Mchakato wa kitu cha awali cha protini. Mchanganyiko wa protini kwenye seli - maelezo, kazi za mchakato

Kusoma michakato inayotokea katika mwili, unahitaji kujua kinachotokea katika kiwango cha seli. Na kuna jukumu muhimu zaidi linachezwa na misombo ya protini. Inahitajika kusoma sio kazi zao tu, bali pia mchakato wa uundaji. Kwa hiyo, ni muhimu kueleza kwa ufupi na kwa uwazi. Daraja la 9 linafaa zaidi kwa hili. Ni katika hatua hii ambapo wanafunzi wana ujuzi wa kutosha kuelewa mada.

Protini - ni nini na ni kwa nini?

Misombo hii ya juu ya Masi ina jukumu kubwa katika maisha ya kiumbe chochote. Protini ni polima, kumaanisha kuwa zinaundwa na "vipande" vingi vinavyofanana. Idadi yao inaweza kutofautiana kutoka mia kadhaa hadi maelfu.

Protini hufanya kazi nyingi katika seli. Jukumu lao pia ni kubwa katika viwango vya juu vya shirika: tishu na viungo kwa kiasi kikubwa hutegemea utendaji mzuri wa protini mbalimbali.

Kwa mfano, homoni zote zina asili ya protini. Lakini ni vitu hivi vinavyodhibiti michakato yote katika mwili.

Hemoglobini pia ni protini; ina minyororo minne, ambayo imeunganishwa katikati na atomi ya chuma. Muundo huu huruhusu seli nyekundu za damu kubeba oksijeni.

Tukumbuke kwamba utando wote una protini. Ni muhimu kwa usafirishaji wa vitu kupitia membrane ya seli.

Kuna kazi nyingi zaidi za molekuli za protini ambazo hufanya kwa uwazi na bila shaka. Misombo hii ya kushangaza ni tofauti sana sio tu katika majukumu yao katika seli, lakini pia katika muundo.

Usanisi hufanyika wapi?

Ribosomu ni organelle ambapo mchakato mwingi unaoitwa biosynthesis ya protini hufanyika. Daraja la 9 katika shule tofauti hutofautiana katika mtaala wa kusoma biolojia, lakini walimu wengi hutoa nyenzo kwenye organelles mapema, kabla ya kusoma tafsiri.

Kwa hiyo, haitakuwa vigumu kwa wanafunzi kukumbuka nyenzo zilizofunikwa na kuziunganisha. Unapaswa kujua kwamba mnyororo mmoja tu wa polypeptide unaweza kuunda kwenye organelle moja kwa wakati mmoja. Hii haitoshi kukidhi mahitaji yote ya seli. Kwa hivyo, kuna ribosomes nyingi, na mara nyingi huchanganyika na reticulum endoplasmic.

EPS hii inaitwa mbaya. Faida ya "ushirikiano" huo ni dhahiri: protini mara moja baada ya awali huingia kwenye njia ya usafiri na inaweza kutumwa kwa marudio yake bila kuchelewa.

Lakini ikiwa tunazingatia mwanzo kabisa, yaani, kusoma habari kutoka kwa DNA, basi tunaweza kusema kwamba biosynthesis ya protini katika seli hai huanza kwenye kiini. Ni pale ambapo kanuni za urithi zimeunganishwa.

Vifaa vya lazima - amino asidi, mahali pa awali - ribosome

Inaonekana ni ngumu kuelezea jinsi biosynthesis ya protini hufanyika kwa ufupi na wazi; mchoro wa mchakato na michoro nyingi ni muhimu tu. Watasaidia kufikisha taarifa zote, na pia itakuwa rahisi kwa wanafunzi kuzikumbuka.

Kwanza kabisa, usanisi unahitaji "vifaa vya ujenzi" - asidi ya amino. Baadhi yao hutolewa na mwili. Nyingine zinaweza kupatikana tu kutoka kwa chakula; zinaitwa muhimu.

Jumla ya asidi ya amino ni ishirini, lakini kwa sababu ya idadi kubwa ya chaguzi ambazo zinaweza kupangwa kwa mlolongo mrefu, molekuli za protini ni tofauti sana. Asidi hizi ni sawa katika muundo, lakini hutofautiana katika radicals.

Ni mali ya sehemu hizi za kila asidi ya amino ambayo huamua ni muundo gani ambao mnyororo unaosababishwa "utakunja" ndani, ikiwa utaunda muundo wa quaternary na minyororo mingine, na ni mali gani ambayo macromolecule inayosababishwa itakuwa nayo.

Mchakato wa biosynthesis ya protini hauwezi kutokea tu kwenye saitoplazimu, inahitaji ribosome. lina subunits mbili - kubwa na ndogo. Katika mapumziko wametenganishwa, lakini mara tu awali inapoanza, mara moja huunganisha na kuanza kufanya kazi.

Vile tofauti na muhimu ribonucleic asidi

Ili kuleta asidi ya amino kwenye ribosomu, RNA maalum inayoitwa RNA ya usafiri inahitajika. Kwa kifupi inaitwa t-RNA. Molekuli hii yenye mnyororo mmoja, yenye umbo la karafuu ina uwezo wa kuambatanisha amino asidi moja hadi mwisho wake wa bure na kuisafirisha hadi kwenye tovuti ya usanisi wa protini.

RNA nyingine inayohusika katika usanisi wa protini inaitwa RNA ya mjumbe. Ina sehemu muhimu sawa ya awali - kanuni ambayo inasema wazi wakati wa kuunganisha asidi ya amino kwenye mlolongo wa protini unaosababishwa.

Molekuli hii ina muundo wa nyuzi moja na ina nyukleotidi, kama vile DNA. Kuna tofauti fulani katika muundo wa msingi wa asidi hizi za nucleic, ambazo unaweza kusoma juu ya makala ya kulinganisha ya RNA na DNA.

Taarifa kuhusu utungaji wa protini m-RNA hupokea kutoka kwa mtunzaji mkuu wa kanuni za maumbile - DNA. Mchakato wa kusoma na kuunganisha m-RNA inaitwa transcription.

