การสังเคราะห์โปรตีนประกอบด้วยอะไร? การสังเคราะห์โปรตีน (การนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้)

แต่ละเซลล์ประกอบด้วยโปรตีนหลายพันชนิด คุณสมบัติของโปรตีนนั้นถูกกำหนดโดยพวกมัน โครงสร้างหลัก , เช่น. ลำดับของกรดอะมิโนในโมเลกุล

ในทางกลับกัน ข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับโครงสร้างปฐมภูมิของโปรตีนจะมีอยู่ในลำดับนิวคลีโอไทด์ในโมเลกุล DNA ข้อมูลนี้เรียกว่า ทางพันธุกรรม และส่วนของ DNA ที่มีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างปฐมภูมิของโปรตีนชนิดหนึ่งเรียกว่า ยีน .

ยีนเป็นส่วนหนึ่งของ DNA ที่มีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างปฐมภูมิของโปรตีนชนิดหนึ่ง

ยีนเป็นหน่วยของข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิต

แต่ละโมเลกุล DNA มียีนจำนวนมาก จำนวนทั้งสิ้นของยีนทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยมัน จีโนไทป์ .

การสังเคราะห์โปรตีน

การสังเคราะห์โปรตีนเป็นหนึ่งในประเภทของเมแทบอลิซึมของพลาสติก ในระหว่างนั้นข้อมูลทางพันธุกรรมที่เข้ารหัสในยีน DNA จะถูกนำมาใช้ในลำดับกรดอะมิโนในโมเลกุลโปรตีน

กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนประกอบด้วยสองขั้นตอน: การถอดความและการแปล

การสังเคราะห์ทางชีวภาพแต่ละขั้นตอนจะถูกเร่งด้วยเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องและให้พลังงาน ATP

การสังเคราะห์ทางชีวภาพเกิดขึ้นในเซลล์ด้วยความเร็วมหาศาล ในร่างกายของสัตว์ชั้นสูง จะมีพันธะเปปไทด์มากถึง \(60\) พันพันธะเกิดขึ้นภายในหนึ่งนาที

การถอดเสียง

การถอดเสียง เป็นกระบวนการลบข้อมูลจากโมเลกุล DNA โดยโมเลกุล mRNA (mRNA) ที่สังเคราะห์ขึ้นมา

ผู้ขนส่งข้อมูลทางพันธุกรรมคือ DNA ซึ่งอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์

ในระหว่างการถอดรหัส ส่วนหนึ่งของ DNA ที่มีเกลียวคู่จะถูก "คลายออก" จากนั้นโมเลกุล mRNA จะถูกสังเคราะห์บนหนึ่งในเกลียว

Messenger RNA ประกอบด้วยสายโซ่เดียวและถูกสังเคราะห์บน DNA ตามกฎของการเสริมกัน

สายโซ่ mRNA ถูกสร้างขึ้น ซึ่งเป็นสำเนาที่ถูกต้องของสายโซ่ DNA ที่สอง (ไม่ใช่เทมเพลต) (รวมเฉพาะยูราซิลแทนไทมีน) นี่คือวิธีที่ข้อมูลเกี่ยวกับลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนถูกแปลจาก "ภาษาของ DNA" ไปเป็น "ภาษาของ RNA"

เช่นเดียวกับปฏิกิริยาทางชีวเคมีอื่น ๆ เอนไซม์มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์นี้ - อาร์เอ็นเอโพลีเมอเรส .

เนื่องจากโมเลกุล DNA หนึ่งโมเลกุลสามารถมียีนได้หลายยีน จึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่ RNA polymerase จะเริ่มต้นการสังเคราะห์ mRNA จากตำแหน่งเฉพาะเจาะจงอย่างเคร่งครัดใน DNA ดังนั้นที่จุดเริ่มต้นของแต่ละยีนจึงมีลำดับนิวคลีโอไทด์เฉพาะพิเศษที่เรียกว่า โปรโมเตอร์- RNA polymerase “รับรู้” โปรโมเตอร์ มีปฏิสัมพันธ์กับมัน ดังนั้นจึงเริ่มการสังเคราะห์สายโซ่ mRNA จากตำแหน่งที่ถูกต้อง

เอนไซม์ยังคงสังเคราะห์ mRNA ต่อไปจนกระทั่งถึง "เครื่องหมายวรรคตอน" ถัดไปในโมเลกุล DNA - เทอร์มิเนเตอร์ (นี่คือลำดับนิวคลีโอไทด์ที่บ่งชี้ว่าควรหยุดการสังเคราะห์ mRNA)

ในโปรคาริโอตโมเลกุล mRNA ที่สังเคราะห์แล้วสามารถโต้ตอบกับไรโบโซมได้ทันทีและมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน

ในยูคาริโอต mRNA ถูกสังเคราะห์ขึ้นในนิวเคลียส ดังนั้นจึงทำปฏิกิริยากับโปรตีนนิวเคลียร์ชนิดพิเศษก่อน และถูกส่งผ่านเยื่อหุ้มนิวเคลียสไปยังไซโตพลาสซึม

ออกอากาศ

การแปลคือการแปลลำดับนิวคลีโอไทด์ของโมเลกุล mRNA ไปเป็นลำดับกรดอะมิโนของโมเลกุลโปรตีน

พลาสซึมของเซลล์จะต้องมีกรดอะมิโนครบชุดที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน กรดอะมิโนเหล่านี้เกิดขึ้นจากการสลายโปรตีนที่ร่างกายได้รับพร้อมกับอาหาร และบางชนิดสามารถสังเคราะห์ได้ในร่างกายเอง

ใส่ใจ!

กรดอะมิโนจะถูกส่งไปยังไรโบโซม ถ่ายโอน RNA (ทีอาร์เอ็นเอ- กรดอะมิโนใดๆ ก็ตามสามารถเข้าสู่ไรโบโซมได้โดยการแนบกับ tRNA พิเศษเท่านั้น)

ไรโบโซมจะถูกต่อเข้ากับส่วนท้ายของ mRNA ซึ่งจะต้องเริ่มต้นการสังเคราะห์โปรตีน มันเคลื่อนที่ไปตาม mRNA เป็นระยะๆ “ฉับพลัน” โดยหยุดที่แฝดสามแต่ละตัวเป็นเวลาประมาณ \(0.2\) วินาที

ในช่วงเวลานี้ โมเลกุล tRNA ซึ่งมีแอนติโคดอนประกอบกับโคดอนที่อยู่ในไรโบโซม สามารถจดจำมันได้ กรดอะมิโนที่จับกับ tRNA นี้จะถูกแยกออกจากก้าน tRNA และเกาะติดกันเพื่อสร้างพันธะเปปไทด์กับสายโซ่โปรตีนที่กำลังเติบโต ในเวลาเดียวกัน tRNA ถัดไป (แอนติโคดอนซึ่งเป็นส่วนเสริมของแฝดถัดไปใน mRNA) จะเข้าใกล้ไรโบโซมและกรดอะมิโนถัดไปจะรวมอยู่ในห่วงโซ่ที่กำลังเติบโต

กรดอะมิโนที่ส่งไปยังไรโบโซมจะมีความสัมพันธ์กัน ดังนั้นหมู่คาร์บอกซิลของโมเลกุลหนึ่งจึงอยู่ติดกับหมู่อะมิโนของอีกโมเลกุลหนึ่ง เป็นผลให้เกิดพันธะเปปไทด์ขึ้นระหว่างพวกมัน

ไรโบโซมจะค่อยๆ เคลื่อนที่ไปตาม mRNA และหยุดที่แฝดสามตัวถัดไป นี่คือวิธีที่โมเลกุลโพลีเปปไทด์ (โปรตีน) ค่อยๆ ก่อตัวขึ้น

การสังเคราะห์โปรตีนจะดำเนินต่อไปจนกระทั่งหนึ่งในสามปรากฏบนไรโบโซม หยุดรหัส (UAA, UAG หรือ UGA) หลังจากนั้นสายโซ่โปรตีนจะถูกแยกออกจากไรโบโซมเข้าสู่ไซโตพลาสซึมและสร้างโครงสร้างทุติยภูมิตติยภูมิและควอเทอร์นารีที่มีอยู่ในโปรตีนนี้

เนื่องจากเซลล์ต้องการโมเลกุลจำนวนมากของโปรตีนแต่ละชนิด ทันทีที่ไรโบโซมซึ่งเป็นตัวแรกที่เริ่มการสังเคราะห์โปรตีนบน mRNA เคลื่อนที่ไปข้างหน้า ไรโบโซมตัวที่สองจะถูกร้อยไว้ด้านหลังบน mRNA เดียวกัน จากนั้นไรโบโซมต่อไปนี้จะพันกันบน mRNA ตามลำดับ

