Ribozomal RNA

Ribozomal ribonükleik asitler (rRNA), ribozomun temelini oluşturan çeşitli RNA molekülleridir. RRNA'nın ana işlevi, çeviri işlemini gerçekleştirmektir - tRNA adaptör moleküllerini kullanarak mRNA'dan bilgi okumak ve tRNA'ya bağlı amino asitler arasında peptit bağlarının oluşumunu katalize etmek. Ribozomal RNA, bir hücrenin toplam RNA'sının yaklaşık %80'ini oluşturur. Nükleolusun nükleolar düzenleyici olarak bilinen bir bölgesinde yer alan çeşitli kromozomların DNA'sında bulunan genler tarafından kodlanır.

RRNA'daki bazların sırası, bakterilerden hayvanlara kadar tüm organizmalarda benzerdir. rRNA sitoplazmada bulunur; burada protein moleküllerine bağlanarak ribozom adı verilen hücresel organelleri oluşturur. Protein sentezi ribozomlarda gerçekleşir. Burada mRNA'nın içerdiği "kod", polipeptit zincirinin amino asit dizisine çevrilir.

RNA'yı aktar

Transfer RNA, tRNA, işlevi amino asitleri protein sentezi bölgesine taşımak olan bir ribonükleik asittir. tRNA'lar ayrıca bir amino asitle kompleks halinde mRNA kodonuna katılarak ve yeni bir peptid bağının oluşumu için gerekli kompleks konformasyonu sağlayarak polipeptit zincirinin uzamasında doğrudan rol alır.

Her amino asidin kendine ait tRNA'sı vardır.

tRNA tek sarmallı bir RNA'dır, ancak işlevsel formunda yonca yaprağı yapısına sahiptir. Farklı işlevleri yerine getiren dört ana bölümden oluşur. Alıcı "gövde", tRNA'nın iki tamamlayıcı bağlantılı terminal kısmından oluşur. Yedi baz çiftinden oluşur. Bu sapın 3" ucu biraz daha uzundur ve serbest bir OH grubuna sahip bir CCA dizisi ile biten tek sarmallı bir bölge oluşturur. Taşınan amino asit bu uca bağlanır. Geriye kalan üç dal, tamamlayıcı eşleştirilmiş nükleotid dizileridir. Bu dallardan ortadaki - antikodon - beş çift nükleotidden oluşur ve döngüsünün merkezinde bir antikodon, taşınan amino asidi kodlayan mRNA kodonunu tamamlayan üç nükleotiddir. bu tRNA tarafından peptid sentezi bölgesine.

Alıcı ve antikodon dalları arasında iki yan dal vardır. Döngülerinde değiştirilmiş bazlar -dihidroüridin (D-döngü) ve bir T?C üçlüsü içerirler, nerede? - psödourain (T?C-döngüsü). Aiticodon ve T?C dalları arasında 3-5'ten 13-21'e kadar nükleotid içeren ek bir döngü vardır.

Amino asit, her tRNA tipine özel aminoasil-tRNA sentetaz enzimi kullanılarak molekülün 3" ucuna kovalent olarak bağlanır.

tRNA, mRNA'daki üçlü kodon ile polipeptit zincirinin amino asit dizisi arasında bir ara molekül görevi görür. tRNA, tüm hücresel RNA'nın yaklaşık %15'ini oluşturur; bu RNA'lar en kısa polinükleotid zincirine sahiptir; ortalama 80 nükleotid içerir. Her bir hücre 20'den fazla farklı tRNA molekülü içerir. Tüm tRNA molekülleri benzer bir temel yapıya sahiptir. TRNA molekülünün 5' ucunda her zaman bir guanin bulunur ve 3' ucunda bir dizi CCA bazları bulunur.

Molekülün geri kalanındaki nükleotid dizisi değişiklik gösterir ve inosin ve psödourasil gibi "alışılmadık" bazlar içerebilir.

Antikodon üçlüsündeki bazların sırası, bu tRNA molekülünün taşıdığı amino asitle tam olarak örtüşür.

Pirinç. 3.

Her amino asit, aminoasil-tRNA sentaz enziminin katılımıyla spesifik tRNA'larından birine bağlanır. Bu, animoasil-tRNA olarak bilinen bir animoasit-tRNA kompleksinin oluşmasıyla sonuçlanır; burada CCA üçlüsündeki terminal A nükleotidi ile amino asit arasındaki bağ enerjisi, komşu bir amino asitle daha sonra bağ oluşumuna izin vermek için yeterlidir. Böylece bir polipeptit zinciri sentezlenir.

