Тема работы – синтез днк, рнк и белков

Kirish

Ish mavzusi - DNK, RNK va oqsillarning sintezi. DNK sintezi replikatsiya yoki reduplikatsiya (ikki marta), RNK sintezi transkripsiya (DNK bilan qayta yozish), ribosoma tomonidan messenjer RNKda amalga oshiriladigan oqsil sintezi translatsiya, ya'ni nukleotidlar tilidan aminokislotalar tiliga tarjima deyiladi. kislotalar.

Biz ushbu jarayonlarning barchasi haqida qisqacha ma'lumot berishga harakat qilamiz, shu bilan birga ushbu mavzu qanchalik chuqur o'rganilganligi haqida tasavvurga ega bo'lish uchun molekulyar tafsilotlarga batafsil to'xtalamiz.


replikatsiya

REPLIKATSIYA (kech lotincha replicatio - takrorlash) (reduplikatsiya), nuklein kislotalarning o'z-o'zidan ko'payishi (odatda DNK, ba'zi RNK viruslarida), genetikning aniq nusxasini ta'minlaydi. ma'lumotlar va ularni avloddan-avlodga o'tkazish. DNK replikatsiyasi jarayonida nukleotidlar ketma-ketligi dezoksiribonukleotidlarning to'ldiruvchi ketma-ketligi sifatida (to'liq yoki qisman) ko'chiriladi.

Replikatsiya jarayonida ikkita bir-birini to'ldiruvchi polinukleotid zanjiridan tashkil topgan DNK qo'sh spiral alohida zanjirlarga ajralib chiqadi va shu bilan birga yangi polinukleotid zanjirlarining sintezi boshlanadi; bu holda dastlabki DNK zanjirlari shablon rolini o'ynaydi. Asl iplarning har birida sintez qilingan yangi ip asl ipning replikatsiyasi bilan bir xil. Jarayon tugagach, ikkita bir xil qo'sh spiral hosil bo'ladi, ularning har biri bitta eski (asl) va bitta yangi ipdan iborat (1-rasm). Shunday qilib, dastlabki DNK molekulasini tashkil etuvchi ikkita zanjirdan faqat bittasi avloddan ikkinchisiga uzatiladi - ya'ni yarim konservativ replikatsiya mexanizmi.
REPLIKATSIYA ko'p sonli ketma-ketliklardan iborat. REPLIKATSIYAning boshlang'ich nuqtasini tanib olish, asl dupleksni (spiralni) ochish, uning zanjirlarini bir-biridan ajratilgan holatda saqlash, ularda yangi zanjirlar sintezini boshlash, ularning o'sishi (cho'zilishi), burish bosqichlari. zanjirlar spiral va tugatish (tugash) sinteziga aylanadi. Yuqori tezlikda davom etuvchi REPLIKATSIYAning barcha bosqichlari chiqarib tashlanadi. aniqlik, 20 dan ortiq fermentlar va oqsillardan tashkil topgan kompleksni ta'minlaydi, ya'ni. chaqirdi DNK replikaza tizimi yoki replizoma. Funktsional. birligi REPLIKATSION-replika u, ya'ni xromosoma yoki ekstraxromosoma DNKning segmenti (bo'limi) bo'lib, REPLIKATSION boshlangan boshlang'ich nuqtasi va REPLIKATSION to'xtaydigan oxirgi nuqta bilan chegaralanadi. REPLIKATSIYA tezligi boshlash bosqichida nazorat qilinadi. Bir marta boshlangan, REPLIKON butun replikon takrorlanmaguncha davom etadi (ikki marta). Boshlanish chastotasi maxsuslarning o'zaro ta'siri bilan belgilanadi. replikatsiya boshlang'ich nuqtasi bilan tartibga soluvchi oqsillar. Bakterial xromosomalar bitta replikonni o'z ichiga oladi: bitta REPLIKATION boshlang'ich nuqtasida boshlash genom bo'ylab REPLIKATSIYAga olib keladi. Har bir hujayra siklida REPLIKATSIYA faqat bir marta boshlanadi.Genetik jihatdan avtonom bo'lgan plazmidlar va viruslar. elementlar xost hujayrasida bir necha marta boshlashga qodir individual replikonlardir. Eukaryotik xromosomalar (bakteriyalar va ko'k-yashil suv o'tlaridan tashqari barcha organizmlarning xromosomalari) ko'p sonli replikonlarni o'z ichiga oladi, ularning har biri ham bir hujayra siklida bir marta boshlanadi. Boshlanish chastotasi maxsuslarning o'zaro ta'siri bilan belgilanadi. replikatsiya boshlang'ich nuqtasi bilan tartibga soluvchi oqsillar. Bakterial xromosomalar bitta replikonni o'z ichiga oladi: bitta REPLIKATION boshlang'ich nuqtasida boshlash genom bo'ylab REPLIKATSIYAga olib keladi. Har bir hujayra siklida REPLIKATSIYA faqat bir marta boshlanadi.Genetik jihatdan avtonom bo'lgan plazmidlar va viruslar. elementlar xost hujayrasida bir necha marta boshlashga qodir individual replikonlardir. Eukaryotik xromosomalar (bakteriyalar va ko'k-yashil suv o'tlaridan tashqari barcha organizmlarning xromosomalari) ko'p sonli replikonlarni o'z ichiga oladi, ularning har biri ham bir hujayra siklida bir marta boshlanadi. Boshlanish chastotasi maxsuslarning o'zaro ta'siri bilan belgilanadi. replikatsiya boshlang'ich nuqtasi bilan tartibga soluvchi oqsillar. Bakterial xromosomalar bitta replikonni o'z ichiga oladi: bitta REPLIKATION boshlang'ich nuqtasida boshlash genom bo'ylab REPLIKATSIYAga olib keladi. Har bir hujayra siklida REPLIKATSIYA faqat bir marta boshlanadi.Genetik jihatdan avtonom bo'lgan plazmidlar va viruslar. elementlar xost hujayrasida bir necha marta boshlashga qodir individual replikonlardir. Eukaryotik xromosomalar (bakteriyalar va ko'k-yashil suv o'tlaridan tashqari barcha organizmlarning xromosomalari) ko'p sonli replikonlarni o'z ichiga oladi, ularning har biri ham bir hujayra siklida bir marta boshlanadi. Har bir hujayra siklida REPLIKATSIYA faqat bir marta boshlanadi.Genetik jihatdan avtonom bo'lgan plazmidlar va viruslar. elementlar xost hujayrasida bir necha marta boshlashga qodir individual replikonlardir. Eukaryotik xromosomalar (bakteriyalar va ko'k-yashil suv o'tlaridan tashqari barcha organizmlarning xromosomalari) ko'p sonli replikonlarni o'z ichiga oladi, ularning har biri ham bir hujayra siklida bir marta boshlanadi. Har bir hujayra siklida REPLIKATSIYA faqat bir marta boshlanadi.Genetik jihatdan avtonom bo'lgan plazmidlar va viruslar. elementlar xost hujayrasida bir necha marta boshlashga qodir individual replikonlardir. Eukaryotik xromosomalar (bakteriyalar va ko'k-yashil suv o'tlaridan tashqari barcha organizmlarning xromosomalari) ko'p sonli replikonlarni o'z ichiga oladi, ularning har biri ham bir hujayra siklida bir marta boshlanadi.



Guruch. 1. Yarim konservativ mexanizm sxemasiXato! Yaroqsiz giperhavola obyekti.: Purinning A, T, G va C-qoldiqlari vapirimidin asoslari(mos.adenin,timin,guaninva sitozin) 1 - original sxemaDNK; 2-yangi zanjirDNK.
Boshlanish nuqtasidan boshlab, REPLIKATION cheklangan zonada asl spiral bo'ylab harakatlanadi.DNK. Ushbu faol REPLIKATSION zonasi (replikatsiya vilkalari deb ataladi) ikkala yo'nalishda ham harakatlanishi mumkin. Bir tomonlama REPLICATION bilan birgaDNKbitta replika harakat qiladi. sanchqi. Ikki tomonlama REPLICATION bilan ikkita replika boshlanish nuqtasidan qarama-qarshi yo'nalishda ajralib chiqadi. vilkalar; ularning tezligi har xil bo'lishi mumkin. REPLICATION bilanDNKbakteriyalar va sutemizuvchilar, qiz zanjirining o'sish tezligi resp. 500 va 50nukleotidlar1 soniyada; o'simliklarda bu qiymat 20 dan oshmaydinukleotidlar1 soniyada. Ikki vilkaning qarama-qarshi yo'nalishdagi harakati "qabariq" yoki "ko'z" ga o'xshash halqa hosil qiladi. Davomli REPLIKATION "ko'zni" butun replikonni o'z ichiga olguncha kengaytiradi.
REPLIKATSIYA paytida zanjir o'sishi deoksiribonukleozid trifosfatning allaqachon tuzilgan qismning 3'-OH terminal nukleotidi bilan o'zaro ta'siri tufayli amalga oshiriladi.DNK; bu holda pirofosfat ajraladi va fosfodiester bog'i hosil bo'ladi. Polinukleotid zanjirining o'sishi (2-rasm) faqat uning 3'-uchidan, ya'ni 5': 3' yo'nalishida sodir bo'ladi (qarang Nuklein kislotalar).Ferment, bu p-tionni katalizlovchi, - DNK polimeraza (qarang: Polideoksiribonukleotid sintetaza) - ishga tushirishga qodir emas.matritsa sintezibitta ip ustidaDNK, agar hech bo'lmaganda bir-birini to'ldiruvchi oligonukleotid bicoil bo'limi (urug'lik oligonukleotidi deb ataladigan) bo'lmasamatritsa; urug'oligonükleotidko'pchilikda holatlar emasDNK, ARNK.

Guruch. 2. At dezoksiribonukleotid zanjirlarining o'sish yo'nalishiXato! Yaroqsiz giperhavola obyekti.; qattiqchiziqlar- originalDNK, nuqtali chiziqlar - yangi zanjirlarDNK(o'qlar ularning o'sish yo'nalishini ko'rsatadi); 1-takror. sanchqi.

Zanjirdagi har bir yangi fosfodiester aloqasini shakllantirishga sarflangan energiyaDNK, nukleozid trifosfatning a- va b-fosfat guruhlari orasidagi fosfat bog'lanishining ajralishi bilan ta'minlanadi.

DNK polimeraza to'rttasi uchun umumiy bo'lgan bitta nukleozid trifosfat bog'lanish joyiga eganukleotidlar. Atrof muhitdan tanlovnukleotid, uning asosi keyingi asosga to'ldiruvchidirmatritsalar, DNK matritsasining (asl DNK zanjiri) aniqlovchi ta'siri tufayli xatosiz davom etadi. DNK polimeraza tuzilishiga ma'lum mutatsion shikastlanish bilan, ba'zi hollarda, qo'shimcha bo'lmagan moddalarni kiritish.nukleotidlar.
REPLIKATSIYA rasmiy jarayondaDNKqisqa vaqt ichida 10-4-10-5 ehtimoli bilan barcha 4 azotli asosning noyob tautomer shakllari paydo bo'ladi.nukleotidlar, ular tartibsiz shakllanadijuftliklar. REPLICATION ning yuqori aniqligi (xatolar ehtimoli 10-9 dan oshmaydi) tuzatishni (ta'mirlashni) amalga oshiradigan mexanizmlarning mavjudligi bilan bog'liq.
Replikatsiya vilka assimetrikdir. Ikki sintezlangan bola zanjiridanDNKbiri uzluksiz, ikkinchisi esa uzluksiz quriladi. Birinchi ism etakchi yoki etakchi zanjir, ikkinchisi esa orqada. Ikkinchi zanjirning sintezi sekinroq; garchi, umuman olganda, bu zanjir 3':5' yo'nalishda qurilgan bo'lsa-da, uning har bir bo'lagi 5':3' yo'nalishida alohida o'sadi (3-rasm). Sintezning bunday uzluksiz mexanizmi tufayli ikkala antiparallel zanjirning REPLIKASI nukleotid zanjirining faqat 5': 3' yo'nalishi bo'yicha kengayishini katalizlovchi bitta ferment DNK polimeraza ishtirokida amalga oshiriladi.



Guruch. 3. Zanjirning o'sishi mexanizmining sxemasiDNKdaXato! Yaroqsiz giperhavola obyekti.: A-etakchi zanjir, B-ortda qolgan zanjir, C-Okazaki fragmenti.

