1-дәріс. Генетика тұқымқуалаушылық және өзгергіштік ғылымы
Гендердің белок синтезіне қатысы
жүктеу/скачать 3,92 Mb.
|
darister
Enzyme worksheet
| Гендердің белок синтезіне қатысы
Белок синтезі клеткада үзіліссіз жүре бермейді, тек митоздың интерфазасында орын алуы мүмкін. Генетикада осы процесстің орындалуы туралы жеткілікті мәліметтер бар. Бұл мәліметтер екі биологиялық теорияларға негізделген. Клетканың тұқым қуалау информациясы белок синтезінің өтуін ұйымдастырушы және бақылаушы ретінде түсінімді. Егер эукариоттардың гендері ядрода дезоксирибонуклеин қышқылының тізбегінде орын алса, олар биосинтезді жүргізу үшін хромосомды тастап кете алмайды. Сондықтан ядромен биосинтез өтетін рибосомның арасын жалғастыратын арнаулы биомерлер керек. Екінші жағынан – рибосомда белокты құрастыратын аминқышқылдарын жинастыру үшін әр түрлі белок құрылысына сәйкес келетін қалып немесе матрица қажет. Осы қойылған және тағы басқа сұрақтарды шешу үшін белоктығ синтезін қолдан өткізу мәселелері шешілді. Биосинтезді қолдан жасалған орталарда жүргізу үшін келесі заттар мен биологиялық қоспалар керек екені анықталды: хромосомның днк-сының жанына комплементарлы құралған информациялық РНК, арнаулы ферменттер; цитоплазмада – тасымалдаушы РНК және белоктың құрамына кіретін 20 түрлі аминқышқылдары; биосинтез жылдам өтуі үшін арнаулы ферменттер және жылу энергиясының қоры. Генннің биосинтезге тигізетін әсерін екі сатыға бөлуге болады – біріншісі ядрода, екіншісі цитоплазмада өтеді. Ядрода өтетін период транскрипция деп аталады. Биосинтез өту үшін ең алдымен ядрода геннің жанында и-РНК құралуы керек. Бұл құбылыстың дұрыс өтуі үшін ДНК-да орналасқан геннің алдыңғы бөлігіне әр генге сәйкес келетін РНК-полимераза ферменті қосылады. Промотор 40-50 нуклеотидтен тұрады. Промотормен байланысқан РНК-полимераза ферменті ДНК молекуласының бойымен жылжып отырып кариоплазмадан комплементарлық ереже бойынша и-РНК молекуласын құрастырды. Транскрипцияның бітуі – ферментпен геннің ақырғы учаскесіндегі инертті заттардың кездесуіне байланысты. Бұл шертті цчастокта белок құрылысы туралы мазмұн жоқ. Гендегі нуклеотидтердің құрамын және нуклеотидтердің генде орналасу жүйелілігін и-РНК қалай дәл «көшіріп жазатын» түсіну үшін, ДНК-ның қос спиральды молекуласы түзілетін толықтырғыштық принципін еске түсірейік. Мұның қалай жүретінін суреттен түсінуге болады. Геннің бір тізбегіндегі әрбір нуклеотидтің қарсысында и-РНК-ның толықтырғыш нуклеотиді тұрады. Түзілген и-РНК тізбекшесі нәтижесінде нуклеотидтер құрамы және бір ізділігі бойынша геннің бір тізбегіне толықтырғыш және екінші тізбектің дәлме дәл көшірмесі болып саналады. Генде болатын информация и-РНК-ға осындай жолмен көшіріледі. Генде и-РНК-ға осындай жолмен көшіріледі. Генде и-РНК солекулаларын шексіз мөлшерде синтездеуге, яғни кез келген мөлшерде геннің көшірмесін ала беруге болады.Бұдан кейін и-РНК молеклалары белок синтезделетін орынға, яғни рибосомаларға қарай эндоплазмалық тор арқыл жылжиды. Бұл уақытқа сәйкес цитоплазмада көптеген құбылыстар өтуі керек: рибосомалар эндоплазмалық тордың үстіндегі арнаулы орындарға орналасады; т-РНК және аминқышқылдары ферменттермен активтендіріледі. Трансляция. Бұл процестің қорытындысына генне и-РНК-ға жазылып алынған белоктың мазмұны белок алатын реакцияларды сапасы жағына екі топқа бөлу керек: Аминқышқылдарын дайындау және белок құрастырылатын орынға жеткізу. и- РНК матрицадағы нуклеотидтерді белоктың құрамындағы аминқышқылдарымен алмастыру. Цитоплазмада белок құрылысында кездесетін 20-22 түрлі аминқышқылдардың барлығы жеткілікті түрде болу қажет. Биосинтез жүрер алдында бұл аминқышқылдар миохондрияның ферменттерімен активтелінген және т-РНК-ларға тіркескен. Бұл ферменттердің саны т-РНК түрлеріне сәйкес болады. Ферменттермен активтелінген т-РНК-лар өздеріне сәйкесті болатын орынға апарады. Осыдан т-РНК мен аминқышқылының жинағының жалпы формуласы былай жазылуы керек: т-РНК+ААС+АК. Сондықтан т-РНК-ның құрылысы мен атқаратын функциясына талдау жасап өткен жөн. Тасымалдаушы РНК. Әрбір аминқышқыл арнаулы тасымалдаушы РНК-ға ілесіп рибосомаға барады. Аланин аминқышқылын аланиндік т-РНК, валин аминқышқылын валиндік т-РНк және т.