TRNA'nın özelliklerinden biri, normal bir bazın polinükleotid zincirine dahil edilmesinden sonra kimyasal modifikasyonun bir sonucu olarak ortaya çıkan olağandışı bazların varlığıdır. Bu değiştirilmiş bazlar, tRNA'ların genel yapı planındaki büyük yapısal çeşitliliğini belirler. Antikodonu oluşturan bazların kodonla etkileşiminin özgüllüğünü etkileyen modifikasyonları en büyük ilgi çekicidir. Örneğin, bazen tRNA antikodonunun 1. pozisyonunda bulunan atipik baz inosin, mRNA kodonunun üç farklı üçüncü bazıyla - U, C ve A - tamamlayıcı olarak birleşme yeteneğine sahiptir. Genetik kodun özelliklerinden biri, Dejenerasyon nedeniyle birçok amino asit, genellikle üçüncü bazları farklı olan birkaç kodon tarafından şifrelenir. Modifiye edilmiş antikodon bazının bağlanmasının spesifik olmaması nedeniyle, bir tRNA birkaç eşanlamlı kodonu tanır.

Transfer RNA'ları, yapısı ve fonksiyonel mekanizması.

Transfer RNA (tRNA), kalıtsal bilginin bir hücre tarafından kullanılması sürecinde önemli bir rol oynar. TRNA, gerekli amino asitleri peptit zincirlerinin birleşim bölgesine ileterek bir translasyon aracısı görevi görür.

tRNA molekülleri, spesifik DNA dizilerinden sentezlenen polinükleotit zincirleridir. Nispeten az sayıda -75-95 nükleotidden oluşurlar. TRNA polinükleotid zincirinin farklı kısımlarında yer alan bazların tamamlayıcı bağlanması sonucunda şekil olarak yonca yaprağına benzeyen bir yapı kazanır (Şekil 3.26).

Pirinç. 3.26. Tipik bir tRNA molekülünün yapısı.

Farklı işlevleri yerine getiren dört ana bölümden oluşur. Akseptör“Kök”, tRNA'nın tamamlayıcı olarak birleştirilmiş iki terminal kısmından oluşur. Yedi baz çiftinden oluşur. Bu sapın 3" ucu biraz daha uzundur ve serbest bir OH grubuna sahip bir CCA dizisi ile biten tek sarmallı bir bölge oluşturur. Taşınan amino asit bu uca bağlanır. Geriye kalan üç dal, tamamlayıcı eşleştirilmiş nükleotid dizileridir. Bu dallardan ortadaki - antikodon - beş çift nükleotidden oluşur ve döngüsünün merkezinde bir antikodon, taşınan amino asidi kodlayan mRNA kodonunu tamamlayan üç nükleotiddir. bu tRNA tarafından peptid sentezi bölgesine.

Alıcı ve antikodon dalları arasında iki yan dal vardır. Döngülerinde değiştirilmiş bazlar içerirler - dihidroüridin (D-döngü) ve üçlü bir TψC, burada \y psödouridindir (T^C-döngü).

Aiticodon ve T^C dalları arasında 3-5'ten 13-21'e kadar nükleotid içeren ek bir döngü vardır.

Genel olarak, farklı tRNA türleri, çoğunlukla 76 nükleotidden oluşan nükleotid dizisinin belirli bir sabitliği ile karakterize edilir. Sayılarındaki değişiklik esas olarak ek döngüdeki nükleotidlerin sayısındaki değişikliklerden kaynaklanmaktadır. TRNA yapısını destekleyen tamamlayıcı bölgeler genellikle korunur. Nükleotid dizisine göre belirlenen tRNA'nın birincil yapısı, yonca yaprağı şeklindeki tRNA'nın ikincil yapısını oluşturur. Buna karşılık ikincil yapı, birbirine dik olarak yerleştirilmiş iki çift sarmalın oluşmasıyla karakterize edilen üç boyutlu üçüncül yapıyı belirler (Şekil 3.27). Bunlardan biri alıcı ve TψC dallarından, diğeri ise antikodon ve D dallarından oluşur.

Taşınan amino asit çift sarmallardan birinin ucunda, antikodon ise diğerinin ucunda bulunur. Bu alanlar birbirinden mümkün olduğunca uzakta bulunmaktadır. TRNA'nın üçüncül yapısının stabilitesi, farklı kısımlarında bulunan, ancak üçüncül yapıya mekansal olarak yakın olan polinükleotid zincirinin bazları arasında ek hidrojen bağlarının oluşması nedeniyle korunur.

Farklı tRNA türleri, bazı farklılıklara rağmen benzer üçüncül yapılara sahiptir.

Pirinç. 3.27. tRNA'nın mekansal organizasyonu:

I - birincil yapısı (zincirdeki nükleotid dizisi) tarafından belirlenen bir “yonca yaprağı” formundaki tRNA'nın ikincil yapısı;

II - tRNA'nın üçüncül yapısının iki boyutlu projeksiyonu;

III - tRNA molekülünün uzaydaki düzeninin diyagramı

EK (birinin bunu anlamaması durumunda)

Yıldırım dişleri - nükleotidler (Adenin-Timin/Urasil/, Guanin-Sitazin). Tüm yıldırımlar DNA'dır.

