Ajutor la Tele2, tarife, intrebari

Clasificarea genelor

1) Prin natura interacțiunii într-o pereche alelică:

Dominant (o genă capabilă să suprime manifestarea unei gene recesive alelice acesteia); - recesiv (o genă a cărei expresie este suprimată de gena ei dominantă alelică).

2) Clasificare funcțională:

2) Cod genetic- acestea sunt anumite combinații de nucleotide și secvența locației lor în molecula de ADN. Aceasta este o metodă caracteristică tuturor organismelor vii de codificare a secvenței de aminoacizi a proteinelor folosind o secvență de nucleotide.

ADN-ul folosește patru nucleotide - adenina (A), guanina (G), citozina (C), timina (T), care în literatura rusă sunt desemnate prin literele A, G, T și C. Aceste litere formează alfabetul cod genetic. ARN folosește aceleași nucleotide, cu excepția timinei, care este înlocuită cu o nucleotidă similară - uracil, care este desemnată prin litera U (U în literatura rusă). În moleculele de ADN și ARN, nucleotidele sunt aranjate în lanțuri și, astfel, se obțin secvențe de litere genetice.

Cod genetic

Pentru a construi proteine ​​în natură, sunt utilizați 20 de aminoacizi diferiți. Fiecare proteină este un lanț sau mai multe lanțuri de aminoacizi într-o secvență strict definită. Această secvență determină structura proteinei și, prin urmare, toate proprietățile sale biologice. Setul de aminoacizi este, de asemenea, universal pentru aproape toate organismele vii.

Implementarea informațiilor genetice în celulele vii (adică sinteza unei proteine ​​codificate de o genă) se realizează folosind două procese matriceale: transcripția (adică sinteza ARNm pe o matrice ADN) și traducerea codului genetic. într-o secvență de aminoacizi (sinteza unui lanț polipeptidic pe o matrice de ARNm). Trei nucleotide consecutive sunt suficiente pentru a codifica 20 de aminoacizi, precum și semnalul de oprire care indică sfârșitul secvenței de proteine. Un set de trei nucleotide se numește triplet. Abrevierile acceptate corespunzătoare aminoacizilor și codonilor sunt prezentate în figură.

Proprietățile codului genetic

1. Tripletate- o unitate de cod semnificativă este o combinație de trei nucleotide (un triplet sau codon).

2. Continuitate- nu exista semne de punctuatie intre triplete, adica informatia se citeste continuu.

3. Discretenie- aceeași nucleotidă nu poate face parte din două sau mai multe triplete în același timp.

4. Specificitate- unui codon specific îi corespunde doar un aminoacid.

5. Degenerare (redundanță)- mai mulți codoni pot corespunde aceluiași aminoacid.

6. Versatilitate - cod genetic funcționează la fel în organisme cu diferite niveluri de complexitate - de la viruși la oameni. (Metodele de inginerie genetică se bazează pe aceasta)

3) transcriere - procesul de sinteză a ARN folosind ca matriță ADN-ul care apare în toate celulele vii. Cu alte cuvinte, este transferul de informații genetice de la ADN la ARN.

Transcripția este catalizată de enzima ARN polimeraza dependentă de ADN. Procesul de sinteză a ARN se desfășoară în direcția de la capătul 5" la 3", adică de-a lungul catenei șablon de ADN, ARN polimeraza se mișcă în direcția 3"->5"

Transcripția constă din etapele de inițiere, alungire și terminare.

Inițierea transcripției- un proces complex care depinde de secvența de ADN din apropierea secvenței transcrise (și la eucariote și de părți mai îndepărtate ale genomului - amplificatori și amortizoare) și de prezența sau absența diverșilor factori proteici.

Elongaţie- desfășurarea în continuare a ADN-ului și sinteza ARN-ului de-a lungul lanțului de codificare continuă. ea, ca și sinteza ADN-ului, are loc în direcția 5-3

Încetarea- de îndată ce polimeraza ajunge la terminator, se desprinde imediat de ADN, hibridul ADN-ARN local este distrus și ARN-ul nou sintetizat este transportat din nucleu în citoplasmă, iar transcripția este finalizată.

