Matrixreaktionen. Lösen von Problemen in der allgemeinen Biologie

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1. Matrixsynthesereaktionen

In lebenden Systemen treten Reaktionen auf, die in der unbelebten Natur unbekannt sind - Reaktionen der Matrixsynthese.

Der Begriff "Matrix" in der Technik bezieht sich auf die Form, die zum Gießen von Münzen, Medaillen, typografischen Lettern verwendet wird: Das gehärtete Metall reproduziert exakt alle Details der zum Gießen verwendeten Form. Die Matrixsynthese ist wie das Gießen auf eine Matrix: Neue Moleküle werden genau nach dem Bauplan synthetisiert, der in der Struktur bereits vorhandener Moleküle festgelegt ist.

Das Matrixprinzip liegt den wichtigsten Synthesereaktionen der Zelle zugrunde, wie der Synthese von Nukleinsäuren und Proteinen. Bei diesen Reaktionen wird eine exakte, streng spezifische Abfolge von Monomereinheiten in den synthetisierten Polymeren bereitgestellt.

Hier kommt es zu einer gerichteten Kontraktion von Monomeren zu einem bestimmten Ort in der Zelle – zu den Molekülen, die als Matrix dienen, wo die Reaktion abläuft. Wenn solche Reaktionen das Ergebnis einer zufälligen Kollision von Molekülen wären, würden sie unendlich langsam ablaufen. Die Synthese komplexer Moleküle nach dem Matrixprinzip erfolgt schnell und präzise.

Die Rolle der Matrix bei Matrixreaktionen spielen Makromoleküle von Nukleinsäuren DNA oder RNA.

Monomere Moleküle, aus denen das Polymer synthetisiert wird – Nukleotide oder Aminosäuren – werden nach dem Prinzip der Komplementarität in einer fest definierten, vorgegebenen Reihenfolge auf der Matrix lokalisiert und fixiert.

Dann erfolgt eine "Vernetzung" von Monomereinheiten zu einer Polymerkette, und das fertige Polymer wird aus der Matrix gekippt.

Danach ist die Matrix bereit, ein neues Polymermolekül zusammenzubauen. Es ist klar, dass genau wie nur eine Münze, ein Buchstabe auf eine gegebene Form gegossen werden kann, auch nur ein Polymer auf einem gegebenen Matrixmolekül "zusammengebaut" werden kann.

Der Matrixtyp von Reaktionen ist ein spezifisches Merkmal der Chemie lebender Systeme. Sie sind die Grundlage der grundlegenden Eigenschaft aller Lebewesen - ihrer Fähigkeit, ihre eigene Art zu reproduzieren.

Matrixsynthesereaktionen umfassen:

1. DNA-Replikation - der Prozess der Selbstverdopplung des DNA-Moleküls, der unter der Kontrolle von Enzymen durchgeführt wird. Auf jedem der nach dem Aufbrechen von Wasserstoffbrücken gebildeten DNA-Stränge wird unter Beteiligung des Enzyms DNA-Polymerase ein DNA-Tochterstrang synthetisiert. Das Material für die Synthese sind freie Nukleotide, die im Zytoplasma von Zellen vorhanden sind.

Die biologische Bedeutung der Replikation liegt in der exakten Übertragung der Erbinformation vom Elternmolekül auf die Tochtermoleküle, die normalerweise bei der Teilung somatischer Zellen stattfindet.

Das DNA-Molekül besteht aus zwei komplementären Strängen. Diese Ketten werden durch schwache Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten, die von Enzymen aufgebrochen werden können.

Das Molekül ist in der Lage, sich selbst zu verdoppeln (Replikation), und auf jeder alten Hälfte des Moleküls wird eine neue Hälfte davon synthetisiert.

Außerdem kann ein mRNA-Molekül auf einem DNA-Molekül synthetisiert werden, das dann die von der DNA erhaltene Information an den Ort der Proteinsynthese überträgt.

Informationsübertragung und Proteinsynthese folgen einem Matrixprinzip, vergleichbar mit der Arbeit einer Druckmaschine in einer Druckerei. Informationen aus der DNA werden immer wieder kopiert. Treten beim Kopieren Fehler auf, werden diese in allen nachfolgenden Kopien wiederholt.

Einige Fehler beim Kopieren von Informationen durch ein DNA-Molekül können zwar korrigiert werden - der Prozess der Fehlerbeseitigung wird als Reparatur bezeichnet. Die erste der Reaktionen im Prozess der Informationsübertragung ist die Replikation des DNA-Moleküls und die Synthese neuer DNA-Stränge.

2. Transkription - die Synthese von i-RNA auf DNA, der Vorgang des Entfernens von Informationen aus einem DNA-Molekül, das von einem i-RNA-Molekül darauf synthetisiert wurde.

I-RNA besteht aus einem Strang und wird auf DNA gemäß der Komplementaritätsregel unter Beteiligung eines Enzyms synthetisiert, das den Beginn und das Ende der Synthese des i-RNA-Moleküls aktiviert.

Das fertige mRNA-Molekül gelangt an den Ribosomen ins Zytoplasma, wo die Synthese von Polypeptidketten stattfindet.

3. Translation – Proteinsynthese auf i-RNA; der Prozess der Übersetzung der in der Nukleotidsequenz einer mRNA enthaltenen Information in die Sequenz von Aminosäuren in einem Polypeptid.

4. Synthese von RNA oder DNA auf RNA-Viren

Die Proteinbiosynthese gehört somit zu den Arten des plastischen Austauschs, bei dem die in DNA-Genen codierte Erbinformation in eine bestimmte Abfolge von Aminosäuren in Proteinmolekülen umgesetzt wird.

Proteinmoleküle sind im Wesentlichen Polypeptidketten, die aus einzelnen Aminosäuren bestehen. Aber Aminosäuren sind nicht aktiv genug, um sich alleine miteinander zu verbinden. Daher müssen Aminosäuren aktiviert werden, bevor sie sich miteinander verbinden und ein Proteinmolekül bilden. Diese Aktivierung erfolgt unter Einwirkung spezieller Enzyme.

Durch die Aktivierung wird die Aminosäure labiler und bindet unter Einwirkung des gleichen Enzyms an t-RNA. Jeder Aminosäure entspricht eine streng spezifische t-RNA, die ihre „eigene“ Aminosäure findet und an das Ribosom überträgt.

Folglich erhält das Ribosom verschiedene aktivierte Aminosäuren, die mit ihren tRNAs verbunden sind. Das Ribosom ist wie ein Förderband zum Zusammenbau einer Proteinkette aus verschiedenen Aminosäuren, die in es eintreten.

Gleichzeitig mit der t-RNA, auf der die eigene Aminosäure "sitzt", gelangt ein "Signal" von DNA, die im Zellkern enthalten ist, in das Ribosom. Entsprechend diesem Signal wird das eine oder andere Protein im Ribosom synthetisiert.

Der steuernde Einfluss der DNA auf die Proteinsynthese erfolgt nicht direkt, sondern mit Hilfe eines speziellen Vermittlers - Matrix oder Boten-RNA (mRNA oder mRNA), die im Zellkern unter dem Einfluss von DNA synthetisiert wird, daher spiegelt ihre Zusammensetzung die wider Zusammensetzung der DNA. Das RNA-Molekül ist sozusagen ein Abguss der DNA-Form. Die synthetisierte mRNA tritt in das Ribosom ein und überträgt sozusagen einen Plan auf diese Struktur - in welcher Reihenfolge die aktivierten Aminosäuren, die in das Ribosom eingetreten sind, miteinander verbunden werden sollten, um ein bestimmtes Protein zu synthetisieren. Andernfalls wird die in DNA codierte genetische Information auf mRNA und dann auf Protein übertragen.

Das mRNA-Molekül dringt in das Ribosom ein und vernäht es. Der durch ein Codon (Triplett) definierte Abschnitt davon, der sich aktuell im Ribosom befindet, interagiert ganz spezifisch mit einem seiner Struktur entsprechenden Triplett (Anticodon) in der Transfer-RNA, die die Aminosäure in das Ribosom gebracht hat.

Transfer-RNA nähert sich mit ihrer Aminosäure einem bestimmten Codon der i-RNA und verbindet sich damit; eine weitere t-RNA mit einer anderen Aminosäure schließt sich an den nächsten, benachbarten Abschnitt der i-RNA an, und so weiter, bis die gesamte Kette der i-RNA abgelesen ist, bis alle Aminosäuren in der richtigen Reihenfolge aneinandergereiht sind und a bilden Proteinmolekül.

Und t-RNA, die die Aminosäure an eine bestimmte Stelle der Polypeptidkette geliefert hat, wird von ihrer Aminosäure freigesetzt und verlässt das Ribosom. Matrixzellen-Nukleingen

Im Zytoplasma kann sich dann wieder die gewünschte Aminosäure anschließen, die wiederum an das Ribosom übertragen wird.

Am Prozess der Proteinsynthese sind nicht nur ein, sondern mehrere Ribosomen, Polyribosomen, gleichzeitig beteiligt.

Die wichtigsten Phasen der Übertragung genetischer Informationen:

Synthese auf DNA wie auf einer i-RNA-Matrize (Transkription)

Synthese in den Ribosomen der Polypeptidkette nach dem in der i-RNA enthaltenen Programm (Translation).

Die Stadien sind universell für alle Lebewesen, aber die zeitlichen und räumlichen Beziehungen dieser Prozesse unterscheiden sich bei Pro- und Eukaryoten.

Bei Eukaryoten sind Transkription und Translation räumlich und zeitlich strikt getrennt: Die Synthese verschiedener RNAs findet im Zellkern statt, danach müssen die RNA-Moleküle den Zellkern verlassen und die Kernmembran passieren. Dann wird die RNA im Zytoplasma zum Ort der Proteinsynthese transportiert - den Ribosomen. Erst danach kommt der nächste Schritt – die Übersetzung.