DNA'dan bilgi aktarımı için 2 ipliğin kırılması gerekir. A-T ve G-C arasındaki bağ hidrojendir, dolayısıyla Helikaz enzimi tarafından kolayca kırılır:

Düğüm oluşumunu önlemek için (örnek olarak havluyu büktüm):

Zincirin bükülmesini önlemek için replikasyon başlangıcındaki bir DNA ipliği Topoizomeraz tarafından kesilir.

Bir iplik serbest kaldığında, ikincisi kendi ekseni etrafında kolayca dönebilir ve böylece "çözme" sırasındaki gerilim azaltılabilir. Düğümler belirir, enerji tasarrufu sağlanır.

Daha sonra, RNA'yı birleştirmeye başlamak için bir RNA primerine ihtiyaç vardır. mRNA'yı birleştiren protein sadece ilk nükleotidi bir araya getiremez, başlamak için bir parça RNA'ya ihtiyacı vardır (orada ayrıntılı olarak yazıyor, daha sonra yazacağım). Bu parçaya RNA primeri denir. Ve bu protein zaten kendisine ilk nükleotidi bağlamaktadır.

RNA'nın yapısı ve fonksiyonları

RNA- monomerleri olan bir polimer ribonükleotidler. DNA'nın aksine, RNA iki değil, bir polinükleotid zincirinden oluşur (RNA içeren bazı virüslerin çift sarmallı RNA'ya sahip olması hariç). RNA nükleotidleri birbirleriyle hidrojen bağları oluşturma yeteneğine sahiptir. RNA zincirleri DNA zincirlerinden çok daha kısadır.

RNA monomeri - nükleotid (ribonükleotid)- üç maddenin kalıntılarından oluşur: 1) azotlu bir baz, 2) beş karbonlu bir monosakarit (pentoz) ve 3) fosforik asit. RNA'nın azotlu bazları ayrıca pirimidinler ve pürinler sınıflarına aittir.

RNA'nın pirimidin bazları urasil, sitozin, pürin bazları ise adenin ve guanindir. RNA nükleotid monosakarit ribozdur.

Vurgula üç tip RNA: 1) bilgilendirici(haberci) RNA - mRNA (mRNA), 2) ulaşım RNA - tRNA, 3) ribozomal RNA - rRNA.

Tüm RNA türleri dallanmamış polinükleotitlerdir, belirli bir uzaysal yapıya sahiptir ve protein sentezi süreçlerinde yer alır. Her türlü RNA'nın yapısına ilişkin bilgi DNA'da saklanır. Bir DNA şablonu üzerinde RNA'nın sentezlenmesi işlemine transkripsiyon denir.

Transfer RNA'ları genellikle 76 (75'ten 95'e kadar) nükleotit içerir; moleküler ağırlık - 25.000–30.000, hücredeki toplam RNA içeriğinin yaklaşık% 10'unu oluşturur. tRNA'nın fonksiyonları: 1) amino asitlerin protein sentezi bölgesine, ribozomlara taşınması, 2) translasyon aracısı. Bir hücrede yaklaşık 40 tür tRNA bulunur ve bunların her biri benzersiz bir nükleotid dizisine sahiptir. Bununla birlikte, tüm tRNA'lar, tRNA'ların yonca yaprağı benzeri bir konformasyon kazanması nedeniyle birkaç molekül içi tamamlayıcı bölgeye sahiptir. Herhangi bir tRNA'da ribozomla temas için bir halka (1), bir antikodon halkası (2), enzimle temas için bir halka (3), bir alıcı kök (4) ve bir antikodon (5) bulunur. Amino asit, alıcı sapın 3" ucuna eklenir. Antikodon- mRNA kodonunu "tanımlayan" üç nükleotid. Spesifik bir tRNA'nın, antikodonuna karşılık gelen kesin olarak tanımlanmış bir amino asidi taşıyabileceği vurgulanmalıdır. Amino asit ve tRNA arasındaki bağlantının özgüllüğü, aminoasil-tRNA sentetaz enziminin özelliklerinden dolayı elde edilir.

Ribozomal RNA 3000–5000 nükleotit içerir; moleküler ağırlık - 1.000.000–1.500.000 rRNA, hücredeki toplam RNA içeriğinin% 80-85'ini oluşturur. Ribozomal proteinlerle kompleks halinde rRNA, protein sentezini gerçekleştiren organeller olan ribozomları oluşturur. Ökaryotik hücrelerde rRNA sentezi nükleollerde meydana gelir. rRNA'nın fonksiyonları: 1) ribozomların gerekli bir yapısal bileşeni ve dolayısıyla ribozomların çalışmasının sağlanması; 2) ribozom ve tRNA'nın etkileşiminin sağlanması; 3) ribozomun ve mRNA'nın başlatıcı kodonunun ilk bağlanması ve okuma çerçevesinin belirlenmesi, 4) ribozomun aktif merkezinin oluşumu.

