүрдэх нийтлэг зохицуулалтын систем байдаг. Зохицуулагч ген нь дарангуйлагч уургийн нийлэгжилтийг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь оператортой хослуулан холбогдох бүтцийн генүүдээс мэдээллийг уншихыг "зөвшөөрөх" эсвэл "хориглох" боломжийг олгодог. Оператор ген ба түүнийг дагасан бүтцийн генийг оперон гэж нэрлэдэг байсан - генетикийн мэдээллийг унших нэгж, транскрипцийн нэгж (Зураг 4.8).

Жишээлбэл, E. coli-ийн хэвийн амьдралд сүүний сахар - лактоз зайлшгүй шаардлагатай. Энэ нь лактозын задралын гурван бүтцийн ген байрладаг лактозын бүс (лак-оперон) байдаг. Хэрэв лактоз эсэд орохгүй бол зохицуулагч генээр үүсгэгдсэн дарангуйлагч уураг нь оператортой холбогдож, улмаар бүх опероноос транскрипцийг (мРНХ-ийн синтез) "хориглодог". Хэрэв лактоз эсэд орж ирвэл дарангуйлагч уургийн үйл ажиллагаа хаагдаж, транскрипц, орчуулга, ферментийн уургийн нийлэгжилт, лактоз гэсгээх үйл явц эхэлдэг. Бүх лактоз задарсны дараа дарангуйлагч уургийн үйл ажиллагаа сэргэж, транскрипцийг дарангуйлдаг.
Тиймээс генүүд асаалттай, идэвхгүй байж болно. Тэдний зохицуулалтанд бодисын солилцооны бүтээгдэхүүн, гормонууд нөлөөлдөг. Ген нь ген, хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсийн харилцан үйлчлэлд нөлөөлдөг ДНХ-РНХ-уургийн системд ажилладаг.

Уургийн биосинтез нь амьд эс бүрт явагддаг. Энэ нь залуу өсөн нэмэгдэж буй эсүүдэд хамгийн идэвхтэй байдаг бөгөөд уураг нь тэдгээрийн эрхтнүүдийг бүтээхэд зориулагдсан байдаг, түүнчлэн ферментийн уураг, гормоны уураг нийлэгждэг шүүрлийн эсүүдэд байдаг.

Уургийн бүтцийг тодорхойлох гол үүрэг нь ДНХ-д хамаардаг. Нэг уургийн бүтцийн талаарх мэдээллийг агуулсан ДНХ-ийн хэсгийг ген гэнэ. ДНХ молекул нь хэдэн зуун ген агуулдаг. ДНХ молекул нь тодорхой хосолсон нуклеотид хэлбэрээр уураг дахь амин хүчлүүдийн дарааллын кодыг агуулдаг. ДНХ кодыг бараг бүрэн тайлсан. Үүний мөн чанар нь дараах байдалтай байна. Амин хүчил бүр нь гурван зэргэлдээ нуклеотидын ДНХ-ийн гинжин хэлхээний хэсэгтэй тохирдог.

Жишээлбэл, T-T-T хэсэг нь амин хүчлийн лизинтэй, А-С-А сегмент нь цистинтэй, С-А-А нь валинтай, гэх мэт. 20 өөр амин хүчлүүд байдаг, 4 нуклеотидын 3-аар нэгдэх боломжит тоо 64. Иймээс . бүх амин хүчлийг кодлох хангалттай хэмжээний гурвалсан.

Уургийн нийлэгжилт нь матрицын синтезийн зарчмын дагуу явагддаг нийлэг урвалын гинжин хэлхээг төлөөлдөг олон үе шаттай нарийн төвөгтэй процесс юм.

ДНХ нь эсийн цөмд байрладаг бөгөөд уургийн нийлэгжилт нь цитоплазмд явагддаг тул ДНХ-ээс рибосом руу мэдээлэл дамжуулдаг зуучлагч байдаг. Ийм зуучлагч нь мРНХ юм. :

Уургийн биосинтезийн хувьд эсийн янз бүрийн хэсэгт явагддаг дараах үе шатуудыг тодорхойлдог.

