Alapjai Molekuláris Biológiai
Alapjai Molekuláris Biológiai
3.1 Az elméleti és illusztratív anyagoknak
3.2 vizsgálatok
Elméleti és illusztrációk of Life - módja, hogy biopolimerek, amelyek jelentős fehérjék és nukleinsavak.
A fehérjék fő építőanyaga sejtek (platicheskaya funkció) és vezérli az összes folyamat a sejtek anyagcseréjét (enzimes vagy katalitikus funkció). Ezen túlmenően, a fehérjék végre más fontos funkciója van a sejt: mozgásszervi (aktin, miozin, tubulin), receptor, a közlekedés, és a regulációs T n) ..
A szerkezet az összes proteineket és polipeptideket, amelyek aminosavakból állnak csatlakozott peptidkötésekkel (elsődleges szerkezetét a fehérje). Minden különböző fehérjék határozzuk aminokis lotnym összetételét az aminosavak sorrendjében összeget. A polipeptid-lánc megváltoztatja térbeli elrendezése, a csavart egy hélix és visszamarad az E vodorodny- kötések (másodlagos szerkezet) - egy szerkezet van fibril- lar fehérjék. Sok veszi globuláris fehérjék (sharovid- fordított) alakja által formáció további intramolekuláris kötések (szulfid, más hidrofób) - van tehát a harmadlagos szerkezetét a fehérje. A komplex fehérjék (például hemoglobin) is számos gömbszerű szerkezetével (kvaterner szerkezet), és tartalmazhatnak nem-fehérje komponense. Egy fehérje molekula, amely képes egyszerűsíti annak szervezet (a IV → I) és helyreállítása egy magas szintű, ha a változó közegben (denaturáció és renaturálás); Ha az elsődleges szerkezete tönkremegy, lehetetlen renaturáláshoz (irreverzibilis denaturálódását).
A nukleinsav funkcióját, működését a genetikai (DNS), és részt vesz a végrehajtásában genetikai információ (RNS). DNS-t és RNS-molekulák hasonló szerkezetű. Ez a polinukleotid Chida (nukleotid monomer), eltérő a szénhidrát (ribóz és dezoxiribóz), és az egyik a négy nitrogéntartalmú bázisok (T-DNS, RNS-Y). Ezen túlmenően, a DNS két polinukleotid láncok, és az RNS - egy. Nukleotidok vannak kötve az egyik lánc kötések között keletkezik a maradék foszforsav és keresztül egy szénhidrát-foszfát, ahol a szén az 5. pozícióban követő nukle- otida szénatomjait kapcsolja össze a 3-helyzetben az előzőt. DNS-polimeráz enzim ad nukleotidokat csak egy irányban, azaz a 2. - 1. a 3. - a 2.. Így, nyúlása (növekedés) áramkör mindig ugyanabban az irányban 5 „→ 3”, a start áramkör nevezik 5'-végén, és a végén - a 3'-végen. A DNS-molekula (. Ábra 38) láncok antiparalel, nukleotidok szemközti láncok kapcsolódnak össze a szabály komplementaritás (A-T, G-C).
Tárolás genetikai információ
A jelentését a genetikai információk (fehérjék szerkezete) készül a DNS szerkezetét, azaz. E. tól mely nukleotidok képezik a molekula részét, hogy hány és hogyan vannak elrendezve (a szekvencia), határozza meg, melyik aminosav része lesz - lipeptida, hányan lesznek, és milyen sorrendben vannak elrendezve Bu DUT (jellemzően kollinearitás). Ezen túlmenően, a DNS-molekula tartalmazza a nukleotid szekvenciát részeket, amelyek meghatározzák a szerkezete rRNS és tRNS (tRNS-t és RNS-géneket). Gének koncentrálódik a másodlagos szűkületek kromoszómák.
A genetikai kód - a genetikai információ rögzítési rendszer, amely lehetővé teszi előre és hátra adatok fordítását használják, és használja őket a folyamatba a sejtek aktivitását. Az ingatlan a genetikai kód:
egyetemesség - ez azt jelenti, hogy minden szervezetben kormányzati örökletes kódolt információ ugyanúgy;
Triplett - egy egység a genetikai kód egy tri- Plet nukleotidok - a kodon, amely hordozza az elemi infor- máció - körülbelül egy aminosav;
redundancia (degenerációja) - ez azt jelenti, hogy az aminosavak az egyik lehet egynél több kód hármasok (szerin, alanin, és mások.). Csak a triptofán és a metionin van az egyik th kodon (3. táblázat).
Diszjunkt - ez azt jelenti, hogy egyetlen nukleotid lehet egy része csak egy triplett;
Határozottan - ez azt jelenti, hogy csak egy kodon megfelel egy aminosav.
A genetikai információ átadását
A genetikai információ átadását zajlik lépésben transz kriptsii mRNS-szintézist (pro-mRNS), tRNS és rRNS. A DNS-molekula egy olyan sablon szintézis az mRNS, rRNS, tRNS.
fehérjebioszintézist
Végrehajtása genetikai információt hordozza a fehérje bioszintetikus folyamatok se és két szakaszból áll: 1. transzkripciós (a karyoplasm); 2. adás (a citoplazmában a riboszómák).