In Prokaryoten finden Transkription und Translation gleichzeitig statt.

Der Ort der Synthese von Proteinen und allen Enzymen in der Zelle sind also Ribosomen - sie sind wie Protein-"Fabriken", wie eine Montagewerkstatt, wo alle Materialien herkommen, die zum Zusammenbau der Protein-Polypeptidkette aus Aminosäuren erforderlich sind. Die Art des synthetisierten Proteins hängt von der Struktur der i-RNA ab, von der Reihenfolge der darin enthaltenen Nukleoide, und die Struktur der i-RNA spiegelt die Struktur der DNA wider, so dass letztendlich die spezifische Struktur der Protein, d.h. die Reihenfolge, in der verschiedene Aminosäuren darin angeordnet sind, hängt von der Anordnung der Nukleoide in der DNA, von der Struktur der DNA ab.

Die aufgestellte Theorie der Proteinbiosynthese wurde Matrixtheorie genannt. Matrix wird diese Theorie genannt, weil Nukleinsäuren sozusagen die Rolle von Matrizen spielen, in denen alle Informationen über die Abfolge von Aminosäureresten in einem Proteinmolekül festgehalten werden.

Die Entstehung der Matrixtheorie der Proteinbiosynthese und die Entschlüsselung des Aminosäurecodes ist die größte wissenschaftliche Errungenschaft des 20. Jahrhunderts, der wichtigste Schritt zur Aufklärung des molekularen Mechanismus der Vererbung.

Algorithmus zum Lösen von Problemen.

Typ 1. DNA selbstkopierend. Eine der DNA-Ketten hat die folgende Nukleotidsequenz: AGTACCGATACCTGATTTACG... Welche Nukleotidsequenz hat die zweite Kette desselben Moleküls? Um die Nukleotidsequenz des zweiten Strangs eines DNA-Moleküls zu schreiben, genügt es, wenn die Sequenz des ersten Strangs bekannt ist, Thymin durch Adenin, Adenin durch Thymin, Guanin durch Cytosin und Cytosin durch Guanin zu ersetzen. Nachdem wir einen solchen Austausch vorgenommen haben, erhalten wir die Sequenz: TACCTGGCTATGAGCCTAAATG... Typ 2. Proteincodierung. Die Aminosäurekette des Ribonuklease-Proteins hat folgenden Anfang: Lysin-Glutamin-Threonin-Alanin-Alanin-Alanin-Lysin... Ab welcher Nukleotidsequenz beginnt das diesem Protein entsprechende Gen? Verwenden Sie dazu die Tabelle des genetischen Codes. Für jede Aminosäure finden wir ihre Codebezeichnung in Form des entsprechenden Nukleotid-Trios und schreiben sie aus. Ordnet man diese Tripletts nacheinander in der gleichen Reihenfolge an, in der die entsprechenden Aminosäuren stehen, erhält man die Formel für den Aufbau des Boten-RNA-Abschnitts. In der Regel gibt es mehrere solcher Tripel, die Auswahl erfolgt nach Ihrer Entscheidung (aber nur eines der Tripel wird vergeben). Es kann jeweils mehrere Lösungen geben. AAACAAAATSUGTSGGTSUGTSGAAG Typ 3. Dekodierung von DNA-Molekülen. Mit welcher Aminosäuresequenz beginnt das Protein, wenn es von einer solchen Nukleotidsequenz kodiert wird: ACGCCCATGGCCGGT ... Durch das Prinzip der Komplementarität finden wir die Struktur der informativen RNA-Stelle, die auf diesem Abschnitt des DNA-Moleküls gebildet wird: UGCGGGUACCCGGCCA . .. Dann wenden wir uns der Tabelle des genetischen Codes zu und finden und schreiben für jedes Trio von Nukleotiden, beginnend mit dem ersten, die entsprechende Aminosäure: Cystein-Glycin-Tyrosin-Arginin-Prolin-...

2. Biologie-Abstract in Klasse 10 "A" zum Thema: Proteinbiosynthese

Zweck: Einführung in die Prozesse der Transkription und Übersetzung.

Lehrreich. Führen Sie die Konzepte von Gen, Triplett, Codon, DNA-Code, Transkription und Translation ein und erklären Sie die Essenz des Prozesses der Proteinbiosynthese.

Entwicklung. Entwicklung von Aufmerksamkeit, Gedächtnis, logischem Denken. Training des räumlichen Vorstellungsvermögens.

Lehrreich. Erziehung einer Arbeitskultur im Unterricht, Respekt vor der Arbeit anderer.

Ausstattung: Tafel, Tabellen zur Proteinbiosynthese, Magnettafel, dynamisches Modell.

Literatur: Lehrbücher Yu.I. Polyansky, D. K. Belyaeva, A.O. Ruwinsky; "Grundlagen der Zytologie" O.G. Mashanova, "Biologie" V.N. Yarygina, "Gene und Genome" Singer und Berg, Schulheft, N.D. Lisova-Studien. Ein Handbuch für die 10. Klasse "Biologie".

Methoden und methodische Techniken: Geschichte mit Gesprächselementen, Demonstrationen, Tests.

	Materialprüfung. Verteilen Sie Flyer und Testfälle. Alle Hefte und Lehrbücher sind geschlossen. 1 Fehler bei der 10. Frage ist 10, bei der 10. nicht erledigt - 9 usw.
	Schreiben Sie das Thema der heutigen Lektion auf: Proteinbiosynthese. Das gesamte DNA-Molekül ist in Segmente unterteilt, die die Aminosäuresequenz eines Proteins codieren. Schreiben Sie auf: Ein Gen ist ein Abschnitt eines DNA-Moleküls, der Informationen über die Abfolge von Aminosäuren in einem Protein enthält.
	DNA-Code. Wir haben 4 Nukleotide und 20 Aminosäuren. Wie kann man sie vergleichen? Wenn 1 Nukleotid 1 a/k codiert, => 4 a/k; wenn 2 Nukleotide - 1 a / c - (wie viele?) 16 Aminosäuren. Daher codiert 1 Aminosäure 3 Nukleotide - ein Triplett (Codon). Zählen Sie, wie viele Kombinationen möglich sind? - 64 (3 davon sind Satzzeichen). Ausreichend und sogar im Übermaß. Warum Exzess? 1 a / c kann in 2-6 Tripletts codiert werden, um die Zuverlässigkeit der Speicherung und Übertragung von Informationen zu verbessern. Eigenschaften des DNA-Codes. 1) Code-Triplett: 1 Aminosäure codiert 3 Nukleotide. 61 Triplett codiert a / k, wobei ein AUG den Beginn des Proteins anzeigt und 3 - Satzzeichen. 2) Der Code ist degeneriert – 1 a/k codiert 1,2,3,4,6 Tripletts 3) Der Code ist eindeutig - 1 Triplett nur 1 a / c 4) Nicht überlappender Code – von 1 bis zum letzten Triplett codiert das Gen nur 1 Protein 5) Der Code ist fortlaufend – es gibt keine Satzzeichen innerhalb des Gens. Sie sind nur zwischen Genen. *6) Der Code ist universell – alle 5 Königreiche haben denselben Code. Nur in Mitochondrien sind 4 Drillinge verschieden.* Denken Sie zu Hause nach und sagen Sie mir warum?
	Alle Informationen sind in der DNA enthalten, aber die DNA selbst ist nicht an der Proteinbiosynthese beteiligt. Wieso den? Informationen werden in i-RNA geschrieben, und bereits darauf findet im Ribosom eine Synthese eines Proteinmoleküls statt. DNA-RNA-Protein. Sagen Sie mir, ob es Organismen gibt, die die umgekehrte Reihenfolge haben: RNA DNA?
	Biosynthetische Faktoren: Das Vorhandensein von Informationen, die im DNA-Gen kodiert sind. Das Vorhandensein einer intermediären i-RNA für die Informationsübertragung vom Zellkern zu den Ribosomen. Das Vorhandensein einer Organelle - eines Ribosoms. Verfügbarkeit von Rohstoffen - Nukleotide und a / c Vorhandensein von tRNA, um Aminosäuren an die Montagestelle zu liefern Das Vorhandensein von Enzymen und ATP (Warum?)
	biosynthetischer Prozess. Transkription (auf dem Modell anzeigen) Umschreiben der Nukleotidsequenz von DNA zu mRNA. Die Biosynthese von RNA-Molekülen verläuft nach den Prinzipien der DNA: Matrixsynthese Kostenlos DNA und RNA DNA wird mit Hilfe eines speziellen Enzyms gespalten, ein anderes Enzym beginnt an einer der Ketten mRNA zu synthetisieren. Die Größe einer mRNA beträgt 1 oder mehr Gene. I-RNA verlässt den Zellkern durch Kernporen und gelangt zum freien Ribosom.
	Übertragung. Synthese von Polypeptidketten von Proteinen, durchgeführt am Ribosom. Hat man ein freies Ribosom gefunden, wird mRNA durch dieses hindurchgefädelt. I-RNA tritt als AUG-Triplett in das Ribosom ein. Gleichzeitig können sich nur 2 Tripletts (6 Nukleotide) im Ribosom befinden. Wir haben Nukleotide im Ribosom, jetzt müssen wir irgendwie a / c dorthin liefern. Mit Hilfe von was? - t-RNA. Betrachten Sie seine Struktur. Transfer-RNAs (tRNAs) sind ungefähr 70 Nukleotide lang. Jede t-RNA hat ein Akzeptorende, an das ein Aminosäurerest angehängt ist, und ein Adaptorende, das ein Triplett von Nukleotiden trägt, das zu jedem Codon der i-RNA komplementär ist, daher wurde dieses Triplett Anticodon genannt. Wie viele Arten von tRNA braucht man in einer Zelle? Die t-RNA mit dem entsprechenden a/k versucht, sich der m-RNA anzuschließen. Wenn das Anticodon zum Codon komplementär ist, dann wird eine Bindung angebracht und es entsteht eine Bindung, die als Signal für die Bewegung des Ribosoms entlang des mRNA-Strangs um ein Triplett dient. A / c verbindet sich mit der Peptidkette, und t-RNA, befreit von a / c, tritt in das Zytoplasma ein, um nach einem anderen solchen a / c zu suchen. Dadurch verlängert sich die Peptidkette, bis die Translation endet und das Ribosom von der mRNA abspringt. Mehrere Ribosomen können auf einer mRNA platziert werden (im Lehrbuch die Abbildung in Absatz 15). Die Proteinkette tritt in das EPS ein, wo sie eine Sekundär-, Tertiär- oder Quartärstruktur annimmt. Der gesamte Vorgang ist im Lehrbuch Abb. 22 dargestellt - finden Sie zu Hause einen Fehler in dieser Abbildung - erhalten Sie 5) Sag mir, wie laufen diese Prozesse bei Prokaryoten ab, wenn sie keinen Zellkern haben?
	Regulation der Biosynthese. Jedes Chromosom ist linear in Operons unterteilt, die aus einem Regulatorgen und einem Strukturgen bestehen. Das Signal für das Regulatorgen ist entweder das Substrat oder die Endprodukte.
	1. Suchen Sie die im DNA-Fragment codierten Aminosäuren. T-A-C-G-A-A-A-A-T-C-A-A-T-C-T-C-U-A-U- Lösung: A-U-G-C-U-U-U-U-A-G-U-U-A-G-A-G-A-U-A- MET LEI LEI VAL ARG ASP Es ist notwendig, ein Fragment der i-RNA zusammenzusetzen und es in Tripletts zu zerlegen. 2. Finden Sie t-RNA-Anticodons, um die angezeigten Aminosäuren an die Montagestelle zu übertragen. Met, drei, Fön, arg.
	Hausaufgaben § 29.

