Vuonna 1869 Sveitsin biokemisti Johann Friedrich Misher löysi ensin solut ytimestä ja kuvaili DNA: ta. Mutta vain vuonna 1944 O. Avery, S. Makleod ja M. Makarti, DNA: n geneettinen rooli osoittautui, eli luotettavasti todettiin, että perinnöllisen informaation siirto liittyy deoksiribonukleiinihappoon. Tämä löytö oli voimakas tekijä, jolla stimuloi perinnöllisyyden tutkimusta molekyylitasolla. Sittemmin molekyylibiologian ja genetiikan nopea kehitys alkoi.

Nukleiinihapot (Lat. Nucleus. - ydin) - Nämä ovat luonnollisia suurimolekyyliä orgaaniset yhdisteetperinnöllisten (geneettisten) tietojen varastointi ja siirto elävien organismien kanssa. Niiden koostumus sisältää: hiili (c), vety (h), happi (O), fosfori (p). Nukleiinihapot ovat epäsäännöllisiä biopolymeerejä, jotka koostuvat monomeereistä - nukleotideista. Jokaisen nukleotidin koostumus sisältää:

· typpipohja

· Yksinkertainen hiili - 5 hiilen pentososakeri (riboosi tai deoksiribosis),

· Fosforihapon jäännös.

On kaksi tyyppiä nukleiinihapot: Deoksiribonukleiinihappo - DNA, joka sisältää deoksiriboseja ja ribonukleiinihappo - RIBOSia sisältävä RNA.

Harkitse kunkin nukleiinihapon tyyppiä.

DNA sisältyy lähes yksinomaan solun ytimessä, joskus organoideissa: mitokondriot, plastit. DNA on polymeerinen yhdiste, jolla on vakio (stabiili) pitoisuus solussa.

DNA-rakenne. Rakennellaan DNA-molekyyli on kaksi polymeeriketjua, jotka on yhdistetty ja kierretty kaksinkertaisen helixin muodossa (kuvio 1).

DNA-rakenteen malli vuonna 1953 luotiin D. Watson ja F. Scream, joista molemmat palkittiin Nobel palkinto. Kaksinkertaisen helixin leveys on vain noin 0,002 μm (20 angstromia), mutta sen pituus on poikkeuksellisen suuri - useita kymmeniä ja jopa satoja mikrometriä (vertailua varten: suurimman proteiinimolekyylin pituus kehittymässä Muoto ei ylitä 0,1 μm).

Nukleotidit sijaitsevat toisistaan \u200b\u200b- 0,34 Nm ja yksi kierros spiraalin tilit 10 nukleotidia varten. DNA: n molekyylipaino on suuri: se on kymmeniä ja jopa satoja miljoonia. Esimerkiksi molekyylipaino (M. R) Drosofilan suurin kromosomi on 7,9 10 10.

Tärkein rakenteellinen yksikkö Yksi ketju on nukleotidi, joka koostuu typen emästä, deoksiribose- ja fosfaattisryhmästä. DNA sisältää 4 tyyppistä typpipohjaa:

· Puriini - adeniini (a) ja guaniini (g),

· Pyrimidiini - sytosiini (C) ja timiini (t).

Puriinipohjien kokonaismäärä on yhtä suuri kuin pyrimidiinin määrä.

DNA-nukleotidit ovat myös 4 lajia, vastaavasti: adenyyli (a), guanilla (g), sytimyyli (c) ja timidyyli (T), kaikki DNA-nukleotidit on liitetty polynukleotidiketjuun, joka johtuu deoksiriboosin välisten fosforihappojen jäämien vuoksi. Polynukleotidiketjussa voi olla jopa 300 000 tai useampaa nukleotidia.

Siten kukin DNA-piiri edustaa polynukleotidia, jossa nukleotidit sijaitsevat tiukasti määritetyssä järjestyksessä. Typpipitoiset emäkset ovat sopivia toisilleen niin tiiviisti, että niiden välillä syntyy vedyn sidoksia. Tärkeä kuvio ilmenee selvästi paikassaan: yhden ketjun adeniini (A) liittyy toisen ketjun thimiini (T) kahdella vetysidoksilla, ja yhden ketjun guaniini (D) liittyy kolmen vetyssignaaliin syyttissä C) toinen ketju, joka johtaa muodostamiseen pariskunnat ah ja herra Tätä kykyä selektiivisesti yhdistää nukleotideja kutsutaan komplementaariksi, ts. Spatiaalinen ja kemiallinen kirjeenvaihto nukleotidiparien välillä (katso kuvio 2).

Yhden piirin nukleotidin liittämisen sekvenssi on päinvastainen (komplementaarinen) toiselle, eli ketjuja, jotka muodostavat yhden DNA-molekyylin, monitieteellisen tai rinnakkain. Ketjut kierretään toistensa ympärille ja muodostavat kaksinkertaisen helixin. Iso numero Vetyliitokset tarjoavat voimakkaan DNA-kierteen liitännän ja antavat molekyylin stabiilisuuden säilyttäen samalla molekyylinsä - entsyymien vaikutuksen alaisena, se on helposti purkautunut (epätoivoinen).

DNA-replikaatio (DNA-pelkistys) - nukleiinihapon makromolekyylien itsensä lisääntymisprosessi (itsepoisto), joka takaa geneettisen informaation tarkan kopioinnin ja lähettämällä sen sukupolvelta sukupolveen.

DNA-replikaatio tapahtuu interfaasikauden aikana ennen solujen jakoa. Äidin DNA-molekyyli (solun DNA-ketjujen lukumäärä on 2 N) entsyymien vaikutuksen alaisena toisesta päästä ja sitten vapaat nukleotidit täydentävyyden periaatteessa molemmissa ketjuissa, lasten polynukleotidiketjut valmistuu. Tuloksena matrix reaktiot Kaksi identtistä DNA-molekyyliä nukleotidikoostumuksessa esiintyy, jossa yksi vanhoista äidinketjuista ja toinen - uusi syntetisoitu (DNA: n määrä solussa tulee 4N \u003d 2 x 2N).

DNA-toiminnot.