Prelucrare- un set de reacții care conduc la conversia produselor primare de transcripție și translație în molecule funcționale. Moleculele precursoare inactive funcțional sunt expuse la P. acizi ribonucleici (ARNt, ARNr, ARNm) și mulți alții. proteine.

În procesul de sinteză a enzimelor catabolice (descompunerea substraturilor), la procariote are loc sinteza inductibilă a enzimelor. Acest lucru oferă celulei posibilitatea de a se adapta la condițiile de mediu și de a economisi energie prin oprirea sintezei enzimei corespunzătoare dacă nevoia acesteia dispare.
Pentru a induce sinteza enzimelor catabolice sunt necesare următoarele condiții:

1. Enzima este sintetizată numai atunci când defalcarea substratului corespunzător este necesară pentru celulă.
2. Concentrația substratului în mediu trebuie să depășească un anumit nivel înainte de a se putea forma enzima corespunzătoare.
Mecanismul de reglare a expresiei genelor în Escherichia coli este cel mai bine studiat folosind exemplul operonului lac, care controlează sinteza a trei enzime catabolice care descompun lactoza. Dacă în celulă există multă glucoză și puțină lactoză, promotorul rămâne inactiv, iar proteina represoare este localizată pe operator - transcripția operonului lac este blocată. Când cantitatea de glucoză din mediu, și, prin urmare, din celulă, scade și lactoza crește, apar următoarele evenimente: cantitatea de adenozin monofosfat ciclic crește, se leagă de proteina CAP - acest complex activează promotorul la care ARN polimeraza leagă; în același timp, excesul de lactoză se leagă de proteina represoare și eliberează operatorul din aceasta - calea este deschisă pentru ARN polimerază, începe transcripția genelor structurale ale operonului lac. Lactoza acționează ca un inductor al sintezei acelor enzime care o descompun.

5) Reglarea expresiei genelor la eucariote este mult mai complicat. Diferite tipuri de celule ale unui organism eucariot multicelular sintetizează un număr de proteine ​​identice și, în același timp, diferă unele de altele într-un set de proteine ​​specifice celulelor de un anumit tip. Nivelul de producție depinde de tipul de celule, precum și de stadiul de dezvoltare a organismului. Reglarea expresiei genelor se realizează la nivel celular și organism. Genele celulelor eucariote sunt împărțite în Două tipuri principale: primul determină universalitatea funcțiilor celulare, al doilea determină (determină) funcții celulare specializate. Funcțiile genelor primul grup apărea în toate celulele. Pentru a îndeplini funcții diferențiate, celulele specializate trebuie să exprime un set specific de gene.
Cromozomii, genele și operonii celulelor eucariote au o serie de caracteristici structurale și funcționale, ceea ce explică complexitatea expresiei genelor.
1. Operonii celulelor eucariote au mai multe gene - regulatoare, care pot fi localizate pe diferiți cromozomi.
2. Genele structurale care controlează sinteza enzimelor unui proces biochimic pot fi concentrate în mai mulți operoni, localizați nu numai într-o moleculă de ADN, ci și în mai multe.
3. Secvența complexă a unei molecule de ADN. Există secțiuni informative și neinformative, secvențe de nucleotide informative unice și repetate în mod repetat.
4. Genele eucariote constau din exoni și introni, iar maturarea ARNm este însoțită de excizia intronilor din transcriptele ARN primare corespunzătoare (pro-ARN), adică. îmbinare.
5. Procesul de transcriere a genelor depinde de starea cromatinei. Compactarea ADN-ului local blochează complet sinteza ARN.
6. Transcrierea în celulele eucariote nu este întotdeauna asociată cu translația. ARNm sintetizat poate fi stocat pentru o lungă perioadă de timp sub formă de informaționalozomi. Transcrierea și traducerea apar în compartimente diferite.
7. Unele gene eucariote au o localizare inconsistentă (gene labile sau transpozoni).
8. Metodele de biologie moleculară au relevat efectul inhibitor al proteinelor histonice asupra sintezei ARNm.
9. În timpul dezvoltării și diferențierii organelor, activitatea genelor depinde de hormonii care circulă în organism și provoacă reacții specifice în anumite celule. La mamifere, acțiunea hormonilor sexuali este importantă.
10. La eucariote, la fiecare etapă de ontogeneză se exprimă 5-10% din gene, restul trebuie blocat.