Der Ablauf der Matrixreaktionen während der Proteinbiosynthese lässt sich als Diagramm darstellen:

Variante 1

1. Der genetische Code ist

a) ein System zur Aufzeichnung der Reihenfolge von Aminosäuren in einem Protein unter Verwendung von DNA-Nukleotiden

b) ein Abschnitt eines DNA-Moleküls aus 3 benachbarten Nukleotiden, der für die Festlegung einer bestimmten Aminosäure in einem Proteinmolekül verantwortlich ist

c) die Eigenschaft von Organismen, genetische Informationen von den Eltern auf die Nachkommen zu übertragen

d) Einheit zum Lesen genetischer Informationen

40. Jede Aminosäure wird von drei Nukleotiden kodiert - das ist

a) Spezifität

b) Triplett

c) Entartung

d) nicht überlappend

41. Aminosäuren werden durch mehr als ein Codon verschlüsselt - das ist

a) Spezifität

b) Triplett

c) Entartung

d) nicht überlappend

42. In Eukaryoten ist ein Nukleotid Teil nur eines Codons - das ist

a) Spezifität

b) Triplett

c) Entartung

d) nicht überlappend

43. Alle lebenden Organismen auf unserem Planeten haben den gleichen genetischen Code - das ist

a) Spezifität

b) Universalität

c) Entartung

d) nicht überlappend

44. Die Aufteilung von drei Nukleotiden in Codons ist rein funktionell und existiert nur zum Zeitpunkt des Translationsprozesses

a) Code ohne Kommas

b) Triplett

c) Entartung

d) nicht überlappend

45. Die Anzahl der Sense-Codons im genetischen Code

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Matrixsynthesereaktionen.

In lebenden Systemen gibt es Reaktionen, die der unbelebten Natur unbekannt sind - Reaktionen Matrixsynthese .

Der Begriff „Matrix„in der technik bezeichnen sie die form zum gießen von münzen, medaillen, typografischen schriften: das gehärtete metall gibt exakt alle details der zum gießen verwendeten form wieder. Matrixsynthese gleicht einem Abguss auf einer Matrize: Neue Moleküle werden streng nach dem Plan synthetisiert, der in der Struktur bereits vorhandener Moleküle festgelegt ist.

Das Matrixprinzip liegt im Kern die wichtigsten Synthesereaktionen der Zelle, wie die Synthese von Nukleinsäuren und Proteinen. Bei diesen Reaktionen wird eine exakte, streng spezifische Abfolge von Monomereinheiten in den synthetisierten Polymeren bereitgestellt.

Dies ist, wo gerichtet Ziehen von Monomeren an eine bestimmte Stelle Zellen - in Moleküle, die als Matrix dienen, in der die Reaktion stattfindet. Wenn solche Reaktionen das Ergebnis einer zufälligen Kollision von Molekülen wären, würden sie unendlich langsam ablaufen. Die Synthese komplexer Moleküle nach dem Matrixprinzip erfolgt schnell und präzise.

Die Rolle der Matrix Makromoleküle der Nukleinsäuren DNA oder RNA spielen bei Matrixreaktionen mit.

monomere Moleküle, aus denen das Polymer synthetisiert wird - Nukleotide oder Aminosäuren - werden nach dem Prinzip der Komplementarität in einer fest definierten, vorgegebenen Reihenfolge auf der Matrix angeordnet und fixiert.

Dann kommt "Vernetzung" von Monomereinheiten zu einer Polymerkette, und das fertige Polymer wird aus der Matrix getropft.

Danach Matrix bereit zum Zusammenbau eines neuen Polymermoleküls. Es ist klar, dass genau wie nur eine Münze, ein Buchstabe auf eine gegebene Form gegossen werden kann, auch nur ein Polymer auf einem gegebenen Matrixmolekül "zusammengebaut" werden kann.

Matrixartige Reaktionen- eine Besonderheit der Chemie lebender Systeme. Sie sind die Grundlage der grundlegenden Eigenschaft aller Lebewesen – ihrer Fähigkeit zu replizieren.

Zu Matrixsynthesereaktionen enthalten:

1. DNA-Replikation - der Prozess der Selbstduplikation des DNA-Moleküls, der unter der Kontrolle von Enzymen durchgeführt wird. Auf jedem der nach dem Aufbrechen von Wasserstoffbrücken gebildeten DNA-Stränge wird unter Beteiligung des Enzyms DNA-Polymerase ein DNA-Tochterstrang synthetisiert. Das Material für die Synthese sind freie Nukleotide, die im Zytoplasma von Zellen vorhanden sind.

Das DNA-Molekül besteht aus zwei komplementären Strängen. Diese Ketten werden durch schwache Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten, die von Enzymen aufgebrochen werden können.

Das Molekül ist in der Lage, sich selbst zu verdoppeln (Replikation), und auf jeder alten Hälfte des Moleküls wird eine neue Hälfte davon synthetisiert.

Außerdem kann ein mRNA-Molekül auf einem DNA-Molekül synthetisiert werden, das dann die von der DNA erhaltene Information an den Ort der Proteinsynthese überträgt.

Es stimmt, einige Fehler beim Kopieren von Informationen durch ein DNA-Molekül können korrigiert werden - der Prozess der Fehlerbeseitigung wird genannt Wiedergutmachungen. Die erste der Reaktionen im Prozess der Informationsübertragung ist die Replikation des DNA-Moleküls und die Synthese neuer DNA-Stränge.

2. Transkription - Synthese von i-RNA auf DNA, der Vorgang des Entfernens von Informationen aus einem DNA-Molekül, das von einem i-RNA-Molekül darauf synthetisiert wurde.

Das fertige mRNA-Molekül gelangt an den Ribosomen ins Zytoplasma, wo die Synthese von Polypeptidketten stattfindet.

3. Übertragung - Proteinsynthese auf i-RNA; der Prozess der Übersetzung der in der Nukleotidsequenz einer mRNA enthaltenen Information in die Sequenz von Aminosäuren in einem Polypeptid.

4 .Synthese von RNA oder DNA aus RNA-Viren

Die Abfolge der Matrixreaktionen während der Proteinbiosynthese kann dargestellt werden als planen:

nicht transkribierter DNA-Strang	Ein T G	G G C	T EIN T
transkribierter DNA-Strang	T A C	C C G	AN EINER
DNA-Transkription
mRNA-Codons	Ein UG	G G C	U A U
mRNA-Übersetzung
tRNA-Anticodons	U A C	C C G	A UA
Protein Aminosäuren	Methionin	Glycin	Tyrosin

Auf diese Weise, Proteinbiosynthese- Dies ist eine der Arten des plastischen Austauschs, bei dem die in den DNA-Genen kodierte Erbinformation in einer bestimmten Sequenz von Aminosäuren in Proteinmolekülen realisiert wird.

Proteinmoleküle sind im Wesentlichen Polypeptidketten aus einzelnen Aminosäuren aufgebaut. Aber Aminosäuren sind nicht aktiv genug, um sich alleine miteinander zu verbinden. Daher müssen Aminosäuren, bevor sie sich miteinander verbinden und ein Proteinmolekül bilden aktivieren Sie. Diese Aktivierung erfolgt unter Einwirkung spezieller Enzyme.

Durch die Aktivierung wird die Aminosäure labiler und steht unter der Wirkung des gleichen Enzyms bindet an tRNA. Jede Aminosäure entspricht genau spezifische tRNA, welche findet"eigene" Aminosäure u aushält es in das Ribosom.