1. Perinnöllisen informaation varastointi proteiinien tai sen yksittäisten organoidien rakenteesta. Pienin geneettisen informaation yksikkö nukleotidin jälkeen on kolme peräkkäistä nukleotidia - tripletti. Triplettien sekvenssi polynukleotidiketjussa määrittää yhden proteiinimolekyylin (ensisijaisen proteiinirakenteen) aminohappojen sekvenssin ja on geeni. Yhdessä DNA-proteiinien kanssa se on osa kromatiinia, aine, josta soluydin kromosomi.

2. Perinnöllisen tiedon siirtäminen Cellular Divisionin kopioinnin seurauksena äidin solusta on tytäryhtiö.

3. Perinnöllisen informaation toteutus (tallennettu geenien muodossa) matriisin biosynteesireaktioiden seurauksena spesifisten solujen ja proteiinien organismin avulla. Samanaikaisesti yhdellä ketjulla väliaineen ympäröivän molekyylin ytimekyylien täydentävyyden periaatteesta informaatio-RNA-molekyylit syntetisoidaan.

RNA - yhteys värähtelemään (labiili) sisältöä solussa.

RNA-rakenne. RNA-molekyyli sen rakenteella on vähemmän suuria kuin DNA-molekyylit molekyylipaino 20-30 tuhatta (TRNA) 1 miljoonaan (RRNA) RNA on yksi ketjun molekyyli, joka on rakennettu samalla tavalla kuin yksi DNA-ketjuista. RNA-monomeerit - nukleotidit koostuvat typpipohjasta, riboosista (pentoses) ja fosfaattisryhmästä. RNA sisältää 4 typpipohjaa:

· Puriini - adeniini (a);

· Pyrimidiini - guaniini (g), sytosiini (C), uracil (y).

RNA: ssa timiini korvataan Uracil lähellä sitä rakenteesta (nukleotidi - uridyyli. Nukleotidit on liitetty polynukleotidiketjuun samalla tavalla kuin DNA: ssä, koska riboosis välissä sijaitsevat fosforihapot johtuvat.

Solun sijainnissa RNA: n joukossa on erotettu: ydinvoima, sytoplasminen, mitokondriointi, muovi.

Suoritettujen tehtävien mukaan RNA: n joukossa on erotettu: kuljetus, informaatio ja ribosomaalinen.

Kuljetus RNA (TRNA) - yksiketju, mutta jolla on kolmiulotteinen rakenne "apila-lehti", joka on luotu intramolekulaarisilla vetyidoksilla (kuvio 3). TRNA-molekyylit ovat lyhyin. Koostuu 80-100 nukleotidista. Niiden osuus on noin 10 prosenttia solun kokonaismäärästä. Ne siirtävät aktivoidut aminohapot (kukin sen aminohapon TRNA on kaikki tunnettu 61 tRNA) ribosomeihin, joissa on proteiinibiosynteesi solussa. "

Tiedot (matriisi) RNA (IRNA, mRNA) - yksijuosteinen molekyyli, joka on muodostettu transkription seurauksena DNA-molekyylissä (kopioi geenit) ytimessä ja kuljettaa tietoja yhden proteiinimolekyylin primäärisestä rakenteesta proteiinisynteesin alueelle ribosomeissa. Irnn-molekyyli voi koostua 300-3000 nukleotidista. IRNA: n osuus on 0,5-1% solujen kokonais-RNA-sisällöstä.

Ribosomaalinen RNA (RRNA) - suurimmat yksittäisreunalliset molekyylit, jotka muodostavat yhdessä proteiinikompleksikomplekseja, jotka tukevat ribosomien rakennetta, jolla proteiinisynteesi on.

RRNA: n osuus on noin 90 prosenttia solun kokonaismäärästä.

Kaikki organismin geneettiset tiedot (proteiinien rakenne) on suljettu DNA: han, joka koostuu nukleotidista yhdistetyksi geeniksi. Muista, että geeni on perinnöllinen informaatio (DNA-molekyylin osa), joka sisältää tietoja yhden proteiinin entsyymin rakenteesta. Organismien ominaisuuksien aiheuttamat geenit rakenteelliset.Ja geenit, jotka säätelevät rakenteellisten geenien ilmenemistä sääntely.Geenin ilmentymä (ilmaisu) (perinnöllisen informaation toteuttaminen) tapahtuu seuraavasti:

Geenin ilmentymisen toteuttamiseksi on geneettinen koodi - tiukasti tilattu riippuvuus nukleotidien ja aminohappojen emäksistä (taulukko 12).

Taulukko 12. Geneettinen koodi

Geneettisen koodin pääominaisuudet.

Tripletti - Aminohappojen koodaus suoritetaan nukleotidipohjaisten kolmen (matkan) avulla. Koodausten lukumäärä on 64 (4 tyyppistä nukleotidia: A, T, C, G, 4 3 \u003d 64).

Tunnistamaton - Jokainen tripletti koodaa vain yhtä aminohappoa.

Lähtö - Koodauslähettien määrä ylittää aminohappojen lukumäärän (64\u003e 20). On olemassa enemmän kuin yksi tripletti koodattu aminohappoja (proteiinien koostumuksessa tällaisia \u200b\u200baminohappoja esiintyy useammin). Kolme tripletsiä, jotka eivät kooda mitään aminohappoa (UAA, UAG, UGA). Niitä kutsutaan "nonsense-kodoniksi" ja pelaavat "pysäytyssignaalien" roolia, mikä tarkoittaa geenin tallennuksen pää (koodauskodonien kokonaismäärä - 61).

Täytäntöönpano (jatkuvuus) - Triplettien lukeminen DNA: n kanssa Irnkin synteesissä menee tiukasti kolmessa peräkkäisessä nukleotidissa, ilman päällekkäisiä vierekkäisiä kodoneja. Geenin sisällä ei "välimerkkejä".

Yleisyys - Jotkut ja samat tranit koodaavat samoja aminohappoja kaikissa maan päällä asuvilla organismeilla.

Yleisesti hyväksytty aminohappojen nimet:

Feng - fenyylialaniini; Gis - Gistidin;

Lei - Leucin; Gln - glutamiini;

Ile - Isoleusiini; Syvyys - glutamiinihappo;

Met - metioniini; Liz - lysiini;

Akseli - valin; Asn - parsagiini;

Ser - sarja; Asp - asparagaanihappo;

Pro - proliini; Cis - kysteiini;

Treonin; Kolme - tryptofaani;

Ala - alaniini; Arg - arginiini;

TIR - tyrosiini; Gly - glysiini.