1. Эхний үе шат - i-РНХ-ийн нийлэгжилт нь цөмд явагддаг бөгөөд энэ үед ДНХ-ийн генд агуулагдах мэдээлэл i-РНХ руу дахин бичигддэг. Энэ процессыг транскрипци гэж нэрлэдэг (Латин "хуулбар" - дахин бичих).

2. Хоёр дахь шатанд амин хүчлүүд нь т-РНХ молекулуудтай холбогдож, дараалсан гурван нуклеотид - антикодоноос бүрдэх ба тэдгээрийн тусламжтайгаар тэдгээрийн триплет кодоныг тодорхойлно.

3. Гурав дахь үе шат нь трансляци гэж нэрлэгддэг полипептидийн холбоог шууд нэгтгэх процесс юм. Энэ нь рибосомд тохиолддог.

4. Дөрөв дэх үе шатанд уургийн хоёрдогч болон гуравдагч бүтэц үүсэх, өөрөөр хэлбэл уургийн эцсийн бүтэц үүсдэг.

Тиймээс уургийн биосинтезийн явцад ДНХ-д шингэсэн мэдээллийн дагуу шинэ уургийн молекулууд үүсдэг. Энэ үйл явц нь уураг, бодисын солилцооны үйл явц, эсийн өсөлт, хөгжил, өөрөөр хэлбэл эсийн амин чухал үйл ажиллагааны бүх процессыг шинэчлэх боломжийг олгодог.

Хромосомууд (Грек хэлнээс "chroma" - өнгө, "soma" - бие) нь эсийн цөмийн маш чухал бүтэц юм. Тэд эсийн хуваагдлын үйл явцад гол үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд удамшлын мэдээллийг нэг үеэс нөгөөд шилжүүлэх боломжийг олгодог. Эдгээр нь уурагтай хавсарсан ДНХ-ийн нимгэн хэлхээ юм. Утаснууд нь хроматидууд гэж нэрлэгддэг бөгөөд ДНХ, үндсэн уураг (гистонууд), хүчиллэг уурагуудаас бүрддэг.

Хуваагддаггүй эсэд хромосомууд нь цөмийн бүх эзэлхүүнийг дүүргэдэг бөгөөд микроскопоор харагдахгүй. Хуваагдахаас өмнө ДНХ-ийн спиральжилт үүсч, хромосом бүр микроскопоор харагдах болно. Спиральжилтын үед хромосомууд хэдэн арван мянга дахин багасдаг. Энэ төлөвт хромосомууд нь нийтлэг сайт - центромероор холбогдсон зэрэгцэн орших хоёр ижил утас (хроматид) шиг харагддаг.

Организм бүр нь хромосомын тогтмол тоо, бүтцээр тодорхойлогддог. Соматик эсүүдэд хромосомууд үргэлж хосолсон байдаг, өөрөөр хэлбэл цөмд нэг хосыг бүрдүүлдэг хоёр ижил хромосом байдаг. Ийм хромосомыг гомолог гэж нэрлэдэг ба соматик эс дэх хромосомын хосолсон багцыг диплоид гэж нэрлэдэг.

Тиймээс хүний ​​​​хромосомын диплоид багц нь 46 хромосомоос бүрдэж, 23 хос үүсгэдэг. Хос бүр нь хоёр ижил (гомолог) хромосомоос бүрдэнэ.

Хромосомын бүтцийн онцлог нь тэдгээрийн 7 бүлгийг ялгах боломжийг олгодог бөгөөд үүнийг A, B, C, D, E, F, G гэсэн латин үсгээр тэмдэглэдэг. Бүх хос хромосомууд серийн дугаартай байдаг.