Inatokea kwenye kiini, kutoka ambapo m-RNA inayotokana inatumwa kwa ribosome. DNA yenyewe haiachi kiini; kazi yake ni kuhifadhi tu kanuni za urithi na kuzihamisha kwa seli ya binti wakati wa mgawanyiko.

Jedwali la muhtasari wa washiriki wakuu wa utangazaji

Ili kuelezea biosynthesis ya protini kwa ufupi na kwa uwazi, meza ni muhimu tu. Ndani yake tutaandika vipengele vyote na jukumu lao katika mchakato huu, unaoitwa tafsiri.

Mchakato wa kuunda mnyororo wa protini yenyewe umegawanywa katika hatua tatu. Hebu tuangalie kila mmoja wao kwa undani zaidi. Baada ya hayo, unaweza kuelezea biosynthesis ya protini kwa urahisi kwa kila mtu anayetaka, kwa ufupi na kwa uwazi.

Kuanzishwa - mwanzo wa mchakato

Hii ni hatua ya awali ya tafsiri ambayo sehemu ndogo ya ribosomu hufungamana na tRNA ya kwanza kabisa. Asidi hii ya ribonucleic hubeba methionine ya amino asidi. Tafsiri daima huanza na asidi hii ya amino, kwani kodoni ya mwanzo ni AUG, ambayo husimba monoma hii ya kwanza katika mnyororo wa protini.

Ili ribosome kutambua codon ya mwanzo na si kuanza awali kutoka katikati ya jeni, ambapo mlolongo wa AUG unaweza pia kuonekana, mlolongo maalum wa nucleotides iko karibu na codon ya kuanza. Ni kupitia kwao kwamba ribosomu inatambua mahali ambapo subunit yake ndogo inapaswa kukaa.

Baada ya kuundwa kwa tata na m-RNA, hatua ya kuanzishwa inaisha. Na hatua kuu ya utangazaji huanza.

Elongation - katikati ya awali

Katika hatua hii, ongezeko la taratibu katika mlolongo wa protini hutokea. Muda wa kurefusha hutegemea idadi ya asidi ya amino katika protini.

Awali ya yote, subunit kubwa ya ribosome inaunganishwa na ndogo. Na t-RNA ya awali inaishia ndani kabisa. Methionine pekee inabaki nje. Ifuatayo, t-RNA ya pili iliyobeba asidi ya amino nyingine huingia kwenye subunit kubwa.

Iwapo kodoni ya pili kwenye mRNA inalingana na antikodoni iliyo juu ya jani la karafuu, asidi ya amino ya pili inaunganishwa na ya kwanza kupitia kifungo cha peptidi.

Baada ya hayo, ribosomu husogea kando ya m-RNA haswa nyukleotidi tatu (codon moja), t-RNA ya kwanza hutenganisha methionine kutoka yenyewe na kujitenga na ngumu. Katika nafasi yake ni t-RNA ya pili, mwishoni mwa ambayo tayari kuna amino asidi mbili za kunyongwa.

Kisha tRNA ya tatu inaingia kwenye subunit kubwa na mchakato unarudia. Itaendelea hadi ribosomu ikabiliane na kodoni katika mRNA inayoashiria mwisho wa tafsiri.

Kukomesha

Hatua hii ni ya mwisho, na wengine wanaweza kuiona kuwa ya kikatili kabisa. Molekuli zote na organelles ambazo zilifanya kazi kwa upatanifu kuunda mnyororo wa polipeptidi husimama mara tu ribosomu inapogonga kodoni ya mwisho.

Haina misimbo ya asidi yoyote ya amino, kwa hivyo haijalishi ni tRNA gani imejumuishwa katika kitengo kidogo, zote zitakataliwa kwa sababu ya kutolingana. Hapa ndipo vipengele vya kukomesha hujitokeza, kutenganisha protini iliyokamilishwa kutoka kwa ribosomu.

Chombo chenyewe kinaweza kutengana na kuwa vitengo viwili au kuendelea na safari yake kando ya m-RNA kutafuta kodoni mpya ya kuanza. M-RNA moja inaweza kuwa na ribosomes kadhaa mara moja. Kila moja yao iko katika hatua yake ya kutafsiri.Protini mpya iliyoundwa hutolewa na alama, kwa msaada ambao kila mtu ataelewa mahali pake. Na kulingana na EPS, itatumwa mahali inapohitajika.

Ili kuelewa jukumu la biosynthesis ya protini, inahitajika kusoma ni kazi gani inaweza kufanya. Inategemea mlolongo wa amino asidi katika mlolongo. Ni mali zao ambazo huamua sekondari, ya juu, na wakati mwingine ya quaternary (ikiwa ipo) na jukumu lake katika kiini. Unaweza kusoma zaidi kuhusu kazi za molekuli za protini katika makala juu ya mada hii.

Jinsi ya kujua zaidi kuhusu matangazo

Nakala hii inaelezea biosynthesis ya protini katika seli hai. Kwa kweli, ikiwa utasoma somo zaidi, itachukua kurasa nyingi kuelezea mchakato huo kwa undani. Lakini nyenzo iliyo hapo juu inapaswa kutosha kwa wazo la jumla. Nyenzo za video ambazo wanasayansi wameiga hatua zote za utangazaji zinaweza kuwa muhimu sana kwa kuelewa. Baadhi yao yametafsiriwa kwa Kirusi na inaweza kutumika kama kitabu bora kwa wanafunzi au video ya elimu tu.

Ili kuelewa mada vizuri zaidi, unapaswa kusoma nakala zingine kwenye mada zinazofanana. Kwa mfano, kuhusu au kuhusu kazi za protini.

Jinsi ya kuelezea, kwa ufupi na kwa uwazi, biosynthesis ya protini ni nini na umuhimu wake ni nini?

Ikiwa una nia ya mada hii na ungependa kuboresha ujuzi wako wa shule au kurudia kile ulichokosa, basi makala hii iliundwa kwa ajili yako.