Hücrelerin sitoplazması üç ana fonksiyonel RNA tipini içerir:

• protein sentezi için şablon görevi gören haberci RNA'lar (mRNA'lar);
• ribozomların yapısal bileşenleri olarak görev yapan ribozomal RNA'lar (rRNA'lar);
• mRNA bilgilerinin bir protein molekülünün amino asit dizisine çevrilmesinde (translasyonunda) rol oynayan transfer RNA'ları (tRNA'lar).

Nükleer RNA hücre çekirdeğinde bulunur ve toplam hücresel RNA'nın %4 ila 10'unu oluşturur. Nükleer RNA'nın büyük kısmı, ribozomal ve transfer RNA'nın yüksek moleküler ağırlıklı öncüleri tarafından temsil edilir. Yüksek moleküler ağırlıklı rRNA'ların (28 S, 18 S ve 5 S RNA'lar) öncüleri esas olarak nükleolusta lokalizedir.

RNA temel genetik materyal bazı hayvan ve bitki virüslerinde (genomik RNA). Çoğu RNA virüsü, ters transkriptaz tarafından yönlendirilen RNA genomunun ters transkripsiyonu ile karakterize edilir.

Tüm ribonükleik asitler ribonükleotid polimerleri, DNA molekülünde olduğu gibi 3",5"-fosforodiester bağlarıyla bağlanır. Çift sarmallı bir yapıya sahip olan DNA'dan farklı olarak RNA, tek zincirli doğrusal polimer molekülleri.

mRNA'nın yapısı. mRNA, boyut ve stabilite açısından en heterojen RNA sınıfıdır. Hücrelerdeki mRNA içeriği, toplam RNA miktarının% 2-6'sıdır. mRNA'lar, kodladıkları proteinlerdeki amino asitlerin sırasını belirleyen, sistron adı verilen bölümlerden oluşur.

tRNA'nın yapısı . Transfer RNA'ları, mRNA'nın çevirisi sırasında aracı (adaptör) görevi görür. Toplam hücresel RNA'nın yaklaşık %15'ini oluştururlar. 20 proteinojenik amino asidin her birinin kendi tRNA'sı vardır. İki veya daha fazla kodon tarafından kodlanan bazı amino asitler için birden fazla tRNA vardır. tRNA'lar 70-93 nükleotidden oluşan nispeten küçük tek sarmallı moleküllerdir. Molekül ağırlıkları (2.4-3.1).104 kDa'dır.

TRNA'nın ikincil yapısı molekül içi tamamlayıcı azotlu baz çiftleri arasında maksimum sayıda hidrojen bağının oluşması nedeniyle oluşur. Bu bağların oluşmasının bir sonucu olarak, tRNA polinükleotid zinciri, eşleşmemiş nükleotidlerin döngüleriyle biten sarmal dallar oluşturacak şekilde bükülür. Tüm tRNA'ların ikincil yapılarının uzaysal temsili şu şekildedir: yonca yaprağı.

“Yonca yaprağında” var gerekli dört dal, daha uzun tRNA'lar ayrıca şunları içerir: kısa beşinci (ek) şube. TRNA'nın adaptör işlevi, 3" ucuna bir ester bağıyla bir amino asit kalıntısının bağlandığı bir alıcı dal ve üst kısmında bir ilmek içeren alıcı dalın karşısında bir antikodon dalı tarafından sağlanır. Antikodon, karşılık gelen amino asidi kodlayan, mRNA'nın kodonuna antiparalel yönde tamamlayıcı olan spesifik bir nükleotid üçlüsüdür.

Bir psödouridin döngüsü (TyC döngüsü) taşıyan T dalı, tRNA'nın ribozomlarla etkileşimini sağlar.

Bir dehidroüridin halkası taşıyan D-dalı, tRNA'nın karşılık gelen aminoasil-tRNA sentetaz ile etkileşimini sağlar.

TRNA'nın ikincil yapısı

Beşinci ek dalın işlevleri şu ana kadar çok az araştırılmıştır; büyük olasılıkla farklı tRNA moleküllerinin uzunluğunu eşitler.

tRNA'nın üçüncül yapısıÇok kompakttır ve bir yonca yaprağının tek tek dallarının ek hidrojen bağları yoluyla bir araya gelerek L şeklinde bir yapı oluşturmasıyla oluşur. "dirsek bükümü". Bu durumda amino asidi bağlayan alıcı kol molekülün bir ucunda, antikodon ise diğer ucunda bulunur.

TRNA'nın üçüncül yapısı (A.S. Spirin'e göre)

RRNA ve ribozomların yapısı . Ribozomal RNA'lar, spesifik proteinlerin ribozomları oluşturmak üzere bağlandığı iskeleyi oluşturur. Ribozomlar- Bunlar mRNA üzerinde protein sentezini sağlayan nükleoprotein organelleridir. Bir hücredeki ribozomların sayısı çok büyüktür: prokaryotlarda 104'ten ökaryotlarda 106'ya kadar. Ribozomlar esas olarak sitoplazmada, ökaryotlarda, ayrıca nükleolusta, mitokondriyal matriste ve kloroplastların stromasında lokalizedir. Ribozomlar büyük ve küçük olmak üzere iki alt birimden oluşur. Boyut ve moleküler ağırlığa bağlı olarak, incelenen tüm ribozomlar 3 gruba ayrılır - küçük 30S ve büyük 50S alt parçacıklarından oluşan prokaryotların 70S ribozomları (S-sedimantasyon katsayısı); Ökaryotların 80S ribozomları, 40S küçük ve 60S büyük alt birimlerden oluşur.