Эрэгтэй, эмэгтэй хүмүүс 22 хос ижил хромосомтой байдаг. Тэднийг аутосом гэж нэрлэдэг. Эрэгтэй, эмэгтэй хүмүүс бэлгийн хромосом гэж нэрлэгддэг нэг хос хромосомоор ялгаатай байдаг. Тэдгээр нь том X (C бүлэг) ба жижиг Y (бүлэг С,) үсгээр тэмдэглэгдсэн байдаг. Эмэгтэй хүний ​​биед 22 хос аутосом, нэг хос (XX) бэлгийн хромосом байдаг. Эрэгтэйчүүдэд 22 хос аутосом, нэг хос (XY) бэлгийн хромосом байдаг.

Соматик эсүүдээс ялгаатай нь үр хөврөлийн эсүүд нь хромосомын тэн хагасыг агуулдаг, өөрөөр хэлбэл хос тус бүрээс нэг хромосом агуулдаг! Ийм багцыг гаплоид гэж нэрлэдэг. Хромосомын гаплоид багц нь эсийн боловсорч гүйцэх явцад үүсдэг.

Генүүдийн нөхөн үржихүй, үйл ажиллагаа нь матрицын үйл явцтай холбоотой байдаг - макромолекулуудын нийлэгжилт: ДНХ, РНХ, уураг. Хуулбарлах нь генетикийн мэдээллийн нөхөн үржихүйг баталгаажуулдаг үйл явц гэж дээр аль хэдийн авч үзсэн. Орчин үеийн генийн онол - молекул генетикийн ололт нь бүхэлдээ матрицын үйл явцыг судлах биохимийн амжилтанд тулгуурладаг. Үүний эсрэгээр, генетикийн шинжилгээний арга нь өөрөө генетикийн хяналтанд байдаг матрицын үйл явцыг судлахад ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг. Генийн үйл ажиллагаа нь хангадаг транскрипци, эсвэл РНХ-ийн синтез, ба нэвтрүүлэг, эсвэл уургийн нийлэгжилт (Зураг 5.23).

Цагаан будаа. 5.23. РНХ полимераза ба орчуулгаар ДНХ-ийн транскрипц хийх үйл явцын схем: а- транскрипцийн ерөнхий схем. Сум нь ДНХ-ийн загвар нь РНХ полимеразын молекулаар дамжих чиглэлийг харуулж байна; б - хоёр үе шат: транскрипт ба орчуулга

Уургийн синтезийн үйл явц нь ДНХ-ийн транскрипцээс эхэлдэг (дээр дурдсанчлан). Дараагийн процесс бол мРНХ-ийн орчуулга юм.

мРНХ-ийн орчуулгамРНХ загвараар удирдуулсан рибосомууд дээрх уургийн нийлэгжилт юм. Энэ тохиолдолд мэдээллийг нуклейн хүчлийн дөрвөн үсэгтэй цагаан толгойноос полипептидийн гинжин хэлхээний амин хүчлийн дарааллын хорин үсэгт шилжүүлдэг.

Энэ үйл явцад гурван үе шат байдаг:

• 1. Чөлөөт амин хүчлийг идэвхжүүлэх - үүсэх аминоациладенилатуудамин хүчил тус бүрийн өвөрмөц ферментийн хяналтан дор амин хүчлүүдийн ATP-тэй харилцан үйлчлэлийн үр дүнд. Эдгээр ферментүүд нь аминоацил-тРНХ синтетаза -дараагийн шатанд оролцоно.
• 2. tRNA-ийн аминоациляци - тРНХ ба аминоацил-тРНХ синтетазын нийлмэл аминоациладенилаттай харилцан үйлчлэлцэх замаар амин хүчлийн үлдэгдлийг тРНХ-д хавсаргах. Энэ тохиолдолд амин хүчлийн үлдэгдэл бүр нь өөрийн тодорхой ангиллын тРНХ-тэй холбогддог.
• 3. Үнэндээ орчуулга, эсвэл пептидийн холбоо үүсэх амин хүчлийн үлдэгдэл полимержих.