Qisqa segmentlar orqada qolgan zanjirning bo'laklarini sintez qilish uchun urug' bo'lib xizmat qiladi.RNK, matritsa zanjirini to'ldiruvchiDNK. Bu RNK primerlari (primerlar), taxminan 10 dan iboratnukleotidlar, ma'lum vaqt oralig'ida sintezlanadimatritsaribonukleozid trifosfatlarning orqada qolgan zanjiri 5': 3' yo'nalishi bo'yichafermentRNK primazalari. Keyin RNK primerlari DNK polimerazasining 3' uchidan deoksinukleotidlar bilan uzaytiriladi, ular zanjir oldingi fragmentning 5' uchiga biriktirilgan RNK primeriga yetguncha o'sishda davom etadi. Shu tarzda hosil bo'lgan bo'laklar (Okazaki bo'laklari deb ataladi) bakteriyalarda 1000-2000 deoksiribonukleotid qoldiqlariga ega; hayvonlardahujayralarularning uzunligi 200 dan oshmaydinukleotidlar.

Uzluksiz zanjirning shakllanishini ta'minlashDNKko'plab bunday bo'laklardan maxsus tizim o'ynaydikompensatsiyalar DNK, bu RNK primerini olib tashlaydi va uni bilan almashtiradiDNK. Bakteriyalarda RNK primeri chiqariladinukleotidorqasidanukleotid5': 3'-eksonukleaz tufaylifaoliyatDNK polimeraza. Bundan tashqari, har bir parchalangan ribonukleotidmonomermos keladigan bilan almashtiriladideoksiribonukleotid(eski zanjirda sintezlangan fragmentning 3'-uchi urug' sifatida ishlatiladi). Butun jarayonni tugatadifermentYangi fragmentning 3'-OH guruhi o'rtasida fosfodiester bog'lanishini katalizlovchi DNK ligazasiDNKva oldingi fragmentning 5'-fosfat guruhi. Ushbu bog'lanishning shakllanishi konjugatsiya jarayonida etkazib beriladigan energiya sarfini talab qiladi.gidrolizkoenzim-nikotinamid-adenindinukleotidning pirofosfat aloqasi (bakteriya hujayralarida) yokiATP(hayvonlardahujayralarva bakteriofaglar).
Ikki tomonlama spiral va bo'shliqlarni ochish. sxemalarni ajratish bir nechta yordamida amalga oshiriladi. mutaxassis.oqsillar. T. naz. spirallar qisqa qismlarni burishadiDNK, replikatsiyadan oldin darhol joylashgan. sanchqi. Har birining bo'linishi uchunjuftliklarsarflangan energiyani asoslaydigidrolizikkimolekulalar ATPoldinadenozin difosfatva fosfat. Bo'lingan zanjirlarning har biriga bir nechta zanjirlar biriktirilgan.molekulalarDNK bilan bog'lanishoqsillar, ular to'ldiruvchining shakllanishiga to'sqinlik qiladibug 'va teskari zanjirni qayta ulash. Shu bilannukleotidlar ketma-ketligizanjirlarDNKreplikatsiya tizimida mavjud. Dreplikatsiyaga xos.sincaplarprimase kirishiga yordam beringmatritsakechikish zanjiri. Natijada primaz bilan bog'lanadiDNKva orqada qolgan ipning bo'laklari uchun RNK primerlarini sintez qiladi. Yangi spirallarning hosil boʻlishi uchun na energiya sarfi, na c.-l.ning ishtiroki talab qilinmaydi. "burilish"ferment.
Dumaloq replikon (napreplikatsiya, plazmidda) bo'lsa, tasvirlangan jarayon deyiladi. q-replikatsiya. Chunki uzukmolekulalar DNKo'z-o'zidan o'ralgan (superspiralizatsiya qilingan), REPLIKATSIYA jarayonida qo'sh spiralni yechganda, ular doimiy ravishda o'zlari atrofida aylanishi kerak. boltalar. Shu bilan birga, burilish stressi paydo bo'ladi, bu zanjirlardan birini sindirish orqali yo'q qilinadi. Keyin ikkala uchi darhol bir-biriga ulanadi. Bu funksiya bajariladifermentDNK topoizomerazasi. Bu holda REPLIKATION odatda ikki yo'nalishda sodir bo'ladi, ya'ni. ikkita nusxasi mavjud. vilkalar (4-rasm). REPLICATION tugagandan so'ng, ikkita ikkita torlimolekulalar, to-javdar dastlab bir zanjirning halqalari sifatida bir-biri bilan bogʻlanadi. Ular ajratilganda, ikkita halqadan biri vaqtincha buziladi.



Guruch. 4. Mexanizmlardan biriXato! Yaroqsiz giperhavola obyekti. plazmidlar(BoshlashXato! Yaroqsiz giperhavola obyekti.nuqta bilan belgilangan); replikalarning harakat yo'nalishi. vilkalar strelkalar bilan ko'rsatilgan, yangi DNK iplari nuqtali chiziqlar bilan hosil qilingan.

Dumaloq replikonni takrorlashning muqobil varianti ikki zanjirli zanjirlardan birining uzilishini o'z ichiga oladi.molekulalar DNK. Olingan erkin 3' uchi kovalent tarzda o'sib boradi va bog'langan holda qoladimatritsa(ikkinchi, uzilmagan zanjir), 5' uchi esa asta-sekin yangi polinukleotid zanjir bilan almashtiriladi (5-rasm). Shunday qilib, bitta zanjir ochiladi va doimiy ravishda uzayadi va takrorlanadi. vilka halqasimon matritsa zanjiri atrofida siljiydi ("aylanma halqa" mexanizmi). Yangi ip o'sib ulg'aygan sayin, bo'sh 5' uchi bo'lgan joyidan siljigan ip chiziqli bo'ladimatritsayangi to'ldiruvchi zanjirning sintezi uchun. Bu sintez chiziqlimatritsaqiz zanjir hosil bo'lguncha davom etadiDNK, halqa shaklidagi bir burilish uchun to‘ldiruvchimatritsalar, ya'ni butun replikon. Aylanma yo‘ldan o‘sha tomongamatritsalarko'p sonli qo'shimcha nusxalar tushishi mumkin. Bunday mexanizm ba'zilarida topilganviruslar, shuningdek, bir qatordahujayralar eukariot.

Guruch. 5. SxemaXato! Yaroqsiz giperhavola obyekti.aylanma halqa mexanizmiga ko'ra (yangimolekulasi DNKnuqta chiziq bilan ko'rsatilgan): 1-3'-endDNK; 2-5' oxiriDNK.

Yana bir REPLIKATSION sxemasi D-loop deb ataladigan strukturaning shakllanishini o'z ichiga oladi. Ushbu mexanizmga ko'ra, dastlab dumaloq replikon zanjirlaridan faqat bittasi replikatsiya qilinadi, ikkinchi zanjir esa buzilmagan holda siljiydi va halqa hosil qiladi. Ikkinchi ipning REPLIKASI replikatsiyaning boshlang'ich nuqtasidan boshlanadi va faqat birinchi ipning bir qismi replikatsiya qilinganidan keyin boshlanadi. Replikatsiyaning bunday mexanizmi mitoxondriyal preplikatsiyada topilganDNK.

REPLIKARNK(sintezRNKRNK shablonida) kam o'rganilgan. U faqat ba'zilarida amalga oshiriladiviruslar(preplikatsiya, atviruslarpoliomielit va quturish).Ferment, bu jarayonni katalizlovchi RNKga bog'liq RNK polimeraza (u RNK replikaza yoki RNK sintetaza deb ham ataladi). Bir nechtasi ma'lum. P turlari,RNK: 1)viruslaro'z ichiga olganxabarchi RNKlar, yokimRNK[T. chaqirdi (+)RNK], REPLIKATSIYA natijasida ular bir-birini to'ldiruvchi zanjirni [(-)RNK] hosil qiladi, bu emas.mRNKsifatida ishlatiladimatritsa(+)RNK sintezi uchun; 2)viruslar, tarkibida (-)RNK bo'lib, REPLIKATSIYA natijasida (+)RNK sintezlanadi; 3)viruslaro'z ichiga olganikki zanjirli RNK[(+)RNK va (-)RNK], assimetrik REPLIKATSIYA natijasida (+)RNK sintezlanadi.
REPLIKATSIYA mexanizmi haqidagi gipoteza 1953 yilda J. Uotson va F. Krik tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, ular ikkita bir-birini to'ldiruvchi zanjirni taklif qilishgan.DNKajratilgandan so'ng ular funktsiyalarni bajarishlari mumkinmatritsalarular ustida yangi zanjirlar hosil qilishDNK. 1958 yilda M. Meselson va F. Stahl eksperimental ravishda REPLIKATSIONning bunday mexanizmini tasdiqladilar.