ไรโบโซมทั้งหมดสังเคราะห์โปรตีนชนิดเดียวกันที่เข้ารหัสในรูปแบบ mRNA ที่กำหนด โพลีโซม - มันอยู่บนโพลีโซมที่มีการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีนที่เหมือนกันหลายตัวพร้อมกัน

เมื่อการสังเคราะห์โปรตีนที่กำหนดเสร็จสิ้น ไรโบโซมสามารถค้นหา mRNA อีกอันหนึ่งและเริ่มสังเคราะห์โปรตีนอีกอันหนึ่ง

รูปแบบทั่วไปของการสังเคราะห์โปรตีนนำเสนอในรูป

และการประมวลผล RNA ขั้นตอนที่สองเกี่ยวข้องกับการแปล ในระหว่างการถอดรหัส เอนไซม์ RNA polymerase จะสังเคราะห์โมเลกุล RNA ที่เป็นส่วนเสริมของลำดับของยีนที่เกี่ยวข้อง (ส่วนหนึ่งของ DNA) ตัวยุติในลำดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA จะเป็นตัวกำหนดว่าการถอดรหัสจะหยุดที่จุดใด ในระหว่างขั้นตอนการประมวลผลต่อเนื่องกัน ชิ้นส่วนบางส่วนจะถูกเอาออกจาก mRNA และลำดับนิวคลีโอไทด์แทบจะไม่ได้รับการแก้ไข หลังจากการสังเคราะห์ RNA บนเทมเพลต DNA โมเลกุล RNA จะถูกขนส่งเข้าสู่ไซโตพลาสซึม ในระหว่างกระบวนการแปล ข้อมูลที่บันทึกไว้ในลำดับนิวคลีโอไทด์จะถูกแปลเป็นลำดับของกรดอะมิโนที่ตกค้าง

การประมวลผลอาร์เอ็นเอ

ระหว่างการถอดความและการแปล โมเลกุล mRNA จะผ่านการเปลี่ยนแปลงตามลำดับหลายครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าเมทริกซ์การทำงานสำหรับการสังเคราะห์สายโซ่พอลิเปปไทด์เจริญเติบโตเต็มที่ มีฝาปิดติดอยู่ที่ปลาย 5΄ และส่วนท้ายของโพลีเอติดอยู่ที่ปลาย 3΄ ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของ mRNA ด้วยการถือกำเนิดของการประมวลผลในเซลล์ยูคาริโอต จึงเป็นไปได้ที่จะรวมยีนเอ็กซอนเพื่อให้ได้โปรตีนที่หลากหลายมากขึ้นซึ่งเข้ารหัสโดยลำดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA ลำดับเดียว - การต่อแบบทางเลือก

ออกอากาศ

จากนั้นโมเลกุลโปรตีนที่เสร็จแล้วจะถูกแยกออกจากไรโบโซมและขนส่งไปยังตำแหน่งที่ต้องการในเซลล์ โปรตีนบางชนิดจำเป็นต้องมีการดัดแปลงเพิ่มเติมหลังการแปลเพื่อให้ได้สถานะแอคทีฟ

มูลนิธิวิกิมีเดีย

2010.

ดูว่า "การสังเคราะห์โปรตีน" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร: ในกระบวนการเผาผลาญของร่างกาย บทบาทนำคือโปรตีนและกรดนิวคลีอิก สารโปรตีนเป็นพื้นฐานของโครงสร้างที่สำคัญทั้งหมดของเซลล์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไซโตพลาสซึม โปรตีนมีปฏิกิริยาสูงผิดปกติ... ...

ชุดปฏิกิริยาของการเกิดพอลิเมอไรเซชันของกรดอะมิโนในสายโซ่โพลีเปปไทด์ของโมเลกุลโปรตีนที่เกิดขึ้นในเซลล์บนออร์แกเนลล์เฉพาะทางไรโบโซม การละเมิดบีบี ก่อให้เกิดโรคต่างๆ มากมายของมนุษย์ สัตว์ และพืช... พจนานุกรมทางการแพทย์ขนาดใหญ่

กระบวนการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ตามธรรมชาติโดยสิ่งมีชีวิต วิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพของสารประกอบคือลำดับของปฏิกิริยาที่นำไปสู่การก่อตัวของสารประกอบนี้ ซึ่งมักจะเป็นเอนไซม์ (กำหนดทางพันธุกรรม) แต่ในบางครั้ง... ... Wikipedia

- [ชา; ม. การก่อตัวของสารอินทรีย์ต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิต บีกระรอก. กลไกการสังเคราะห์ทางชีวภาพ * * * การสังเคราะห์ทางชีวภาพ - การก่อตัวของสารที่จำเป็นสำหรับร่างกายในเซลล์ที่มีชีวิตโดยมีส่วนร่วมของตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพของเอนไซม์ มักจะเป็นผล... พจนานุกรมสารานุกรม

การสังเคราะห์ทางชีวภาพ- (ชา; ม. การก่อตัวของสารอินทรีย์ต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิต โปรตีนไบโอซี/เอ็นทีซิส กลไกการสังเคราะห์... พจนานุกรมสำนวนมากมาย

การสังเคราะห์ไรโบโซม- * การสังเคราะห์ทางฟิชโซโซม * การสังเคราะห์ทางชีวสังเคราะห์ของไรโบโซมของอนุภาคไรโบโซมจาก RNA และส่วนประกอบของโปรตีน ในยูคาริโอตและโปรคาริโอต มีการประสานงานในลักษณะที่ไม่สะสมโปรตีนส่วนเกินและกรดนิวคลีอิกส่วนเกิน E. coli มีการสังเคราะห์โปรตีน... ... พันธุศาสตร์ พจนานุกรมสารานุกรม

คำนี้มีความหมายอื่น โปรดดู โปรตีน (ความหมาย) โปรตีน (โปรตีน โพลีเปปไทด์) เป็นสารอินทรีย์โมเลกุลสูงที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนอัลฟ่าที่เชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ด้วยพันธะเปปไทด์ ในสิ่งมีชีวิต... ... Wikipedia

ผลึกของโปรตีนหลายชนิดที่ปลูกบนสถานีอวกาศเมียร์และระหว่างเที่ยวบินกระสวยอวกาศของ NASA โปรตีนที่มีความบริสุทธิ์สูงจะก่อตัวเป็นผลึกที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งใช้เพื่อให้ได้แบบจำลองของโปรตีน โปรตีน (โปรตีน ... ... Wikipedia

I Squirrels (Sciurus) เป็นสกุลสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในวงศ์กระรอกเรียงตามสัตว์ฟันแทะ เผยแพร่ในป่าของยุโรป เอเชีย และอเมริกา ประมาณ 50 ชนิด ปรับให้เข้ากับวิถีชีวิตต้นไม้ ความยาวลำตัวสูงสุด 28 ซม. ขนมักจะหนา บางตัวมีขนฟู… … สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

หนังสือ

• พื้นฐานของชีวเคมีของ Lehninger ใน 3 เล่ม เล่มที่ 3 เส้นทางการส่งข้อมูล D. Nelson, M. Cox สิ่งพิมพ์ด้านการศึกษานี้เขียนโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันที่ได้รับการยอมรับว่าเป็นอาจารย์ระดับมหาวิทยาลัยที่มีความสามารถ เจาะลึกแนวความคิดสมัยใหม่ของชีวเคมีใน...

เพื่อศึกษากระบวนการที่เกิดขึ้นในร่างกาย คุณจำเป็นต้องรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นในระดับเซลล์ และสารประกอบโปรตีนมีบทบาทที่สำคัญที่สุด มีความจำเป็นต้องศึกษาไม่เพียงแต่หน้าที่ของพวกเขาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบวนการสร้างด้วย ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องอธิบายสั้น ๆ และชัดเจน ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 เหมาะที่สุดสำหรับสิ่งนี้ อยู่ในขั้นตอนนี้ที่นักเรียนมีความรู้เพียงพอที่จะเข้าใจหัวข้อนี้

โปรตีน - คืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร?