Тиймээс орчуулгын явцад мРНХ дэх нуклеотидын дараалал нь нийлэгжсэн уургийн молекул дахь амин хүчлүүдийн харгалзах, хатуу дарааллаар хөрвүүлэгддэг.

Дохио нэвтрүүлэг эхлүүлэхпро- ба эукариотуудад AUG кодон нь мРНХ-ийн эхэнд байрладаг бол үйлчилдэг. Энэ тохиолдолд тусгай үүсгэгч формилметионин (бактерид) эсвэл метионин (эукариотуудад) тРНХ-ээр "танигддаг". Бусад тохиолдолд AUG кодон нь метионин гэж "уншдаг" (Хүснэгт 5.4-ийг үз). GUG кодон нь эхлэлийн дохио болж чаддаг. Энэхүү харилцан үйлчлэл нь голчлон рибосомын жижиг дэд нэгж дээр байрладаг аминоацилийн төвд (N-төв) рибосом дээр үүсдэг.

Мессенжер РНХ-ийн AUG кодон, рибосомын жижиг дэд нэгж ба формилметионил-тРНХ-ийн харилцан үйлчлэл эхлэлийн цогцолбор.Энэхүү харилцан үйлчлэлийн мөн чанар нь амин хүчлийн метионины молекулыг барьж авч тээж байгаа тРНХ нь антикодон UAC-тай мРНХ дээрх AUG кодонтой холбогддог (бактерийн хувьд формилметиониныг зөөгч тРНХ санаачлагч байдаг). Дараа нь рибосомын том дэд нэгж (505) нь рибосомын жижиг дэд нэгж (305), мРНХ ба тРНХ-ээс бүрдэх энэхүү цогцолборт нэгдэнэ. Үүний үр дүнд нэг мРНХ молекул, амин хүчил бүхий санаачлагч тРНХ зэрэг бүрэн угсарсан рибосом үүсдэг. Рибосомд байдаг аминоацилболон пептидилтөвүүд.

Эхний амин хүчил (метионин) эхлээд аминоацилийн төвд ордог. Рибосомын том дэд нэгжийг холбох явцад мРНХ нэг кодон, тРНХ аминоацилийн төвөөс пептидил төв рүү шилждэг. Дараагийн мРНХ кодон нь дараагийн аминоацил-тРНХ-ийн антикодонтой холбогдох боломжтой аминоацилийн төвд ордог. Энэ мөчөөс эхлэн орчуулгын хоёр дахь шат эхэлж байна - сунгалт,Энэ үед амин хүчлийн молекулуудыг өсөн нэмэгдэж буй полипептидийн гинжин хэлхээнд холбох цикл олон удаа давтагддаг. Ийнхүү рибосомын аминоацилийн төв нь элч РНХ-ийн кодоны дагуу дараагийн амин хүчлийг зөөвөрлөх хоёр дахь тРНХ молекулыг хүлээн авдаг. Энэ тРНХ нь антикодонтойгоо мРНХ-ийн нэмэлт кодонтой холбогддог. Нэн даруй пептидил трансферазын тусламжтайгаар өмнөх амин хүчил (метионин) нь карбоксил бүлгээр (COOH) амин бүлэгтэй (NH 2) холбогддог. шинээр ирсэн амин хүчил. Тэдний хооронд пептидийн холбоо (-CO-NH-) үүсдэг. Энэ тохиолдолд усны молекул ялгардаг.

Үүний үр дүнд метиониныг дамжуулсан тРНХ ялгарч, дипептид нь аминоацилийн төв дэх тРНХ-д аль хэдийн холбогдсон байна. Сунгах процессыг цаашид хэрэгжүүлэхийн тулд аминоацилийн төвийг суллах шаардлагатай бөгөөд энэ нь тохиолддог.