Daher erhält das Ribosom verschiedene aktivierte Aminosäuren, die mit ihren tRNAs verknüpft sind. Das Ribosom ist wie Förderer aus verschiedenen eintretenden Aminosäuren eine Proteinkette zusammenzusetzen.

Gleichzeitig mit t-RNA, auf der eine eigene Aminosäure „sitzt“, Signal" aus der im Zellkern enthaltenen DNA. Entsprechend diesem Signal wird das eine oder andere Protein im Ribosom synthetisiert.

Der dirigierende Einfluss der DNA auf die Proteinsynthese erfolgt nicht direkt, sondern mit Hilfe eines speziellen Zwischenhändlers - Matrix oder Boten-RNA (mRNA oder i-RNA), welche im Zellkern synthetisiert unter dem Einfluss von DNA, so dass seine Zusammensetzung die Zusammensetzung der DNA widerspiegelt. Das RNA-Molekül ist sozusagen ein Abguss der DNA-Form. Die synthetisierte mRNA dringt in das Ribosom ein und überträgt sie sozusagen auf diese Struktur planen- in welcher Reihenfolge müssen die in das Ribosom eintretenden aktivierten Aminosäuren miteinander kombiniert werden, um ein bestimmtes Protein zu synthetisieren. Ansonsten, Die in der DNA kodierte genetische Information wird auf die mRNA und dann auf das Protein übertragen.

Das mRNA-Molekül tritt in das Ribosom ein und blitzt Sie. Der Abschnitt davon, der sich gerade im Ribosom befindet, wird bestimmt Kodon (Triplett), interagiert auf ganz spezifische Weise mit einer dafür geeigneten Struktur Triplett (anticodon) in der Transfer-RNA, die die Aminosäure in das Ribosom brachte.

RNA mit eigener Aminosäure übertragen passt zu einem spezifischen mRNA-Codon und verbindet mit ihm; zur nächsten, benachbarten Stelle der i-RNA heftet eine weitere tRNA an eine andere Aminosäure und so weiter, bis die gesamte i-RNA-Kette abgelesen ist, bis alle Aminosäuren in der richtigen Reihenfolge aneinandergereiht sind und ein Proteinmolekül bilden.

Und t-RNA, die die Aminosäure an eine bestimmte Stelle der Polypeptidkette liefert, von seiner Aminosäure befreit und verlässt das Ribosom.

Dann wieder im Zytoplasma Die gewünschte Aminosäure kann sich daran anschließen, und es wieder ertragen es in das Ribosom.

Am Prozess der Proteinsynthese sind nicht nur ein, sondern mehrere Ribosomen, Polyribosomen, gleichzeitig beteiligt.

Die wichtigsten Phasen der Übertragung genetischer Informationen:

Synthese auf DNA wie auf einer i-RNA-Matrize (Transkription)

Synthese in den Ribosomen der Polypeptidkette nach dem in der i-RNA enthaltenen Programm (Translation).

Die Stadien sind universell für alle Lebewesen, aber die zeitlichen und räumlichen Beziehungen dieser Prozesse unterscheiden sich bei Pro- und Eukaryoten.

Beim Eukaryoten Transkription und Translation sind räumlich und zeitlich streng getrennt: Die Synthese verschiedener RNAs findet im Zellkern statt, danach müssen die RNA-Moleküle den Zellkern verlassen und die Kernmembran passieren. Dann wird die RNA im Zytoplasma zum Ort der Proteinsynthese transportiert - den Ribosomen. Erst danach kommt der nächste Schritt – die Übersetzung.

In Prokaryoten finden Transkription und Translation gleichzeitig statt.

Auf diese Weise,

Der Ort der Synthese von Proteinen und allen Enzymen in der Zelle sind Ribosomen - es ist wie "Fabriken" Protein, wie eine Montagewerkstatt, in der alle Materialien geliefert werden, die zum Zusammenbau der Polypeptidkette eines Proteins aus Aminosäuren erforderlich sind. Die Natur des synthetisierten Proteins hängt von der Struktur der i-RNA ab, von der Reihenfolge der darin enthaltenen Nukleoide, und die Struktur der i-RNA spiegelt die Struktur der DNA wider, sodass am Ende die spezifische Struktur des Proteins, also die Reihenfolge der die verschiedenen Aminosäuren darin, hängt von der Reihenfolge der Nukleoide in der DNA von der Struktur der DNA ab.

Die aufgestellte Theorie der Proteinbiosynthese wurde genannt Matrixtheorie. Matrix diese Theorie angerufen weil dass Nukleinsäuren gleichsam die Rolle von Matrizen spielen, in denen alle Informationen über die Abfolge von Aminosäureresten in einem Proteinmolekül festgehalten werden.

Erstellung der Matrixtheorie der Proteinbiosynthese und Entschlüsselung des Aminosäurecodes ist die größte wissenschaftliche Errungenschaft des 20. Jahrhunderts, der wichtigste Schritt zur Aufklärung des molekularen Mechanismus der Vererbung.

Thematische Aufgaben

A1. Welche der Aussagen ist falsch?

1) Der genetische Code ist universell

2) der genetische Code ist degeneriert

3) der genetische Code ist individuell

4) Der genetische Code ist Triplett

A2. Ein DNA-Triplett codiert:

1) die Sequenz der Aminosäuren in einem Protein

2) ein Zeichen des Organismus

3) eine Aminosäure

4) mehrere Aminosäuren

A3. "Interpunktionszeichen" des genetischen Codes

1) Proteinsynthese starten

2) stoppen Sie die Proteinsynthese

3) bestimmte Proteine kodieren

4) codieren eine Gruppe von Aminosäuren

A4. Wenn bei einem Frosch die Aminosäure VALIN durch das GU-Triplett kodiert wird, dann kann diese Aminosäure beim Hund durch Tripletts kodiert werden:

1) GUA und GUG

2) UUC und UCA

3) CCU und CUA

4) UAG und UGA

A5. Die Proteinsynthese ist derzeit abgeschlossen

1) Codonerkennung durch Anticodon

2) Empfang von i-RNA auf Ribosomen

3) das Auftreten eines "Interpunktionszeichens" auf dem Ribosom

4) Aminosäurebindung an tRNA

A6. Geben Sie ein Zellpaar an, in dem eine Person unterschiedliche genetische Informationen enthält?

1) Leber- und Magenzellen

2) Neuron und Leukozyten

3) Muskel- und Knochenzellen

4) Zungenzelle und Ei

A7. Die Funktion der i-RNA im Prozess der Biosynthese

1) Speicherung von Erbinformationen

2) Transport von Aminosäuren zu Ribosomen

3) Übertragung von Informationen an Ribosomen

4) Beschleunigung des Biosyntheseprozesses

A8. Das tRNA-Anticodon besteht aus UCG-Nukleotiden. Welches DNA-Triplett ist dazu komplementär?

1. Erklären Sie die Reihenfolge der Übertragung der genetischen Information: Gen - Protein - Merkmal.

2. Denken Sie daran, welche Struktur eines Proteins seine Struktur und Eigenschaften bestimmt. Wie ist diese Struktur im DNA-Molekül kodiert?

3. Was ist der genetische Code?

4. Beschreiben Sie die Eigenschaften des genetischen Codes.

7. Reaktionen der Matrixsynthese. Transkription

Informationen über ein Protein werden als Nukleotidsequenz in der DNA aufgezeichnet und befinden sich im Zellkern. Tatsächlich findet die Proteinsynthese im Zytoplasma an Ribosomen statt. Daher erfordert die Proteinsynthese eine Struktur, die Informationen von der DNA zum Ort der Proteinsynthese transportiert. Ein solcher Vermittler ist Information oder Matrix, RNA, die Informationen von einem spezifischen Gen des DNA-Moleküls an die Stelle der Proteinsynthese auf Ribosomen überträgt.

Neben dem Informationsträger werden Substanzen benötigt, die den Transport von Aminosäuren zum Syntheseort und die Bestimmung ihres Platzes in der Polypeptidkette gewährleisten. Solche Substanzen sind Transfer-RNAs, die Aminosäuren codieren und an den Ort der Synthese liefern. Die Proteinsynthese erfolgt an Ribosomen, deren Körper aus ribosomaler RNA aufgebaut ist. Dies bedeutet, dass eine andere Art von RNA benötigt wird - ribosomal.

Genetische Information wird in drei Arten von Reaktionen realisiert: RNA-Synthese, Proteinsynthese, DNA-Replikation. In jedem von ihnen wird die in der linearen Sequenz von Nukleotiden enthaltene Information verwendet, um eine andere lineare Sequenz zu erstellen: entweder Nukleotide (in RNA- oder DNA-Molekülen) oder Aminosäuren (in Proteinmolekülen). Es ist experimentell bewiesen worden, dass es die DNA ist, die als Matrize für die Synthese aller Nukleinsäuren dient. Diese biosynthetischen Reaktionen werden als Matrixsynthese. Die ausreichende Einfachheit von Matrixreaktionen und ihre Eindimensionalität ermöglichten es, ihren Mechanismus im Gegensatz zu anderen in der Zelle ablaufenden Prozessen im Detail zu studieren und zu verstehen.

Transkription

Der Prozess der RNA-Biosynthese aus DNA wird genannt Transkription. Dieser Vorgang findet im Zellkern statt. Auf der DNA-Matrix werden alle Arten von RNA synthetisiert - Informations-, Transport- und ribosomale, die anschließend an der Proteinsynthese teilnehmen. Der genetische Code auf der DNA wird während der Transkription in Boten-RNA transkribiert. Die Reaktion basiert auf dem Prinzip der Komplementarität.