สารประกอบโมเลกุลสูงเหล่านี้มีบทบาทอย่างมากในชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด โปรตีนคือโพลีเมอร์ ซึ่งหมายความว่าพวกมันประกอบด้วย "ชิ้นส่วน" ที่คล้ายกันหลายชิ้น จำนวนของพวกเขาอาจแตกต่างกันตั้งแต่หลายร้อยถึงหลายพัน

โปรตีนทำหน้าที่หลายอย่างในเซลล์ บทบาทของพวกเขายังดีเยี่ยมในระดับองค์กรที่สูงขึ้น เนื้อเยื่อและอวัยวะส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการทำงานที่เหมาะสมของโปรตีนต่างๆ

ตัวอย่างเช่น ฮอร์โมนทั้งหมดมีต้นกำเนิดจากโปรตีน แต่เป็นสารเหล่านี้ที่ควบคุมกระบวนการทั้งหมดในร่างกาย

เฮโมโกลบินก็เป็นโปรตีนเช่นกัน ประกอบด้วยโซ่สี่เส้นซึ่งเชื่อมต่อกันตรงกลางด้วยอะตอมของเหล็ก โครงสร้างนี้ช่วยให้เซลล์เม็ดเลือดแดงนำออกซิเจนได้

ให้เราจำไว้ว่าเยื่อหุ้มทั้งหมดมีโปรตีน จำเป็นสำหรับการขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

ยังมีหน้าที่อีกมากมายของโมเลกุลโปรตีนที่ทำงานอย่างชัดเจนและไม่ต้องสงสัย สารประกอบที่น่าทึ่งเหล่านี้มีความหลากหลายมากไม่เพียงแต่ในบทบาทในเซลล์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงในโครงสร้างด้วย

การสังเคราะห์เกิดขึ้นที่ไหน?

ไรโบโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่กระบวนการส่วนใหญ่เรียกว่าการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้น ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 ในโรงเรียนต่างๆ หลักสูตรการเรียนชีววิทยาแตกต่างกันไป แต่ครูหลายคนให้เนื้อหาเกี่ยวกับออร์แกเนลล์ล่วงหน้าก่อนที่จะเรียนการแปล

ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องยากสำหรับนักเรียนที่จะจดจำเนื้อหาที่ครอบคลุมและรวบรวมไว้ คุณควรรู้ว่าสามารถสร้างสายโพลีเปปไทด์ได้เพียงสายเดียวบนออร์แกเนลล์ครั้งละหนึ่งออร์แกเนลล์ ไม่เพียงพอต่อการตอบสนองทุกความต้องการของเซลล์ ดังนั้นจึงมีไรโบโซมจำนวนมากและส่วนใหญ่มักจะรวมกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

EPS นี้เรียกว่าหยาบ ประโยชน์ของ "ความร่วมมือ" ดังกล่าวชัดเจน: โปรตีนทันทีหลังจากการสังเคราะห์จะเข้าสู่ช่องทางการขนส่งและสามารถส่งไปยังจุดหมายปลายทางได้โดยไม่ชักช้า

แต่ถ้าเราคำนึงถึงจุดเริ่มต้น นั่นคือการอ่านข้อมูลจาก DNA เราก็สามารถพูดได้ว่าการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ที่มีชีวิตเริ่มต้นในนิวเคลียส ที่นั่นมีการสังเคราะห์รหัสพันธุกรรม

วัสดุที่จำเป็น - กรดอะมิโน, สถานที่สังเคราะห์ - ไรโบโซม

ดูเหมือนว่าจะเป็นการยากที่จะอธิบายว่าการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นได้อย่างไรโดยย่อและชัดเจน จำเป็นต้องมีแผนภาพกระบวนการและภาพวาดจำนวนมาก พวกเขาจะช่วยถ่ายทอดข้อมูลทั้งหมด และนักเรียนจะจดจำได้ง่ายขึ้นอีกด้วย

ประการแรก การสังเคราะห์ต้องใช้ "วัสดุก่อสร้าง" - กรดอะมิโน บางส่วนผลิตโดยร่างกาย อย่างอื่นได้มาจากอาหารเท่านั้นเรียกว่าจำเป็น

จำนวนกรดอะมิโนทั้งหมดคือยี่สิบ แต่เนื่องจากมีตัวเลือกมากมายที่สามารถจัดเรียงเป็นสายโซ่ยาวได้ โมเลกุลโปรตีนจึงมีความหลากหลายมาก กรดเหล่านี้มีโครงสร้างคล้ายกัน แต่มีอนุมูลต่างกัน

คุณสมบัติของส่วนเหล่านี้ของกรดอะมิโนแต่ละตัวเป็นตัวกำหนดว่าสายโซ่ผลลัพธ์จะ "พับ" เข้ากับโครงสร้างใด โครงสร้างดังกล่าวจะสร้างโครงสร้างควอเทอร์นารีร่วมกับสายโซ่อื่นๆ หรือไม่ และโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ได้จะมีคุณสมบัติใดบ้าง

กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนไม่สามารถเกิดขึ้นได้ง่ายๆ ในไซโตพลาสซึม แต่ต้องใช้ไรโบโซม ประกอบด้วยสองหน่วยย่อย - ใหญ่และเล็ก ที่เหลือจะถูกแยกออกจากกัน แต่ทันทีที่การสังเคราะห์เริ่มต้นขึ้น พวกมันจะเชื่อมต่อกันทันทีและเริ่มทำงาน

กรดไรโบนิวคลีอิกที่แตกต่างและสำคัญเช่นนี้

เพื่อนำกรดอะมิโนไปยังไรโบโซม จำเป็นต้องมี RNA พิเศษที่เรียกว่า Transport RNA เรียกชื่อย่อว่า t-RNA โมเลกุลรูปโคลเวอร์ลีฟสายโซ่เดี่ยวนี้สามารถยึดกรดอะมิโนหนึ่งตัวไว้ที่ปลายอิสระและขนส่งไปยังบริเวณที่สังเคราะห์โปรตีน

RNA อื่นที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนเรียกว่า Messenger RNA มีองค์ประกอบที่สำคัญพอๆ กันในการสังเคราะห์ ซึ่งเป็นรหัสที่ระบุชัดเจนว่าเมื่อใดควรแนบกรดอะมิโนตัวใดเข้ากับสายโซ่โปรตีนที่เกิดขึ้น

โมเลกุลนี้มีโครงสร้างเป็นเกลียวเดี่ยวและประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ เช่นเดียวกับ DNA โครงสร้างหลักของกรดนิวคลีอิกเหล่านี้มีความแตกต่างบางประการ ซึ่งคุณสามารถอ่านได้ในบทความเปรียบเทียบเกี่ยวกับ RNA และ DNA

ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบของโปรตีน m-RNA ที่ได้รับจากผู้ดูแลหลักของรหัสพันธุกรรม - DNA กระบวนการอ่านและสังเคราะห์ m-RNA เรียกว่าการถอดรหัส

มันเกิดขึ้นในนิวเคลียสจากจุดที่ m-RNA ที่เป็นผลลัพธ์ถูกส่งไปยังไรโบโซม ตัว DNA เองไม่ได้ออกจากนิวเคลียส แต่หน้าที่ของมันคือเพียงรักษารหัสพันธุกรรมและถ่ายโอนไปยังเซลล์ลูกระหว่างการแบ่งตัวเท่านั้น

ตารางสรุปผู้เข้าร่วมรายการหลักในการออกอากาศ

เพื่ออธิบายการสังเคราะห์โปรตีนโดยย่อและชัดเจน จำเป็นต้องมีตาราง ในนั้นเราจะเขียนส่วนประกอบทั้งหมดและบทบาทในกระบวนการนี้ซึ่งเรียกว่าการแปล

กระบวนการสร้างสายโซ่โปรตีนนั้นแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน มาดูรายละเอียดเพิ่มเติมกัน หลังจากนี้คุณสามารถอธิบายการสังเคราะห์โปรตีนให้ทุกคนที่ต้องการทราบโดยย่อและชัดเจนได้อย่างง่ายดาย

การเริ่มต้น - จุดเริ่มต้นของกระบวนการ

นี่คือขั้นตอนเริ่มต้นของการแปลซึ่งหน่วยย่อยขนาดเล็กของไรโบโซมจับกับ tRNA แรกสุด กรดไรโบนิวคลีอิกนี้มีกรดอะมิโนเมไทโอนีน การแปลความหมายจะเริ่มต้นด้วยกรดอะมิโนนี้เสมอ เนื่องจากโคดอนเริ่มต้นคือ AUG ซึ่งเข้ารหัสโมโนเมอร์ตัวแรกในสายโซ่โปรตีน

เพื่อให้ไรโบโซมจดจำโคดอนเริ่มต้นและไม่เริ่มการสังเคราะห์จากตรงกลางของยีน ซึ่งลำดับ AUG อาจปรากฏขึ้นด้วย ลำดับพิเศษของนิวคลีโอไทด์จะตั้งอยู่รอบๆ โคดอนเริ่มต้น ไรโบโซมจะรับรู้ถึงสถานที่ที่หน่วยย่อยเล็ก ๆ ของมันควรนั่งอยู่โดยผ่านพวกมัน

หลังจากการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ด้วย m-RNA ระยะเริ่มต้นจะสิ้นสุดลง และเวทีหลักของการออกอากาศก็เริ่มต้นขึ้น

การยืดตัว - กึ่งกลางของการสังเคราะห์

ในขั้นตอนนี้จะมีการเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปในสายโซ่โปรตีน ระยะเวลาของการยืดตัวขึ้นอยู่กับจำนวนกรดอะมิโนในโปรตีน

ประการแรก หน่วยย่อยขนาดใหญ่ของไรโบโซมจะติดอยู่กับหน่วยย่อยขนาดเล็ก และ t-RNA เริ่มต้นก็ไปจบลงที่มันทั้งหมด มีเพียงเมไทโอนีนเท่านั้นที่ยังคงอยู่ภายนอก จากนั้น t-RNA ตัวที่สองที่มีกรดอะมิโนอีกตัวจะเข้าสู่หน่วยย่อยขนาดใหญ่

หากโคดอนตัวที่สองบน mRNA ตรงกับแอนติโคดอนที่ด้านบนของใบโคลเวอร์ลีฟ กรดอะมิโนตัวที่สองจะถูกยึดติดกับตัวแรกผ่านพันธะเปปไทด์

หลังจากนั้นไรโบโซมจะเคลื่อนที่ไปตาม m-RNA สามนิวคลีโอไทด์ (หนึ่งโคดอน) t-RNA ตัวแรกจะแยกเมไทโอนีนออกจากตัวมันเองและแยกออกจากคอมเพล็กซ์ ในสถานที่นั้นมี t-RNA ตัวที่สองซึ่งในตอนท้ายมีกรดอะมิโนสองตัวที่แขวนอยู่

จากนั้น tRNA ตัวที่สามจะเข้าสู่หน่วยย่อยขนาดใหญ่และกระบวนการจะเกิดขึ้นซ้ำ มันจะดำเนินต่อไปจนกว่าไรโบโซมจะพบโคดอนใน mRNA ที่ส่งสัญญาณการสิ้นสุดการแปล

การสิ้นสุด

ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนสุดท้าย และบางคนอาจพบว่ามันค่อนข้างโหดร้าย โมเลกุลและออร์แกเนลล์ทั้งหมดที่ทำงานอย่างกลมกลืนเพื่อสร้างสายโซ่โพลีเปปไทด์จะหยุดทันทีที่ไรโบโซมกระทบกับโคดอนส่วนปลาย

มันไม่ได้เข้ารหัสกรดอะมิโนใดๆ ดังนั้นไม่ว่า tRNA ใดจะรวมอยู่ในหน่วยย่อยขนาดใหญ่ก็ตาม พวกมันทั้งหมดจะถูกปฏิเสธเนื่องจากไม่ตรงกัน นี่คือจุดที่ปัจจัยการเลิกจ้างเข้ามามีบทบาท โดยแยกโปรตีนที่เสร็จแล้วออกจากไรโบโซม

ออร์แกเนลล์เองสามารถสลายตัวออกเป็นสองหน่วยย่อยหรือเดินทางต่อไปตาม m-RNA เพื่อค้นหารหัสเริ่มต้นใหม่ m-RNA หนึ่งตัวสามารถมีไรโบโซมได้หลายตัวในคราวเดียว แต่ละคนอยู่ในขั้นตอนการแปลของตัวเอง โปรตีนที่สร้างขึ้นใหม่มาพร้อมกับเครื่องหมาย ซึ่งทุกคนจะเข้าใจถึงปลายทางของมัน และตาม EPS นั้นจะถูกส่งไปยังจุดที่ต้องการ

เพื่อให้เข้าใจถึงบทบาทของการสังเคราะห์โปรตีนจำเป็นต้องศึกษาว่าฟังก์ชันใดที่สามารถทำได้ ขึ้นอยู่กับลำดับของกรดอะมิโนในสายโซ่ มันเป็นคุณสมบัติของพวกมันที่กำหนดทุติยภูมิตติยภูมิและบางครั้งก็ควอเทอร์นารี (ถ้ามี) และบทบาทของมันในเซลล์ คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับหน้าที่ของโมเลกุลโปรตีนได้ในบทความในหัวข้อนี้

วิธีค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกอากาศ

บทความนี้จะอธิบายการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ที่มีชีวิต แน่นอนว่าหากคุณศึกษาวิชานี้เพิ่มเติม จะต้องใช้เวลานานหลายหน้าในการอธิบายกระบวนการโดยละเอียด แต่เนื้อหาข้างต้นควรจะเพียงพอสำหรับแนวคิดทั่วไป สื่อวิดีโอที่นักวิทยาศาสตร์ได้จำลองการออกอากาศทุกขั้นตอนจะมีประโยชน์มากสำหรับการทำความเข้าใจ บางส่วนได้รับการแปลเป็นภาษารัสเซียและสามารถใช้เป็นหนังสือเรียนที่ดีเยี่ยมสำหรับนักเรียนหรือเป็นเพียงวิดีโอเพื่อการศึกษาได้

เพื่อให้เข้าใจหัวข้อนี้ได้ดีขึ้น คุณควรอ่านบทความอื่นในหัวข้อที่คล้ายกัน ตัวอย่างเช่น เกี่ยวกับหรือเกี่ยวกับหน้าที่ของโปรตีน

การสังเคราะห์โปรตีนเป็นหนึ่งในประเภทของเมแทบอลิซึมของพลาสติก ในระหว่างนั้นข้อมูลทางพันธุกรรมที่เข้ารหัสในยีน DNA จะถูกนำมาใช้ในลำดับกรดอะมิโนในโมเลกุลโปรตีน

ขั้นตอนการสังเคราะห์โปรตีนชนิดหนึ่งในเซลล์

■ ประการแรก mRNA ถูกสังเคราะห์ขึ้นในส่วนหนึ่งของสายโซ่หนึ่งของโมเลกุล DNA

■ mRNA ไหลออกจากรูพรุนในเยื่อหุ้มนิวเคลียสเข้าไปในไซโตพลาสซึมและเกาะติดกับหน่วยย่อยเล็กของไรโบโซม

■ ตัวริเริ่ม tRNA ถูกต่อเข้ากับหน่วยย่อยไรโบโซมเดียวกัน แอนติโคดอนของมันโต้ตอบกับโคดอนเริ่มต้นของ mRNA - AUG หลังจากนั้นไรโบโซมที่ใช้งานได้จะเกิดขึ้นจากอนุภาคขนาดเล็กและขนาดใหญ่

■ เมื่อมีการรวมกรดอะมิโนตัวใหม่เข้าด้วยกัน ไรโบโซมจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าสามนิวคลีโอไทด์ ไรโบโซมเคลื่อนที่ไปตาม mRNA จนกระทั่งถึงหนึ่งในสามรหัสหยุด - UAA, UAG หรือ UGA

หลังจากนั้นโพลีเปปไทด์จะออกจากไรโบโซมและถูกส่งไปยังไซโตพลาสซึม โมเลกุล mRNA หนึ่งโมเลกุลประกอบด้วยไรโบโซมหลายตัวที่ก่อตัวเป็นโพลีโซม มันอยู่บนโพลีโซมที่มีการสังเคราะห์โซ่โพลีเปปไทด์ที่เหมือนกันหลายอันพร้อมกัน

■ แต่ละขั้นตอนของการสังเคราะห์ทางชีวภาพจะถูกเร่งโดยเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องและให้พลังงานโดย ATP

■ การสังเคราะห์ทางชีวภาพเกิดขึ้นในเซลล์ด้วยความเร็วมหาศาล ในร่างกายของสัตว์ชั้นสูง จะมีพันธะเปปไทด์มากถึง 60,000 พันธะเกิดขึ้นภายในหนึ่งนาที

ความแม่นยำของการสังเคราะห์โปรตีนนั้นมั่นใจได้ด้วยกลไกต่อไปนี้:

และเอนไซม์จำเพาะช่วยให้แน่ใจว่ากรดอะมิโนที่กำหนดอย่างเคร่งครัดจับกับโมเลกุล RNA ที่ถ่ายโอนที่สอดคล้องกัน

■ ถ่ายโอน RNA ซึ่งมีกรดอะมิโนติดอยู่ จะจับกับแอนติโคดอนกับโคดอนบน Messenger RNA ที่ตำแหน่งการเกาะของไรโบโซม หลังจากที่โมเลกุล tRNA จดจำโคดอน "ของตัวเอง" ได้แล้ว กรดอะมิโนก็จะรวมอยู่ในสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่กำลังเติบโต

ตัวอย่างของงานที่ 9

แสดงรายการทุกขั้นตอนของการสังเคราะห์โปรตีน จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการสังเคราะห์ mRNA ถูกกำหนดอย่างไร

2. DNA แฝดสามประกอบด้วยข้อมูล

ก) เกี่ยวกับลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีน

b) ประมาณหนึ่งลักษณะของสิ่งมีชีวิต

c) กรดอะมิโนประมาณหนึ่งตัวรวมอยู่ในสายโซ่โปรตีน

d) เกี่ยวกับจุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์ RNA

3. กระบวนการถอดความเกิดขึ้นที่ไหน?