Näin ollen kaikkien solujen geneettisen informaation DNA-kantaja on suoraan mukana proteiinin (ts. Tämän perinnöllisen informaation toteuttamista) ei hyväksytä. Eläinsoluissa ja kasveissa DNA-molekyylit erotetaan syvyydestä ydinmembraanillaplasma, jossa esiintyy proteiinisynteesiä. Ribosomeihin - proteiinikokoonpanon paikkoja - Lähetetään ydistä välittäjä, joka kuljettaa kopioita tietoja ja pystyy läpi huokoset ydinalan kalvo. Tällainen välittäjä on tieto RNA, joka on mukana matriisireaktioissa.

Matrix reaktiot - Tämä on uusien yhdisteiden synteesin reaktio, joka perustuu matriisin rooliin, ts. Muotoihin, näyte uusien molekyylien kopioimiseksi. Matrix reaktiot perinnöllisten tietojen toteuttamiseen, joissa DNA ja RNA osallistuvat ovat:

1. DNA kopiointi - DNA-molekyylit kaksinkertaistaminen, jonka ansiosta geneettisen informaation siirto toteutetaan sukupolvelta sukupolvesta. Matriisi on äidin DNA ja uusi, muodostettu tähän matriisiin - lapsi, äskettäin syntetisoitu 2 DNA-molekyylit (kuvio 4).

2. Transkriptio (Lat. Transkriptio - uudelleenkirjoitus) on RNA-molekyylien synteesi, joka on täydentävyyden periaatteessa yhden DNA-ketjujen matriisissa. Se esiintyy ytimessä entsyymi-DNA-riippuvaisen RNA-polymeraasin vaikutuksen alaisena. Tiedot RNA on yksinonien molekyyli ja geenikoodaus mukana on yksi lanka kaksisuuntainen DNA-molekyyli. Jos nukleotidi R-nukleotidi on transkriptoitujen DNA-kierteiden alapuolella, sitten DNA-polymeraasi käsittää C IRNA: n koostumukseen, jos se kannattaa T: n, niin se kytkeytyy IRNA: lle, jos se kannattaa T, se kytkeytyy päälle (koostumuksessa) RNA, Timin T; KUVA. 5). DNA-triplettien kieli käännetään IRNN-koodikoodiin (triplettejä IRNA: ssa kutsutaan kodonit).

Eri geenien transkription seurauksena kaikentyyppiset RNA: n syntetisoidaan. Sitten irnk, trna, pph läpi huokoset ydinvoima Solu sytoplasma niiden toimintojen suorittamiseksi.

3. Käännös (Lat. Translattio - lähetys, käännös) on polypeptidiproteiiniketjujen synteesi kypsä Irnkin matriisissa, jotka on toteutettu ribosomeja. Tässä prosessissa erotetaan useita vaiheita:

Vaihe Ensimmäinen - Aloittaminen (synteesi-ketjujen alku). Sytoplasmassa yksi irnkin päistä (täsmälleen yksi, jolla ytimen molekyylin synteesi alkoi) siirtyy ribosomiin ja käynnistää polypeptidin synteesin. Molekyyli TRNA, joka kuljettaa metioniinin aminohapon (TRNA MET), on liitetty ribosomiin ja se on kiinnitetty IRNA-ketjun alkuun (aina AUG-koodilla). Ensimmäisen TRNA: n vieressä (jossa ei ole suhteessa syntetisointiin proteiiniin) Liitä toinen trvi aminohapolla. Jos anti-cytomodoni TRNA, sitten aminohappojen välissä on peptidisidos, joka muodostaa tietyn entsyymin. Sen jälkeen trna lähtee ribosomeista (menee sytoplasmaan uuden aminohapon) ja irnk liikkuu yhteen kodoniin.

Toinen vaihe on venymä (ketjun venymä). Ribosomi liikkuu pitkin innkömolekyyliä ei ole sujuvasti, mutta ajoittain triplet triplet. Kolmas tRNA, jossa on aminohappo, liittyy sen anti-Kodonin kanssa Irnkin koodilla. Ribosoman viestintäviestinnän määrittämisessä on muodostettu toinen askel yhdelle "kodoni" ja spesifinen entsyymi "ompelee" toinen ja kolmas aminohappo - peptidiketju muodostuu. Kasvavan polypeptidiketjun aminohapot on kytketty sekvenssiin, jossa niiden koodit-salaukset sijaitsevat (kuvio 6).

Kolmas vaihe - irtisanominen (synteesi) ketjut. Se tapahtuu, kun lähetetään yksi kolmesta "nonsense-kodonista" ribosomin (UAA, UAG, UGA). Ribosomeja pisteet IRNA: n kanssa, proteiinisynteesi on valmis.

Näin ollen proteiinimolekyylin aminohappojen järjestyksen tunteminen on mahdollista määrittää nukleotidit (tripletit) Irnk-ketjussa ja sen mukaan nukleotidiparien järjestys DNA-osassa ja päinvastoin nukleotidin täydentävyyden periaate.

Luonnollisesti matriisireaktioiden prosessissa johtuen mistä tahansa syistä (luonnollinen tai keinotekoinen), muutokset voivat tapahtua mutaatioita. Nämä ovat geenimutaatioita molekyylitasolla - tulos DNA-molekyyleissä. Molekyylitasolla esiintyvät geenimutaat vaikuttavat yleensä yhden tai useamman nukleotidina. Kaikki geenimutaatioiden muodot voidaan jakaa kahteen suureen ryhmään.

Ensimmäinen ryhmä - Lukukehyksen muutos - edustaa yhden tai useamman nukleotidin paria sisältäviä inserttejä tai menetystä. Riippuen häiriöstä, tämä muuttuu tällä tai kyseessä. Nämä ovat voimakkaimpia vaurioita geeneille, koska proteiiniin sisältyvät täysin erilaiset aminohapot.

Tällaisissa deleetioissa ja lisäyksissä on 80% kaikista spontaaneista geenimutaatioista.

Haitallisimmilla tehosteilla on niin sanottuja hölynpölyä mutaatioita, jotka liittyvät Codonin terminaattoreiden syntymiseenku synteesiproteiini. Tämä voi johtaa proteiinin synteesin ennenaikaiseen päähän, joka on nopeasti hajoava. Tuloksena on solujen kuolema tai yksittäisen kehityksen luonteen muutos.