Орчуулах үйл явцын үр дүнд дипстндил-тРНХ-ийн цогцолбор нь аминоацилийн төвөөс пептидил рүү шилждэг. Энэ нь ферментийн оролцоотойгоор рибосомыг нэг кодоноор хөдөлгөж байгаатай холбоотой юм транслоказуудба уургийн суналтын хүчин зүйл. Суллагдсан тРНХ болон түүнтэй холбогдсон мРНХ кодон нь рибосомоос гардаг. Дараагийн тРНХ нь амин хүчлийг суллагдсан аминоацилийн төвд хүлээн авсан кодоны дагуу хүргэдэг. Энэ амин хүчил нь өмнөх амин хүчилтэй пептидийн холбоогоор холбогддог. Энэ тохиолдолд рибосом дахин нэг кодон хөдөлж, төгсгөлийн гурван кодон (утгагүй кодон), тухайлбал UAA, UAG эсвэл UGA аль нэг нь аминоацилийн төвд орох хүртэл процесс давтагдана.

Төгсгөлийн кодон рибосомын аминоацилийн төвд орсны дараа полипептидийн нийлэгжилтийн гурав дахь шат эхэлнэ. дуусгавар болгох.Энэ нь уургийн төгсгөлийн хүчин зүйлсийн аль нэгийг мРНХ төгсгөлийн кодонд хавсаргаснаар эхэлдэг бөгөөд энэ нь цаашдын гинжин хэлхээний суналтыг хаахад хүргэдэг. Синтезийг зогсоох нь нийлэгжсэн полипептидийн гинж ба рибосомын дэд хэсгүүдийг ялгаруулахад хүргэдэг бөгөөд дараа нь салж, дараагийн полипептидийн гинжин хэлхээний нийлэгжилтэнд оролцох боломжтой.

Орчуулах үйл явц бүхэлдээ GTP (гуанозин трифосфат) молекулуудын хуваагдал дагалддаг бөгөөд эхлэл (эхлэх хүчин зүйл), сунгах (суналтын хүчин зүйл) болон төгсгөлийн (төгсгөлийн хүчин зүйл) үйл явцын онцлог шинж чанартай нэмэлт уургийн хүчин зүйлсийн оролцоо зайлшгүй шаардлагатай. Эдгээр уургууд нь рибосомын салшгүй хэсэг биш боловч орчуулгын тодорхой үе шатанд үүнтэй холбогддог. Ерөнхийдөө орчуулгын үйл явц бүх организмд ижил байдаг.

Уургийн нийлэгжилтийн явцад үүссэн полипептидийн гинж нь грануляцын дараах хувиралд орж, дараа нь тэдний тусгай функцийг гүйцэтгэдэг. Анхдагч бүтэцполипептид нь түүний доторх амин хүчлүүдийн дарааллаар тодорхойлогддог. Полипептидийн гинж нь аяндаа тодорхой хэмжээгээр үүсдэг хоёрдогчбүтэц, энэ нь амин хүчлийн үлдэгдлийн хажуугийн бүлгүүдийн шинж чанараар тодорхойлогддог (a-helix, атираат P-давхарга, санамсаргүй ороомог). Эдгээр болон бусад бүтцийн шинж чанарууд нь гурван хэмжээст тогтсон тохиргоог тодорхойлдог бөгөөд үүнийг нэрлэдэг дээд зэрэглэлийн(эсвэл орон зайн) полипептидийн бүтэц, энэ нь энэхүү полипептидийн гинж нь гурван хэмжээст орон зайд хэрхэн нугалж байгааг харуулж байна.

Уургууд нь нэг буюу хэд хэдэн полипептидийн гинжээс бүрдэж болно. Хоёр дахь тохиолдолд тэдгээрийг дууддаг олигомер уураг.Тэдгээр нь тодорхой шинж чанартай байдаг дөрөвдөгч бүтэц.Энэ нэр томъёо нь түүний бүх бүрэлдэхүүн хэсгийн полипептидийн гинжийг холбох явцад үүссэн уургийн ерөнхий тохиргоог хэлнэ. Ялангуяа хүний ​​гемоглобины бүтцийн загварт хоёр а-гинж, хоёр Р-гинж багтдаг бөгөөд тэдгээр нь хоорондоо холбогдож, дөрөвдөгч уургийн бүтцийг бүрдүүлдэг.

Полипептидийн нийлэгжилтийн нарийвчлал нь кодон ба антикодонуудын хоорондох устөрөгчийн бондын системийг зөв бүрдүүлэхээс хамаарна. Рибосомын тусламжтайгаар дараагийн пептидийн холбоог хаахаас өмнө кодон-антикодон хос үүсэх зөв эсэхийг шалгана. Кодон-антикодоны холбоог нөхөхөд рибосомын идэвхтэй үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг батлах шууд нотолгоо бол рибосомын уургийг өөрчилдөг мутацийг илрүүлэх, улмаар орчуулгын нарийвчлалд нөлөөлдөг.

Амьдрал бол уургийн молекулуудын оршин тогтнох үйл явц юм. Бүх амьд биетийн үндэс нь уураг гэдэгт итгэлтэй байдаг олон эрдэмтэд үүнийг ингэж илэрхийлдэг. Эдгээр дүгнэлтүүд нь туйлын зөв, учир нь эс дэх эдгээр бодисууд хамгийн олон тооны үндсэн функцтэй байдаг. Бусад бүх органик нэгдлүүд нь эрчим хүчний субстратын үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд уургийн молекулуудын нийлэгжилтэд дахин энерги шаардлагатай байдаг.

Уургийн биосинтезийн үе шатны шинж чанар

Уургийн бүтцийг нуклейн эсвэл РНХ) кодон хэлбэрээр кодлодог. Энэ нь эсэд шинэ уургийн бодис хэрэгтэй болох бүрт нөхөн үржиж байдаг удамшлын мэдээлэл юм. Биосинтезийн эхлэл нь аль хэдийн өгөгдсөн шинж чанартай шинэ уураг нийлэгжүүлэх хэрэгцээний тухай цөмд байдаг.

Үүний хариуд нуклейн хүчлийн бүс нутгийг салгаж, бүтцийг нь кодчилдог. Энэ газрыг элч РНХ хувилж, рибосом руу шилжүүлдэг. Тэд матриц - элч РНХ дээр суурилсан полипептидийн гинжийг бий болгох үүрэгтэй. Товчхондоо биосинтезийн бүх үе шатыг дараах байдлаар үзүүлэв.

• транскрипци (кодлогдсон уургийн бүтэцтэй ДНХ-ийн хэсгийг хоёр дахин нэмэгдүүлэх үе шат);
• боловсруулах (мэдээллийн РНХ үүсэх үе шат);
• орчуулга (мессенжер РНХ дээр суурилсан эс дэх уургийн нийлэгжилт);
• орчуулгын дараах өөрчлөлт (полипептидийн "боловсорч гүйцсэн", түүний их хэмжээний бүтэц үүсэх).

Нуклейн хүчлийн транскрипци

Эсийн бүх уургийн нийлэгжилтийг рибосомоор гүйцэтгэдэг бөгөөд молекулуудын талаарх мэдээлэл нь нуклейн эсвэл ДНХ-д агуулагддаг). Энэ нь генд байрладаг: ген бүр нь тодорхой уураг юм. Ген нь шинэ уургийн амин хүчлийн дарааллын талаархи мэдээллийг агуулдаг. ДНХ-ийн хувьд удамшлын кодыг арилгах ажлыг дараах байдлаар гүйцэтгэдэг.