4. หลักการใดที่รับประกันความถูกต้องแม่นยำของการสังเคราะห์โปรตีน

การเผาผลาญพลังงานในเซลล์ (การสลายตัว)

การเผาผลาญพลังงานเป็นชุดของปฏิกิริยาทางเคมีของการสลายสารประกอบอินทรีย์อย่างค่อยเป็นค่อยไปพร้อมกับการปล่อยพลังงานซึ่งส่วนหนึ่งถูกใช้ไปกับการสังเคราะห์ ATP

กระบวนการสลายสารประกอบอินทรีย์ในสิ่งมีชีวิตแบบแอโรบิกเกิดขึ้นในสามขั้นตอน ซึ่งแต่ละขั้นตอนจะมาพร้อมกับปฏิกิริยาของเอนไซม์หลายอย่าง การมีส่วนร่วมของเอนไซม์จะช่วยลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากพลังงานจะไม่ถูกปล่อยออกมาทันที (เช่น เมื่อจุดไม้ขีดไฟ) แต่จะค่อยๆ

ขั้นตอนแรกคือการเตรียมการ ในระบบทางเดินอาหารของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์นั้นดำเนินการโดยเอนไซม์ย่อยอาหาร ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว - โดยเอนไซม์ไลโซโซม ในระยะแรก โปรตีนจะถูกแบ่งออกเป็นกรดอะมิโน ไขมันเป็นกลีเซอรอลและกรดไขมัน พอลิแซ็กคาไรด์เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ กรดนิวคลีอิกเป็นนิวคลีโอไทด์

กระบวนการนี้เรียกว่าการย่อยอาหาร

ขั้นตอนที่สองคือปราศจากออกซิเจน (ไกลโคไลซิส) เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ ประกอบด้วยปฏิกิริยาต่อเนื่องเก้าปฏิกิริยาในการแปลงโมเลกุลกลูโคสให้เป็นสองโมเลกุลของกรดไพรูวิก (PVA), 2ATP, H 2 0 และ NADP * H:

ค 6 ชั่วโมง 12 0 6 +2ADP+2P+2NAD + -> 2C 3 ชั่วโมง 4 0 3 +2ATP+

2H 2 0+2NADP*H (พีวีเค)

ATP และ NADP*H เป็นสารประกอบที่เก็บพลังงานบางส่วนที่ปล่อยออกมาระหว่างไกลโคไลซิส

พลังงานที่เหลือจะกระจายไปเป็นความร้อน

ในยีสต์และเซลล์พืช (ในกรณีที่ขาดออกซิเจน) กรดไพรูวิกจะแตกตัวเป็นเอทิลแอลกอฮอล์และออกซิเจน กระบวนการนี้เรียกว่าการหมักแอลกอฮอล์

ในกล้ามเนื้อของสัตว์ภายใต้ภาระหนักและขาดออกซิเจนจะเกิดกรดแลคติคซึ่งสะสมอยู่ในรูปของแลคเตต

ขั้นตอนที่สามคือออกซิเจน จบลงด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของกลูโคสและผลิตภัณฑ์ขั้นกลางเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ในกรณีนี้ การสลายกลูโคสหนึ่งโมเลกุลจะทำให้เกิดเอทีพี 38 โมเลกุล กระบวนการนี้เรียกว่าออกซิเดชันทางชีวภาพ มันเกิดขึ้นได้หลังจากการสะสมออกซิเจนโมเลกุลในบรรยากาศในปริมาณที่เพียงพอ

การหายใจระดับเซลล์เกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรีย ซึ่งมีโมเลกุลที่นำพาอิเล็กตรอนฝังอยู่ในนั้น ในระหว่างขั้นตอนนี้ พลังงานเมตาบอลิซึมส่วนใหญ่จะถูกปล่อยออกมา โมเลกุลของพาหะขนส่งอิเล็กตรอนไปยังโมเลกุลออกซิเจน พลังงานบางส่วนจะกระจายไปในรูปความร้อน และบางส่วนถูกใช้ไปกับการก่อตัวของ ATP

ปฏิกิริยารวมของการเผาผลาญพลังงาน: C 6 H 12 0 6 + 60 2 -> 6C0 2 + 6H 2 0 + 38ATP

ตัวอย่างของงาน M10

1. สาระสำคัญของโภชนาการเฮเทอโรโทรฟิคคือ

ก) ในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ของตัวเองจากอนินทรีย์

b) ในการบริโภคสารประกอบอนินทรีย์;

ค) การใช้สารประกอบอินทรีย์ที่ได้จากอาหารเพื่อสร้างร่างกายของตนเอง

d) ในการสังเคราะห์ ATP

2. ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์ได้แก่

ก) ATP และน้ำ

b) ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์

c) น้ำ, คาร์บอนไดออกไซด์, แอมโมเนีย;

ง) ATP และออกซิเจน

3. โมเลกุลกลูโคสในระยะแรกของการสลายตัว

ก) ออกซิไดซ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

b) ไม่เปลี่ยนแปลง;

c) กลายเป็นโมเลกุล ATP

d) แยกออกเป็นโมเลกุลสามคาร์บอน (TCM) สองโมเลกุล

4. แหล่งพลังงานสากลในเซลล์คืออะไร?

5. อะไรคือจำนวน ATP ทั้งหมดที่ได้รับระหว่างการเผาผลาญพลังงาน?

6. บอกเราเกี่ยวกับกระบวนการไกลโคไลซิส

7. พลังงานที่สะสมใน ATP ถูกนำไปใช้อย่างไร?

ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานและพลาสติก

การเผาผลาญในเซลล์สัตว์และพืช

เมแทบอลิซึม (เมแทบอลิซึม) คือชุดของกระบวนการสังเคราะห์และการสลายที่เชื่อมโยงถึงกันพร้อมด้วยการดูดซึมและการปล่อยพลังงานและการเปลี่ยนแปลงของสารเคมีในเซลล์ บางครั้งแบ่งออกเป็นเมแทบอลิซึมของพลาสติกและพลังงานซึ่งเชื่อมโยงถึงกัน กระบวนการสังเคราะห์ทั้งหมดต้องใช้สารและพลังงานที่ได้รับจากกระบวนการฟิชชัน กระบวนการย่อยสลายจะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ที่สังเคราะห์ขึ้นระหว่างการเผาผลาญพลาสติก โดยใช้ผลิตภัณฑ์และพลังงานจากการเผาผลาญพลังงาน

สำหรับแต่ละกระบวนการที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต จะใช้คำศัพท์ต่อไปนี้:

การดูดซึมคือการสังเคราะห์โพลีเมอร์จากโมโนเมอร์

การสลายตัวคือการสลายโพลีเมอร์ให้เป็นโมโนเมอร์

แอแนบอลิซึมคือการสังเคราะห์โมโนเมอร์ที่ซับซ้อนกว่าจากโมโนเมอร์ที่เรียบง่ายกว่า

Catabolism คือการสลายตัวของโมโนเมอร์ที่ซับซ้อนมากขึ้นให้กลายเป็นโมโนเมอร์ที่ง่ายกว่า

สิ่งมีชีวิตใช้พลังงานแสงและเคมี ออโตโทรฟใช้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นแหล่งคาร์บอน Heterotrophs ใช้แหล่งคาร์บอนอินทรีย์ ข้อยกเว้นคือกลุ่มผู้ประท้วงบางราย เช่น กรีนยูกลีนา ซึ่งมีความสามารถในการโภชนาการประเภทออโตโทรฟิคและเฮเทอโรโทรฟิค

ออโตโทรฟสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงหรือการสังเคราะห์ทางเคมี Heterotrophs ได้รับสารอินทรีย์พร้อมกับอาหาร

ในออโตโทรฟกระบวนการเมแทบอลิซึมของพลาสติก (การดูดซึม) มีอิทธิพลเหนือ - การสังเคราะห์ด้วยแสงหรือการสังเคราะห์ทางเคมีในเฮเทอโรโทรฟ - กระบวนการของการเผาผลาญพลังงาน (การสลายตัว) - การย่อย + การสลายตัวทางชีวภาพที่เกิดขึ้นในเซลล์

ตัวอย่างของงานที่ 11

1. การสังเคราะห์ด้วยแสงและกระบวนการออกซิเดชันของกลูโคสมีอะไรเหมือนกัน?