Küçük alt parçacık 80S ribozomu, bir rRNA molekülü (18S) ve 33 çeşitli protein molekülünden oluşur. Büyük alt parçacıkÜç rRNA molekülü (5S, 5.8S ve 28S) ve yaklaşık 50 proteinden oluşur.

rRNA'nın ikincil yapısı molekülün kısa çift sarmallı bölümleri nedeniyle oluşur - saç tokaları (rRNA'nın yaklaşık 2/3'ü), 1/3 temsil edilir tek iplikli bölümler pürin nükleotidleri açısından zengindir.

RNA molekülü aynı zamanda monomerleri ribonükleotid olan bir polimerdir; RNA tek iplikli bir moleküldür. DNA iplikçiklerinden biriyle aynı şekilde inşa edilmiştir. RNA nükleotidleri, DNA nükleotidlerine benzer, ancak aynı değildir. Bunlardan da dört tane var ve bunlar azotlu baz kalıntıları, pentoz ve fosforik asitten oluşuyor. Üç azotlu baz, DNA'dakiyle tamamen aynıdır: A, G Ve C. Ancak bunun yerine T RNA'daki DNA, benzer yapıya sahip bir pirimidin bazı içerir - urasil ( sen). DNA ve RNA arasındaki temel fark, karbonhidratın doğasıdır: DNA nükleotidlerinde monosakarit deoksiribozdur ve RNA'da ribozdur. Nükleotidler arasındaki bağlantı, DNA'da olduğu gibi bir şeker ve bir fosforik asit kalıntısı aracılığıyla gerçekleştirilir. Belirli organizmaların hücrelerinde içeriği sabit olan DNA'nın aksine, bunların içindeki RNA içeriği dalgalanır. Yoğun sentezin meydana geldiği yerlerde fark edilir derecede daha yüksektir.

Gerçekleştirdikleri işlevlere göre çeşitli RNA türleri ayırt edilir.

RNA'yı aktar (tRNA). tRNA molekülleri en kısa olanlardır: yalnızca 80-100 nükleotitten oluşurlar. Bu tür parçacıkların moleküler ağırlığı 25-30 bindir. Transfer RNA'ları esas olarak hücrenin sitoplazmasında bulunur. Görevleri amino asitleri ribozomlara, protein sentezi bölgesine aktarmaktır. Hücrelerin toplam RNA içeriğinin yaklaşık %10'unu tRNA oluşturur.

Ribozomal RNA (rRNA). Bunlar büyük moleküllerdir: sırasıyla 3-5 bin nükleotid içerirler, moleküler ağırlıkları 1-1,5 milyona ulaşır. Ribozomal RNA'lar ribozomun önemli bir bölümünü oluşturur. Bir hücredeki toplam RNA içeriğinin yaklaşık %90'ını rRNA oluşturur.

Haberci RNA'sı (mRNA) veya haberci RNA (mRNA) çekirdekte ve sitoplazmada bulunur. Görevi, proteinin yapısı hakkındaki bilgiyi DNA'dan ribozomlardaki protein sentezi bölgesine aktarmaktır. mRNA, hücrenin toplam RNA içeriğinin yaklaşık %0,5-1'ini oluşturur. MRNA'nın boyutu büyük ölçüde değişir - 100 ila 10.000 nükleotid arasında.

Her türlü RNA, bir tür şablon görevi gören DNA üzerinde sentezlenir.

DNA kalıtsal bilgilerin taşıyıcısıdır.

Her protein bir veya daha fazla polipeptit zinciriyle temsil edilir. Bir polipeptit zinciri hakkında bilgi taşıyan DNA bölümüne denir. genom. Bir hücredeki DNA moleküllerinin toplamı, genetik bilginin taşıyıcısı olarak görev yapar. Genetik bilgi hem ana hücrelerden yavru hücrelere hem de ebeveynlerden çocuklara aktarılır. Gen genetik bir birimdir, veya kalıtsal bilgi.

DNA hücrede genetik bilginin taşıyıcısıdır – Protein sentezine doğrudan katılmaz. Ökaryotik hücrelerde, DNA molekülleri çekirdeğin kromozomlarında bulunur ve nükleer zarfla protein sentezinin gerçekleştiği sitoplazmadan ayrılır. Bilgi taşıyan bir haberci, çekirdekten proteinlerin toplanma yeri olan ribozomlara gönderilir ve nükleer membranın gözeneklerinden geçebilir. Bu haberci, haberci RNA'dır (mRNA). Tamamlayıcılık ilkesine göre, RNA adı verilen bir enzimin katılımıyla DNA üzerinde sentezlenir. polimeraz.