Die RNA-Synthese weist eine Reihe von Merkmalen auf. Das RNA-Molekül ist viel kürzer und ist nur eine Kopie eines kleinen DNA-Abschnitts. Als Matrix dient also nur ein bestimmter DNA-Abschnitt, in dem sich Informationen über eine bestimmte Nukleinsäure befinden. Die neu synthetisierte RNA bleibt nie an die ursprüngliche DNA-Matrize gebunden, sondern wird nach Beendigung der Reaktion freigesetzt. Der Transkriptionsprozess verläuft in drei Schritten.

Erste Stufe - Einleitung- Beginn des Prozesses. Die Synthese von RNA-Kopien beginnt mit einem bestimmten Bereich auf der DNA, der als Promoter. Diese Zone enthält einen bestimmten Satz von Nukleotiden, die sind Startsignale. Der Prozess wird durch Enzyme katalysiert RNA-Polymerasen. Das RNA-Polymerase-Enzym bindet an den Promotor, entwindet die Doppelhelix und bricht die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den beiden DNA-Strängen. Aber nur einer von ihnen dient als Matrize für die RNA-Synthese.

Zweite Phase - Verlängerung. In dieser Phase findet der Hauptprozess statt. Auf einem DNA-Strang reihen sich wie auf einer Matrix Nukleotide nach dem Komplementaritätsprinzip aneinander (Abb. 19). Das Enzym RNA-Polymerase, das sich Schritt für Schritt entlang der DNA-Kette bewegt, verbindet Nukleotide miteinander, während es die DNA-Doppelhelix ständig weiter abwickelt. Als Ergebnis dieser Bewegung wird eine RNA-Kopie synthetisiert.

Dritter Abschnitt - Beendigung. Dies ist die letzte Stufe. Die RNA-Synthese dauert bis an Stoppsignal- eine bestimmte Sequenz von Nukleotiden, die die Bewegung des Enzyms und die RNA-Synthese stoppt. Die Polymerase wird von der DNA und der synthetisierten RNA-Kopie getrennt. Gleichzeitig wird auch das RNA-Molekül aus der Matrix entfernt. DNA baut die Doppelhelix wieder auf. Synthese abgeschlossen. Je nach DNA-Region werden auf diese Weise ribosomale, Transport- und Boten-RNAs synthetisiert.

Die Matrize für die Transkription des RNA-Moleküls ist nur einer der DNA-Stränge. Allerdings können unterschiedliche DNA-Stränge als Vorlage für zwei benachbarte Gene dienen. Welcher der beiden Stränge für die Synthese verwendet wird, wird durch den Promotor bestimmt, der das RNA-Polymerase-Enzym in die eine oder andere Richtung dirigiert.

Nach der Transkription wird das Boten-RNA-Molekül eukaryotischer Zellen einer Umlagerung unterzogen. Nukleotidsequenzen, die keine Information über dieses Protein tragen, werden darin herausgeschnitten. Dieser Vorgang wird aufgerufen Spleißen. Je nach Zelltyp und Entwicklungsstadium können unterschiedliche Teile des RNA-Moleküls entfernt werden. Folglich werden in einem DNA-Abschnitt verschiedene RNAs synthetisiert, die Informationen über verschiedene Proteine tragen. Dies stellt die Übertragung signifikanter genetischer Informationen von einem einzelnen Gen sicher und erleichtert auch die genetische Rekombination.

Reis. 19. Synthese von Boten-RNA. 1 - DNA-Kette; 2 - synthetisierte RNA

Fragen und Aufgaben zur Selbstkontrolle

1. Welche Reaktionen sind mit Matrixsynthesereaktionen verwandt?

2. Was ist die Ausgangsmatrix für alle Reaktionen der Matrixsynthese?

3. Wie heißt der Prozess der mRNA-Biosynthese?

4. Welche Arten von RNA werden auf DNA synthetisiert?

5. Stellen Sie die Sequenz des mRNA-Fragments ein, wenn das entsprechende DNA-Fragment die folgende Sequenz hat: AAGCTCTGATTCTGATCGGACCTAATGA.

8. Proteinbiosynthese

Proteine sind essentielle Bestandteile aller Zellen, daher ist der wichtigste Prozess des Kunststoffstoffwechsels die Proteinbiosynthese. Es kommt in allen Zellen von Organismen vor. Dies sind die einzigen Bestandteile der Zelle (außer Nukleinsäuren), deren Synthese unter direkter Kontrolle des genetischen Materials der Zelle erfolgt. Der gesamte genetische Apparat der Zelle – DNA und verschiedene Arten von RNA – ist auf die Proteinsynthese abgestimmt.

Gen- Dies ist der Abschnitt des DNA-Moleküls, der für die Synthese eines Proteinmoleküls verantwortlich ist. Für die Proteinsynthese ist es notwendig, dass ein bestimmtes Gen mit DNA in Form eines Boten-RNA-Moleküls kopiert wird. Dieser Prozess wurde zuvor diskutiert. Die Proteinsynthese ist ein komplexer mehrstufiger Prozess und hängt von der Aktivität verschiedener Arten von RNA ab. Für die direkte Proteinbiosynthese werden folgende Komponenten benötigt:

1. Boten-RNA – ein Informationsträger von der DNA zum Ort der Synthese. Während der Transkription werden mRNA-Moleküle synthetisiert.

2. Ribosomen – Organellen, in denen die Proteinsynthese stattfindet.

3. Eine Reihe essentieller Aminosäuren im Zytoplasma.

4. Übertragen Sie RNAs, die Aminosäuren codieren, und tragen Sie sie zum Ort der Synthese auf Ribosomen.

5. ATP - eine Substanz, die Energie für die Prozesse der Codierung von Aminosäuren und die Synthese einer Polypeptidkette liefert.

Übertragen Sie die RNA-Struktur und die Aminosäurecodierung

Transfer-RNAs (tRNAs) sind kleine Moleküle mit 70 bis 90 Nukleotiden.tRNAs machen etwa 15 % aller Zell-RNA aus. Die Funktion der tRNA hängt von ihrer Struktur ab. Die Untersuchung der Struktur von tRNA-Molekülen zeigte, dass sie auf eine bestimmte Weise gefaltet sind und so aussehen Kleeblatt(Abb. 20). Im Molekül werden Schleifen und Doppelabschnitte unterschieden, die durch das Zusammenwirken komplementärer Basen verbunden sind. Das wichtigste ist die zentrale Schleife, die enthält Anticodon - Nukleotidtriplett, das dem Code für eine bestimmte Aminosäure entspricht. Die tRNA ist mit ihrem Anticodon in der Lage, sich nach dem Prinzip der Komplementarität mit dem entsprechenden Codon auf der mRNA zu verbinden.

Reis. 20. Die Struktur des tRNA-Moleküls: 1 - Anticodon; 2 - der Ort der Bindung der Aminosäure

Jede tRNA kann nur eine der 20 Aminosäuren tragen. Das bedeutet, dass es für jede Aminosäure mindestens eine tRNA gibt. Da eine Aminosäure mehrere Tripletts haben kann, ist die Anzahl der tRNA-Spezies gleich der Anzahl der Aminosäuretripletts. Somit entspricht die Gesamtzahl der tRNA-Spezies der Anzahl der Codons und ist gleich 61. Keine tRNA entspricht drei Stoppcodes.

An einem Ende des tRNA-Moleküls befindet sich immer ein Guanin-Nukleotid (5'-Ende), und am anderen (3'-Ende) befinden sich immer drei CCA-Nukleotide. Zu diesem Zweck wird die Aminosäure angehängt (Abb. 21). Jede Aminosäure bindet an ihre spezifische tRNA mit dem entsprechenden Anticodon. Der Mechanismus dieser Bindung ist mit der Arbeit spezifischer Enzyme verbunden – Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, die jede Aminosäure an die entsprechende tRNA anheften. Jede Aminosäure hat ihre eigene Synthetase. Die Verknüpfung einer Aminosäure mit tRNA erfolgt auf Kosten der Energie von ATP, während die makroerge Bindung zu einer Bindung zwischen tRNA und Aminosäure wird. So werden Aminosäuren aktiviert und kodiert.

Stadien der Proteinbiosynthese. Der Prozess der Synthese einer Polypeptidkette, der an einem Ribosom durchgeführt wird, wird als bezeichnet Übertragung. Boten-RNA (mRNA) ist ein Vermittler bei der Übertragung von Informationen über die Primärstruktur des Proteins, tRNA überträgt codierte Aminosäuren an den Ort ihrer Synthese und stellt die Sequenz ihrer Verbindungen sicher. Ribosomen bauen die Polypeptidkette zusammen.

1869 entdeckte, isolierte und beschrieb der Schweizer Biochemiker Johann Friedrich Miescher erstmals DNA aus Zellkernen. Aber erst 1944 bewiesen O. Avery, S. McLeod und M. McCarthy die genetische Rolle der DNA, dh es wurde zuverlässig festgestellt, dass die Übertragung von Erbinformationen mit Desoxyribonukleinsäure verbunden ist. Diese Entdeckung war ein starker Faktor, der das Studium der Vererbung auf molekularer Ebene stimulierte. Seitdem hat die rasante Entwicklung der Molekularbiologie und Genetik begonnen.

Nukleinsäuren (von lat. Kern - Kern) sind natürliche hochmolekulare organische Verbindungen, die in lebenden Organismen für die Speicherung und Übertragung erblicher (genetischer) Informationen sorgen. Dazu gehören: Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Phosphor (P). Nukleinsäuren sind unregelmäßige Biopolymere, die aus Monomeren - Nukleotiden - bestehen. Jedes Nukleotid enthält:

· Stickstoffbasis,

· einfacher Kohlenstoff - 5-Kohlenstoff-Zuckerpentose (Ribose oder Desoxyribose),

· Phosphorsäurereste.

Es gibt zwei Arten von Nukleinsäuren: Desoxyribonukleinsäure – DNA, die Desoxyribose enthält, und Ribonukleinsäure – RNA, die Ribose enthält.