6) repararea materialului genetic

Repararea genetică- procesul de eliminare a daunelor genetice și de refacere a aparatului ereditar, care apare în celulele organismelor vii sub influența unor enzime speciale. Capacitatea celulelor de a repara daune genetice a fost descoperită pentru prima dată în 1949 de geneticianul american A. Kellner. Reparație- o funcție specială a celulelor, care constă în capacitatea de a corecta daune chimice și rupturi în moleculele de ADN deteriorate în timpul biosintezei normale a ADN-ului în celulă sau ca urmare a expunerii la agenți fizici sau chimici. Se realizează prin sisteme speciale de enzime ale celulei. O serie de boli ereditare (de exemplu, xeroderma pigmentosum) sunt asociate cu tulburări ale sistemelor de reparare.

tipuri de reparatii:

Repararea directă este cea mai simplă modalitate de a elimina deteriorarea ADN-ului, care implică de obicei enzime specifice care pot elimina rapid (de obicei într-o singură etapă) deteriorarea corespunzătoare, restabilind structura originală a nucleotidelor. Acesta este cazul, de exemplu, cu ADN-metiltransferaza O6-metilguanină, care elimină o grupare metil dintr-o bază azotată pe unul dintre propriile reziduuri de cisteină.

Fiecare organism viu are un set special de proteine. Anumiți compuși nucleotidici și secvența lor în molecula de ADN formează codul genetic. Transmite informații despre structura proteinei. Un anumit concept a fost acceptat în genetică. Potrivit acesteia, o genă corespundea unei enzime (polipeptidă). Trebuie spus că cercetările asupra acizilor nucleici și proteinelor au fost efectuate pe o perioadă destul de lungă. Mai târziu în articol vom arunca o privire mai atentă asupra codului genetic și proprietăților acestuia. De asemenea, va fi oferită o scurtă cronologie a cercetării.

Terminologie

Codul genetic este o modalitate de codificare a secvenței proteinelor de aminoacizi care implică secvența de nucleotide. Această metodă de generare a informațiilor este caracteristică tuturor organismelor vii. Proteinele sunt substanțe organice naturale cu molecularitate ridicată. Acești compuși sunt prezenți și în organismele vii. Ele constau din 20 de tipuri de aminoacizi, care se numesc canonici. Aminoacizii sunt aranjați într-un lanț și legați într-o secvență strict stabilită. Determină structura proteinei și proprietățile sale biologice. Există, de asemenea, mai multe lanțuri de aminoacizi într-o proteină.

ADN și ARN

Acidul dezoxiribonucleic este o macromoleculă. Ea este responsabilă de transmiterea, stocarea și implementarea informațiilor ereditare. ADN-ul folosește patru baze azotate. Acestea includ adenina, guanina, citozina, timina. ARN-ul este format din aceleași nucleotide, cu excepția faptului că conține timină. În schimb, există o nucleotidă care conține uracil (U). Moleculele de ARN și ADN sunt lanțuri de nucleotide. Datorită acestei structuri, se formează secvențe - „alfabetul genetic”.

Implementarea informatiilor

Sinteza proteinelor, care este codificată de genă, este realizată prin combinarea ARNm pe un model de ADN (transcripție). Codul genetic este, de asemenea, transferat în secvența de aminoacizi. Adică, are loc sinteza lanțului polipeptidic pe ARNm. Pentru a cripta toți aminoacizii și semnalul pentru sfârșitul secvenței proteice, sunt suficiente 3 nucleotide. Acest lanț se numește triplet.