Messenger RNA tek sarmallı bir moleküldür ve transkripsiyon, çift sarmallı bir DNA molekülünün bir sarmalından meydana gelir. Bu, tüm DNA molekülünün bir kopyası değil, yalnızca bir kısmıdır; ökaryotlardaki bir gen veya prokaryotlarda bir işlevi yerine getirmek için gerekli proteinlerin yapısı hakkında bilgi taşıyan bir grup bitişik gendir. Bu gen grubuna denir operon. Her operonun başlangıcında RNA polimeraz adı verilen bir tür iniş alanı bulunur. destekçi.bu, enzimin kimyasal afinite nedeniyle "tanıdığı" spesifik bir DNA nükleotid dizisidir. RNA polimeraz, yalnızca promotöre bağlanarak RNA sentezini başlatabilir. Operonun sonuna ulaşan enzim, okumanın sonunu belirten bir sinyalle (belirli bir nükleotit dizisi biçiminde) karşılaşır. Bitmiş mRNA, DNA'yı terk eder ve protein sentezi bölgesine gider.

Transkripsiyon sürecinde dört aşama vardır: 1) RNA bağlanması-promotörlü polimeraz; 2) başlatma– sentezin başlangıcı. ATP veya GTP ile sentezlenen RNA molekülünün ikinci nükleotidi arasında birinci fosfodiester bağının oluşumundan oluşur; 3) uzama– RNA zincirinin büyümesi; onlar. tamamlayıcı nükleotidlerin kopyalanan DNA zincirinde göründükleri sıraya göre nükleotidlerin birbirine ardışık olarak eklenmesi. Uzama oranı saniyede 50 nükleotid; 4) fesih– RNA sentezinin tamamlanması.

Nükleer zarın gözeneklerinden geçen mRNA, genetik bilginin şifresinin çözüldüğü ribozomlara gönderilir - nükleotidlerin "dili"nden amino asitlerin "diline" çevrilir. Ribozomlarda meydana gelen bir mRNA matrisi kullanılarak polipeptit zincirlerinin sentezine denir. yayın(Latince çeviri - çeviri).

Proteinlerin sentezlendiği amino asitler, transfer RNA'ları (tRNA'lar) adı verilen özel RNA'lar kullanılarak ribozomlara iletilir. Bir hücrede amino asitleri kodlayan kodonların sayısı kadar farklı tRNA vardır. Her tRNA'nın "yaprağının" tepesinde, mRNA'daki kodonun nükleotidlerini tamamlayan üç nükleotidlik bir dizi vardır. Onu aradılar antikodon.Özel bir enzim olan kodaz, tRNA'yı tanır ve "yaprak sapına" bir amino asit ekler - yalnızca antikodon tamamlayıcı üçlü tarafından kodlanan amino asit. TRNA ile "kendi" amino asidi arasında kovalent bir bağın oluşması, bir ATP molekülünün enerjisini gerektirir.

Bir amino asidin polipeptit zincirine dahil olabilmesi için tRNA'dan kopması gerekir. Bu, tRNA ribozoma girdiğinde ve antikodon mRNA'daki kodonunu tanıdığında mümkün olur. Ribozom, iki tRNA molekülünü bağlamak için iki bölgeye sahiptir. Bu alanlardan birinde adı geçen akseptör tRNA bir amino asitle birlikte gelir ve onun kodonuna (I) bağlanır. Bu amino asit büyüyen protein zincirini (II) kendine bağlar mı (kabul eder)? Aralarında bir peptid bağı oluşur. Artık mRNA kodonuyla birlikte bağlanan tRNA bağışçı ribozomun bölümü. Boşalan alıcı bölgeye, bir sonraki kodon (III) tarafından şifrelenen bir amino asitle bağlanan yeni bir tRNA gelir. Ayrılan polipeptit zinciri donör bölgeden tekrar buraya aktarılır ve bir bağlantı daha uzatılır. Büyüyen zincirdeki amino asitler, onları kodlayan kodonların mRNA'da bulunduğu sıraya göre bağlanır.

Ribozomda üç üçlüden biri göründüğünde ( UAA, UAG, UGA Genler arasındaki “noktalama işaretleri” olan alıcı bölgede hiçbir tRNA yer alamaz. Gerçek şu ki, “noktalama işaretlerinin” nükleotid dizilerini tamamlayan antikodonlar yoktur. Ayrılan ipliğin alıcı bölgede bağlanacak hiçbir şeyi yoktur ve ribozomdan ayrılır. Protein sentezi tamamlanmıştır.