Betrachten Sie jede Art von Nukleinsäuren.

DNA findet sich fast ausschließlich im Zellkern, manchmal in Organellen: Mitochondrien, Plastiden. DNA ist eine Polymerverbindung mit einem konstanten (stabilen) Gehalt in der Zelle.

Die Struktur der DNA.Das DNA-Molekül besteht in seiner Struktur aus zwei Polymerketten, die miteinander verbunden und in Form einer Doppelhelix verdrillt sind (Abb. 1).

Ein Modell der DNA-Struktur wurde 1953 von D. Watson und F. Crick erstellt, wofür beide mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden. Die Breite der Doppelhelix beträgt nur etwa 0,002 Mikrometer (20 Angström), aber ihre Länge ist außergewöhnlich groß – bis zu mehreren zehn und sogar hundert Mikrometern (zum Vergleich: die Länge des größten Proteinmoleküls in seiner ungefalteten Form reicht aus 0,1 Mikrometer nicht überschreiten).

Nukleotide befinden sich in einem Abstand voneinander - 0,34 nm, und es gibt 10 Nukleotide pro Windung der Helix. Das Molekulargewicht der DNA ist groß: Es beträgt Dutzende und sogar Hunderte Millionen. Zum Beispiel das Molekulargewicht (M r) das größte Chromosom von Drosophila ist 7,9 10 10 .

Die grundlegende Struktureinheit einer Kette ist ein Nukleotid, das aus einer stickstoffhaltigen Base, Desoxyribose und einer Phosphatgruppe besteht. DNA enthält 4 Arten von stickstoffhaltigen Basen:

· Purin - Adenin (A) und Guanin (G),

· Pyrimidin - Cytosin (C) und Thymin (T).

Die Gesamtzahl der Purinbasen ist gleich der Summe der Pyrimidinbasen.

DNA-Nukleotide bestehen ebenfalls aus 4 Typen: Adenyl (A), Guanyl (G), Cytidyl (C) und Thymidyl (T) Alle DNA-Nukleotide sind aufgrund von Phosphorsäureresten, die sich zwischen Desoxyribosen befinden, zu einer Polynukleotidkette verbunden. Eine Polynukleotidkette kann bis zu 300.000 oder mehr Nukleotide enthalten.

Somit ist jeder DNA-Strang ein Polynukleotid, in dem Nukleotide in einer streng definierten Reihenfolge angeordnet sind. Stickstoffhaltige Basen nähern sich so nah aneinander an, dass sich zwischen ihnen Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden. Ein wichtiges Muster zeigt sich deutlich in ihrer Anordnung: Adenin (A) einer Kette ist mit Thymin (T) der anderen Kette durch zwei Wasserstoffbrückenbindungen verbunden, und Guanin (G) einer Kette ist durch drei Wasserstoffbrückenbindungen mit Cytosin verbunden (C) eine andere Kette, was zur Bildung von A-T- und G-C-Paaren führt. Diese Fähigkeit, Nukleotide selektiv zu verbinden, wird Komplementarität genannt, d. h. die räumliche und chemische Entsprechung zwischen Nukleotidpaaren (siehe Abb. 2).

Die Sequenz der Verbindung der Nukleotide einer Kette ist entgegengesetzt (komplementär) zu der in der anderen, d. h. die Ketten, aus denen ein DNA-Molekül besteht, sind multidirektional oder antiparallel. Die Ketten winden sich umeinander und bilden eine Doppelhelix. Eine große Anzahl von Wasserstoffbrücken sorgt für eine starke Verbindung von DNA-Strängen und verleiht dem Molekül Stabilität, während es seine Beweglichkeit beibehält - unter dem Einfluss von Enzymen löst es sich leicht (despiralisiert).

DNA-Replikation (DNA-Reduktion) - der Prozess der Selbstreproduktion (Selbstverdopplung) von Makromolekülen von Nukleinsäuren, der das exakte Kopieren genetischer Informationen und deren Übertragung von Generation zu Generation gewährleistet.

Die DNA-Replikation findet während der Interphase vor der Zellteilung statt. Das Eltern-DNA-Molekül (die Anzahl der DNA-Ketten in einer Zelle beträgt 2n) wird von einem Ende unter der Wirkung von Enzymen abgewickelt, und dann werden Tochter-Polynukleotidketten aus freien Nukleotiden gemäß dem Prinzip der Komplementarität auf beiden Ketten vervollständigt. Als Ergebnis von Matrixreaktionen entstehen zwei Tochter-DNA-Moleküle derselben Nukleotidzusammensetzung, bei denen eine der Ketten die alte Elternkette und die andere eine neue, neu synthetisierte ist (die DNA-Menge in der Zelle wird 4n = 2 x 2n).

Funktionen der DNA.

1. Speicherung von Erbinformationen über die Struktur von Proteinen oder ihren einzelnen Organellen. Die kleinste Einheit der Erbinformation nach einem Nukleotid sind drei aufeinanderfolgende Nukleotide – ein Triplett. Die Abfolge von Tripletts in einer Polynukleotidkette bestimmt die Abfolge von Aminosäuren eines Proteinmoleküls (der Primärstruktur eines Proteins) und stellt ein Gen dar. DNA ist zusammen mit Proteinen Teil von Chromatin, der Substanz, aus der die Chromosomen des Zellkerns bestehen.

2. Übertragung von Erbinformationen durch Replikation bei der Zellteilung von der Mutterzelle auf die Tochter.

3. Umsetzung von Erbinformationen (in Form von Genen gespeichert) als Ergebnis von Matrixreaktionen der Biosynthese durch die Produktion zell- und organismusspezifischer Proteine. Gleichzeitig werden an einer seiner Ketten nach dem Prinzip der Komplementarität Boten-RNA-Moleküle aus den Nukleotiden der das Molekül umgebenden Umgebung synthetisiert.

RNA ist eine Verbindung mit einem schwankenden (labilen) Gehalt in der Zelle.

Die Struktur der RNA.RNA-Moleküle sind in ihrer Struktur kleiner als DNA-Moleküle mit einem Molekulargewicht von 20-30 Tausend (tRNA) bis 1 Million (rRNA), RNA ist ein einzelsträngiges Molekül, das genauso aufgebaut ist wie eine der DNA-Ketten . RNA-Monomere - Nukleotide bestehen aus einer stickstoffhaltigen Base, Ribose (Pentose) und einer Phosphatgruppe. RNA enthält 4 stickstoffhaltige Basen:

· Purin - Adenin (A);

· Pyrimidin - Guanin (G), Cytosin (C), Uracil (U).

In RNA wird Thymin durch Uracil ersetzt, das ihm strukturell nahe kommt (Nukleotid - Uridyl). Nukleotide sind aufgrund von Phosphorsäureresten, die sich zwischen Ribosen befinden, in einer Polynukleotidkette auf die gleiche Weise wie in DNA verbunden.

Lage in der Zelle Unter RNA gibt es: nukleäre, zytoplasmatische, mitochondriale, plastide.

Nach Funktion Unter den RNAs gibt es: Transport, Information und Ribosomen.

Transfer-RNAs (tRNAs) - einzelsträngig, aber mit einer dreidimensionalen "Kleeblatt"-Struktur, die durch intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen erzeugt wird (Abb. 3). tRNA-Moleküle sind die kürzesten. Bestehen aus 80-100 Nukleotiden. Sie machen etwa 10 % des gesamten RNA-Gehalts in der Zelle aus. Sie übertragen aktivierte Aminosäuren (jede tRNA hat ihre eigene Aminosäure, insgesamt sind 61 tRNAs bekannt) während der Proteinbiosynthese in der Zelle auf Ribosomen.“

Informative (Matrix) RNA (mRNA, mRNA) - ein einzelsträngiges Molekül, das durch Transkription auf einem DNA-Molekül (Kopien von Genen) im Kern gebildet wird und Informationen über die Primärstruktur eines Proteinmoleküls an den Ort der Proteinsynthese in Ribosomen trägt. Ein mRNA-Molekül kann aus 300-3000 Nukleotiden bestehen. Der Anteil der mRNA macht 0,5-1 % des gesamten RNA-Gehalts in der Zelle aus.

Ribosomale RNA (rRNA) - die größten einzelsträngigen Moleküle, die komplexe Komplexe mit Proteinen bilden, die die Struktur von Ribosomen unterstützen, auf denen die Proteinsynthese stattfindet.

rRNA macht etwa 90 % des gesamten RNA-Gehalts in der Zelle aus.

Die gesamte genetische Information eines Organismus (die Struktur seiner Proteine) ist in seiner DNA enthalten, die aus zu Genen kombinierten Nukleotiden besteht. Denken Sie daran, dass ein Gen eine Einheit von Erbinformationen (ein Abschnitt eines DNA-Moleküls) ist, die Informationen über die Struktur eines Proteins - eines Enzyms - enthält. Die Gene, die die Eigenschaften von Organismen bestimmen, werden genannt strukturell. Und die Gene, die die Expression von Strukturgenen regulieren, werden genannt regulatorisch. Die Manifestation (Ausprägung) eines Gens (Realisierung der Erbinformation) erfolgt wie folgt:

Für die Umsetzung der Genexpression gibt es einen genetischen Code – eine streng geordnete Beziehung zwischen Nukleotidbasen und Aminosäuren (Tabelle 12).

Tabelle 12 Genetischer Code

Grundlegende Eigenschaften des genetischen Codes.

Triplett- Die Codierung von Aminosäuren erfolgt durch Tripletts (Tripletts) von Basen von Nukleotiden. Die Anzahl der codierenden Tripletts beträgt 64 (4 Arten von Nukleotiden: A, T, C, G, 4 3 = 64).