Biosynthesis ya protini ni nini

Kwanza, unapaswa kujitambulisha na ufafanuzi wa biosynthesis. Biosynthesis ni mchanganyiko wa misombo ya kikaboni ya asili na viumbe hai.

Ili kuiweka kwa urahisi, ni uzalishaji wa vitu mbalimbali kwa msaada wa microorganisms. Utaratibu huu una jukumu muhimu katika seli zote zilizo hai. Tusisahau kuhusu muundo tata wa biochemical.

Unukuzi na matangazo

Hizi ni hatua mbili muhimu zaidi za biosynthesis.

Unukuzi kutoka kwa Kilatini inamaanisha "kuandika upya" - DNA hutumiwa kama matrix, kwa hivyo aina tatu za RNA zimeunganishwa (matrix/mjumbe, usafirishaji, asidi ya ribosomal ribonucleic). Mmenyuko unafanywa kwa kutumia polymerase (RNA) na kutumia kiasi kikubwa cha adenosine triphosphate.

Kuna vitendo viwili kuu:

1. Uteuzi wa mwisho na mwanzo wa tafsiri kwa kuongeza mRNA.
2. Tukio lililofanywa kwa sababu ya kuunganishwa, ambayo kwa upande wake huondoa mlolongo wa RNA usio wa habari, na hivyo kupunguza wingi wa asidi ya ribonucleic ya template kwa mara 10.

Tangaza kutoka kwa Kilatini inamaanisha "tafsiri" - mRNA inatumika kama tumbo, minyororo ya polypeptide imeundwa.

Matangazo ni pamoja na hatua tatu, ambazo zinaweza kuwasilishwa kwa fomu ya jedwali:

1. Hatua ya kwanza. Uzinduzi ni uundaji wa tata ambayo inashiriki katika usanisi wa mnyororo wa polipeptidi.
2. Awamu ya pili. Kurefusha ni kuongezeka kwa saizi ya mnyororo huu.
3. Hatua ya tatu. Kukomesha ni hitimisho la mchakato uliotajwa hapo juu.

Mpango wa biosynthesis ya protini

Mchoro unaonyesha jinsi mchakato unavyoendelea.

Hatua ya docking ya mzunguko huu ni ribosomes, ambayo protini ni synthesized. Kwa fomu rahisi, awali inafanywa kulingana na mpango

DNA > PHK > protini.

Hatua ya kwanza ni unukuzi, ambamo molekuli hubadilishwa kuwa asidi ya ribonucleic ya mjumbe (mRNA). Ina habari kuhusu mlolongo wa amino asidi ya protini.

Kuacha ijayo kwa mRNA ni ribosome, ambapo awali yenyewe hutokea. Hii hutokea kupitia tafsiri, uundaji wa mnyororo wa polypeptide. Baada ya mpango huu wa kukimbia-wa-kinu, protini inayotokana husafirishwa hadi maeneo tofauti ili kufanya kazi maalum.

Mlolongo wa wasindikaji wa biosynthesis ya protini

Biosynthesis ya protini ni utaratibu changamano unaojumuisha hatua mbili zilizotajwa hapo juu, yaani unukuzi na tafsiri. Hatua iliyoandikwa hutokea kwanza (imegawanywa katika matukio mawili).

Baada ya kuja tafsiri, ambayo aina zote za RNA hushiriki, kila moja ikiwa na kazi yake mwenyewe:

1. Taarifa - jukumu la matrix.
2. Usafiri - kuongeza amino asidi, kuamua codons.
3. Ribosomal - malezi ya ribosomes ambayo inasaidia mRNA.
4. Usafiri - awali ya mnyororo wa polypeptide.

Ni vipengele vipi vya seli vinavyohusika katika biosynthesis ya protini?

Kama tulivyokwisha sema, biosynthesis imegawanywa katika hatua mbili. Kila hatua inahusisha vipengele vyake. Katika hatua ya kwanza, ni asidi deoxyribonucleic, mjumbe na uhamisho wa RNA, na nyukleotidi.

Hatua ya pili inahusisha vipengele vifuatavyo: mRNA, tRNA, ribosomes, nucleotides na peptidi.

Ni sifa gani za athari za biosynthesis ya protini kwenye seli?

Orodha ya vipengele vya athari za biosynthesis ni pamoja na:

1. Matumizi ya nishati ya ATP kwa athari za kemikali.
2. Kuna vimeng'enya ambavyo kazi yake ni kuharakisha athari.
3. Mwitikio una tabia ya tumbo, kwani protini imeundwa kwenye mRNA.

Ishara za biosynthesis ya protini kwenye seli

Mchakato mgumu kama huu, kwa kweli, unaonyeshwa na ishara kadhaa:

1. Ya kwanza ya haya ni kwamba enzymes zipo, bila ambayo mchakato yenyewe haungewezekana.
2. Aina zote tatu za RNA zinahusika, kutokana na hili tunaweza kuhitimisha kwamba RNA ina jukumu kuu.
3. Uundaji wa molekuli unafanywa na monomers, yaani amino asidi.
4. Pia ni muhimu kuzingatia kwamba maalum ya protini fulani imedhamiriwa na mpangilio wa amino asidi.

Hitimisho

Kiumbe cha seli nyingi ni kifaa kinachojumuisha aina tofauti za seli ambazo zinatofautishwa - tofauti katika muundo na kazi. Mbali na protini, kuna seli za aina hizi ambazo pia huunganisha aina zao wenyewe, hii ndiyo tofauti.

Kwanza, anzisha mlolongo wa hatua katika biosynthesis ya protini, kuanzia na maandishi. Mlolongo mzima wa michakato inayotokea wakati wa usanisi wa molekuli za protini inaweza kuunganishwa katika hatua 2:

1. Unukuzi.

2. Tangaza.

Vitengo vya kimuundo vya habari ya urithi ni jeni - sehemu za molekuli ya DNA ambayo husimba muundo wa protini maalum. Kwa upande wa shirika la kemikali, nyenzo za urithi na tofauti katika pro- na yukariyoti sio tofauti kimsingi. Nyenzo za kijeni ndani yao zimewasilishwa katika molekuli ya DNA; kanuni ya kurekodi habari ya urithi na kanuni za urithi pia ni za kawaida. Asidi za amino sawa katika pro- na yukariyoti zimesimbwa kwa kodoni sawa.