Prokaryotlarda protein sentezi kodonla başlar AĞUSTOS Her genin kopyasında ilk sırada yer alan ribozomda öyle bir pozisyon işgal eder ki, kendisine bağlı özel bir tRNA'nın antikodonu ile etkileşime girer. formilmentionin. Amino asit metiyoninin bu değiştirilmiş formu, hemen donör bölgesine girer ve ifadede büyük harf görevi görür - herhangi bir polipeptit zincirinin sentezi, bakteri hücresinde onunla başlar. Üçüz olduğunda AĞUSTOS ilk sırada değil, genin bir kopyasının içindedir; metionin aminoasitini kodlar. Polipeptit zincirinin sentezi tamamlandıktan sonra formilmetiyonin ondan ayrılır ve bitmiş proteinde yoktur.

Protein üretimini arttırmak için mRNA genellikle bir değil birden fazla ribozomdan aynı anda geçer. Bir mRNA molekülünün bir araya getirdiği bu yapıya denir. polizom. Bu boncuk benzeri taşıma bandındaki her ribozom aynı proteinleri sentezler.

Amino asitler, tRNA kullanılarak sürekli olarak ribozomlara beslenir. Amino asiti veren tRNA, ribozomdan ayrılır ve kodaz yardımıyla bir araya gelir. Protein üretimi için “bitkinin hizmetlerinin” tümünün yüksek tutarlılığı, yüzlerce amino asitten oluşan polipeptit zincirlerinin birkaç saniye içinde sentezlenmesini mümkün kılar.

Genetik kodun özellikleri. Hücredeki transkripsiyon süreci sayesinde bilgi DNA'dan proteine ​​aktarılır.

DNA → mRNA → protein

DNA ve mRNA'nın içerdiği genetik bilgi, moleküllerdeki nükleotid dizisinde bulunur.

Bilgi, nükleotidlerin “dili”nden amino asitlerin “dili”ne nasıl aktarılır? Bu çeviri genetik kod kullanılarak gerçekleştirilir. Kod veya şifre, bir bilgi biçimini diğerine çevirmek için kullanılan bir semboller sistemidir. Genetik kod mRNA'daki nükleotid dizisini kullanarak proteinlerdeki amino asit dizisi hakkındaki bilgilerin kaydedilmesine yönelik bir sistemdir.

Genetik kodun özellikleri nelerdir?

Kod üçlüdür. RNA dört nükleotid içerir: A, G, C, Ü. Bir amino asidi bir nükleotid ile tanımlamaya çalışsaydık, 20 amino asitten 16'sı kodlanmamış kalırdı. İki harfli bir kod 16 amino asidi şifreleyecektir. Doğa üç harfli veya üçlü bir kod yarattı. Bu şu anlama geliyor

20 amino asidin her biri, üçlü veya kodon adı verilen üç nükleotitten oluşan bir dizi tarafından kodlanır. Kod dejenere. Bu şu anlama geliyor Her amino asit birden fazla kodon tarafından kodlanır.

İstisnalar: her biri bir üçlü tarafından kodlanan meteonin ve triptofan.

Kod açık. Her kodon yalnızca bir amino asidi kodlar. Basılı metinlerde her cümlenin sonunda nokta bulunur. Birkaç ilgili ifade bir paragrafı oluşturur. Genetik bilgi dilinde böyle bir paragraf, bir operon ve onun tamamlayıcı mRNA'sıdır. Bir prokaryotik operondaki veya ayrı bir ökaryotik gendeki her gen, bir polipeptit zincirini - bir cümleyi - kodlar.

Bazı durumlarda mRNA şablonundan birkaç farklı polipeptit zinciri sırayla oluşturulduğundan bunların birbirlerinden ayrılması gerekir. Bu amaçla, genetik yılda her biri bir polipeptit zincirinin sentezinin durduğunu gösteren UAA, UAG, UGA olmak üzere üç özel üçlü vardır. Böylece bu üçlüler noktalama işareti görevi görür. Her genin sonunda bulunurlar.

Bir gende “noktalama işareti” yoktur. Kod evrenseldir.

Genetik kod, Dünya'da yaşayan tüm canlılar için aynıdır. Bakterilerde ve mantarlarda, buğdayda ve pamukta, balıklarda ve solucanlarda, kurbağalarda ve insanlarda aynı üçlüler aynı amino asitleri kodlar. DNA replikasyonunun ilkeleri. Hücre ve organizma nesillerinde genetik materyalin devamlılığı bu süreçle sağlanır. replikasyon - DNA moleküllerinin ikiye katlanması.