Mindkét szakaszok a mátrix és jelenlétét igényli a molekula-lét mátrixot, egy specifikus enzim, és az energia lett végrehajtva a komplementaritás szabályt. Plot DNS-molekulák szerkezetileg funkcionális ekvivalenseit a gén, amely fordulnak elő a transzkripciós folyamatok cisztron úgynevezett HA (ld. 39.); ez áll a megfelelő szekvenciákat a strukturális gén és a szabályozó szekvenciák: promoter és terminátor (trailer).
Promoter - egy dedikált rész (csatlakoznak) a DNS-molekula (több tíz nukleotid hosszúságú) áramlási irányban a strukturális gén. A promoter, amely két részből áll: 1. A kötési hely az RNS-polimeráz (TATAAT - TATA-box); 2. A kötési hely a szabályozó fehérje. E között a két helyszín a távolság körülbelül 20 bázispár.
Terminator - egy dedikált részét a DNS-molekula mögött közvetlenül elrendezett kódolási szekvenálás. Az első rész a terminátor rész kerül bemutatásra, amely egy GC nukleotid (GC gazdag régió), és egy másik - több adenin nukleotidok (poliadenilhurok rész).
átírás
Transzkripció - az a folyamat át ezt az információt formájában konzisztencia nukleotidot a DNS-molekula egy molekula mRNS-t (mRNS). Ez három szakaszból áll: elindítása, meghosszabbítása, terminációs (ábra. 39).
Megindítása - által kezdeményezett RNS-polimeráz kötődését a promoter és a kezdeti szétválasztása DNS-szálak. Az mRNS szintéziséhez kezdődik a vezető részét a strukturális gén koto- Ing áll 3-12 nukleotid; Ez kezdődik (prokariótákban néha G) nukleotid. Ebben a lépésben, a szintetizált mRNS nem-szilárdan kapcsolódik a transzkripciós komplex (egy DNS-szál, RNS-polimeráz), és könnyen kilép abból. Ebben az esetben az eljárás megindításáról kezdődik elölről. Ezután az RNS-polimeráz konformiruetsya, kommunikációs stabilizált mRNS transzkripciós komplex.
Nyúlás - RNS-polimeráz felgyorsítja a haladást a DNS, megszakította a lánc és a kiegészítő kapcsolat nu nukleotidokat. A szintetizált mRNS-molekula része szabadul fel a komplex, és az RNS-polimeráz helyreáll dvuhtsepo- szálú DNS szerkezetét.
Megszűnése - RNS-polimeráz terminátor húzódik CG párokban gazdag, majd tulajdonít magának szabályozási Be- zár, majd transzkripciós komplex összeesik transz kriptsiya megszűnik.
A prokariótákban mRNS szintetizálódik, hogy azonnal lesz templátként szolgálni a következő lépés a fehérje bioszintézis - transz oszcillációk. Eukariótákban, annak a ténynek köszönhető, hogy a kódoló szekvencia a nem-kódoló megszakad, a primer transzkriptum szolgálhat templátként a fordítás és egy még karyoplasm keresztülmegy összetett folyamat érése, amely az úgynevezett feldolgozó. miáltal promatrichnaya RNS (mRNS pro-) válik mátrix (mRNS) (ábra. 40).
A biológiai jelentősége egy broadcast - transzfer információt szekvenciálisan mRNS nukleotidszekvenciáját aminosavak (megfejteni a genetikai kód) a kialakulása a polipeptid-lánc (a primer struktúra a fehérje molekula). Az adás zajlik riboszómák található gialo- plazma membrán vagy EPS. Ebben a folyamatban, a részvétel minden típusú RNS: mRNS, rRNS, tRNS. A molekula kötődik az mRNS a riboszóma; rRNS molekulák része egy riboszóma alegység, és amelyek specifikus funkciókat; tRNS szállítja aminosavát származó hyaloplasm a riboszómák. A készítmény magában foglalja a különböző riboszóma alegység-rRNS tens A különbségek a ülepedési konstans (Svedberg egység - S). Tehát a kis alegység prokarióták közé 16S rRNS és eukarióták - 18S rRNS és a nagy alegység prokarióták közé 5S rRNS 23S, ay eukarióta 5S, 5,8S és 28S. Ezen túlmenően, a készítmény magában foglalja a különböző riboszóma fehérjék (prokariótákban - több mint 50 egyedi molekulák eukariótákban - 70).
