Биосинтеза на протеини, Студент Гуру
Генът и неговата роля в биосинтезата.
Протеините са най-важните компоненти на живите същества, не само защото съставляват по-голямата част от клетката, но и защото осигуряват нейната функционална активност и уникалност. Всяка клетка има набор от свои специфични протеини, които са специфични за тази клетка. Той се различава както от набора от протеини на клетките на други организми, така и от набора от протеини, характерни за клетките на други тъкани на даден организъм, тъй като във всяка клетка се извършва синтеза на специфични за нея протеини. Информацията за това кои протеини трябва да се синтезират в клетките на даден организъм се съхранява в ядрото, тази информация се „записва“ под формата на последователност от нуклеотиди в ДНК. Част от ДНК молекула (секция от ДНК), нуклеотидна последователност, която определя последователността на аминокиселините в даден протеин, се наричаген. В зависимост от еволюционния път, който е изминал даден организъм, една ДНК молекула може да съдържа от стотици до десетки хиляди гени.
Нека разгледаме как последователността на нуклеотидите може да определи последователността на аминокиселините. Известно е, че молекулата на ДНК се състои от четири вида нуклеотиди, така че информацията в ДНК може да бъде написана с четири букви (A, G, T, C). Необходим е повече от един нуклеотид за кодиране на една аминокиселина, както се вижда от просто математическо изчисление, тъй като 20 различни аминокиселини се намират в протеините. защото от 4 нуклеотида могат да бъдат направени само 16 различни комбинации от два нуклеотида (4 2 \u003d 16), което е по-малко от 20, тогава кодиращата аминокиселинна последователност трябва да се състои от повече от две букви. Ако обаче кодиращата „дума“ е написана като комбинация от три букви (нуклеотиди), тогава в този случай броят на различните опции вече е 64 (4 3 =64), което очевидно е по-голямо от 20. По този начин комбинация от три нуклеотида (триплетен код) ще бъде достатъчна, за да кодира 20 аминокиселини. Набор от комбинации от три нуклеотида, кодиращи определени аминокиселини, се наричаДНК код или по друг начингенетичен код.
В момента ДНК кодът е напълно дешифриран, т.е. известно е коитриплетни комбинации от нуклеотиди кодират 20-те аминокиселини, които изграждат протеина. Използвайки комбинация от три нуклеотида, можете да създадете значително по-голям брой кодиращи „думи“, отколкото е необходимо за кодиране на 20 аминокиселини. Оказва се, че всяка аминокиселина е кодирана от повече от един триплет, т.е.генетичният код е изроден (излишен). Така, например, аминокиселината фенилаланин може да бъде кодирана не само от UUU последователността (mRNA код), но и от UUC последователността. Има само две аминокиселини (триптофан и метионин), които са кодирани от един триплет. Трябва да се отбележи, че значението на думата "изроден" не означава "неточен", т.к един триплет не може да кодира две различни аминокиселини. Такагенетичният код е недвусмислен.
Последователността от трибуквени кодови думи определя последователността на аминокиселините в полипептидната верига.
Съществена характеристика на генетичния код е, че му липсват сигнали, които отделят една кодираща „дума“ (тя се наричакодон ) от друга. Следователно, началото на информацията за четене трябва да бъде разположено на правилното място на молекулата на ДНК (РНК) и да продължи последователно от един кодон към друг. В противен случай нуклеотидната последователност ще бъде променена във всички кодони. Това се потвърждава от появата на мутации, причината за които е загубата на последователността(изтриване ), или обратно, вмъкване в него (вмъкване ) на един или два нуклеотида. При такива мутации се синтезира дефектен протеин поради изместване на рамката за четене. Друг случай, ако има загуба или вмъкване на три нуклеотида. На базата на такъв ген се синтезира протеин, който се различава от нормалния само по липсата на една аминокиселина (делеция на 3 нуклеотида) или появата на допълнителна аминокиселина (вмъкване на 3 нуклеотида).
Друга особеност на генетичния код е, че три триплета (UAA, UAG и UGA) не кодират аминокиселини, а своеобразни "препинателни знаци". Те играят ролята настоп сигнали, сигнализиращи за края на синтеза на полипептидната верига.Генетичният код е универсален, т.е. триплетите, които кодират едни и същи аминокиселини, са еднакви за всички живи организми. Един и същ кодон кодира специфична аминокиселина при хора, вируси и растения. Следователно генетичният език е еднакъв за всички видове.
Универсалността на генетичния код показва, че той е възникнал в процеса на генетичната еволюция почти във формата, в която съществува днес. Израждането на кода се отнася само за третата база на кодона: серинът, например, е кодиран от триплетите UCU, UCC, UCA и UCG. По този начин кодирането на определена аминокиселина се определя главно от първите две букви. От това можем да предположим, че първоначално генетичният код е бил дублет и е съдържал информация само за 16 (и вероятно по-малко) аминокиселини.
Реакции на матричен синтез.
Реакциите на матричен синтез са реакции, които протичат с помощта на матрица. Матрицата е готова структура, в съответствие с която се синтезира нова структура. За протеинов синтезмолекули са необходими два типа реакции: транскрипция, която е необходима за прехвърлянето на генетична информация от ядрото към цитоплазмата, итранслация. В допълнение, реакциите на синтез на матрица включват реакцията на самоудвояване на ДНК (репликация ). При синтеза на ДНК и синтеза на иРНК една от ДНК веригите се използва като матрица, върху която се образува комплементарна верига. Така в резултат на реакции на матричен синтез се образуват структури, изградени по строго определен план. Реакциите на матричен синтез се срещат само в дивата природа, в резултат на което информацията се прехвърля от едно поколение живи организми към друго (репликация), както и синтезът на протеинови молекули в съответствие с информацията, която е „записана“ в генетичния материал.