Dnk. Strukturasi va funksiyasi

5.2 Genetik axborotni dekodlash

Oqsillarning polimer zanjirlari monomer birliklari - aminokislotalardan iborat va ularning oqsil molekulasida joylashish ketma-ketligi qat'iy o'ziga xosdir. Shu munosabat bilan, DNK ma'lum bir oqsil molekulasidagi aminokislotalarning sifat va miqdoriy tarkibi haqida emas, balki ularning joylashish ketma-ketligi haqida ham ma'lumot saqlashi kerakligi aniq. Shunga ko'ra, har bir aminokislota va umuman oqsil DNK polinukleotid zanjirida qandaydir tarzda kodlangan bo'lishi kerak.

Faqat 20 ta aminokislotalar va 4 ta nukleotidlar mavjudligini bilib, 20 ta aminokislotalarni kodlash uchun 4 ta nukleotid etarli emasligini tasavvur qilish oson. Har bir kislota uchun ikkita nukleotidning kodi ham etarli emas (4 = 16). 20 ta aminokislotalarni (4 = 64) kodlash uchun kamida uchta nukleotiddan iborat guruhlar talab qilinadi. Protein molekulasidagi bitta aminokislota haqida ma'lumot olib yuradigan shunga o'xshash guruhga kodon deyiladi. Bitta oqsil molekulasining sintezi uchun mas'ul bo'lgan DNKning butun bo'limi, umuman olganda, faqat gendir. Bu shuni anglatadiki, genda ma'lum bir sintezlangan oqsilda qancha aminokislotalar mavjud bo'lsa, shuncha kodon mavjud.
Protein sintezi ribosomalarda sodir bo'ladi. DNK yadroda, uning xromosomalarida joylashgan. Savol tug'iladi: genetik ma'lumot ribosomadagi yadrodan sitoplazmaga qanday o'tkaziladi? DNKning o'zi yadro membranasining teshiklari orqali kiradi deb taxmin qilish mumkin emas: Axir, yadrolarning DNKsi juda katta molekulyar og'irlikka ega va shuning uchun yadro membranasining mayda teshiklari orqali o'ta olmaydi. Shuning uchun genetik ma'lumotni DNKdan oqsillarga o'tkazadigan kichikroq molekulalar - vositachilar bo'lishi kerak. A.N. Belozerskiy va A.G. Spirin bu rolni RNK molekulalari o'ynaydi degan fikrni ilgari surdi.
Ammo darhol yana bir savol tug'iladi: ma'lumot DNKdan qisqaroq RNK molekulalariga qanday ko'chiriladi? Bunga javob berish uchun DNK va RNK nukleotidlarining tuzilishi juda ko'p umumiyliklarga ega ekanligini unutmasligimiz kerak. Xususan, azotli asoslarning o'xshashligi tufayli DNK dan RNK ga ma'lumot komplementarlik printsipi bo'yicha uzatilishi mumkin, unga ko'ra nafaqat DNK-DNK tizimidagi nukleotidlar, balki DNK-RNK tizimidagi nukleotidlar ham hosil bo'lishi mumkin. juftlar.
RNK DNK kabi purin va pirimidin asoslarini o'z ichiga olganligi sababli, RNK polimeraza fermenti yordamida ularning DNK zanjirlaridan birining bo'limlarida komplementar qisqa RNK zanjirlari qurilgan. Fermentlar yordamida sodir bo'ladigan DNK shablonida RNK sintezining bunday jarayoni transkripsiya deb ataladi. Transkripsiya jarayoni natijasida ma'lum genetik ma'lumotni ifodalovchi DNKda kodlangan nukleotidlar ketma-ketligi RNKga o'tadi. Transkripsiya DNKning alohida bo'limlarida - genlarda sodir bo'ladi, ularning har biri ma'lum bir oqsil molekulasidagi aminokislotalar ketma-ketligini dasturlashtiradigan kodonlar to'plamini o'z ichiga oladi.
DNK nusxasi hosil bo'lgan ribonuklein kislotasi nukleotidlarning bir zanjiridan iborat bo'lib, unda dezoksiriboza riboza, timin (T) urasil (U) bilan almashtiriladi.
Shunday qilib, har bir kodonda DNK komplementar RNK kodoniga ko'chiriladi. Natijada, xuddi musbat - DNKdan salbiy RNK. DNKdan ma'lumotni olib tashlaydigan bu RNK xabarchi RNK (i-RNK) deb ataladi.