б. тасымалдайды. Табиғи белоктарды құруға әрт түрлі 20 аминқышқылдары қатысатын болғандықтан, т-РНК түрлері де 20-дан кем болмауы тиіс.т-РНК-ның молекулалары онша үлкен емес, олар не бары 70-80 нуклеотидтік буындардан құрылады. Бұлардың құрамы дәл анықталады. Мұнда т-РНк тізбекшелерінің бірқатар жерлерінде біріне-бірі комплементарлы 4-7 нуклеотидтік буындар болатыны анықталды. Бұл учаскелер 12-суретте А,Б,В,Г әріптерімен белгіленді. Осы комплементарлы нуклеотидтердің арасындағы учаскелерде байланыс пайда болады. Соның нәтижесінде беде жапырағына ұқсас күрделі тұзақ тәрізді структура пайда болады. Оның төбесінде, 12-суретте Е әрпімен белгіленген УУУ – триплетті орналасқан. Бұл көделік триплет и-РНк-даңы бір кодонның – ААА триплетінің орнын тауып комплементті жалғасады. «Беде жапырағының» ұшында аминқышқылды байланыстыратын локус бодаы. Акцептор. Коделік триплеттердің т-РНК-дағы құрамы, триплеттердің и-РНк-да ЦАА, ол и-РНК-да ГУУ триплетіне комплементті болады. Мысалы, коделік триплет аланинді т-РНК-да – ЦГА болса, ол и-РНК-дағы ГЦУ триплетіне комплементті; коделік валинді триплет триплет т-РНК-да ЦАА, ол и-РНК-да ГУУ триплетіне комплементті. Суретте бейнеленген т-РНК-да УУУ коданы и-РНК-дағы ААА нуклеотидтерімен жалғасады. Ал акцепторлық бөлігіндегі кодон ААА өзіне лизин аминқышқылын қосып алады да оны рибосомаға тасымалдайды. Рибосоманың трансляция жүретін учаскесінің мөлшері 6 нуклеотидтің ұзындығына, яғни екі триплетке сай келеді. Демек, рибосома и-РНК бойымен жылжып келе жатқан кезінде рибосоманың қызмет атқаратын орталығында бір мезгілде әрқашан нуклеотидтердің көршілес 2 триплеті болады.э Рибосомадан бір триплеттен екі триплетке жайлап, үзілі-үзіле қадамдап жылжиды. Бір триплеттің трансляциясын бітіре салысымен көршілес трилетке секіріп түседі де, қас қағымға тоқтай қалады. Трансляция операциясы 1/5 – 1/6 секундтан артпайды, сөйтіп полипептид қызметі бір буынға ұзарады. Одан әрі қарай тағы келесі триплетке «қадамдап» барып, сәл тоқтайды, осылайша рибосомалар и-РНК-ны бойлай аяғына дейін осылай жылжи береді. И-РНК-ны бойлай қозғалып бара жатқан рибослма көрсетілген. Мұнда рибосоманың и-РНК-ны бойлай біраз жылжығаны, оның бірнеше триплеттерден өтіп, соның нәтижесінде шағын полипептид синтезделіп, рибосомаға ілініп, салбырап тұрғанытұрғаны көрініп тұр. Рибосоманың ЦГУ триплетін жаңа ғана трансляциялап аяұталған сәті көрсетілген.Енді рибосоманың қызмет атқаратын орталығында и-РНК-ның екі триплеті – ЦГУ және ГУЦ болады, ЦГУ – бұл трансляция енді аяқталған триплет; ГУЦ – бұл трансляция енді басталған триплет. ГУЦ әзірге бос тұр, ал ЦГУ т-РНК-мен толыға байланысқан, онда полипептидтік тізбек асылып тұрады. Валин амнқышқылын ілестіріп алған т-РНК көделі триплетінің толықтырғыштық ережесіне сай ГУЦ-те жалғасқан триплетінің толықтырғыштық ережесіне сай ГУЦ-те жалғасқан сәті көрсетілген. Жеткізілетін аминқышқыл мен полипептидтік байланыс пайда болады. Полипептидтік тізбек бір буынға ұзарады. 50 жылдардың бас кезінде, тұңғыш рет белок қолдан синтезделіп алынды. Бұл полипептидтік тізбек не бары 51 аминқышқыл қалдығынан құралған инсулин еді. Мұны синтездеу үшін 5000-ға жуық операция жасауға тура келді. Бұл жұмыспен 10 адам үш жыл бойы айналысты. Тірі клеткада 200-300 аминқышқыл буындарынан құралатын құралатын белоктың бір молекуласы жылдам – 1 – 2 минутта-ақ синтезделіп аяқталады. жүктеу/скачать 3,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|