Istoria studiului

Studiul proteinelor și acizilor nucleici a fost realizat de mult timp. La mijlocul secolului al XX-lea au apărut în sfârșit primele idei despre natura codului genetic. În 1953, s-a descoperit că unele proteine ​​constau din secvențe de aminoacizi. Adevărat, la acea vreme nu puteau încă determina numărul lor exact și au existat numeroase dispute în acest sens. În 1953, două lucrări au fost publicate de autorii Watson și Crick. Primul a spus despre structura secundară a ADN-ului, al doilea a vorbit despre copierea sa permisă folosind sinteza șablonului. În plus, s-a pus accent pe faptul că o anumită secvență de baze este un cod care poartă informații ereditare. Fizicianul american și sovietic Georgiy Gamow și-a asumat ipoteza de codificare și a găsit o metodă pentru a o testa. În 1954, a fost publicată lucrarea sa, în timpul căreia a propus să stabilească corespondențe între lanțurile laterale de aminoacizi și „găurile” în formă de diamant și să folosească acest lucru ca mecanism de codare. Apoi a fost numit rombic. Explicându-și munca, Gamow a recunoscut că codul genetic ar putea fi un triplet. Lucrarea fizicianului a fost una dintre primele dintre cele care au fost considerate apropiate de adevăr.

Clasificare

De-a lungul anilor, au fost propuse diverse modele de coduri genetice, de două tipuri: suprapuse și nesuprapuse. Prima sa bazat pe includerea unei nucleotide în mai mulți codoni. Include un cod genetic triunghiular, secvențial și major-minor. Al doilea model presupune două tipuri. Codurile care nu se suprapun includ codul combinat și codul fără virgulă. Prima opțiune se bazează pe codificarea unui aminoacid prin tripleți de nucleotide, iar principalul lucru este compoziția sa. Conform „codului fără virgule”, anumite triplete corespund aminoacizilor, dar altele nu. În acest caz, s-a crezut că dacă orice triplete semnificative ar fi aranjate secvenţial, altele situate într-un cadru de citire diferit ar fi inutile. Oamenii de știință au crezut că este posibil să se selecteze o secvență de nucleotide care să satisfacă aceste cerințe și că există exact 20 de tripleți.

Deși Gamow și coautorii săi au pus la îndoială acest model, acesta a fost considerat cel mai corect în următorii cinci ani. La începutul celei de-a doua jumătăți a secolului XX au apărut noi date care au făcut posibilă descoperirea unor neajunsuri în „codul fără virgule”. S-a descoperit că codonii sunt capabili să inducă sinteza proteinelor in vitro. Mai aproape de 1965, a fost înțeles principiul tuturor celor 64 de tripleți. Ca urmare, a fost descoperită redundanța unor codoni. Cu alte cuvinte, secvența de aminoacizi este codificată de mai multe triplete.

Trăsături distinctive

Proprietățile codului genetic includ:

Variante

Prima abatere a codului genetic de la standard a fost descoperită în 1979 în timpul studiului genelor mitocondriale din corpul uman. Alte variante similare au fost identificate în continuare, inclusiv multe coduri mitocondriale alternative. Acestea includ decodificarea codonului stop UGA, care este utilizat pentru determinarea triptofanului în micoplasme. GUG și UUG în arhee și bacterii sunt adesea folosite ca opțiuni de pornire. Uneori, genele codifică o proteină cu un codon de început care diferă de cel utilizat în mod normal de specie. În plus, în unele proteine, selenocisteina și pirolizina, care sunt aminoacizi nestandard, sunt inserate de ribozom. Ea citește codonul de oprire. Aceasta depinde de secvențele găsite în ARNm. În prezent, selenocisteina este considerată al 21-lea, iar pirolizanul al 22-lea aminoacid prezent în proteine.

Caracteristicile generale ale codului genetic

Cu toate acestea, toate excepțiile sunt rare. În organismele vii, codul genetic are în general o serie de caracteristici comune. Acestea includ compoziția unui codon, care include trei nucleotide (primele două aparțin celor definitorii), transferul de codoni prin ARNt și ribozomi în secvența de aminoacizi.