Geenin koodausosassa olevat mutaatiot liittyvät mutaatiot, jotka liittyvät geenin koodausosassa, joka ilmenee fenotyyppisesti proteiinin aminohappojen korvaamisena. Riippuen aminohappojen luonteesta ja häiriintyneen alueen funktionaalisen merkityksen, havaitaan proteiinin toimintaaktiivisuuden täydellinen tai osittainen menetys. Pääsääntöisesti tämä ilmaistaan \u200b\u200belinkelpoisuuden vähentämisessä, muutos organismien osien jne.

Toinen ryhmä - Nämä ovat geenimutaatioita nukleotidipohjaisten parien korvaamisella. Alueiden korvaaminen on kaksi:

1. Siirtyminen - yhden pureenin korvaaminen puriiniemäksellä (ja g tai g a) tai yksi pyrimidiini pyrimidiinillä (C / t tai t, C).

2. Poikittainen - yhden puriinipuvun korvaaminen pyrimidiinille tai päinvastoin (ja C: n tai R: n kanssa T, tai Y).

Kirkas esimerkki Transversions on sirppisolut anemia, joka johtuu hemoglobiinirakenteen perinnöllisen rikkomisesta. Mutanttigeeni, joka koodaa yhtä hemoglobiinin ketjuista häiriintyy vain yhtä nukleotidia ja Adeninin vaihto korvataan Uracililla (GAA-GUO).

Tämän seurauksena biokemiallisen fenotyypin muutos tapahtuu hemoglobiiniketjussa, glutamihappo korvataan valiinilla. Tämä korvaus muuttaa hemoglobiinimolekyylin pintaa: pyöristetyn levyn sijasta erytrosyyttisolut ovat samankaltaisia \u200b\u200bkuin siirat ja joko estävät pienet astiat tai poistetaan nopeasti verenkierrosta, mikä johtaa nopeasti anemia.

Näin ollen geenimutaatioiden merkitys kehon toimeentuloon ei ole sama:

· Jotkut "hiljaiset mutaatiot" eivät vaikuta proteiinin rakenteeseen ja toimintaan (esimerkiksi nukleotidin korvaaminen, joka ei johda aminohappojen korvaamiseen);

· Jotkut mutaatiot johtavat proteiinin toiminnan ja solukuoleman täydelliseen menetykseen (esimerkiksi hölynpöly mutaatiot);

· Muut mutaatiot - jolla on laadullinen muutos IRNA: ssa ja aminohapoilla johtaa kehon merkkien muutokseen;

· Ja lopuksi, jotkut mutaatiot, jotka muuttavat ominaisuuksia proteiinimolekyylien olla haitallinen vaikutus elintärkeää toimintaa solujen - tällaiset mutaatiot määritellä vaikean sairauden kulkua (esim transversioita).

1. Selitä geneettisen informaation sekvenssi: geeniproteiini - merkki.

2. Muista, mitä proteiinirakenne määrittää sen rakenteen ja ominaisuudet. Miten tämä rakenne koodataan DNA-molekyyliin?

3. Mikä on geneettinen koodi?

4. Kuvaile geneettisen koodin ominaisuuksia.

7. Matriisin synteesin reaktiot. Transkriptio

Tiedot proteiinista tallennetaan DNA: n nukleotidisekvenssiksi ja on ytimessä. Itse asiassa proteiinisynteesi esiintyy sytoplasmassa ribosomeissa. Siksi proteiinisynteesi vaatii rakennetta, joka siirtäisi tietoja DNA: sta proteiinisynteesin alueelle. Tällainen välittäjä on informaatio tai matriisi, RNA, joka lähettää tietyn DNA-molekyyligeenin tietoja proteiinisynteesin alueelle ribosomeilla.

Tiedonantajan lisäksi tarvitaan aineita, jotka varmistaisivat aminohappojen toimittamisen synteesi-kohtaan ja niiden sijasta polypeptidiketjussa. Tällaiset aineet ovat kuljetusrnat, jotka antavat koodauksen ja antamaan aminohappoja synteesi-kohtaan. Proteiinisynteesi virtaa ribosomeilla, joiden runko on rakennettu ribosomaalisesta RNA: sta. Joten tarvitaan toinen RNA-tyyppi - ribosomaalinen.

Geneettiset tiedot toteutetaan kolmessa reaktiotyypeissä: RNA-synteesi, proteiinisynteesi, DNA-replikaatio. Jokaisessa niistä nukleotidien lineaarisessa sekvenssissä olevia tietoja käytetään toisen lineaarisen sekvenssin luomiseen: joko nukleotidit (RNA: n tai DNA-molekyylit) tai aminohapot (proteiinimolekyyleissä). Kokeiltiin osoitettiin, että se oli DNA, joka toimii matriisin kaikkien nukleiinihappojen synteesiä varten. Näitä biosynteesireaktioita kutsutaan matrix-synteesi. Matriisireaktioiden riittävä yksinkertaisuus ja niiden yksiulotteisuus sallivat tutkia yksityiskohtaisesti ja ymmärtää niiden mekanismia, toisin kuin muut solussa esiintyvät prosessit.

Transkriptio

DNA: n RNA biosynteesiprosessia kutsutaan transkriptio. Tämä prosessi virtaa ytimeen. DNA-matriisissa kaikentyyppiset RNA-tyypit ovat syntetisoituja - informaatio, kuljetus ja ribosomaalinen, jotka sitten mukana proteiinisynteesissä. DNA: n geneettinen koodi transkriptioprosessissa kirjoitetaan uudelleen tiedot RNA: lle. Reaktio perustuu täydentävyyden periaatteeseen.

RNA-synteesillä on useita ominaisuuksia. RNA-molekyyli on paljon lyhyempi ja on vain kopio pieni tontti DNA. Siksi matriisi palvelee vain tiettyä osaa DNA: ta, jossa on tietoja tästä nukleiinihaposta. Äskettäin syntetisoitu RNA ei koskaan pysyy alkuperäiseen DNA-matriisiin ja vapautuu reaktion päättymisen jälkeen. Transkriptioprosessi tapahtuu kolmessa vaiheessa.

Ensimmäinen taso - aloittaminen - prosessin alku. Synteesi RNA-kopiot alkavat spesifisellä DNA-alueella, jota kutsutaan promoottori. Tämä vyöhyke sisältää tietyn nukleotidit, jotka ovat aloita signaalit. Prosessi katalysoivat entsyymit RNA-polymeraasi. RNA-polymeraasi-entsyymi on liitetty promoottoriin, kehruu kaksinkertainen helix ja tuhoaa vetysidokset kahden DNA-ketjun välillä. Mutta vain yksi niistä toimii matriisin RNA-synteesiä varten.

Toinen vaihe - pidennys. Tämä vaihe tapahtuu pääprosessin. Samassa DNA-piirissä, kuten matriisin, nukleotidit rakennetaan täydentävyyden periaatteeseen (kuvio 19). RNA-polymeraasi-entsyymi, siirretään vaihe vaiheittain pitkin DNA-ketjua, yhdistää nukleotidit keskenään samanaikaisesti kehruu edelleen edelleen DNA-helixia. Tällaisen liikkeen seurauksena syntetisoidaan RNA-kopio.

Kolmas vaihe - irtisanominen. Tämä on viimeinen vaihe. RNA-synteesi jatkuu sTOP-signaali - tietty nukleotidien sekvenssi, joka pysäyttää RNA: n entsyymin ja synteesin liikkeen. Polymeraasi erotetaan DNA: sta ja syntetisoidusta RNA-kopiosta. Samanaikaisesti matriisin kanssa RNA-molekyyli poistetaan. DNA palauttaa kaksinkertaisen helixin. Synteesi valmis. Riippuen DNA-osasta, ribosomalista, kuljetuksesta, informaation RNA syntetisoidaan tällä tavalla.

RNA-molekyylin matriisi on vain yksi DNA-ketjuista. Kuitenkin kahden naapurimaiden matriisi voi palvella erilaisia \u200b\u200bDNA-ketjuja. Mitkä näistä kahdesta ketjusta käytetään synteesiin, määritämme promoottorin, joka lähettää RNA-polymeraasintsyymi yhteen suuntaan tai toiseen suuntaan.

Kun eukaryoottisolujen informaatio-solujen molekyylin transkriptio on rakenneuudistus. Sitä leikataan nukleotidisekvensseihin, joissa ei ole tietoja tästä proteiinista. Tätä prosessia kutsutaan slicing. Solun tyypistä ja kehitysvaiheesta riippuen RNA-molekyylin eri osat voidaan poistaa. Näin ollen erilaiset RNA: t syntetisoidaan yhdessä DNA: n osaan, jossa on tietoja eri proteiineista. Tämä takaa merkittävien geneettisten tietojen siirtämisen yhdestä geenistä ja helpottaa myös geneettistä rekombinaatiota.

Kuva. 19. Tietojen synteesi RNA. 1 - DNA-ketju; 2 - Syntetisoitu RNA

Kysymyksiä ja tehtäviä itseohjausta varten

1. Mitä reaktioita liittyy matriisyn synteesin reaktioihin?

2. Mikä on alkuperäisen matriisin kaikkien matriisyn synteesin reaktioille?

3. Mikä on IRNK Biosynteesin prosessin nimi?

4. Millaisia \u200b\u200bRNA-tyyppejä syntetisoidaan DNA: lla?

5. Asenna IRNN-fragmenttisekvenssi, jos DNA: n sopiva fragmentti on sekvenssi: AAGTSTCTGATSTSTSTTSGATSTATIGA.

8. Biosynteesin proteiini

Proteiinit ovat tarvittavat komponentit Kaikki solut, joten eniten tärkeä prosessi Muovivaihto on proteiinibiosynteesi. Se etenee kaikissa organismien soluissa. Nämä ovat solun ainoita komponentteja (paitsi nukleiinihappoja), jonka synteesi suoritetaan solun geneettisen materiaalin suoralla kontrolloimassa. Kaikki geneettinen laite Solut - DNA ja eri tyypit RNA - konfiguroitu proteiinisynteesiään.

Geeni - Tämä on osa DNA-molekyylistä, joka vastaa yhden proteiinimolekyylin synteesistä. Proteiinisynteesille on välttämätöntä, että tietty DNA: n mukainen geeni kopioidaan informaation RNA-molekyyliksi. Tätä prosessia tarkistettiin aikaisemmin. Proteiinin synteesi on monimutkainen monivaiheinen prosessi ja riippuu toiminnoista eri lajit RNA. Suora proteiinibiosynteesille tarvitaan seuraavia komponentteja:

1. Tiedotus RNA - DNA: n tietojen kuljettaja synteesi-paikkaan. Irnn molekyylit syntetisoidaan transkription aikana.

2. Ribosomit - orgoristeet, joissa esiintyy proteiinisynteesiä.

3. Sarja tarvittavat aminohapot sytoplasmassa.

4. Kuljetus RNA, joka koodaa aminohappoja ja kuljettaa ne ribosomien synteesin paikkaan.

5. ATP on aine, joka antaa aminohappojen koodaavan energian ja polypeptidiketjun synteesi.

Kuljetuksen RNA: n rakenne ja koodaavat aminohappoja

Kuljetus RNA (TRNA) ovat pieniä molekyylejä nukleotidien lukumäärän 70-90: een. TRNA: n osuus on noin 15% kaikista solu-RNA: sta. TRNA-toiminto riippuu sen rakenteesta. TRNA-molekyylien rakenteen opiskelu osoitti, että ne minimoidaan tietyllä tavalla ja niillä on sellainen apilavesi (Kuva 20). Molekyyli erottaa silmukat ja kaksinkertaiset osat, jotka on kytketty komplementaaristen emäksen vuorovaikutuksella. Tärkein on keskeinen silmukka, jossa ankodon - Tiilen aminohapon koodin vastaava nukleotidikasetti. Sen anti-cytomodoni-tRNA: n avulla se kykenee liittämään vastaavaan koodoniin IRNA: n täydentävyyden periaatteessa.

Kuva. 20. TRNA-molekyylin rakenne: 1 - antikodoni; 2 - Aminohapon kiinnityspaikka

Jokainen TRNA voi kuljettaa vain yhden 20 aminohaposta. Joten jokaiselle aminohappolle on ainakin yksi trvi. Koska aminohapolla voi olla useita tripletteja, tRNA-tyyppien määrä on yhtä suuri kuin aminohappojen kolmenlähettien lukumäärä. Näin ollen TRNA: n tyyppien kokonaismäärä vastaa kodonien määrää ja se on 61. Kumpaakaan TRNA ei vastaa kolmea pysäytyskoodia.