EindeutigkeitJedes Triplett codiert nur eine Aminosäure.

Entartung- die Anzahl der codierenden Tripletts die Anzahl der Aminosäuren übersteigt (64 > 20). Es gibt Aminosäuren, die von mehr als einem Triplett codiert werden (solche Aminosäuren kommen häufiger in Proteinen vor). Es gibt drei Tripletts, die für keine Aminosäure kodieren (UAA, UAG, UGA). Sie werden "Nonsense-Codons" genannt und spielen die Rolle von "Stoppsignalen", was das Ende der Genaufzeichnung bedeutet (die Gesamtzahl der codierenden Codons beträgt 61).

Nicht überlappend (Kontinuität) - Das Ablesen von DNA-Tripletts während der mRNA-Synthese verläuft strikt entlang dreier aufeinanderfolgender Nukleotide, ohne benachbarte Codons zu überlappen. Es gibt keine "Satzzeichen" innerhalb des Gens.

Vielseitigkeit - die gleichen Tripletts kodieren für die gleichen Aminosäuren in allen auf der Erde lebenden Organismen.

Gängige Abkürzungen für Aminosäurenamen:

FEN - Phenylalanin; GIS - Histidin;

LEI - Leucin; GLN - Glutamin;

ILE - Isoleucin; GLU - Glutaminsäure;

MET - Methionin; LYS - Lysin;

VAL - Valin; ASN - Asparagin;

SER - Serie; ASP - Asparaginsäure;

PRO - Prolin; CIS - Cystein;

TPE - Threonin; DREI - Tryptophan;

ALA - Alanin; ARG - Arginin;

TIR - Tyrosin; GLI - Glycin.

Somit ist der DNA-Träger aller Erbinformationen in der Zelle nicht direkt an der Proteinsynthese (dh der Umsetzung dieser Erbinformationen) beteiligt. In tierischen und pflanzlichen Zellen sind DNA-Moleküle durch eine Kernmembran vom Zytoplasma getrennt.Plasma, wo die Proteinsynthese stattfindet. Vom Zellkern wird ein Vermittler zu den Ribosomen – den Orten des Proteinaufbaus – geschickt, der die kopierte Information trägt und in der Lage ist, durch die Poren der Kernmembran zu gelangen. Ein solcher Vermittler ist die Boten-RNA, die an Matrixreaktionen beteiligt ist.

Matrixreaktionen - Dies sind Reaktionen zur Synthese neuer Verbindungen auf der Grundlage "alter" Makromoleküle, die als Matrix, dh als Form, als Modell zum Kopieren neuer Moleküle dienen. Die Matrixreaktionen zur Realisierung von Erbinformationen, an denen DNA und RNA beteiligt sind, sind:

1. DNA Replikation- Verdoppelung von DNA-Molekülen, wodurch die Übertragung genetischer Informationen von Generation zu Generation erfolgt. Die Matrix ist die mütterliche DNA, und die gemäß dieser Matrix neu gebildeten sind die Tochter, neu synthetisierte 2 DNA-Moleküle (Abb. 4).

2. Transkription(lat. Transkription - Umschreiben) ist die Synthese von RNA-Molekülen nach dem Prinzip der Komplementarität auf der Vorlage einer der DNA-Ketten. Tritt im Kern unter der Wirkung des Enzyms DNA-abhängig - RNA-Polymerase auf. Boten-RNA ist eine davonnichtsträngiges Molekül, und die Kodierung des Gens stammt von einem Strang eines doppelsträngigen DNA-Moleküls. Wenn sich Nukleotid G im transkribierten DNA-Strang befindet, dann schließt die DNA-Polymerase C in die mRNA ein; wenn es T ist, dann schließt es A in die mRNA ein; wenn es T ist, schließt es Y ein (Thymin T ist nicht in der RNA enthalten; Abb. 5). Die Sprache der DNA-Tripletts wird in die Sprache der mRNA-Codons übersetzt (Tripletts in mRNA werden Codons genannt).

Als Ergebnis der Transkription verschiedener Gene werden alle Arten von RNA synthetisiert. Dann treten mRNA, tRNA, rRNA durch die Poren in der Kernhülle in das Zytoplasma der Zelle ein, um ihre Funktionen zu erfüllen.

3. Sendung(lat. translatio - Übertragung, Übersetzung) ist die von Ribosomen durchgeführte Synthese von Polypeptidketten von Proteinen auf einer reifen mRNA-Matrix. Es gibt mehrere Phasen in diesem Prozess:

Die erste Stufe ist die Initiation (der Beginn der Synthese - Ketten). Im Zytoplasma dringt ein Ribosom in eines der Enden der mRNA ein (genau dasjenige, von dem aus die Synthese des Moleküls im Zellkern begann) und beginnt mit der Synthese des Polypeptids. Das tRNA-Molekül, das die Aminosäure Methionin (tRNA Meth) transportiert, verbindet sich mit dem Ribosom und heftet sich an den Anfang der mRNA-Kette (immer mit dem AUG-Code). Neben der ersten tRNA (die nichts mit dem synthetisierenden Protein zu tun hat) wird eine zweite tRNA mit einer Aminosäure angehängt. Handelt es sich bei dem Anticodon um tRNA, entsteht zwischen den Aminosäuren eine Peptidbindung, die von einem bestimmten Enzym gebildet wird. Danach verlässt die tRNA das Ribosom (geht für eine neue Aminosäure ins Zytoplasma) und die mRNA bewegt sich um ein Codon.

Die zweite Stufe ist die Verlängerung (Kettenverlängerung). Das Ribosom bewegt sich nicht glatt entlang des mRNA-Moleküls, sondern intermittierend Triplett für Triplett. Die dritte tRNA mit der Aminosäure bindet mit ihrem Anticodon an das Codon der mRNA. Wenn die Komplementarität der Bindung hergestellt ist, macht das Ribosom einen weiteren Schritt ein "Codon", und das spezifische Enzym "vernetzt" die zweite und dritte Aminosäure mit einer Peptidbindung - eine Peptidkette wird gebildet. Aminosäuren in der wachsenden Polypeptidkette sind in der Sequenz verbunden, in der sich die sie codierenden mRNA-Codons befinden (Fig. 6).

Die dritte Stufe ist der Abbruch (Ende der Synthese) der Kette. Tritt auf, wenn das Ribosom eines der drei "Nonsense-Codons" (UAA, UAG, UGA) übersetzt. Ribosomen springen von der mRNA ab, die Proteinsynthese ist abgeschlossen.

Wenn man also die Reihenfolge der Anordnung von Aminosäuren in einem Proteinmolekül kennt, ist es möglich, die Reihenfolge der Nukleotide (Tripletts) in der mRNA-Kette und dementsprechend die Reihenfolge der Nukleotidpaare im DNA-Abschnitt zu bestimmen und umgekehrt. unter Berücksichtigung des Prinzips der Nukleotidkomplementarität.

Natürlich können im Verlauf von Matrixreaktionen aus beliebigen Gründen (natürlich oder künstlich) Veränderungen auftreten - Mutationen. Dies sind Genmutationen auf molekularer Ebene - das Ergebnis verschiedener Schäden in DNA-Molekülen. Genmutationen, die auf molekularer Ebene auftreten, betreffen normalerweise ein oder mehrere Nukleotide. Alle Formen von Genmutationen lassen sich in zwei große Gruppen einteilen.

Erste Gruppe- Rahmenverschiebung - ist eine Insertion oder Deletion von einem oder mehreren Nukleotidpaaren. Je nach Ort der Verletzung ändert sich das eine oder andere Codon. Dies ist der schwerste Genschaden, da völlig andere Aminosäuren in das Protein eingebaut werden.

Solche Deletionen und Insertionen machen 80 % aller spontanen Genmutationen aus.

Die schädlichste Wirkung haben die sogenannten Nonsense-Mutationen, die mit dem Auftreten von Terminator-Codons verbunden sind, die einen Stopp bewirkenku-Proteinsynthese. Dies kann zu einem vorzeitigen Abbruch der Proteinsynthese führen, die schnell abgebaut wird. Das Ergebnis ist Zelltod oder eine Veränderung in der Natur der individuellen Entwicklung.

Mutationen, die mit Substitution, Deletion oder Insertion im codierenden Teil eines Gens verbunden sind, erscheinen phänotypisch als Substitution von Aminosäuren in einem Protein. Je nach Art der Aminosäuren und der funktionellen Bedeutung des geschädigten Bereichs kommt es zu einem vollständigen oder teilweisen Verlust der funktionellen Aktivität des Proteins. Dies äußert sich in der Regel in einer Abnahme der Lebensfähigkeit, einer Veränderung der Eigenschaften von Organismen usw.

Zweite Gruppesind Genmutationen mit dem Austausch von Basenpaaren von Nukleotiden. Es gibt zwei Arten von Basensubstitutionen:

1. Übergang- Austausch eines Purins gegen eine Purinbase (A für G oder G für A) oder eines Pyrimidins durch ein Pyrimidin (C für T oder T für C).

2. Umwandlung- Ersatz einer Purinbase durch eine Pyrimidinbase oder umgekehrt (A für C oder G für T oder A für Y).

Ein markantes Beispiel für eine Transversion ist die Sichelzellenanämie, die aufgrund einer erblichen Störung in der Hämoglobinstruktur auftritt. In dem mutierten Gen, das eine der Hämoglobinketten codiert, ist nur ein Nukleotid gebrochen, und Adenin ist in der mRNA durch Uracil (GAA durch GUA) ersetzt.

Dadurch verändert sich der biochemische Phänotyp, in der Hämoglobinkette wird Glutaminsäure durch Valin ersetzt. Dieser Austausch verändert die Oberfläche des Hämoglobin-Moleküls: Statt einer bikonkaven Scheibe werden Erythrozyten-Zellen zu Sichelzellen und verstopfen entweder kleine Gefäße oder werden schnell aus dem Kreislauf entfernt, was schnell zur Folge hat Anämie.