Funcțiile genetice ale ADN-ului sunt că asigură stocarea, transmiterea și implementarea informațiilor ereditare, care sunt informații despre structura primară a proteinelor (adică compoziția lor de aminoacizi). Legătura dintre ADN și sinteza proteinelor a fost prezisă de biochimiștii J. Beadle și E. Tatum încă din 1944, când studiau mecanismul mutațiilor în mucegaiul Neurospora. Informațiile sunt înregistrate ca o secvență specifică de baze azotate într-o moleculă de ADN folosind un cod genetic. Descifrarea codului genetic este considerată una dintre marile descoperiri ale științelor naturale ale secolului XX. și este echivalat ca importanță cu descoperirea energiei nucleare în fizică. Succesul în acest domeniu este asociat cu numele omului de știință american M. Nirenberg, în laboratorul căruia a fost descifrat primul codon, YYY. Cu toate acestea, întregul proces de decriptare a durat mai mult de 10 ani, mulți oameni de știință celebri din diferite țări au participat la el și nu numai biologi, ci și fizicieni, matematicieni și cibernetici. O contribuție decisivă la dezvoltarea mecanismului de înregistrare a informațiilor genetice a avut-o G. Gamow, care a fost primul care a sugerat că un codon este format din trei nucleotide. Prin eforturile comune ale oamenilor de știință, a fost oferită o descriere completă a codului genetic.

Literele din cercul interior sunt baze în prima poziție în codon, literele din al doilea cerc sunt
bazele sunt în poziţia a 2-a iar literele din afara celui de-al doilea cerc sunt bazele în poziţia a 3-a.
În ultimul cerc sunt denumirile prescurtate ale aminoacizilor. NP - nepolar,
P - reziduuri polare de aminoacizi.

Principalele proprietăți ale codului genetic sunt: triplicitatea, degenerareȘi nesuprapune. Tripletatea înseamnă că o secvență de trei baze determină includerea unui aminoacid specific într-o moleculă de proteină (de exemplu, AUG - metionină). Degenerarea codului este că același aminoacid poate fi codificat de doi sau mai mulți codoni. Nesuprapunerea înseamnă că aceeași bază nu poate apărea în doi codoni adiacenți.

S-a stabilit că codul este universal, adică Principiul înregistrării informațiilor genetice este același în toate organismele.

Tripleții care codifică același aminoacid se numesc codoni sinonimi. De obicei au aceleași baze în pozițiile 1 și 2 și diferă doar în baza a treia. De exemplu, includerea aminoacidului alanină într-o moleculă de proteină este codificată de codoni sinonimi în molecula de ARN - GCA, GCC, GCG, GCY. Codul genetic conține trei tripleți necodificatori (codoni nonsens - UAG, UGA, UAA), care joacă rolul de semnale de stop în procesul de citire a informațiilor.

S-a stabilit că universalitatea codului genetic nu este absolută. În timp ce se menține principiul de codificare comun tuturor organismelor și caracteristicile codului, într-un număr de cazuri se observă o schimbare a încărcăturii semantice a cuvintelor de cod individuale. Acest fenomen a fost numit ambiguitatea codului genetic, iar codul în sine a fost numit cvasi-universal.

Citeste si alte articole Subiectul 6 „Bazele moleculare ale eredității”:

Continuați să citiți alte subiecte din carte "Genetica și selecția. Teorie. Teme. Răspunsuri".

Codul genetic este o modalitate de codificare a secvenței de aminoacizi dintr-o moleculă de proteină folosind secvența de nucleotide dintr-o moleculă de acid nucleic. Proprietățile codului genetic decurg din caracteristicile acestei codificări.

Fiecare aminoacid proteic este asociat cu trei nucleotide consecutive de acid nucleic - triplet, sau codon. Fiecare nucleotidă poate conține una dintre cele patru baze azotate. În ARN este adenina(A), uracil(U), guanina(G), citozină(C). Prin combinarea bazelor azotate (în acest caz, nucleotidele care le conțin) în moduri diferite, puteți obține multe triplete diferite: AAA, GAU, UCC, GCA, AUC etc. Numărul total de combinații posibile este de 64, adică 4 3 .

Proteinele organismelor vii conțin aproximativ 20 de aminoacizi. Dacă natura „ar fi planificat” să codifice fiecare aminoacid nu cu trei, ci cu două nucleotide, atunci varietatea unor astfel de perechi nu ar fi suficientă, deoarece ar fi doar 16 dintre ele, adică. 4 2.