Toisessa päässä TRNA-molekyyli sijaitsee aina nukleotidin guaniini (5 "-conal) ja toisella (3" -concar) aina kolme CCA: n nukleotidia. Tätä varten on se, että aminohappo on kytketty (kuvio 21). Jokainen aminohappo liittyy spesifiseen träänsä vastaavalla anti-kodononilla. Tämän liittymisen mekanismi liittyy spesifisten entsyymien - aminoasiili-TNA-syntetaasien työhön, jotka kiinnittävät jokaisen aminohapon vastaavaan tRNA: han. Jokaiselle aminohapolle on oma synteettia. Aminohappojen yhdiste, jossa tRNA: lla suoritetaan ATP: n energian vuoksi, kun makro-ergic sidos siirtyy TRNA: n ja aminohapon väliin. Näin aminohapot aktivoidaan ja koodataan.

Proteiinin biosynteesin vaiheet. Ribosomiin suoritettua polypeptidiketjun synteesiä kutsutaan lähettää. Tiedotus RNA (Irnk) on välittäjä tietojen siirtämisessä primaarisessa proteiinirakenteessa, TRNA siirtää koodatut aminohapot synteesi-kohtaan ja takaa niiden yhdisteiden sekvenssin. Ribosomeissa polypeptidiketju kokoaa.

1. DVOTion DNA

2. Synteesi RRNA.

3. Glukoosin tärkkelyksen synteesi

4. Synteesiproteiini ribosomeissa

3. Genotyyppi on

1. Geenien sarja sukupuolielinten kromosomeissa

2. joukko geenejä yhdessä kromosomissa

3. Geenien sarja kromosomien diploidisarjassa

4. Geenien sarja X-kromosomissa

4. Hemophilian mies vastaa lattialla hyväksyttyä resessiivistä alleelejä. Kun naimisissa olevat naiset - Carrier Allele Hemophilia ja terveellinen mies

1. Hemofilian poikien ja tyttöjen potilaiden syntymän todennäköisyys - 50%

2. 50% pojista on sairas, ja kaikki tytöt ovat kuljettaja

3. 50% pojista on sairas ja 50% tyttöjen - Carrier

4. 50% tytöistä on sairas, ja kaikki pojat ovat liikenteenharjoittajia

5. Perintö, liima lattialla - on aina merkit, jotka aina

1. ilmenee vain miesten yksilöissä

2. Manifesti vain Hawk-organismeissa

3. määräytyy sukupuolikromosomien geenien avulla

4. ovat toissijaisia \u200b\u200bseksuaalisia ominaisuuksia

Miehessä

1. 23 kytkinryhmät

2. 46 kytkinryhmät

3. Yksi kytkinryhmä

4. 92 kytkinryhmät

Daltonin geenin kantajat, joiden tauti ei näy, voi olla

1. Vain naiset

2. Vain miehet

3. ja naiset ja miehet

4. Vain naiset, joilla on joukko sukuelinten kromosomeja ho

Ihmisen ytimessä

1. Pieni sointu, vatsan hermosto ja gill-kaaret

2. Pieni sointu, Gill-kaaret ja häntä

3. Pieni sointu ja vatsan hermosto

4. Vatsan hermoston ketju ja häntä on asetettu

Henkilön sikiö saapuu veren läpi

1. Label Slut

4. Hävitetty köysi

Twin tutkimusmenetelmä suoritetaan

1. ylitys

2. Panssitutkimus

3. Tutkimuksen esineiden havainnot

4. Keinotekoiset muutasot

8) Immunologian perusteet

1. Vasta-aineet ovat

1. Phagosyyttisolut

2. Belkov molekyylit

3. Lymfosyytit

4. Mikro-organismien solut tarttuvat miehen

Tartunnan riski tetanus (esimerkiksi RAS: n pilaantumisen myötä maaperä annetaan ennakoituna seerumin henkilölle. Se sisältää

1. Proteiinien vasta-aineet

2. Suhteelliset bakteerit-tetanusbakteerit

3. Antibiootit

4. Antigeenibakteerit tetanus

Äidinmaito takaa lapsen immuniteetin kiitos

1. Makroelementit

2. Laminointilihappobakteerit

3. Mikroelements

4. Vasta-aineet

Lymfaattisissa kapillaareissa

1. Lymfaattisten kanavien imuseet

2. Veri valtimoista

3. Veren suonista

4. Kudosten välinen neste

Phagosyyttisolut ovat läsnä ihmisissä

1. Useimmissa kudoksissa ja kehon elimissä

2. Vain imukuduksissa ja solmuissa

3. Vain verisuonissa

4. Vain verenkierto- ja imukudosjärjestelmässä

6. Mitä niiden listattuja prosesseja ihmiskehossa syntetisoi ATP: n?

1. Jaetut proteiinit aminohappoihin

2. Glykogeenin pilkkominen glukoosiin

3. Glyseriinin ja rasvahappojen rasvan pilkkominen

4. HEXLESS GLUCOOS-hapettuminen (glykoliz)

7. Sen fysiologisesta roolista useimmat vitamiinit ovat

1. Entsyymit

2. Aktivaattorit (Cofactors) Entsyymit

3. Tärkeä energianlähde keholle

4. Hormonit

Twilight rikkominen ja kuivaa silmän sarveiskalvo voi olla merkki vitamiinipuutosta

Matriisin synteesin reaktioilla muodostetaan polymeerit, jonka rakenne määritetään täysin matriisin rakenteella. Matriisyn synteesin reaktio perustuu komplementaariseen vuorovaikutukseen nukleotidien välillä.

Replikointi (vähentää, DNA kaksinkertaistaa).

Matrix - äidin DNA-ketju
Tuote - DNA-DNA: n syntetisoitu ketju
Täydentävyys DNA: n äidin ja tytäryhtiöketjujen nukleotidien välillä.

Kaksinkertainen DNA-kierre on rentoutumaton kahteen yksittäiseksi, sitten DNA-polymeraasientsyymi täyttää jokaisen yksittäisen ketjun kaksinkertaiseksi täydentävyyden periaatteella.

Transkriptio (RNA-synteesi).

Matrix - koodaus DNA-ketju
Tuote - RNA
Täydentävyys cDNA: n ja RNA: n nukleotidien välillä.

Tietyssä DNA: n osassa vedyn sidokset rikkovat, saadaan kaksi yksittäistä ketjua. Yhdessä niistä Irnk perustuu täydentävyyden periaatteeseen. Se irrotetaan sitten ja siirtyy sytoplasmaan ja DNA-ketjut liitetään jälleen toisiinsa.

Lähetetään (proteiinisynteesi).

Matrix - irnk.
Tuote - Belok.
Täydentävyys Irnkin ja nukleotidien nukleotidien välillä anti-cytomow-tRNA: n nukleotidien nukleotidien välillä, jotka tuovat aminohappoja.

Ribosomien sisällä antikodoodit TRNA liitetään IRNNC: n kodoniin täydentävyyden periaatteella. Ribosoma yhdistää tRNA: n tuomat aminohapot, proteiini saadaan.

ProketeoTM: n ja eukaryotien proteiinin biosynteesin vaiheet.

Prokaryotis-proteiinisynteesi suoritetaan 2 vaiheessa:

1) Transkriptio, tämän reaktion tuote - mRNA;

2) Lähetys, tämän reaktion tuote on polypeptidi.

Nämä vaiheet voivat jatkaa samanaikaisesti, koska häkissä ei ole ydinkuoria.

Eukaryotes-proteiinisynteesiprosessi sisältää 3 vaihetta:

1) transkriptioDNA pro-mRNassa (tuote: Pro-mRNA);

2) käsittely -pro-mRNA: n muuttaminen kypsempään mRNA: han;

3) lähettäämRNA polypeptidissä.

Joissakin tapauksissa on tarpeen saada aktiivinen proteiini kemiallisen muunnoksen saamiseksi, jota kutsutaan postTranslation muutos.

Transkriptonin käsite. Transkriptonin rakenteen ominaisuudet prokaryotmissa ja eukaryootilla.

Geeni yhdessä apulaitteiden kanssa kutsutaan transkriptonSiksi transkripton on genomin pienin toiminnallinen yksikkö.

Tyypillinen Transcripton sisältää: promoottori - transkription alkamisen signaali, johon RNA-polymeraasientsyymi liitetään; terminaattori - signaalin päättymissignaali; Sääntelyn tontti - operaattori, johon ohjausproteiinit liitetään aktivaattoreihin tai repressoreihin (ne helpottavat ja estävät transkription); rakenteellinen yl..

Transkriptonin prokaryootien rakenne.Transkriphonen prokaryootit sisältävät kaksi osaa: sääntelyja rakenteellinen. Nämä alueet ovat 10% ja 90% vastaavasti. Sääntelyosassa on promoottori, operaattori ja terminaattori. Rakenteellista osaa voidaan edustaa yhdellä tai useammalla rakenteellisella geenillä. Jälkimmäisessä tapauksessa ne jaetaan räikeät alueet - välikappaleet. Tätä transkriptonia kutsutaan operoni.

W. eukarot.transcripton sisältää myös myös sääntelyja rakenteellinen Tontit, suhteellinen osuus, joista prokaryotaamin vastakohtana on 90% ja 10%. Sääntelyosassa on useita promoottoreita, operaattoreita ja terminaattoreita. Rakenteelliset geenit voivat olla eri osat Yksi kromosomi tai jopa eri kromosomeissa. Transkriptonin rakenneosasto on ajoittainen(Mosaic) -rakenne: osat, jotka kantavat tietoja proteiinin aminohappojen sekvenssistä (koodaus tai innostukset) Vaihda räjähtämättömien fragmenttien ( introni). Erilaisten organismien intronien määrä on erilainen, mutta palveluksena intronin kokonaispituus ylittää eksonin kokonaispituuden.

Transkription mekanismit.

Transkriptio- Tämä on prosessi kopioida DNA-osan pro-mRNA: n muodossa, joka täydentää sitä (mRNA: n edeltäjänä), tapahtuu soluydin. Se alkaa RNA-polymeraasientsyymin kiinnittämisestä promoottoriin. Tietyllä alueella oleva DNA on valittamaton, vedyn sidokset pilaavat 2 nukleotidiketjut, joiden tuloksena muodostuu 2 erillistä polynukleotidiketjua. Heille vapaat nukleotidit liitetään komplementaarisuuden periaatteeseen Carolymf. Entsyymi jatkaa nukleotidien kiinnittämistä, kunnes se saavuttaa terminaattorin kodon. DNA-transkription päätyttyä alkuperäinen kahden ketjun rakenne palautetaan, pro-mRNA kuljetetaan sytoplasmaan.

Matriisin synteesi on biopolymeerin muodostuminen, joiden linkkien sekvenssi määritetään toisen molekyylin ensisijaisella rakenteella. Jälkimmäinen, kuten se oli, matriisin rooli, "saneleminen" haluttu tilaus Ketjun kokoonpano. Elävissä soluissa tunnetaan kolmea biosynteettistä prosessia, jotka perustuvat tähän mekanismiin.

Mitä molekyylit syntetisoidaan matriisin perusteella

Matriisyn synteesin reaktiot ovat:

• replikaatio - kaksinkertaistaminen geneettinen materiaali;
• transkriptio - ribonukleiinihappojen synteesi;
• lähetys - proteiinimolekyylien tuotanto.

Replikaatio on yhden DNA-molekyylin muuntaminen kahteen identtiseen toisiinsa, mikä on erittäin tärkeä solujen elinkaaren (mitoosi, meyoosi, kaksinkertaistaminen plasmidi, jakamalla bakteerisolut jne.). Hyvin monet prosessit perustuvat geneettisen materiaalin "jäljennökseen", ja matriisyn synteesi antaa sinulle mahdollisuuden luoda tarkan kopion mistä tahansa DNA-molekyylistä.

Transkriptio ja lähetys ovat genomin kaksi vaihetta. Tällöin DNA: han tallennetut perinnölliset tiedot muunnetaan tiettyyn proteiinipakkaukseen, johon kehon fenotyyppi riippuu. Tätä mekanismia viitataan "DNA-RNA-proteiinin" avulla ja on yksi molekyylibiologian keskusyksiköistä.

Tämän periaatteen toteutus saavutetaan matriisyn synteesin avulla, joka vastaa uuden molekyylin muodostumisprosessia "lähteen näyte". Tällaisen konjugaation perusta on täydennysperiaate.