Bu karmaşık işlem, polinükleotid zincirlerine istenen konformasyonu vermek için gerekli olan, katalitik aktiviteye sahip olmayan çeşitli enzimler ve proteinlerden oluşan bir kompleks tarafından gerçekleştirilir. Replikasyon sonucunda iki özdeş DNA çift sarmalı oluşur. Yavru moleküller olarak adlandırılan bu moleküllerin birbirlerinden veya orijinal ana DNA molekülünden hiçbir farkı yoktur. Çoğaltma hücrede bölünmeden önce meydana gelir, böylece her yavru hücre, ana hücrenin sahip olduğu DNA moleküllerinin tamamen aynısını alır. Çoğaltma işlemi bir dizi ilkeye dayanmaktadır: Yalnızca bu durumda DNA polimerazlar ana iplikçikler boyunca hareket edebilir ve onları yavru iplikçiklerin hatasız sentezi için şablon olarak kullanabilir. Ancak milyonlarca nükleotid çiftinden oluşan sarmalların tamamen çözülmesi, hücresel koşullar altında imkansız olan çok sayıda rotasyon ve bu tür enerji maliyetleriyle ilişkilidir. Dolayısıyla ökaryotlarda replikasyon, DNA molekülünün bazı yerlerinde eş zamanlı olarak başlar. Kardeş zincirlerin sentezinin başladığı iki nokta arasındaki alana denir. kopya . O

Ökaryotik bir hücrenin her DNA molekülü birçok replikon içerir. Her replikonda bir replikasyon çatalı görebilirsiniz - DNA molekülünün özel enzimlerin etkisi altında zaten çözülmüş olan kısmı. Çataldaki her iplik, tamamlayıcı bir yavru ipliğin sentezi için bir şablon görevi görür. Çoğaltma sırasında çatal ana molekül boyunca hareket eder ve DNA'nın yeni bölümleri açılır. DNA polimerazlar şablon iplikçikler boyunca yalnızca bir yönde hareket edebildiğinden ve iplikçikler antiparalel olarak yönlendirildiğinden, her çatalda aynı anda iki farklı enzim kompleksi sentezlenir. Dahası, her çatalda, bir yavru (öncü) zincir sürekli olarak büyürken, diğer (gecikmeli) zincir, birkaç nükleotit uzunluğunda ayrı parçalar halinde sentezlenir. Bu tür enzimler, onları keşfeden Japon bilim adamının adını almıştır Okazaki'nin parçaları, sürekli bir zincir oluşturmak için DNA ligaz ile çapraz bağlanır. Kız DNA iplikçiklerinin fragmanlar tarafından oluşma mekanizmasına süreksiz denir.

DNA polimerazın hazırlanmasına yönelik gereklilik, ne öndeki ipliğin sentezini ne de geride kalan ipliğin Okazaki fragmanlarının sentezini başlatamaz. Mevcut bir polinükleotid zincirini yalnızca 3'-OH ucuna deoksiribonükleotidleri sırayla ekleyerek uzatabilir. Büyüyen DNA zincirinin ilk 5'-terminal bölgesi nereden geliyor? Bir DNA şablonu üzerinde özel bir RNA polimeraz adı verilen bir enzim tarafından sentezlenir. primaz

(İngilizce Astar - tohum). Ribonükleotid primerinin boyutu, DNA poimerazın oluşturduğu DNA zincirinin boyutuyla karşılaştırıldığında küçüktür (20 nükleotidden az). Onu tamamladıktan İşlev RNA primeri özel bir enzim tarafından uzaklaştırılır ve bu işlem sırasında oluşan boşluk, komşu Okazaki fragmanının 3'-OH ucunu primer olarak kullanan DNA polimeraz tarafından kapatılır. Doğrusal DNA moleküllerinin uçlarının eksik kopyalanması sorunu. Ekstrem RNA primerlerinin uzaklaştırılması,

Doğrusal ana DNA molekülünün her iki şeridinin 3' uçlarına tamamlayıcı olan bu durum, yavru şeritlerin 10-20 nükleotidden daha kısa olmasına yol açar. Bu, doğrusal moleküllerin uçlarının eksik kopyalanması sorunudur. Doğrusal DNA moleküllerinin 3' uçlarının eksik kopyalanması sorunu, özel bir enzim kullanılarak ökaryotik hücreler tarafından çözülür..

Telomeraz, kromozomların 3'-terminal DNA moleküllerini kısa tekrarlayan dizilerle tamamlayan bir DNA polimerazdır. Arka arkaya dizilerek 10 bin nükleotid uzunluğa kadar düzenli bir terminal yapısı oluştururlar. Telomeraz, protein kısmına ek olarak, DNA tekrarlarının uzatılması için şablon görevi gören RNA'yı da içerir.

DNA moleküllerinin uçlarının uzama şeması. Öncelikle DNA'nın çıkıntılı ucunun telomeraz RNA'nın şablon bölgesine tamamlayıcı bağlanması meydana gelir, daha sonra telomeraz 3'-OH ucunu primer olarak ve enzimin içerdiği RNA'yı şablon olarak kullanarak DNA'yı uzatır. Bu aşamaya uzama denir. Bundan sonra translokasyon meydana gelir, yani. DNA'nın hareketinin enzime göre bir tekrar kadar uzatılması. Bunu uzama ve başka bir yer değiştirme takip eder.

Sonuç olarak, özel kromozom terminal yapıları oluşur. Tekrar tekrar tekrarlanan kısa DNA dizilerinden ve spesifik proteinlerden oluşurlar.