Bugungi kunga qadar olimlar barcha aminokislotalar uchun kodonlarni ochishga muvaffaq bo'lishdi. Ma'lum bo'lishicha, bitta aminokislota ko'pincha bir nechta kodonlarga to'g'ri keladi. Bunday kod degenerativ deb ataladi . Shu bilan birga, ba'zi kodonlar hech qanday aminokislotalarni kodlamasligi aniqlandi. Ular ma'nosiz deb ataladi . Ma'nosiz kodonlar juda muhim, chunki ular transkripsiyaning boshlanishi va oxiri chegaralarini, ya'ni berilgan DNK molekulasidagi genlarning chegaralarini belgilaydi.
Agar prokariotlarda genlar o'z yozuvlarida uzluksiz bo'lsa, eukaryotlarda bu juda uzoqdir. Protein sintezi uchun zarur bo'lgan ma'lumotlar uzluksiz ravishda bo'shliqlar bilan qayd etiladi: genlar kodlanmaydigan ketma-ketliklar (intronlar) bilan ajratilgan kodlash mintaqalaridan (eksonlardan) iborat. Bunday genlarning transkripsiyasi paytida intronlar ekzonlar bilan birgalikda umumiy mRNK molekulasiga ko'chiriladi. Ikkinchisi yadroda bir qator reaktsiyalarni boshdan kechiradi, bunda intronlar kesiladi va ekzonlar bir-biri bilan chetlari bilan bog'lanadi. Olingan mRNK molekulasi yadroni tark etadi va allaqachon nukleotidlar ketma-ketligini dekodlaydigan translatsiya tizimining rahm-shafqatiga ega. Aminokislotalarning oqsil hosil bo'lishi bilan bog'lanishi sitoplazmada maxsus zarrachalar-ribosomalarda sodir bo'ladi. Bularning barchasini zavod (hujayra) bilan solishtirish mumkin, unda chizmalar (genlar) kutubxonada (yadro) saqlanadi, lekin chizmalarning o'zi (DNK) emas, balki ularning fotokopisi (mRNK) mahsulotlar (oqsillar) ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. . Nusxa ko'chirish mashinasi (RNK polimeraza) fotokopiyaning bir sahifasini (gen) yoki bir vaqtning o'zida butun bobni (operon) ishlab chiqaradi. Tayyorlangan nusxalar maxsus oynalar (yadro membranasining teshiklari) orqali chiqariladi. Keyin ular dekoder (genetik kod) bilan yig'ish liniyalarida (ribosomalarda) blankalardan (aminokislotalardan) yakuniy mahsulotlar (oqsillar) olish uchun ishlatiladi.
Protein sintezi jarayoni qanday sodir bo'ladi?
Uning birinchi bosqichi transfer RNK (t-RNK) ning ishlashi bilan bog'liq. Ushbu RNK molekulalarining navlari soni asosiy aminokislotalar soniga teng, ya'ni ularning 20 turi mavjud. Har bir aminokislota ma'lum bir tRNK va ma'lum bir fermentga mos keladi.
Hujayra sitoplazmasida har doim etarli miqdordagi turli xil aminokislotalar mavjud. Ulardan tRNK molekulasi mos keladigan aminokislotalarni tanlaydi. Har bir aminokislota oqsil zanjiriga kirishdan oldin maxsus ferment yordamida ATP bilan birlashadi va energiyani saqlaydi. Shu tarzda "qayta zaryadlangan" aminokislotalar uni ribosomalarga olib boradigan t-RNK bilan bog'lanadi. tRNK molekulalarining xarakterli xususiyati ularning tuzilmalarida antikodonlarning mavjudligidir. Bu xususiyat mRNK molekulasida shifrlangan kodon ketma-ketligidagi tegishli aminokislotalarning joylashuvi bilan ta'minlanadi. Qo'shni aminokislotalar o'rtasida peptid bog'lari hosil bo'ladi va oqsil molekulasi sintezlanadi.
Shunday qilib, DNK tarkibidagi genetik ma'lumotlar mos keladigan oqsillarning molekulalarida turli xil RNK turlari tomonidan amalga oshiriladi.
mRNK molekulalari tomonidan olib kelingan dasturni uzatish jarayoni translatsiya deb ataladi.