• гистоноос нуклейн хүчлийн талбайн ялгаралт эхэлж, цөхрөл үүснэ;
• ДНХ полимераз нь уургийн генийг хадгалдаг ДНХ-ийн хэсгийг хоёр дахин нэмэгдүүлдэг;
• давхардсан хэсэг нь мессенжер РНХ-ийн урьдал зүйл бөгөөд үүнийг кодчилдоггүй оруулгыг арилгахын тулд ферментээр боловсруулдаг (түүний үндсэн дээр мРНХ нийлэгждэг).

Элч РНХ дээр үндэслэн мРНХ нийлэгждэг. Энэ нь аль хэдийн матриц бөгөөд үүний дараа эс дэх уургийн нийлэгжилт нь рибосомууд дээр (барзгар эндоплазмын торлогт) явагддаг.

Рибосомын уургийн нийлэгжилт

Мессенжер РНХ хоёр төгсгөлтэй бөгөөд 3`-5` хэлбэртэй байна. Рибосомын уураг унших, нийлэгжүүлэх нь 5' төгсгөлөөс эхэлж, амин хүчлүүдийн аль нэгийг кодлодоггүй интрон хүртэл үргэлжилдэг. Энэ нь дараах байдлаар тохиолддог.

• мессенжер РНХ нь рибосом дээр "бүрсэн", эхний амин хүчлийг хавсаргадаг;
• рибосом нь элч РНХ-ийн дагуу нэг кодоноор шилждэг;
• шилжүүлэх РНХ нь хүссэн (өгөгдсөн мРНХ кодоноор кодлогдсон) альфа-амин хүчлийг өгдөг;
• амин хүчил нь анхны амин хүчилтэй нэгдэж дипептид үүсгэдэг;
• дараа нь мРНХ дахин нэг кодоноор шилжиж, альфа-амин хүчил гарч ирж, өсөн нэмэгдэж буй пептидийн гинжин хэлхээнд холбогддог.

Рибосом нь интронд (кодлогдоогүй оруулга) хүрмэгц мессенжер РНХ зүгээр л хөдөлдөг. Дараа нь элч РНХ урагшлахад рибосом дахин экзон руу хүрдэг - нуклеотидын дараалал нь тодорхой амин хүчилтэй тохирдог.

Энэ үеэс эхлэн гинжин хэлхээнд уургийн мономер нэмж дахин эхэлдэг. Үйл явц нь дараагийн интрон гарч ирэх хүртэл эсвэл зогсоох кодон хүртэл үргэлжилнэ. Сүүлийнх нь полипептидийн гинжин хэлхээний нийлэгжилтийг зогсоож, дараа нь дууссан гэж үзэж, молекулын синтетик (орчуулсны дараах) өөрчлөлтийн үе шат эхэлдэг.

Орчуулгын дараах өөрчлөлт

Орчуулсны дараа уургийн нийлэгжилт нь гөлгөр цистернүүдэд явагддаг.Сүүлийнх нь цөөн тооны рибосом агуулдаг. Зарим эсүүдэд тэдгээр нь RES-д бүрэн байхгүй байж болно. Эхлээд хоёрдогч, дараа нь гуравдагч, хэрэв програмчлагдсан бол дөрөвдөгч бүтцийг бий болгоход ийм газар хэрэгтэй.

Эсийн бүх уургийн нийлэгжилт нь асар их хэмжээний ATP энерги зарцуулснаар явагддаг. Тиймээс уургийн биосинтезийг хадгалахын тулд бусад бүх биологийн процессууд шаардлагатай. Нэмж дурдахад эрчим хүчний зарим хэсэг нь идэвхтэй тээвэрлэлтээр эсэд уураг шилжүүлэхэд шаардлагатай байдаг.

Ихэнх уургууд нь эсийн нэг байрлалаас нөгөөд шилждэг. Ялангуяа, орчуулгын дараах уургийн нийлэгжилт нь Голги цогцолборт явагддаг бөгөөд нүүрс ус эсвэл липидийн домэйн нь тодорхой бүтцийн полипептидтэй холбогддог.