Jenomu ya seli za kisasa za prokaryotic ina sifa ya ukubwa mdogo; DNA ya E. koli ina umbo la pete, karibu 1 mm kwa urefu. Ina 4 x 10 6 jozi za nyukleotidi, na kutengeneza jeni 4000 hivi. Mnamo mwaka wa 1961, F. Jacob na J. Monod waligundua cistronic, au shirika linaloendelea la jeni la prokaryotic, ambalo linajumuisha kabisa mlolongo wa coding nucleotide, na hugunduliwa kabisa wakati wa usanisi wa protini. Nyenzo ya urithi wa molekuli ya DNA ya prokariyoti iko moja kwa moja kwenye saitoplazimu ya seli, ambapo tRNA na vimeng'enya muhimu kwa usemi wa jeni pia ziko. Usemi ni shughuli ya utendaji ya jeni, au usemi wa jeni. Kwa hiyo, mRNA iliyounganishwa kutoka kwa DNA inaweza mara moja kufanya kazi ya template katika mchakato wa tafsiri ya awali ya protini.

Jenomu ya yukariyoti ina nyenzo za urithi zaidi. Kwa wanadamu, urefu wa jumla wa DNA katika seti ya diploidi ya kromosomu ni karibu sentimita 174. Ina jozi 3 x 10 9 za nyukleotidi na inajumuisha hadi jeni 100,000. Mnamo 1977, kutoendelea katika muundo wa jeni nyingi za yukariyoti kuligunduliwa, inayoitwa jeni la "mosaic". Inajulikana na mlolongo wa kuweka nucleotide kigeni Na intronic viwanja. Taarifa tu kutoka kwa exons hutumiwa kwa usanisi wa protini. Idadi ya introns inatofautiana katika jeni tofauti. Imeanzishwa kuwa jeni la ovalbumin ya kuku ni pamoja na introns 7, na jeni la procollagen ya mamalia ni pamoja na 50. Kazi za introns za DNA za kimya hazijafafanuliwa kikamilifu. Inachukuliwa kuwa hutoa: 1) shirika la kimuundo la chromatin; 2) baadhi yao ni dhahiri wanahusika katika udhibiti wa usemi wa jeni; 3) introns inaweza kuchukuliwa kuwa hifadhi ya habari kwa kutofautiana; 4) wanaweza kuchukua jukumu la kinga, kuchukua hatua za mutajeni.

Unukuzi

Mchakato wa kuandika upya habari katika kiini cha seli kutoka sehemu ya molekuli ya DNA hadi molekuli ya mRNA (mRNA) inaitwa. unukuzi(Kilatini Transcriptio - kuandika upya). Bidhaa ya msingi ya jeni, mRNA, imeunganishwa. Hii ni hatua ya kwanza ya awali ya protini. Katika tovuti inayolingana ya DNA, enzyme ya RNA polymerase inatambua ishara ya kuanza kwa nakala - mtangazaji. Hatua ya kuanzia ni nyukleotidi ya kwanza ya DNA ambayo inaingizwa kwenye nakala ya RNA na kimeng'enya. Kama sheria, maeneo ya kuweka rekodi huanza na kodoni AUG; wakati mwingine katika bakteria GUG hutumiwa. Wakati polymerase ya RNA inapofunga kwa mkuzaji, ufunguaji wa ndani wa helix mbili ya DNA hutokea na moja ya nyuzi inakiliwa kulingana na kanuni ya kukamilishana. mRNA imeundwa, kasi ya mkusanyiko wake hufikia nucleotidi 50 kwa pili. Kadiri RNA polymerase inavyosonga, mnyororo wa mRNA hukua, na kimeng'enya kinapofika mwisho wa eneo la kunakili - kimaliza, mRNA inasogea mbali na kiolezo. DNA mbili helix nyuma ya enzyme ni kurejeshwa.

Uandishi wa prokaryotes hutokea kwenye cytoplasm. Kwa sababu ya ukweli kwamba DNA inajumuisha kabisa mfuatano wa usimbaji wa nyukleotidi, kwa hivyo mRNA iliyosanisishwa mara moja hufanya kama kiolezo cha tafsiri (tazama hapo juu).

Uandishi wa mRNA katika yukariyoti hutokea kwenye kiini. Huanza na usanisi wa molekuli kubwa - precursors (pro-mRNA), inayoitwa machanga, au nyuklia RNA.Bidhaa ya msingi ya jeni - pro-mRNA ni nakala halisi ya sehemu iliyonakiliwa ya DNA, inajumuisha exons na introns. Mchakato wa kuunda molekuli za RNA zilizokomaa kutoka kwa watangulizi huitwa usindikaji. Upevushaji wa mRNA hutokea kwa kuunganisha- hizi hukatwa na enzymes kizuizi cha enzyme introns na uunganisho wa maeneo yenye mfuatano wa exon ulionakiliwa na vimeng'enya vya ligase. (Mtini.) MRNA iliyokomaa ni fupi zaidi kuliko molekuli tangulizi za pro-mRNA, saizi za introni ndani yake hutofautiana kutoka nyukleotidi 100 hadi 1000 au zaidi. Introns huchangia takriban 80% ya mRNA yote ambayo haijakomaa.

Sasa imethibitishwa kuwa inawezekana mgawanyiko mbadala, ambamo mifuatano ya nyukleotidi inaweza kuondolewa kutoka kwa nakala moja ya msingi katika sehemu tofauti zake na mRNA kadhaa zilizokomaa zitaundwa. Aina hii ya kuunganisha ni ya kawaida katika mfumo wa jeni la immunoglobulini katika mamalia, ambayo inafanya uwezekano wa kuunda aina tofauti za antibodies kulingana na nakala moja ya mRNA.