Állítsa be az rRNS és a fehérje meghatározza ülepedési konstans (S) kis és nagy riboszomális alegységek (30S prokariótákban és 50S és 40S eukariótákban, 60S) és a vezetőképes akadálytalanságát ülepedési konstans (S) a riboszómák (prokariótákban 70S, eukarióta 80S). TRNS (41. ábra) - viszonylag rövid a molekula, amely 71-94 nukleotid. 5'-végén jellemzően kezdődik nukleotid guanin (G), a foszforilezett; 3'konets (akceptor hely) mindig végződik CCA szekvencia (CCA) van csatlakoztatva az -OH csoportra, vagy egy aminosav. A CO-tRNS egyre szokatlan nitrogéntartalmú bázisokkal (minor): inozin (Y), pszeudouridin (Ψ), digidrouridin (D); gyakori metilezett tipikusan egy nitrogén bázis. A molekulán belüli kiegészítő kapcsolat kialakulásához vezet mations konfiguráció molekula „lóhere”. Dual részek - az ágak (szár), és egyszálú szakaszok - hurok. Ilyen kim, a 4 ágak képződik, és három hurok. Ágak: akceptor, D (bázis tartalmaz D), antikodon, T (pszeudouridin tartalmaz). Hurok: D, T és antikodont.
A sejt tartalmaz, több mint 60 különböző tRNS. TRNS elismeréséről szóló nevű aminosav rekognitsiya, és kötelező hozzá - akceptor CIÓ. Azok tRNS, amelyek képesek elfogadja ugyanazt az aminosavat, az úgynevezett isoacceptor. Öntés is három szakaszból áll: elindítása, meghosszabbítása, terminációs (lásd 42. ábra, például prokarióták.).
Az eljárás megindítása. Kiindulási mátrix szintézisét (translation) fordul elő szakaszokban:
1. A kötődés az mRNS a kis (30 \ S) riboszóma alegység;
2. Beépítés közepén a peptidil (P) AUG iniciációs kodont (AUG);
3. tRNS kötődési-formil-metionin (tRNS-f-met) az AUG kodon (kezdeményező komplex képződését);
4. összekötő nagy (50S) riboszóma-alegységhez;
5. A komplex képződését a kodon-antikodon aminoacil (A) és a központ a kialakulása között peptidkötést formil-metioni- prefektúra és a második aminosavat (a kialakulását a dipeptid);
6. riboszóma átültetés (elmozdulás) mRNS egy tri- Plet (az első tRNS elhagyja a riboszóma, tRNS második, amely kapcsolódik dipeptidet mozog A-tól F-központ, és az új kodon jelenik meg a A-központ).
Nyúlás. A mélyedés és a gyorsulás a fordítási folyamatot, ami egy építmény a polipeptid-lánc. Ez áll mnogokrat- de ismétlődő lépéseket:
1. szállító aminosavak a riboszóma keresztül tRNS;
2. komplex kialakulását a kodon-antikodon A központ és a kialakulása egy peptidkötés aminosavak között;
3. átültetés riboszóma mRNS egy triplett.
Vége megszűnése fordítás:
1. A megjelenése az A-központ másik után átültetés riboso- mi stop kodon (UAA, UAG, UGA)
3. P-központjában destabilizálódik és az elveszett kapcsolat tRNS és mRNS;
4. polipeptidet lehasítjuk a tRNS;
5. mRNS elhagyja a riboszóma;
6. riboszóma disszociál alegységek.
Self-reprodukciós DNS (vezető folyamat megduplázódását DNS-molekulák), az úgynevezett replikáció. Replikációs igényel periódusnak szerk sejtosztódás, hogy minden utódsejt azonos mennyiségű információt, mint a szülő. Replikáció - CIÓ reakció mátrix szintézisét, mátrix anyai DNS-t a folyamat előrehaladásával a kiegészítő szabály azonban gyermek azonos kiindulási molekulával. Minden új molekula egyik lánc - régi (a szülő), amely szolgált mátrixot, és a második - az újonnan szintetizált leányvállalata (semiconservative módszer). Tehát a biológiai jelentőségét a DNS-replikáció - strukturális és funkcionális folyamatosság sejt (tárolására sejt-specifitás) lejátszásakor hasonló.
Része a DNS-molekula, amelyben replikáció nevezzük replikont. A prokariótákban, egy replikont, és eukariótákban egy molekulában Kul DNS lehet több replikonok. A replikon áramkör régió elválasztjuk; részek korlátozzák replikon- tive replikációs villa (ábra. 43).
A replikációs folyamat különböző ellentétes tse- pyah, valamint a jobb és bal oldali iniciációs pontot az azonos láncon. Ezt több tényező határozza meg:
1. Az irány elválasztási áramkörök egy-egy mindkét lánc.
2. DNS-szálak antiparalel.
3. függetlenítés áramkörök megy mindkét oldalán a kiindulási pontjaként (mid replikont).
4. DNS-polimeráz enzim csak akkor működik, az egyik irányba SRI, egyesíti nukleotidot az A 5-én nukleotid-pozícióban követően az előző 3..
Időnként a sejt áthalad ismételt replikáció nélküli DNS ezt követő sejtosztódás és vannak „mnogonitchatye” óriás kromoszómák több százezer DNS-molekulák. Az ilyen kromoszóma harcsa nevezett polietilének. A biológiai jelentősége polyteny - egy éles számának növekedése bizonyos gének, és ennek eredményeként, egy éles intenzívebbé a fehérje szintézise (lásd a 49. ábra ..).