Matriisipohjaisten molekyylien synteesin tärkeimmät näkökohdat

Syntetisoidun molekyylin rakennetta sisältyy itse matriisin linkkien sekvenssiin, joista kukin valitaan "tytäryhtiön" ketjun vastaava elementti. Jos syntetisoitujen ja matriisimolekyylien kemiallinen luonne samaan aikaan (DNA-DNA tai DNA RNA), sitten pariliitos tapahtuu suoraan, koska jokaisella nukleotidilla on pari, jonka kanssa se voidaan ottaa yhteyttä.

Proteiinisynteesiä varten tarvitaan välittäjää, joista yksi osa vuorovaikuttaa matriisin kanssa nukleotidin noudattamisen mekanismilla ja toinen kiinnittyy proteiinilinkkien. Näin ollen nukleotidien täydentävyyden periaate toimii tässä tapauksessa, vaikka se ei liity suoraan matriisin ja syntetisoitujen ketjujen välittömästi.

Synteesin vaiheet

Kaikki matriisin synteesiprosessit on jaettu kolmeen vaiheeseen:

• aloittaminen (alku);
• pidennys;
• irtisanominen (loppu).

Aloittaminen on synteesin valmistelu, jonka luonne riippuu prosessin tyypistä. Tämän vaiheen päätavoitteena on tuoda entsyymi-alustan järjestelmä työtilaan.

Ihmisen aikana syntetisoitu piiri suoritetaan suoraan, jolloin kovalenttiset sidokset (peptidi tai fosfoidi) on suljettu matriisisekvenssin mukaisten linkkien väliin. Päättäminen johtaa synteesin pysäyttämiseen ja tuotteen vapauttamiseen.

Täydentävyyden rooli Matrix-synteesin mekanismissa

Täydentävyyden periaate perustuu toisilleen nukleotidien typpipitoisten emästen valikoivaan vaatimukseen. Joten, adeniini pari on sopiva vain timiini tai uracil (kaksoissidos) ja Guanin - sytosiini (3 kolminkertainen viestintä).

Nukleiinihappojen syntetisointiprosessissa komplementaariset nukleotidit liittyvät yksiketjuiseen matriisiyhteyksiin, jotka on asetettu tiettyyn sekvenssiin. Näin AACHTT: n DNA-osan perusteella vain TthCAA voidaan saada replikointiin ja transkription aikana - Ugztsan aikana.

Kuten edellä todettiin, proteiinisynteesi ilmenee välittäjän osallistumisen kanssa. Tämä rooli suorittaa kuljetusRNA: n, jolla on tontti aminohappojen kiinnittämiseksi ja nukleotidialustaan \u200b\u200b(anti-cymdononi), joka on tarkoitettu sitoutumaan matriisin RNA: han.

Tällöin täydentävä valinta ei tapahdu yksi kerrallaan, mutta kolme nukleotidia. Koska jokainen aminohappo on erityisen spesifinen samantyyppiseen TRNA: han ja antikodoni vastaa RNA: ssa spesifistä triptia, proteiini, jolla on tietty yksikkösekvenssi, syntetisoidaan genomissa.

Kuinka replikaatio tapahtuu

DNA-matriisyn synteesi ilmenee monien entsyymien ja apuproteiinien osallistumisen kanssa. Keskeiset osat ovat:

• DNA HELIAACE - kaksinkertaistaa kaksinkertainen helix, tuhoaa molekyylin ketjujen välisen yhteyden;
• DNA-ligaasi - "ommellut" aukot varauksen fragmenttien välillä;
• praimaz - syntetisoi siemenet, jotka ovat välttämättömiä DNA-syntetisointifragmentin toiminnalle;
• SSB-proteiinit - Stabiloivat suunnitellun DNA: n yksittäiset fragmentit;
• DNA-polymeraasi - syntetisoida tytärmatriisiketju.

HELIAC, Praimaz ja SSB-proteiinit valmistelevat maata synteesiin. Tämän seurauksena kukin lähdemolekyylin ketjuista tulee matriisi. Synteesi suoritetaan valtavassa nopeudella (50 nukleotidista sekunnissa).

DNA-polymeraasin toiminta tapahtuu 5: n 3'-pään suunnassa. Tämän vuoksi yhdellä ketjulla (johtava) synteesi ilmenee jakautumisen ja jatkuvasti ja toisaalta (jäljellä) - vastakkaiseen suuntaan ja yksittäisiin fragmentteihin nimeltään "säännökset".

DNA: n hallitsevassa sivustossa muodostettu Y-muotoinen rakenne kutsutaan replikaatiokuoresta.

Transkription mekanismi

Transkription tärkein entsyymi on RNA-polymeraasi. Jälkimmäinen on useita lajeja ja eroaa prokaryotmin ja eukaryoton rakenteeseen. Sen toiminnan mekanismi on kuitenkin kaikkialla ja on lisätä komplementtisesti valittuja ribonukleotideja ketjua fosfodiester-viestinnän sulkemisella niiden välillä.

Tämän prosessin matriisimolekyyli on DNA. Sen perusteella voidaan luoda eri tyypit RNA, ei vain informatiivista, jota käytetään proteiinisynteesissä.

Matriisin osa, josta "on kirjoitettu", RNA-sekvenssi kutsutaan transkriptoniksi. Se on promoottori (paikka liittää RNA-polymeraasi) ja terminaattori, johon synteesi pysähtyy.

Lähettää

Proteiinin ja prokaryoottisen matriisin synteesi ja EUKYARYOTA toteutetaan erikoistuneissa organodeissa - ribosomeissa. Jälkimmäinen koostuu kahdesta alayksiköstä, joista yksi (pieni) palvelee TRNA: n ja Matriisin RNA: n sitomista ja toinen (suuri) osallistuu peptidisidosten muodostumiseen.

Lähetyksen alkua edeltää aminohappojen aktivoimalla, ts. Liittämällä ne sopivaan kuljetus-RNA: han muodostamaan makroreaalisen yhteyden, jonka vuoksi ne suorittavat transapidointireaktiot (liittyminen seuraavaan linkkiketjuun).

Synteesiprosessissa myös proteiinitekijät ja GTF ovat mukana. Jälkimmäisen energia on välttämätön Ribosomien edistämiseksi RNA-matriisiketjussa.