Uchakataji ukishakamilika, mRNA iliyokomaa huchaguliwa kabla ya kuondoka kwenye kiini. Imeanzishwa kuwa 5% tu ya mRNA iliyokomaa huingia kwenye cytoplasm, na iliyobaki imepasuka kwenye kiini.

Tangaza

Tafsiri (Kilatini Translatio - uhamisho, uhamisho) ni tafsiri ya habari zilizomo katika mlolongo wa nyukleotidi wa molekuli ya mRNA kwenye mlolongo wa asidi ya amino ya mlolongo wa polypeptide (Mchoro 10). Hii ni hatua ya pili ya awali ya protini. Uhamisho wa mRNA kukomaa kupitia pores ya bahasha ya nyuklia hutolewa na protini maalum zinazounda tata na molekuli ya RNA. Mbali na kusafirisha mRNA, protini hizi hulinda mRNA kutokana na madhara ya vimeng'enya vya cytoplasmic. Katika mchakato wa kutafsiri, tRNA ina jukumu kuu; wanahakikisha uwiano kamili wa asidi ya amino na msimbo wa pembetatu ya mRNA. Mchakato wa kutafsiri-decoding hutokea katika ribosomes na unafanywa kwa mwelekeo kutoka 5 hadi 3. Ngumu ya mRNA na ribosomes inaitwa polysome.

Wakati wa kutafsiri, awamu tatu zinaweza kutofautishwa: kuanzishwa, kurefusha na kukomesha.

Kuanzishwa.

Katika hatua hii, tata nzima inayohusika katika usanisi wa molekuli ya protini imekusanyika. Subunits mbili za ribosomal zimeunganishwa kwenye sehemu fulani ya mRNA, aminoacyl-tRNA ya kwanza imeunganishwa nayo, na hii inaweka sura ya kusoma habari. Katika molekuli yoyote ya m-RNA kuna kanda inayosaidia r-RNA ya subunit ndogo ya ribosomal na inadhibitiwa nayo hasa. Kando yake kuna kodoni AUG inayoanzisha, ambayo husimba methionini ya amino asidi. Awamu ya kufundwa huisha kwa kuunda changamano: ribosomu, -mRNA- inayoanzisha aminoacyl-tRNA.

Kurefusha

- inajumuisha athari zote kutoka wakati wa kuunda dhamana ya kwanza ya peptidi hadi kuongezwa kwa asidi ya amino ya mwisho. Ribosomu ina tovuti mbili za kuunganisha molekuli mbili za tRNA. Katika eneo moja, peptidyl (P), kuna t-RNA ya kwanza na methionine ya amino asidi, na awali ya molekuli yoyote ya protini huanza nayo. Molekuli ya pili ya tRNA huingia katika sehemu ya pili ya ribosomu, sehemu ya aminoacyl (A), na kushikamana na kodoni yake. Kifungo cha peptidi huundwa kati ya methionine na asidi ya amino ya pili. TRNA ya pili inasogea pamoja na kodoni yake ya mRNA hadi kituo cha peptidyl. Harakati ya t-RNA yenye mnyororo wa polipeptidi kutoka kituo cha aminoacyl hadi kituo cha peptidyl inaambatana na maendeleo ya ribosomu kando ya m-RNA kwa hatua inayolingana na kodoni moja. T-RNA iliyotoa methionine inarudi kwenye cytoplasm, na kituo cha amnoacyl hutolewa. Inapokea t-RNA mpya na asidi ya amino iliyosimbwa kwa kodoni inayofuata. Kifungo cha peptidi huundwa kati ya asidi ya amino ya tatu na ya pili na t-RNA ya tatu, pamoja na kodoni ya m-RNA, huhamia kwenye kituo cha peptidyl. Mchakato wa kurefusha, kurefusha mnyororo wa protini. Inaendelea hadi moja ya kodoni tatu ambazo hazina kanuni za amino asidi inapoingia kwenye ribosomu. Hiki ni kodoni ya kiondoa na hakuna tRNA inayolingana nayo, kwa hivyo hakuna tRNA inayoweza kuchukua nafasi katika kituo cha aminoacyl.

Kukomesha

- kukamilika kwa usanisi wa polipeptidi. Inahusishwa na kutambuliwa na protini maalum ya ribosomal ya moja ya kodoni za kukomesha (UAA, UAG, UGA) inapoingia katikati ya aminoacyl. Sababu maalum ya kukomesha imeunganishwa na ribosome, ambayo inakuza mgawanyiko wa subunits za ribosomal na kutolewa kwa molekuli ya protini iliyounganishwa. Maji huongezwa kwa asidi ya amino ya mwisho ya peptidi na mwisho wake wa kaboksili hutenganishwa na tRNA.

Mkusanyiko wa mnyororo wa peptidi hutokea kwa kasi ya juu. Katika bakteria kwenye joto la 37 ° C, inaonyeshwa kwa kuongeza amino asidi 12 hadi 17 kwa sekunde kwa polypeptide. Katika seli za yukariyoti, asidi mbili za amino huongezwa kwa polipeptidi kila sekunde.

Mlolongo wa polipeptidi iliyosanisishwa kisha huingia kwenye tata ya Golgi, ambapo ujenzi wa molekuli ya protini umekamilika (miundo ya pili, ya tatu, na ya nne huonekana kwa mfululizo). Hapa ndipo molekuli za protini huchanganyika na mafuta na wanga.

Mchakato mzima wa biosynthesis ya protini hutolewa kwa namna ya mchoro: DNA ® pro mRNA ® mRNA ® polypeptide mnyororo ® protini ® utata wa protini na mabadiliko yao katika molekuli zinazofanya kazi.

Hatua za utekelezaji wa habari za urithi pia zinaendelea kwa njia sawa: kwanza inakiliwa katika mlolongo wa nyukleotidi ya mRNA, na kisha kutafsiriwa katika mlolongo wa asidi ya amino ya polipeptidi kwenye ribosomes kwa ushiriki wa tRNA.

Uandishi katika eukaryotes unafanywa chini ya hatua ya polymerases tatu za nyuklia za RNA. RNA polymerase 1 iko kwenye nucleolus na inawajibika kwa unukuzi wa jeni za rRNA. RNA polymerase 2 hupatikana katika utomvu wa nyuklia na inawajibika kwa usanisi wa mRNA ya awali. RNA polimasi 3 ni sehemu ndogo katika utomvu wa nyuklia ambayo huunganisha rRNA ndogo na tRNA. Polima za RNA hutambua mahususi mfuatano wa nyukleotidi wa kikuza unukuzi. MRNA ya yukariyoti inaunganishwa kwanza kama kitangulizi (pro-mRNA), na taarifa kutoka kwa exons na introni huhamishiwa humo. MRNA iliyosanisishwa ni kubwa kuliko inavyohitajika kwa tafsiri na haina uthabiti.

Wakati wa kukomaa kwa molekuli ya mRNA, introni hukatwa kwa kutumia vimeng'enya vya kizuizi, na exons huunganishwa kwa kutumia vimeng'enya vya ligase. Ukomavu wa mRNA huitwa usindikaji, na uunganisho wa exons huitwa splicing. Kwa hivyo, mRNA iliyokomaa ina exons pekee na ni fupi zaidi kuliko mtangulizi wake, pro-mRNA. Ukubwa wa introns hutofautiana kutoka nyukleotidi 100 hadi 10,000 au zaidi. Vitunguu huchangia karibu 80% ya mRNA yote ambayo haijakomaa. Uwezekano wa kuunganisha mbadala sasa umethibitishwa, ambapo mfuatano wa nyukleotidi unaweza kuondolewa kutoka kwa nakala moja ya msingi katika sehemu tofauti zake na mRNA kadhaa za kukomaa zitaundwa. Aina hii ya kuunganisha ni ya kawaida katika mfumo wa jeni la immunoglobulini katika mamalia, ambayo inafanya uwezekano wa kuunda aina tofauti za antibodies kulingana na nakala moja ya mRNA. Baada ya kukamilika kwa usindikaji, mRNA iliyokomaa huchaguliwa kabla ya kutolewa kwenye saitoplazimu kutoka kwenye kiini. Imeanzishwa kuwa 5% tu ya mRNA iliyokomaa huingia, na iliyobaki imepasuka kwenye kiini. Mabadiliko ya nakala za msingi za jeni za yukariyoti, zinazohusiana na shirika lao la exon-intron, na kuhusiana na mpito wa mRNA kukomaa kutoka kwa kiini hadi cytoplasm, huamua vipengele vya utekelezaji wa habari za maumbile ya yukariyoti. Kwa hiyo, jeni la mosai ya yukariyoti sio jeni la cistron, kwa kuwa si mlolongo mzima wa DNA hutumiwa kwa usanisi wa protini.

Seti ya athari za usanisi wa kibaolojia huitwa kubadilishana plastiki, au uigaji. Jina la aina hii ya kubadilishana linaonyesha asili yake: kutoka kwa vitu rahisi vinavyoingia kwenye seli kutoka nje, vitu vinavyofanana na vitu vya seli vinaundwa.

Hebu fikiria mojawapo ya aina muhimu zaidi za kimetaboliki ya plastiki - biosynthesis ya protini. Aina nzima ya mali ya protini hatimaye imedhamiriwa na muundo wa msingi, yaani, mlolongo wa amino asidi. Idadi kubwa ya mchanganyiko wa kipekee wa asidi ya amino iliyochaguliwa na mageuzi hutolewa tena na muundo wa asidi ya nucleic na mlolongo wa besi za nitrojeni ambazo zinalingana na mlolongo wa asidi ya amino katika protini. Kila asidi ya amino katika mnyororo wa polypeptide inalingana na mchanganyiko wa nucleotides tatu - triplet.

Mchakato wa kutekeleza taarifa za urithi katika biosynthesis unafanywa kwa ushiriki wa aina tatu za asidi ya ribonucleic: habari (template) - mRNA (mRNA), ribosomal - rRNA na usafiri - tRNA. Asidi zote za ribonucleic zimeunganishwa katika sehemu zinazofanana za molekuli ya DNA. Wao ni ndogo sana kwa ukubwa kuliko DNA na kuwakilisha mlolongo mmoja wa nyukleotidi. Nucleotides ina mabaki ya asidi ya fosforasi (phosphate), sukari ya pentose (ribose) na moja ya besi nne za nitrojeni - adenine, cytosine, guanini na uracil. Msingi wa nitrojeni, uracil, ni nyongeza ya adenine.

Mchakato wa biosynthesis ni ngumu na unajumuisha hatua kadhaa - unukuzi, uunganishaji na tafsiri.

Hatua ya kwanza (unukuzi) hutokea katika kiini cha seli: mRNA imeunganishwa katika sehemu ya jeni maalum kwenye molekuli ya DNA. Mchanganyiko huu unafanywa kwa ushiriki wa tata ya vimeng'enya, ambayo kuu ni RNA polymerase inayotegemea DNA, ambayo inashikamana na sehemu ya kuanzia ya molekuli ya DNA, inafungua helix mbili na, ikisonga pamoja na moja ya nyuzi, huunganisha. safu ya ziada ya mRNA karibu nayo. Kama matokeo ya uandishi, mRNA ina habari ya maumbile katika mfumo wa ubadilishaji mlolongo wa nyukleotidi, mpangilio ambao unakiliwa haswa kutoka kwa sehemu inayolingana (jeni) ya molekuli ya DNA.