ก) กระบวนการทั้งสองเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย

b) กระบวนการทั้งสองเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์

c) อันเป็นผลมาจากกระบวนการเหล่านี้ทำให้เกิดออกซิเจน

d) จากกระบวนการเหล่านี้ ATP จึงเกิดขึ้น

2. ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์ด้วยแสงใดบ้างที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงานของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม?

3. คาร์โบไฮเดรตมีบทบาทอย่างไรต่อการสร้างกรดอะมิโนและกรดไขมัน?

วงจรชีวิตของเซลล์ โครโมโซม

วงจรชีวิตของเซลล์คือช่วงชีวิตของเซลล์จากการแบ่งตัวไปยังการแบ่งตัว

เซลล์สืบพันธุ์โดยการเพิ่มเนื้อหาเป็นสองเท่าแล้วแบ่งครึ่ง

การแบ่งเซลล์เป็นรากฐานของการเติบโต การพัฒนา และการสร้างเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

วัฏจักรของเซลล์แบ่งออกเป็นโครโมโซมและไซโตพลาสซึม โครโมโซมจะมาพร้อมกับการคัดลอกและการกระจายสารพันธุกรรมที่แน่นอน ไซโตพลาสซึมประกอบด้วยการเติบโตของเซลล์และไซโตไคเนซิสที่ตามมา - การแบ่งเซลล์หลังจากการทำซ้ำส่วนประกอบของเซลล์อื่น ๆ

ระยะเวลาของวัฏจักรของเซลล์แตกต่างกันไปตามชนิด เนื้อเยื่อ และระยะ ตั้งแต่หนึ่งชั่วโมง (ในตัวอ่อน) ถึงหนึ่งปี (ในเซลล์ตับของผู้ใหญ่)

ระยะวัฏจักรของเซลล์

Interphase คือช่วงเวลาระหว่างสองดิวิชั่น แบ่งออกเป็น presynthetic - 01, สังเคราะห์ - ใน, หลังสังเคราะห์ 02

ระยะ 01 เป็นระยะเวลายาวนานที่สุด (จาก 10 ชั่วโมงถึงหลายวัน) ประกอบด้วยการเตรียมเซลล์สำหรับการเพิ่มโครโมโซมเป็นสองเท่า ประกอบกับการสังเคราะห์โปรตีนและ RNA ทำให้จำนวนไรโบโซมและไมโตคอนเดรียเพิ่มขึ้น ในระยะนี้การเจริญเติบโตของเซลล์จะเกิดขึ้น

เฟส b (6-10 ชั่วโมง) มาพร้อมกับโครโมโซมที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า โปรตีนบางชนิดถูกสังเคราะห์ขึ้น

เฟส C2 (3-6 ชั่วโมง) ควบคู่กับการควบแน่นของโครโมโซม สังเคราะห์โปรตีน Microtubule ที่ก่อตัวเป็นแกนหมุน

Mitosis เป็นรูปแบบหนึ่งของการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ ผลจากการแบ่งเซลล์ นิวเคลียสของลูกสาวที่เกิดแต่ละคนจะได้รับยีนชุดเดียวกันกับที่เซลล์ต้นกำเนิดมี ทั้งนิวเคลียสซ้ำและเดี่ยวสามารถเข้าสู่ไมโทซีสได้ ไมโทซิสสร้างนิวเคลียสของพลอยด์แบบเดียวกับดั้งเดิม แนวคิดเรื่อง "ไมโทซีส" ใช้ได้กับยูคาริโอตเท่านั้น

ระยะของไมโทซิส

■ คำทำนาย - พร้อมด้วยการก่อตัวของแกนหมุนแบ่งจาก microtubules ของโครงกระดูกไซโตพลาสซึมของเซลล์และโปรตีนที่เกี่ยวข้อง โครโมโซมมองเห็นได้ชัดเจน ประกอบด้วยโครมาทิด 2 โครมาทิด

■ ระยะโพรเมตา - มาพร้อมกับการสลายตัวของเยื่อหุ้มนิวเคลียส ไมโครทูบูลแบบสปินเดิลบางตัวเกาะติดกับไคเนโตชอร์ (คอมเพล็กซ์โปรตีน-เซนโทรเมียร์)

■ เมตาเฟส - โครโมโซมทั้งหมดเรียงตัวกันตามแนวเส้นศูนย์สูตรของเซลล์ กลายเป็นแผ่นเมตาเฟส

■ แอนาเฟส - โครมาทิดเคลื่อนที่ไปทางขั้วของเซลล์ด้วยความเร็วเท่ากัน ไมโครทูบูลจะสั้นลง

■ Telophase - โครมาทิดลูกสาวเข้าใกล้ขั้วเซลล์ ไมโครทูบูลจะหายไป เปลือกนิวเคลียร์ถูกสร้างขึ้นรอบๆ โครมาทิดที่ควบแน่น

■ Cytokinesis เป็นกระบวนการแยกไซโตพลาสซึม เยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่ตรงกลางของเซลล์ถูกดึงเข้าด้านใน ร่องร่องแตกจะเกิดขึ้น และเมื่อมันลึกลงไป เซลล์ก็จะแยกออกเป็นสองส่วน

■ ผลจากการแบ่งเซลล์ ทำให้นิวเคลียสใหม่ 2 ชุดเกิดขึ้นพร้อมกับชุดโครโมโซมที่เหมือนกัน เป็นการคัดลอกข้อมูลทางพันธุกรรมของนิวเคลียสของมารดาทุกประการ

■ ในเซลล์เนื้องอก กระบวนการไมโทซิสจะหยุดชะงัก

ตัวอย่างของงานที่ 12

1. อธิบายลักษณะเฉพาะของแต่ละเฟสของไมโทซีส

2. โครมาทิด เซนโทรเมียร์ และสปินเดิลคืออะไร

3. โซมาติกเซลล์แตกต่างจากเซลล์สืบพันธุ์อย่างไร?

4. ความหมายทางชีวภาพของไมโทซิสคืออะไร?

5. วงจรเซลล์ที่ยาวที่สุดคือ:

ก) เฟส; b) คำทำนาย; c) เมตาเฟส; ง) เทโลเฟส

6. โครโมโซมคล้ายคลึงกันหนึ่งคู่มีโครมาทิดจำนวนเท่าใดในเมตาเฟสของไมโทซีส?

ก) สี่; ข) สอง; c) แปด ง) หนึ่ง

7. ไมโทซิสไม่ได้จัดให้มี

ก) การก่อตัวของเซลล์ผิวหนังของมนุษย์ b) รักษาจำนวนโครโมโซมของสายพันธุ์ให้คงที่ c) ความหลากหลายทางพันธุกรรมของสายพันธุ์; d) การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ

ไมโอซิสเป็นกระบวนการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ ส่งผลให้จำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่ง ไมโอซิสประกอบด้วยสองแผนกที่ต่อเนื่องกัน (การลดลงและสมการ) ซึ่งนำหน้าด้วยการจำลองแบบ DNA เดียว เฟสของไมโอซิสมีความคล้ายคลึงกับเฟสของไมโทซิส

แผนกลด

ขั้นแรก โครโมโซมที่ถูกจำลองจะควบแน่น

จากนั้นการผันคำกริยาของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันก็เริ่มต้นขึ้น ไบวาเลนต์หรือเตตราดประกอบด้วยโครมาทิดน้องสาว 4 ตัว

ในระยะต่อไป การข้ามโครโมโซมจะเกิดขึ้นระหว่างโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน โครโมโซมคอนจูเกตจะถูกแยกออกจากกัน โครโมโซมไบวาเลนต์จะเคลื่อนตัวออกจากกัน แต่ยังคงเชื่อมต่อกันโดยจุดที่เกิดการครอสโอเวอร์

เปลือกนิวเคลียร์และนิวคลีโอลีหายไป

ในตอนท้ายของการแบ่งส่วนแรก เซลล์ที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยวและมีปริมาณ DNA เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เปลือกนิวเคลียร์เกิดขึ้น แกนหมุนถูกทำลาย แต่ละเซลล์มีโครมาทิดน้องสาว 2 ตัวเชื่อมต่อกันด้วยเซนโทรเมียร์

การหารสมการ

ความสำคัญทางชีวภาพของไมโอซิสอยู่ที่การก่อตัวของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและในการรักษาความคงตัวทางพันธุกรรมของสายพันธุ์ ไมโอซิสทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับความแปรปรวนรวมกันของสิ่งมีชีวิต การรบกวนไมโอซิสในมนุษย์สามารถนำไปสู่โรคต่างๆ เช่น โรคดาวน์ ความโง่เขลา ฯลฯ

ตัวอย่างของงานที่ 13

1. อธิบายลักษณะเฉพาะของแต่ละระยะของไมโอซิส

2. การผันคำกริยา, ครอสโอเวอร์, ไบวาเลนต์คืออะไร?