Somit ist die Bedeutung von Genmutationen für das Leben eines Organismus nicht dieselbe:

· einige „stille Mutationen“ beeinflussen die Struktur und Funktion des Proteins nicht (z. B. eine Nukleotidsubstitution, die nicht zu einer Aminosäuresubstitution führt);

· einige Mutationen führen zum vollständigen Verlust der Proteinfunktion und zum Zelltod (z. B. Nonsense-Mutationen);

· andere Mutationen - mit einer qualitativen Veränderung von mRNA und Aminosäuren führen zu einer Veränderung der Eigenschaften des Organismus;

· und schließlich wirken sich einige Mutationen, die die Eigenschaften von Proteinmolekülen verändern, schädlich auf die Vitalaktivität von Zellen aus - solche Mutationen verursachen einen schweren Krankheitsverlauf (z. B. Transversionen).

Reproduzieren

Der Prozess der DNA-Replikation findet im Zellkern unter der Wirkung von Enzymen und speziellen Proteinkomplexen statt. Prinzipien der DNA-Duplikation:

* Antiparallelismus : der Tochterstrang wird in der Richtung synthetisiert von 5" bis 3" Ende.
* Kostenlos : Die Struktur des Tochter-DNA-Strangs wird durch die nach dem Komplementaritätsprinzip ausgewählte Nukleotidsequenz des Elternstrangs bestimmt.
* Halbkontinuität : einer der beiden DNA-Stränge führend , wird kontinuierlich synthetisiert, und die andere - verspätet , intermittierend mit der Bildung von Kurzschluss Fragmente Okazaki . Dies liegt an der Antiparallelitätseigenschaft.
* halbkonservativ : DNA-Moleküle, die während der Reduplikation erhalten werden, enthalten einen konservierten Mutterstrang und einen synthetisierten Kindstrang.
1) Einleitung

Anfangen mit replikativer Punkt an die die replikationsinitiierenden Proteine gebunden sind. Unter der Wirkung von Enzymen DNA-Topoisomerasen und DNA-Helicasen die Kette wickelt sich ab und die Wasserstoffbrückenbindungen werden aufgebrochen. Als nächstes kommt die fragmentarische Trennung des DNA-Doppelstrangs mit der Bildung Replikationsgabel . Enzyme verhindern, dass sich DNA-Stränge wieder verbinden.

2) Dehnung

Die Synthese des Tochterstrangs der DNA ist auf das Enzym zurückzuführen DNA-Polymerase , der sich in die Richtung bewegt 5" 3" , Nukleotide nach dem Prinzip der Komplementarität auswählen. Der führende Strang wird kontinuierlich synthetisiert, und der nacheilende Strang wird intermittierend synthetisiert. Enzym DNA-Ligase verbindet Fragmente von Okazaki . Spezielle Korrekturproteine erkennen Fehler und eliminieren falsche Nukleotide.

3) Kündigung

Die Replikation endet, wenn sich zwei Replikationsgabeln treffen. Proteinbestandteile werden entfernt, DNA-Moleküle spiralisiert.

Eigenschaften des genetischen Codes

* Triplett Jede Aminosäure wird durch einen Code von 3 Nukleotiden kodiert.
* eindeutig - Jedes Triplett codiert nur eine bestimmte Säure.
* Degenerieren - jede Aminosäure wird von mehreren Tripletts (2-6) kodiert. Nur zwei von ihnen werden von einem Triplett kodiert: Tryptophan und Methionin.
* nicht überlappend - Jedes Codon ist eine unabhängige Einheit, und die genetische Information wird nur auf eine Weise in einer Richtung gelesen
* Universal ist für alle Organismen gleich. Dieselben Tripletts codieren in verschiedenen Organismen für dieselben Aminosäuren.

Genetischer Code

Die Umsetzung der Erbinformation folgt dem Gen-Protein-Merkmal-Schema.

Gen - ein Abschnitt eines DNA-Moleküls, der Informationen über die Primärstruktur eines Proteinmoleküls trägt und für dessen Synthese verantwortlich ist.

Genetischer Code - das Prinzip der Codierung erblicher Informationen in einer Zelle. Es ist eine Sequenz von Nukleotidtripletts in NA, die eine bestimmte Reihenfolge von Aminosäuren in Proteinen festlegt. Infa, das in einer linearen Sequenz von Nukleotiden enthalten ist, wird verwendet, um eine andere Sequenz zu erstellen.

4 Nukleotide können 64 ergeben Triplett , von denen 61 für Aminosäuren kodieren. Codons stoppen - Tripletts UAA, UAG, UGA stoppen die Synthese der Polypeptidkette.

Startcodon - Triplett AUG bestimmt den Beginn der Synthese der Polypeptidkette.

Proteinbiosynthese

Einer der Hauptprozesse des Kunststoffstoffwechsels. Einige der Reaktionen finden im Zellkern statt, die anderen im Zytoplasma. Notwendige Bestandteile: ATP, DNA, i-RNA, t-RNA, r-RNA, Mg 2+, Aminosäuren, Enzyme. Besteht aus 3 Prozessen:

- Transkription : mRNA-Synthese
- wird bearbeitet : Umwandlung von mRNA in mRNA
- Übertragung : Proteinsynthese

Die DNA enthält Informationen über die Struktur eines Proteins in Form einer Abfolge von Aminosäuren, aber da die Gene den Zellkern nicht verlassen, nehmen sie nicht direkt an der Biosynthese des Proteinmoleküls teil. I-RNA wird im Zellkern durch DNA synthetisiert und überträgt inf von der DNA zum Ort der Proteinsynthese (Ribosomen). Anschließend werden mit Hilfe der tRNA zur mRNA komplementäre Aminosäuren aus dem Zytoplasma selektiert. Somit werden Polypeptidketten synthetisiert.

Transkription

1) Einleitung

Die Synthese von mRNA-Molekülen durch DNA kann im Kern, in den Mitochondrien und in den Plastiden erfolgen. Unter der Wirkung der Enzyme DNA-Helikase und DNA-Topoisomerase entsteht ein Abschnitt des DNA-Moleküls entfaltet sich , werden Wasserstoffbrückenbindungen aufgebrochen. Leseinformationen kommen von nur einem DNA-Strang, der genannt wird Kodierung kodogen . Enzym RNA-Polymerase verbindet sich mit Promoter - eine DNA-Zone, die das Startsignal TATA enthält.

2) Dehnung

Der Prozess der Ausrichtung von Nukleotiden nach dem Prinzip kostenlos . Die RNA-Polymerase bewegt sich entlang der kodierenden Kette und verbindet Nukleotide miteinander, wodurch eine Polynukleotidkette entsteht. Der Prozess wird fortgesetzt, bis Codon stoppen .

3) Kündigung

Abschluss der Synthese: Das Enzym und das synthetisierte RNA-Molekül werden von der DNA getrennt, die DNA-Doppelhelix wird wiederhergestellt.

wird bearbeitet

Die Umwandlung eines mRNA-Moleküls in mRNA während Spleißen im Zellkern unter der Wirkung von Enzymen. Löschung läuft Introns -Bereiche, die keine Informationen über die Aminosäuresequenz und Quervernetzung tragen Exons - Diagramme, die die Sequenz von Aminosäuren codieren. Darauf folgt die Addition des AUG-Stopcodons, das Capping für das 5'-Ende und die Polyadenylierung zum Schutz des 3'-Endes. Reife mRNA wird gebildet, sie ist kürzer und geht zu den Ribosomen.

Übertragung

Der Prozess der Übersetzung der Nukleotidsequenz von mRNA-Tripletts in die Aminosäuresequenz einer Polypeptidkette. Kommt im Zytoplasma an Ribosomen vor.

1) Einleitung

Die synthetisierte mRNA gelangt durch die Kernporen ins Zytoplasma, wo sie sich mit Hilfe von Enzymen und der Energie von ATP verbindet klein Ribosomen-Untereinheit. Dann die Initiator-tRNA mit der Aminosäure Methanin bindet an das Peptidylzentrum. Ferner erfolgt in Gegenwart von Mg 2+ die Zugabe groß Untereinheiten.

2) Dehnung

Verlängerung der Proteinkette. Aminosäuren werden von ihrer eigenen tRNA an Ribosomen geliefert. Die Form des tRNA-Moleküls ähnelt einem Kleeblatt, auf dessen Mitte es sich befindet Anticodon , komplementär zu mRNA-Codon-Nukleotiden. Die entsprechende Aminosäure wird an die gegenüberliegende Base des tRNA-Moleküls angehängt.

Die erste tRNA ist darin verankert Peptidyl Mitte und die zweite - in Aminosäure . Dann kommen die Aminosäuren zusammen und bilden sich zwischen ihnen Peptid Verbindung, ein Dipeptid erscheint, die erste t-RNA geht ins Zytoplasma. Danach macht das Ribosom 1 Trinukleotid Schritt durch mRNA. Als Ergebnis befindet sich die zweite t-RNA im Peptidylzentrum, wodurch das Aminoacyl-One freigesetzt wird. Der Prozess der Anlagerung von Aminosäuren benötigt die Energie von ATP und erfordert die Anwesenheit eines Enzyms. Aminoacyl-t-RNA-Synthetase .

3) Kündigung

Wenn ein Stoppcodon in das Aminosäurezentrum eintritt, ist die Synthese abgeschlossen und Wasser wird an die letzte Aminosäure angefügt. Das Ribosom wird von der mRNA entfernt und in 2 Untereinheiten gespalten, die tRNA kehrt ins Zytoplasma zurück.

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