Uchunguzi zaidi ulionyesha kuwa wakati wa mchakato wa unukuzi, kinachojulikana kama pro-mRNA huunganishwa - mtangulizi wa mRNA iliyokomaa inayohusika katika tafsiri. Pro-mRNA ni kubwa zaidi na ina vipande ambavyo havina msimbo wa usanisi wa mnyororo wa polipeptidi unaolingana. Katika DNA, pamoja na mikoa ya encoding rRNA, tRNA na polypeptides, kuna vipande ambavyo havina habari za maumbile. Wanaitwa introns tofauti na vipande vya coding, ambavyo huitwa exons. Introni hupatikana katika sehemu nyingi za molekuli za DNA. Kwa mfano, jeni moja, sehemu ya DNA inayosimba ovalbumin ya kuku, ina introni 7, na jeni la albin ya seramu ya panya ina introni 13. Urefu wa intron hutofautiana - kutoka jozi mia mbili hadi elfu ya nucleotides ya DNA. Introni husomwa (hunakiliwa) kwa wakati mmoja na exons, kwa hivyo pro-mRNA ni ndefu zaidi kuliko mRNA iliyokomaa. Katika kiini, introns hukatwa katika pro-mRNA na enzymes maalum, na vipande vya exon "huunganishwa" pamoja kwa utaratibu mkali. Utaratibu huu unaitwa splicing. Wakati wa mchakato wa kuunganisha, mRNA iliyokomaa huundwa, ambayo ina habari tu ambayo ni muhimu kwa usanisi wa polipeptidi inayolingana, ambayo ni, sehemu ya habari ya jeni la kimuundo.

Maana na kazi za introns bado haziko wazi kabisa, lakini imethibitishwa kuwa ikiwa tu sehemu za exon zinasomwa katika DNA, mRNA iliyokomaa haijaundwa. Mchakato wa kuunganisha ulichunguzwa kwa kutumia mfano wa jeni la ovalbumin. Ina exon moja na introns 7. Kwanza, pro-mRNA iliyo na nyukleotidi 7700 imeundwa kwenye DNA. Kisha katika pro-mRNA idadi ya nucleotides inapungua hadi 6800, kisha hadi 5600, 4850, 3800, 3400, nk hadi 1372 nucleotides sambamba na exon. Ikiwa na nyukleotidi 1372, mRNA huacha kiini ndani ya saitoplazimu, huingia kwenye ribosomu na kuunganisha polipeptidi inayolingana.

Hatua inayofuata ya biosynthesis - tafsiri - hutokea kwenye cytoplasm kwenye ribosomes na ushiriki wa tRNA.

RNA za uhamishaji zimeunganishwa kwenye kiini, lakini hufanya kazi katika hali huru katika saitoplazimu ya seli. Molekuli moja ya tRNA ina nucleotidi 76-85 na ina muundo tata, kukumbusha jani la clover. Sehemu tatu za tRNA ni za umuhimu fulani: 1) anticodon, yenye nyukleotidi tatu, ambayo huamua tovuti ya kushikamana kwa tRNA kwa kodoni ya ziada inayofanana (mRNA) kwenye ribosomu; 2) eneo ambalo huamua maalum ya tRNA, uwezo wa molekuli fulani kushikamana tu na asidi maalum ya amino; 3) tovuti ya kukubali ambayo asidi ya amino imeunganishwa. Ni sawa kwa tRNA zote na ina nyukleotidi tatu - C-C-A. Ongezeko la asidi ya amino kwa tRNA hutanguliwa na uanzishaji wake na kimeng'enya cha aminoacyl-tRNA synthetase. Enzyme hii ni maalum kwa kila asidi ya amino. Asidi ya amino iliyoamilishwa imeunganishwa kwenye tRNA inayolingana na kuwasilishwa kwa ribosomu.

Mahali kuu katika tafsiri ni ya ribosomes - ribonucleoprotein organelles ya cytoplasm, ambayo iko kwa idadi kubwa ndani yake. Ukubwa wa ribosomes katika prokaryotes ni wastani wa 30x30x20 nm, katika eukaryotes - 40x40x20 nm. Kwa kawaida, ukubwa wao umewekwa katika vitengo vya sedimentation (S) - kiwango cha sedimentation wakati wa centrifugation katika kati inayofaa. Katika bakteria Escherichia coli, ribosomu ina ukubwa wa 70S na inajumuisha subunits mbili, moja ambayo ina mara kwa mara ya 30S, ya pili 50S, na ina 64% ya ribosomal RNA na 36% ya protini.

Molekuli ya mRNA huacha kiini ndani ya saitoplazimu na kushikamana na sehemu ndogo ya ribosomal. Tafsiri huanza na kile kinachoitwa kodoni ya kuanza (mwanzilishi wa usanisi) - A-U-G-. tRNA inapowasilisha asidi ya amino iliyoamilishwa kwenye ribosomu, kizuia kodoni chake ni hidrojeni iliyounganishwa na nyukleotidi za kodoni inayosaidia ya mRNA. Mwisho wa kikubali wa tRNA na asidi ya amino inayolingana imeunganishwa kwenye uso wa subunit kubwa ya ribosomal. Baada ya asidi ya amino ya kwanza, tRNA nyingine hutoa asidi ya amino inayofuata, na hivyo mnyororo wa polipeptidi huunganishwa kwenye ribosomu. Molekuli ya mRNA kawaida hufanya kazi kwenye ribosomu kadhaa (5-20) mara moja, iliyounganishwa kwenye polima. Mwanzo wa usanisi wa mnyororo wa polipeptidi unaitwa unyago, ukuaji wake unaitwa kurefusha. Mlolongo wa amino asidi katika mnyororo wa polipeptidi imedhamiriwa na mlolongo wa kodoni katika mRNA. Usanifu wa mnyororo wa polipeptidi huacha wakati moja ya kodoni za kiondoa huonekana kwenye mRNA - UAA, UAG au UGA. Mwisho wa usanisi wa mnyororo fulani wa polipeptidi huitwa kusitisha.

Imethibitishwa kuwa katika seli za wanyama mnyororo wa polipeptidi hurefuka kwa asidi 7 za amino kwa sekunde moja, na mRNA husonga mbele kwenye ribosomu kwa nyukleotidi 21. Katika bakteria, mchakato huu hutokea mara mbili hadi tatu kwa kasi.

Kwa hivyo, usanisi wa muundo wa msingi wa molekuli ya protini - mnyororo wa polipeptidi - hufanyika kwenye ribosomu kulingana na mpangilio wa ubadilishaji wa nyukleotidi kwenye kiolezo cha asidi ya ribonucleic - mRNA. Haitegemei muundo wa ribosome.

Biosynthesis ya protini hutokea katika kila seli hai. Inatumika sana katika seli changa zinazokua, ambapo protini hutengenezwa ili kujenga viungo vyao, na pia katika seli za siri, ambapo protini za enzyme na protini za homoni huunganishwa.

Jukumu kuu katika kuamua muundo wa protini ni mali ya DNA. Kipande cha DNA chenye habari kuhusu muundo wa protini moja kinaitwa jeni. Molekuli ya DNA ina jeni mia kadhaa. Molekuli ya DNA ina msimbo wa mlolongo wa asidi ya amino katika protini katika mfumo wa nyukleotidi zilizounganishwa haswa. Nambari ya DNA ilikuwa karibu kutambulika kabisa. Asili yake ni kama ifuatavyo. Kila asidi ya amino inalingana na sehemu ya mnyororo wa DNA unaojumuisha nyukleotidi tatu zilizo karibu.

Kwa mfano, sehemu ya T-T-T inalingana na lysine ya amino asidi, sehemu ya A-C-A inafanana na cystine, C-A-A hadi valine, nk Kuna 20 tofauti za amino asidi, idadi ya mchanganyiko iwezekanavyo wa nucleotides 4 ya 3 ni 64. Kwa hiyo, triplets ni tatu. inatosha kusimba asidi zote za amino.

Usanisi wa protini ni mchakato mgumu wa hatua nyingi, unaowakilisha mlolongo wa athari za sintetiki zinazoendelea kulingana na kanuni ya usanisi wa tumbo.

Kwa kuwa DNA iko kwenye kiini cha seli, na usanisi wa protini hutokea kwenye saitoplazimu, kuna mpatanishi anayehamisha habari kutoka kwa DNA hadi ribosomes. Mjumbe huyu ni mRNA. :

Katika biosynthesis ya protini, hatua zifuatazo zimedhamiriwa, zinazotokea katika sehemu tofauti za seli:

1. Hatua ya kwanza, usanisi wa i-RNA, hutokea kwenye kiini, wakati ambapo taarifa zilizomo katika jeni la DNA hunakiliwa katika i-RNA. Utaratibu huu unaitwa unukuzi (kutoka kwa "manukuu" ya Kilatini - kuandika upya).
2. Katika hatua ya pili, asidi ya amino imejumuishwa na molekuli za tRNA, ambazo zinajumuisha nyukleotidi tatu - anticodons, kwa msaada wa ambayo kodoni yao ya tatu imedhamiriwa.
3. Hatua ya tatu ni mchakato wa awali wa moja kwa moja wa vifungo vya polypeptide, inayoitwa tafsiri. Inatokea katika ribosomes.
4. Katika hatua ya nne, uundaji wa muundo wa sekondari na wa juu wa protini hutokea, yaani, malezi ya muundo wa mwisho wa protini.

Kwa hiyo, katika mchakato wa biosynthesis ya protini, molekuli mpya za protini huundwa kwa mujibu wa taarifa halisi zilizomo katika DNA. Utaratibu huu unahakikisha upyaji wa protini, michakato ya kimetaboliki, ukuaji wa seli na maendeleo, yaani, michakato yote ya maisha ya seli.

Chromosomes (kutoka kwa Kigiriki "chroma" - rangi, "soma" - mwili) ni miundo muhimu sana ya kiini cha seli. Wanachukua jukumu kubwa katika mchakato wa mgawanyiko wa seli, kuhakikisha usambazaji wa habari za urithi kutoka kizazi kimoja hadi kingine. Ni nyuzi nyembamba za DNA zilizounganishwa na protini. Kamba hizo huitwa chromatidi, inayojumuisha DNA, protini za msingi (histones) na protini za asidi.

Katika seli isiyogawanyika, kromosomu hujaza ujazo wote wa kiini na hazionekani kwa darubini. Kabla ya mgawanyiko kuanza, spiralization ya DNA hutokea na kila kromosomu inaonekana chini ya darubini. Wakati wa ond, chromosomes hufupishwa makumi ya maelfu ya nyakati. Katika hali hii, chromosomes huonekana kama nyuzi mbili zinazofanana (chromatids) ziko karibu na kila mmoja, zilizounganishwa na sehemu ya kawaida - centromere.

Kila kiumbe kina sifa ya idadi ya mara kwa mara na muundo wa chromosomes. Katika seli za somatic, chromosomes daima huunganishwa, yaani, katika kiini kuna chromosomes mbili zinazofanana ambazo hufanya jozi moja. Chromosome kama hizo huitwa homologous, na seti zilizooanishwa za kromosomu katika seli za somatic huitwa diploid.

Kwa hivyo, seti ya diploidi ya chromosomes kwa wanadamu ina chromosomes 46, na kutengeneza jozi 23. Kila jozi ina kromosomu mbili zinazofanana (homologous).

Vipengele vya kimuundo vya chromosomes hufanya iwezekanavyo kutofautisha katika vikundi 7, ambavyo vinateuliwa na barua za Kilatini A, B, C, D, E, F, G. Jozi zote za chromosomes zina namba za serial.

Wanaume na wanawake wana jozi 22 za chromosomes zinazofanana. Wanaitwa autosomes. Mwanamume na mwanamke hutofautiana katika jozi moja ya kromosomu, ambazo huitwa kromosomu za ngono. Wao huteuliwa na barua - kubwa X (kundi C) na Y ndogo (kundi C). Katika mwili wa kike kuna jozi 22 za autosomes na jozi moja (XX) ya chromosomes ya ngono. Wanaume wana jozi 22 za autosomes na jozi moja (XY) ya kromosomu za ngono.

Tofauti na seli za somatic, seli za vijidudu zina nusu ya seti ya chromosomes, yaani, zina kromosomu moja kutoka kwa kila jozi! Seti hii inaitwa haploid. Seti ya haploidi ya chromosomes hutokea wakati wa kukomaa kwa seli.