3. ความหมายทางชีวภาพของไมโอซิสคืออะไร?

4. สามารถสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศได้

ก) สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ; b) coelenterates; ค) แมลง; d) สัตว์น้ำที่มีเปลือกแข็ง

5. การแบ่งไมโอซิสส่วนแรกสิ้นสุดลงด้วยการก่อตัว

ก) เซลล์สืบพันธุ์; b) เซลล์ที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยว c) เซลล์ซ้ำ d) เซลล์ที่มีพลอยด์ต่างกัน

6. อันเป็นผลมาจากไมโอซิสจะเกิดสิ่งต่อไปนี้: ก) สปอร์ของเฟิร์น; b) เซลล์ของผนังเฟิร์นแอนเทอริเดียม c) เซลล์ของผนังเฟิร์นอาร์คีโกเนียม d) เซลล์ร่างกายของโดรนผึ้ง

โครงสร้างและหน้าที่ของโครโมโซม

โครโมโซมเป็นโครงสร้างเซลล์ที่เก็บและส่งข้อมูลทางพันธุกรรม โครโมโซมประกอบด้วย DNA และโปรตีน โปรตีนที่ซับซ้อนที่จับกับ DNA ทำให้เกิดโครมาติน โปรตีนมีบทบาทสำคัญในการบรรจุโมเลกุล DNA ในนิวเคลียส

DNA ในโครโมโซมถูกบรรจุในลักษณะที่พอดีกับนิวเคลียส ซึ่งโดยปกติแล้วจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 5 ไมครอน (5 x 10 ~ 4 ซม.)

โครโมโซมเป็นโครงสร้างรูปแท่งและประกอบด้วยโครมาทิดน้องสาวสองตัวซึ่งถูกยึดโดยเซนโทรเมียร์ในบริเวณที่มีการหดตัวปฐมภูมิ โครมาตินไม่ทำซ้ำ มีเพียง DNA เท่านั้นที่ถูกจำลองแบบ เมื่อการจำลอง DNA เริ่มต้นขึ้น การสังเคราะห์ RNA จะหยุดลง

ชุดโครโมโซมซ้ำของสิ่งมีชีวิตเรียกว่าคาริโอไทป์ วิธีการวิจัยสมัยใหม่ทำให้สามารถระบุโครโมโซมแต่ละตัวในคาริโอไทป์ได้ ในการดำเนินการนี้ ให้พิจารณาการกระจายตัวของแถบแสงและแถบสีเข้มที่มองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ (คู่ AT และ GC สลับกัน) ในโครโมโซมที่รักษาด้วยสีย้อมพิเศษ โครโมโซมของตัวแทนของสปีชีส์ต่าง ๆ มีแถบขวางตามขวาง สัตว์สายพันธุ์ที่เกี่ยวข้อง เช่น มนุษย์และลิงชิมแปนซี มีรูปแบบของแถบสลับกันในโครโมโซมที่คล้ายกันมาก

สิ่งมีชีวิตแต่ละประเภทมีจำนวน รูปร่าง และองค์ประกอบของโครโมโซมคงที่ คาริโอไทป์ของมนุษย์มี 46 โครโมโซม - 44 ออโตโซมและโครโมโซมเพศ 2 โครโมโซม เพศผู้เป็นเฮเทอโรเกมติก (XY) และเพศหญิงเป็นโฮโมเกมติก (XX) โครโมโซม Y แตกต่างจากโครโมโซม X ในกรณีที่ไม่มีอัลลีลบางตัว (เช่น อัลลีลในการแข็งตัวของเลือด) โครโมโซมของคู่เดียวกันเรียกว่าโฮโมโลกัส โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันในตำแหน่งที่เหมือนกันจะมียีนอัลลีล

ตัวอย่างของงานที่ 14

1. จะเกิดอะไรขึ้นกับโครโมโซมในระยะระหว่างไมโทซีส?

2. โครโมโซมใดเรียกว่าโฮโมโลกัส

3. โครมาตินคืออะไร?

4. โครโมโซมทั้งหมดอยู่ในเซลล์เสมอหรือไม่?

5. คุณสามารถเรียนรู้อะไรเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตจากการรู้จำนวนและรูปร่างของโครโมโซมในเซลล์ของมัน

2.2. สัญญาณของสิ่งมีชีวิต พันธุกรรมและความแปรปรวนเป็นคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและหลายเซลล์ เนื้อเยื่อ อวัยวะ ระบบอวัยวะของพืชและสัตว์ การระบุความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิต เทคนิคการปลูก การขยายพันธุ์ และการดูแลพืชและสัตว์เลี้ยง

โปรตีนมีบทบาทสำคัญในชีวิตของสิ่งมีชีวิต โดยทำหน้าที่ในการปกป้อง โครงสร้าง ฮอร์โมน และพลังงาน มั่นใจในการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อกระดูก โปรตีนแจ้งเกี่ยวกับโครงสร้างของเซลล์ หน้าที่และคุณสมบัติทางชีวเคมี และเป็นส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์อาหารที่มีคุณค่าซึ่งเป็นประโยชน์ต่อร่างกาย (ไข่ ผลิตภัณฑ์นม ปลา ถั่ว พืชตระกูลถั่ว ข้าวไรย์ และข้าวสาลี) การย่อยได้ของอาหารดังกล่าวอธิบายได้จากคุณค่าทางชีวภาพ ด้วยปริมาณโปรตีนที่เท่ากันผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงกว่าจะย่อยได้ง่ายขึ้น โพลีเมอร์ที่มีข้อบกพร่องจะต้องถูกลบออกจากร่างกายและแทนที่ด้วยโพลีเมอร์ใหม่ กระบวนการนี้เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์

โปรตีนคืออะไร?

สารที่มีเพียงกรดอะมิโนตกค้างเรียกว่าโปรตีนเชิงเดี่ยว (โปรตีน) หากจำเป็น จะใช้คุณสมบัติด้านพลังงาน ดังนั้นผู้คนที่มีวิถีชีวิตที่มีสุขภาพดีมักจะต้องการการบริโภคโปรตีนเพิ่มเติม โปรตีนเชิงซ้อน โปรตีนประกอบด้วยโปรตีนเชิงเดี่ยวและส่วนที่ไม่ใช่โปรตีน กรดอะมิโน 10 ชนิดในโปรตีนเป็นสิ่งจำเป็น ซึ่งหมายความว่าร่างกายไม่สามารถสังเคราะห์ได้เอง กรดอะมิโนเหล่านี้มาจากอาหาร ในขณะที่อีก 10 ชนิดสามารถทดแทนได้ กล่าวคือ กรดอะมิโนชนิดอื่นสามารถสร้างขึ้นได้ นี่คือจุดเริ่มต้นของกระบวนการที่สำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

ขั้นตอนหลักของการสังเคราะห์ทางชีวภาพ: โปรตีนมาจากไหน?