Prin urmare, principala proprietate a codului genetic este triplicitatea acestuia. Fiecare aminoacid este codificat de un triplet de nucleotide.

Deoarece există mult mai multe triplete posibile decât aminoacizii utilizați în moleculele biologice, următoarea proprietate a fost realizată în natura vie: redundanţă cod genetic. Mulți aminoacizi au început să fie codificați nu de un codon, ci de mai mulți. De exemplu, aminoacidul glicina este codificat de patru codoni diferiți: GGU, GGC, GGA, GGG. Redundanța se mai numește degenerare.

Corespondența dintre aminoacizi și codoni este prezentată în tabele. De exemplu, acestea:

În legătură cu nucleotidele, codul genetic are următoarea proprietate: neambiguitate(sau specificitate): fiecărui codon îi corespunde doar un aminoacid. De exemplu, codonul GGU poate codifica numai pentru glicină și niciun alt aminoacid.

Din nou. Redundanța înseamnă că mai mulți tripleți pot codifica același aminoacid. Specificitate - fiecare codon specific poate codifica doar un aminoacid.

Nu există semne de punctuație speciale în codul genetic (cu excepția codonilor stop, care indică sfârșitul sintezei polipeptidelor). Funcția semnelor de punctuație este îndeplinită de tripleți înșiși - sfârșitul unuia înseamnă că altul va începe în continuare. Aceasta implică următoarele două proprietăți ale codului genetic: continuitateȘi nesuprapune. Continuitatea se referă la citirea tripleților imediat după cealaltă. Nesuprapunerea înseamnă că fiecare nucleotidă poate face parte dintr-un singur triplet. Deci prima nucleotidă a următoarei triplete vine întotdeauna după a treia nucleotidă a tripletului precedent. Un codon nu poate începe cu a doua sau a treia nucleotidă a codonului precedent. Cu alte cuvinte, codul nu se suprapune.

Codul genetic are proprietatea versatilitate. Este același pentru toate organismele de pe Pământ, ceea ce indică unitatea originii vieții. Există excepții foarte rare de la acest lucru. De exemplu, unele triplete din mitocondrii și cloroplaste codifică aminoacizi alții decât cei obișnuiți. Acest lucru poate sugera că în zorii vieții au existat variații ușor diferite ale codului genetic.

În cele din urmă, codul genetic are imunitate la zgomot, care este o consecință a proprietății sale de redundanță. Mutațiile punctiforme, care apar uneori în ADN, duc de obicei la înlocuirea unei baze azotate cu alta. Acest lucru schimbă tripletul. De exemplu, a fost AAA, dar după mutație a devenit AAG. Cu toate acestea, astfel de modificări nu conduc întotdeauna la o modificare a aminoacidului din polipeptida sintetizată, deoarece ambele triplete, datorită proprietății de redundanță a codului genetic, pot corespunde unui aminoacid. Având în vedere că mutațiile sunt adesea dăunătoare, proprietatea imunității la zgomot este utilă.

Cod genetic– un sistem de înregistrare a informației genetice în ADN (ARN) sub forma unei anumite secvențe de nucleotide.O anumită secvență de nucleotide în ADN și ARN corespunde unei anumite secvențe de aminoacizi din lanțurile polipeptidice ale proteinelor. Este obișnuit să scrieți codul folosind majuscule ale alfabetului rus sau latin. Fiecare nucleotidă este desemnată prin litera cu care începe denumirea bazei azotate incluse în molecula sa: A (A) - adenină, G (G) - guanină, C (C) - citozină, T (T) - timină; în ARN în loc de timinuracil - U (U). Secvența de nucleotide determină secvența de încorporare a AK în proteina sintetizată.

Proprietățile codului genetic:

1. Tripletate- o unitate de cod semnificativă este o combinație de trei nucleotide (triplet sau codon).
2. Continuitate- nu exista semne de punctuatie intre triplete, adica informatia se citeste continuu.
3. Nesuprapunere- aceeași nucleotidă nu poate face parte simultan din două sau mai multe triplete (nu este observată pentru unele gene suprapuse ale virușilor, mitocondriilor și bacteriilor care codifică mai multe proteine ​​frameshift).
4. Neambiguitate(specificitate) - un codon specific corespunde unui singur aminoacid (cu toate acestea, codonul UGA din Euplotescrassus codifică doi aminoacizi - cisteină și selenocisteină)
5. Degenerescenta(redundanță) - mai mulți codoni pot corespunde aceluiași aminoacid.
6. Versatilitate- codul genetic funcționează la fel în organisme cu diferite niveluri de complexitate - de la viruși la oameni (metodele de inginerie genetică se bazează pe aceasta; există o serie de excepții, prezentate în tabelul din secțiunea „Variații ale codului genetic standard” de mai jos).

Condiții de biosinteză

Biosinteza proteinelor necesită informații genetice din molecula de ADN; ARN mesager - purtătorul acestei informații de la nucleu la locul de sinteză; ribozomi - organele în care are loc sinteza proteinelor în sine; un set de aminoacizi în citoplasmă; transferă ARN-uri care codifică aminoacizi și îi transferă la locul de sinteză pe ribozomi; ATP este o substanță care furnizează energie pentru procesul de codificare și biosinteză.

Etape

Transcriere- procesul de biosinteză a tuturor tipurilor de ARN pe o matrice ADN, care are loc în nucleu.

O anumită secțiune a moleculei de ADN despira, legăturile de hidrogen dintre cele două lanțuri sunt distruse sub acțiunea enzimelor. Pe o catenă de ADN, ca pe un șablon, o copie de ARN este sintetizată din nucleotide conform principiului complementar. În funcție de secțiunea de ADN, ARN-urile ribozomale, de transport și mesager sunt sintetizate în acest fel.

După sinteza ARNm, acesta părăsește nucleul și este trimis în citoplasmă la locul sintezei proteinelor pe ribozomi.

Difuzare- procesul de sinteză a lanțurilor polipeptidice desfășurat pe ribozomi, unde ARNm este un intermediar în transmiterea informațiilor despre structura primară a proteinei.

Biosinteza proteinelor constă dintr-o serie de reacții.

1. Activarea și codificarea aminoacizilor. ARNt are forma unei frunze de trifoi, în bucla centrală a căreia se află un anticodon triplet, corespunzător codului pentru un anumit aminoacid și codonului de pe ARNm. Fiecare aminoacid este conectat la ARNt-ul corespunzător folosind energia ATP. Se formează un complex tARN-aminoacid, care intră în ribozomi.

2. Formarea complexului ARNm-ribozom. ARNm din citoplasmă este conectat prin ribozomi pe ER granular.

3. Asamblarea lanțului polipeptidic. ARNt cu aminoacizi, după principiul complementarității anticodon-codon, se combină cu ARNm și intră în ribozom. În centrul peptidic al ribozomului, se formează o legătură peptidică între doi aminoacizi, iar ARNt-ul eliberat părăsește ribozomul. În acest caz, ARNm avansează câte un triplet de fiecare dată, introducând un nou ARNt - un aminoacid și eliminând ARNt-ul eliberat din ribozom. Întregul proces este asigurat de energia ATP. Un ARNm se poate combina cu mai mulți ribozomi, formând un polizom, unde multe molecule ale unei proteine ​​sunt sintetizate simultan. Sinteza se termină atunci când codonii nonsens (coduri stop) încep pe ARNm. Ribozomii sunt separați de ARNm și lanțurile polipeptidice sunt îndepărtate din aceștia. Întrucât întregul proces de sinteză are loc pe reticulul endoplasmatic granular, lanțurile polipeptidice rezultate intră în tubii ER, unde își dobândesc structura finală și sunt transformate în molecule proteice.

Toate reacțiile de sinteză sunt catalizate de enzime speciale cu cheltuirea energiei ATP. Rata de sinteză este foarte mare și depinde de lungimea polipeptidei. De exemplu, în ribozomul de Escherichia coli, o proteină de 300 de aminoacizi este sintetizată în aproximativ 15-20 de secunde.