โมเลกุลใหม่ถูกสร้างขึ้นโดยการสังเคราะห์ทางชีวภาพซึ่งเป็นปฏิกิริยาทางเคมีของสารประกอบ การสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์มีสองขั้นตอนหลัก นี่คือการถอดเสียงและการออกอากาศ การถอดความเกิดขึ้นในนิวเคลียส นี่คือการอ่านจาก DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) ซึ่งนำข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีนในอนาคต ไปจนถึง RNA (กรดไรโบนิวคลีอิก) ซึ่งถ่ายโอนข้อมูลนี้จาก DNA ไปยังไซโตพลาสซึม สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า DNA ไม่ได้มีส่วนร่วมโดยตรงในการสังเคราะห์ทางชีวภาพ แต่มีเพียงข้อมูลเท่านั้นโดยไม่มีความสามารถในการเข้าสู่ไซโตพลาสซึมซึ่งเป็นที่สังเคราะห์โปรตีน และทำหน้าที่ของพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมเท่านั้น การถอดเสียงช่วยให้คุณสามารถอ่านข้อมูลจากเทมเพลต DNA ลงใน RNA ตามหลักการเสริมกัน

บทบาทของ RNA และ DNA ในกระบวนการ

ดังนั้น การสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์จึงถูกกระตุ้นโดยสายโซ่ DNA ที่นำข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีนจำเพาะและเรียกว่ายีน สายโซ่ DNA จะคลายตัวในระหว่างการถอดรหัสนั่นคือเกลียวของมันเริ่มสลายตัวเป็นโมเลกุลเชิงเส้น จาก DNA ข้อมูลจะต้องถูกแปลงเป็น RNA ในกระบวนการนี้ อะดีนีนควรกลายเป็นตรงข้ามกับไทมีน ไซโตซีนมีคู่กัวนีน เช่นเดียวกับ DNA ตรงกันข้ามกับอะดีนีน RNA จะกลายเป็นยูราซิล เนื่องจากใน RNA ไม่มีนิวคลีโอไทด์เช่นไทมีน มันจึงถูกแทนที่ด้วยยูราซิลนิวคลีโอไทด์ ไซโตซีนอยู่ติดกับกัวนีน ตรงข้ามกับอะดีนีนคือยูราซิล และจับคู่กับไทมีนคืออะดีนีน โมเลกุล RNA เหล่านี้ที่กลับกันเรียกว่า Messenger RNA (mRNA) พวกมันสามารถออกจากนิวเคลียสผ่านรูขุมขนเข้าไปในไซโตพลาสซึมและไรโบโซม ซึ่งในความเป็นจริงทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีนในเซลล์

เกี่ยวกับความซับซ้อนด้วยคำง่ายๆ

ตอนนี้สายโซ่โพลีเปปไทด์ของโปรตีนถูกประกอบขึ้นจากลำดับกรดอะมิโน การถอดเสียงอาจเรียกว่าการอ่านข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีนในอนาคตจากเทมเพลต DNA ไปยัง RNA นี้สามารถกำหนดเป็นขั้นตอนแรก หลังจากที่ RNA ออกจากนิวเคลียสแล้ว มันจะต้องเดินทางไปยังไรโบโซม ซึ่งจะมีขั้นตอนที่สองเกิดขึ้น เรียกว่าการแปลความหมาย

การแปลเป็นการเปลี่ยนแปลงของ RNA อยู่แล้ว นั่นคือการถ่ายโอนข้อมูลจากนิวคลีโอไทด์ไปยังโมเลกุลโปรตีน เมื่อ RNA บอกว่าลำดับของกรดอะมิโนควรอยู่ในสารใด ในลำดับนี้ Messenger RNA จะเข้าสู่ไซโตพลาสซึมไปยังไรโบโซมซึ่งดำเนินการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์: A (adenine) - G (guanine) - U (uracil) - C (cytosine) - U (uracil) - A (อะดีนีน).

ทำไมไรโบโซมจึงจำเป็น?

เพื่อให้การแปลเกิดขึ้นและเป็นผลให้เกิดโปรตีน ส่วนประกอบต่างๆ เช่น ตัวส่งสาร RNA เอง การถ่ายโอน RNA และไรโบโซมในฐานะ "โรงงาน" ที่ผลิตโปรตีนเป็นสิ่งจำเป็น ในกรณีนี้ ฟังก์ชัน RNA สองประเภท: ข้อมูลซึ่งก่อตัวในนิวเคลียสด้วย DNA และการขนส่ง โมเลกุลของกรดที่สองมีลักษณะเป็นโคลเวอร์ “โคลเวอร์” นี้เกาะยึดกรดอะมิโนเข้ากับตัวมันเองและพาไปยังไรโบโซม นั่นคือขนส่งสารประกอบอินทรีย์โดยตรงไปยัง "โรงงาน" เพื่อก่อตัว

rRNA ทำงานอย่างไร

นอกจากนี้ยังมีไรโบโซม RNA ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไรโบโซมและทำการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ ปรากฎว่าไรโบโซมเป็นโครงสร้างที่ไม่ใช่เมมเบรน พวกมันไม่มีเยื่อหุ้ม เช่น นิวเคลียสหรือเรติคูลัมเอนโดพลาสมิก แต่ประกอบด้วยโปรตีนและไรโบโซมอาร์เอ็นเอ จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อลำดับของนิวคลีโอไทด์ ซึ่งก็คือ Messenger RNA ไปถึงไรโบโซม?

Transfer RNA ซึ่งอยู่ในไซโตพลาสซึมจะดึงกรดอะมิโนเข้าหาตัวมันเอง กรดอะมิโนมาจากไหนในเซลล์? และเกิดขึ้นจากการสลายโปรตีนที่กินเข้าไปในอาหาร สารประกอบเหล่านี้จะถูกส่งผ่านกระแสเลือดไปยังเซลล์ซึ่งเป็นแหล่งผลิตโปรตีนที่จำเป็นสำหรับร่างกาย

ขั้นตอนสุดท้ายของการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์

กรดอะมิโนลอยอยู่ในไซโตพลาสซึมเหมือนกับการถ่ายโอน RNA และเมื่อสายโซ่โพลีเปปไทด์ถูกประกอบโดยตรง RNA การถ่ายโอนเหล่านี้จะเริ่มรวมตัวกับพวกมัน อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ในทุกลำดับและไม่ใช่ทุกการถ่ายโอน RNA ที่สามารถรวมกับกรดอะมิโนทุกประเภทได้ มีบริเวณเฉพาะที่มีการแนบกรดอะมิโนที่ต้องการไว้ ส่วนที่สองของการถ่ายโอน RNA เรียกว่าแอนติโคดอน องค์ประกอบนี้ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สามตัวที่ประกอบกันกับลำดับนิวคลีโอไทด์ใน Messenger RNA กรดอะมิโนหนึ่งตัวต้องการนิวคลีโอไทด์สามตัว ตัวอย่างเช่น เพื่อให้เข้าใจง่าย โปรตีนบางชนิดประกอบด้วยกรดอะมิโนเพียงสองตัวเท่านั้น เห็นได้ชัดว่าโปรตีนโดยทั่วไปมีโครงสร้างที่ยาวมากและประกอบด้วยกรดอะมิโนหลายชนิด ห่วงโซ่ A - G - U เรียกว่าแฝดหรือโคดอนและการถ่ายโอน RNA ในรูปแบบของโคลเวอร์จะติดอยู่ซึ่งในตอนท้ายจะมีกรดอะมิโนบางตัว แฝดถัดไป C - U - A จะเข้าร่วมโดย tRNA อื่นซึ่งจะมีกรดอะมิโนที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงซึ่งประกอบกับลำดับนี้ ในลำดับนี้ การประกอบเพิ่มเติมของสายโซ่โพลีเปปไทด์จะเกิดขึ้น

ความสำคัญทางชีวภาพของการสังเคราะห์

พันธะเปปไทด์เกิดขึ้นระหว่างกรดอะมิโนสองตัวที่อยู่ปลายโคลเวอร์ของแต่ละแฝด ในขั้นตอนนี้ RNA การถ่ายโอนจะเข้าสู่ไซโตพลาสซึม จากนั้นแฝดสามจะถูกเชื่อมต่อกันด้วยการถ่ายโอน RNA ถัดไปกับกรดอะมิโนอีกตัวหนึ่ง ซึ่งก่อตัวเป็นสายโซ่โพลีเปปไทด์กับสองตัวก่อนหน้า กระบวนการนี้ทำซ้ำจนกว่าจะถึงลำดับกรดอะมิโนที่ต้องการ ด้วยวิธีนี้ การสังเคราะห์โปรตีนจะเกิดขึ้นในเซลล์ และเกิดเอนไซม์ ฮอร์โมน สารในเลือด ฯลฯ ไม่ใช่ทุกเซลล์จะผลิตโปรตีนใดๆ แต่ละเซลล์สามารถสร้างโปรตีนจำเพาะได้ เช่น ฮีโมโกลบินจะก่อตัวขึ้นในเม็ดเลือดแดง และเซลล์ตับอ่อนจะสังเคราะห์ฮอร์โมนและเอนไซม์ต่างๆ ที่จะสลายอาหารที่เข้าสู่ร่างกาย

โปรตีนแอคตินและไมโอซินจะถูกสร้างขึ้นในกล้ามเนื้อ อย่างที่คุณเห็น กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์มีหลายขั้นตอนและซับซ้อน ซึ่งบ่งบอกถึงความสำคัญและความจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด