Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini

Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Diposting pada http://www.allbest.ru/

1. Reaksi sintesis matriks

Dalam sistem kehidupan, ditemukan reaksi yang tidak diketahui di alam mati - reaksi sintesis matriks.

Istilah "matriks" dalam teknologi mengacu pada bentuk yang digunakan untuk melemparkan koin, medali, jenis tipografi: logam yang dikeraskan secara tepat mereproduksi semua detail bentuk yang digunakan untuk pengecoran. Sintesis matriks seperti pengecoran pada matriks: molekul baru disintesis sesuai dengan rencana yang ditetapkan dalam struktur molekul yang sudah ada.

Prinsip matriks mendasari reaksi sintetik sel yang paling penting, seperti sintesis asam nukleat dan protein. Dalam reaksi ini, urutan unit monomer yang tepat dan sangat spesifik dalam polimer yang disintesis disediakan.

Di sini ada kontraksi monomer yang diarahkan ke tempat tertentu di dalam sel - ke molekul yang berfungsi sebagai matriks, tempat reaksi berlangsung. Jika reaksi seperti itu terjadi sebagai akibat dari tumbukan acak molekul, mereka akan berlangsung sangat lambat. Sintesis molekul kompleks berdasarkan prinsip matriks dilakukan dengan cepat dan akurat.

Peran matriks dalam reaksi matriks dimainkan oleh makromolekul asam nukleat DNA atau RNA.

Molekul monomer dari mana polimer disintesis - nukleotida atau asam amino - ditempatkan dan difiksasi pada matriks dalam urutan yang ditentukan dan ditentukan sebelumnya sesuai dengan prinsip saling melengkapi.

Kemudian ada "ikatan silang" unit monomer menjadi rantai polimer, dan polimer yang sudah jadi dibuang dari matriks.

Setelah itu, matriks siap untuk merakit molekul polimer baru. Jelas bahwa hanya satu koin, satu huruf dapat dicetak pada cetakan tertentu, sehingga hanya satu polimer yang dapat "dirakit" pada molekul matriks tertentu.

Jenis matriks reaksi adalah fitur khusus dari kimia sistem kehidupan. Mereka adalah dasar dari sifat dasar semua makhluk hidup - kemampuannya untuk mereproduksi jenisnya sendiri.

Reaksi sintesis matriks meliputi:

1. Replikasi DNA - proses penggandaan diri dari molekul DNA, dilakukan di bawah kendali enzim. Pada setiap untai DNA yang terbentuk setelah pemutusan ikatan hidrogen, dengan partisipasi enzim DNA polimerase, untai anak DNA disintesis. Bahan untuk sintesis adalah nukleotida bebas yang ada di sitoplasma sel.

Arti biologis dari replikasi terletak pada transfer yang tepat dari informasi herediter dari molekul induk ke molekul anak, yang biasanya terjadi selama pembelahan sel somatik.

Molekul DNA terdiri dari dua untai komplementer. Rantai ini disatukan oleh ikatan hidrogen lemah yang dapat diputus oleh enzim.

Molekul mampu menggandakan diri (replikasi), dan pada setiap bagian lama dari molekul, bagian baru disintesis.

Selain itu, molekul mRNA dapat disintesis pada molekul DNA, yang kemudian mentransfer informasi yang diterima dari DNA ke tempat sintesis protein.

Transfer informasi dan sintesis protein mengikuti prinsip matriks, sebanding dengan pekerjaan mesin cetak di percetakan. Informasi dari DNA disalin berulang-ulang. Jika terjadi kesalahan selama penyalinan, kesalahan tersebut akan diulangi di semua salinan berikutnya.

Benar, beberapa kesalahan dalam penyalinan informasi oleh molekul DNA dapat diperbaiki - proses menghilangkan kesalahan disebut reparasi. Reaksi pertama dalam proses transfer informasi adalah replikasi molekul DNA dan sintesis untai DNA baru.

2. transkripsi - sintesis i-RNA pada DNA, proses menghilangkan informasi dari molekul DNA yang disintesis oleh molekul i-RNA.

I-RNA terdiri dari satu untai dan disintesis pada DNA sesuai dengan aturan komplementaritas dengan partisipasi enzim yang mengaktifkan awal dan akhir sintesis molekul i-RNA.

Molekul mRNA yang sudah jadi memasuki sitoplasma pada ribosom, di mana sintesis rantai polipeptida berlangsung.

3. translasi - sintesis protein pada i-RNA; proses menerjemahkan informasi yang terkandung dalam urutan nukleotida mRNA menjadi urutan asam amino dalam polipeptida.

4. Sintesis RNA atau DNA pada virus RNA

Dengan demikian, biosintesis protein adalah salah satu jenis pertukaran plastik, di mana informasi herediter yang dikodekan dalam gen DNA diwujudkan menjadi urutan asam amino tertentu dalam molekul protein.

Molekul protein pada dasarnya adalah rantai polipeptida yang terdiri dari asam amino individu. Tetapi asam amino tidak cukup aktif untuk terhubung satu sama lain sendiri. Oleh karena itu, sebelum mereka bergabung satu sama lain dan membentuk molekul protein, asam amino harus diaktifkan. Aktivasi ini terjadi di bawah aksi enzim khusus.

Sebagai hasil aktivasi, asam amino menjadi lebih labil dan berikatan dengan t-RNA di bawah aksi enzim yang sama. Setiap asam amino sesuai dengan t-RNA yang sangat spesifik, yang menemukan asam amino "sendiri" dan mentransfernya ke ribosom.

Akibatnya, ribosom menerima berbagai asam amino aktif yang terhubung ke tRNA mereka. Ribosom seperti konveyor untuk merakit rantai protein dari berbagai asam amino yang masuk.

Bersamaan dengan t-RNA, di mana asam aminonya sendiri "duduk", sebuah "sinyal" dari DNA, yang terkandung dalam nukleus, memasuki ribosom. Sesuai dengan sinyal ini, satu atau lain protein disintesis di ribosom.

Pengaruh mengarahkan DNA pada sintesis protein tidak dilakukan secara langsung, tetapi dengan bantuan perantara khusus - matriks atau messenger RNA (mRNA atau mRNA), yang disintesis dalam nukleus di bawah pengaruh DNA, oleh karena itu komposisinya mencerminkan komposisi DNA. Molekul RNA, seolah-olah, merupakan cetakan dari bentuk DNA. MRNA yang disintesis memasuki ribosom dan, seolah-olah, mentransfer ke struktur ini sebuah rencana - dalam urutan apa asam amino teraktivasi yang telah memasuki ribosom harus dihubungkan satu sama lain untuk mensintesis protein tertentu. Jika tidak, informasi genetik yang dikodekan dalam DNA ditransfer ke mRNA dan kemudian ke protein.

Molekul mRNA memasuki ribosom dan menjahitnya. Bagian itu, yang saat ini berada di ribosom, ditentukan oleh kodon (triplet), berinteraksi dengan cara yang benar-benar spesifik dengan triplet (antikodon) yang cocok untuk strukturnya dalam RNA transfer, yang membawa asam amino ke dalam ribosom.

Transfer RNA dengan asam aminonya mendekati kodon spesifik i-RNA dan menghubungkannya; t-RNA lain dengan asam amino yang berbeda bergabung dengan bagian berikutnya yang berdekatan dari i-RNA, dan seterusnya sampai seluruh rantai i-RNA dibaca, sampai semua asam amino dirangkai dalam urutan yang sesuai, membentuk molekul protein.

Dan t-RNA, yang mengantarkan asam amino ke situs tertentu dari rantai polipeptida, dilepaskan dari asam amino dan meninggalkan ribosom. gen nukleat sel matriks

Kemudian lagi di sitoplasma, asam amino yang diinginkan dapat bergabung, dan akan kembali mentransfernya ke ribosom.

Dalam proses sintesis protein, tidak hanya satu, tetapi beberapa ribosom, poliribosom, terlibat secara bersamaan.

Tahapan utama transfer informasi genetik:

sintesis pada DNA seperti pada template i-RNA (transkripsi)

sintesis di ribosom rantai polipeptida sesuai dengan program yang terdapat pada i-RNA (terjemahan).

Tahapan bersifat universal untuk semua makhluk hidup, tetapi hubungan temporal dan spasial dari proses ini berbeda pada pro dan eukariota.

Pada eukariota, transkripsi dan translasi dipisahkan secara ketat dalam ruang dan waktu: sintesis berbagai RNA terjadi di nukleus, setelah itu molekul RNA harus meninggalkan nukleus, melewati membran nukleus. Kemudian, di sitoplasma, RNA diangkut ke tempat sintesis protein - ribosom. Hanya setelah itu datang tahap berikutnya - terjemahan.

Pada prokariota, transkripsi dan translasi terjadi secara bersamaan.

Jadi, tempat sintesis protein dan semua enzim dalam sel adalah ribosom - mereka seperti "pabrik" protein, seperti toko perakitan, tempat semua bahan yang diperlukan untuk merakit rantai polipeptida protein dari asam amino berasal. Sifat protein yang disintesis tergantung pada struktur i-RNA, urutan nukleoid di dalamnya, dan struktur i-RNA mencerminkan struktur DNA, sehingga pada akhirnya struktur spesifik protein protein, yaitu urutan susunan berbagai asam amino di dalamnya, tergantung pada urutan susunan nukleoid dalam DNA, dari struktur DNA.

Teori biosintesis protein yang dinyatakan disebut teori matriks. Teori ini disebut matriks karena asam nukleat memainkan peran matriks di mana semua informasi dicatat mengenai urutan residu asam amino dalam molekul protein.

Penciptaan teori matriks biosintesis protein dan penguraian kode asam amino adalah pencapaian ilmiah terbesar abad ke-20, langkah paling penting untuk menjelaskan mekanisme molekuler hereditas.

Algoritma untuk memecahkan masalah.

Tipe 1. Penggandaan DNA sendiri. Salah satu rantai DNA memiliki urutan nukleotida berikut: AGTACCGATACCTGATTTACG... Urutan nukleotida apa yang dimiliki rantai kedua dari molekul yang sama? Untuk menulis urutan nukleotida dari untai kedua molekul DNA, ketika urutan untai pertama diketahui, cukup untuk mengganti timin dengan adenin, adenin dengan timin, guanin dengan sitosin, dan sitosin dengan guanin. Setelah melakukan penggantian seperti itu, kami memperoleh urutan: TACCTGGCTATGAGCCTAAATG... Tipe 2. Pengkodean protein. Rantai asam amino protein ribonuklease memiliki permulaan sebagai berikut: lisin-glutamin-treonin-alanin-alanin-alanin-lisin... Dari urutan nukleotida apa gen yang sesuai dengan protein ini dimulai? Untuk melakukan ini, gunakan tabel kode genetik. Untuk setiap asam amino, kami menemukan penunjukan kodenya dalam bentuk trio nukleotida yang sesuai dan menuliskannya. Mengatur triplet ini satu demi satu dalam urutan yang sama di mana asam amino yang sesuai pergi, kami memperoleh rumus untuk struktur bagian messenger RNA. Sebagai aturan, ada beberapa tiga kali lipat seperti itu, pilihan dibuat sesuai dengan keputusan Anda (tetapi hanya satu dari tiga kali lipat yang diambil). Mungkin ada beberapa solusi, masing-masing. AAACAAAATSUGTSGGTSUGTSGAAG Tipe 3. Penguraian kode molekul DNA. Urutan asam amino apa yang memulai protein, jika dikodekan oleh urutan nukleotida seperti itu: ACGCCCATGGCCGGT ... Dengan prinsip saling melengkapi, kami menemukan struktur situs RNA informasi yang terbentuk pada segmen molekul DNA ini: UGCGGGUACCCGGCCA . .. Kemudian kita beralih ke tabel kode genetik dan untuk setiap trio nukleotida, mulai dari yang pertama, kita menemukan dan menuliskan asam amino yang sesuai dengannya: Sistein-glisin-tirosin-arginin-prolin-...

2. Abstrak biologi kelas 10 "A" dengan topik : Biosintesis Protein

Tujuan: Untuk memperkenalkan proses transkripsi dan translasi.

pendidikan. Mengenalkan konsep gen, triplet, kodon, kode DNA, transkripsi dan translasi, menjelaskan esensi proses biosintesis protein.

Mengembangkan. Pengembangan perhatian, memori, pemikiran logis. Pelatihan imajinasi spasial.

pendidikan. Pendidikan budaya kerja di kelas, menghargai karya orang lain.

Peralatan: Papan, tabel biosintesis protein, papan magnetik, model dinamis.

Sastra: buku teks Yu.I. Polyansky, D.K. Belyaeva, A.O. Ruvinsky; "Dasar-dasar Sitologi" O.G. Mashanova, "Biologi" V.N. Yarygina, "Gen dan genom" Penyanyi dan Berg, buku catatan sekolah, studi N.D. Lisova. Sebuah manual untuk kelas 10 "Biologi".

Metode dan teknik metodologi: cerita dengan unsur percakapan, demonstrasi, pengujian.

	Tes bahan. Bagikan selebaran dan kasus uji. Semua buku catatan dan buku pelajaran ditutup. 1 kesalahan dengan pertanyaan ke-10 selesai adalah 10, dengan kesalahan ke-10 tidak dilakukan - 9, dst.
	Tuliskan topik pelajaran hari ini: Biosintesis protein. Seluruh molekul DNA dibagi menjadi segmen-segmen yang mengkode urutan asam amino dari satu protein. Tuliskan: gen adalah bagian dari molekul DNA yang berisi informasi tentang urutan asam amino dalam satu protein.
	kode DNA. Kami memiliki 4 nukleotida dan 20 asam amino. Bagaimana membandingkannya? Jika 1 nukleotida dikodekan 1 a/k, => 4 a/k; jika 2 nukleotida - 1 a / c - (berapa banyak?) 16 asam amino. Oleh karena itu, 1 asam amino mengkodekan 3 nukleotida - triplet (kodon). Hitung berapa banyak kombinasi yang mungkin? - 64 (3 di antaranya adalah tanda baca). Cukup dan bahkan berlebihan. Mengapa berlebih? 1 a / c dapat dikodekan dalam 2-6 triplet untuk meningkatkan keandalan penyimpanan dan transmisi informasi. Sifat kode DNA. 1) Kode triplet: 1 asam amino mengkodekan 3 nukleotida. 61 triplet mengkodekan a / k, dengan satu AUG menunjukkan awal protein, dan 3 - tanda baca. 2) Kode merosot - 1 a/k mengkodekan 1,2,3,4,6 kembar tiga 3) Kode tidak ambigu - 1 triplet hanya 1 a / c 4) Kode yang tidak tumpang tindih - dari 1 hingga triplet terakhir, gen hanya mengkodekan 1 protein 5) Kode ini kontinu - tidak ada tanda baca di dalam gen. Mereka hanya di antara gen. 6) Kode bersifat universal - semua 5 kingdom memiliki kode yang sama. Hanya di mitokondria 4 kembar tiga berbeda. Pikirkan di rumah dan beri tahu saya mengapa?
	Semua informasi terkandung dalam DNA, tetapi DNA itu sendiri tidak berpartisipasi dalam biosintesis protein. Mengapa? Informasi ditulis ke i-RNA, dan sudah di ribosom ada sintesis molekul protein. protein DNA-RNA. Beritahu saya jika ada organisme yang memiliki urutan terbalik: RNA DNA?
	Faktor Biosintetik: Kehadiran informasi yang dikodekan dalam gen DNA. Adanya i-RNA perantara untuk transfer informasi dari nukleus ke ribosom. Kehadiran organel - ribosom. Ketersediaan bahan baku - nukleotida dan a / c Kehadiran tRNA untuk mengirimkan asam amino ke situs perakitan Kehadiran enzim dan ATP (Mengapa?)
	proses biosintetik. Transkripsi (tunjukkan pada model) Menulis ulang urutan nukleotida dari DNA ke mRNA. Biosintesis molekul RNA menjadi DNA menurut prinsip-prinsip: Sintesis matriks Gratis DNA dan RNA DNA dibelah dengan bantuan enzim khusus, enzim lain mulai mensintesis mRNA pada salah satu rantai. Ukuran mRNA adalah 1 atau lebih gen. I-RNA meninggalkan nukleus melalui pori-pori nukleus dan menuju ke ribosom bebas.
	Siaran. Sintesis rantai polipeptida protein, dilakukan pada ribosom. Setelah menemukan ribosom bebas, mRNA dimasukkan melaluinya. I-RNA memasuki ribosom sebagai triplet AUG. Pada saat yang sama, hanya 2 kembar tiga (6 nukleotida) yang dapat berada di ribosom. Kami memiliki nukleotida di ribosom, sekarang kami perlu mengirimkan a / c ke sana. Dengan bantuan apa? - t-RNA. Pertimbangkan strukturnya. RNA transfer (tRNA) panjangnya kira-kira 70 nukleotida. Setiap t-RNA memiliki ujung akseptor yang melekatkan residu asam amino, dan ujung adaptor membawa tripel nukleotida yang komplementer dengan kodon i-RNA mana pun, oleh karena itu triplet ini disebut antikodon. Berapa banyak jenis tRNA yang Anda butuhkan dalam sel? T-RNA dengan a/k yang sesuai mencoba bergabung dengan m-RNA. Jika antikodon bersifat komplementer dengan kodon, maka terjadi ikatan dan terjadi ikatan yang berfungsi sebagai sinyal pergerakan ribosom sepanjang untai mRNA sebanyak satu triplet. A / c bergabung dengan rantai peptida, dan t-RNA, dibebaskan dari a / c, memasuki sitoplasma untuk mencari a / c lain. Rantai peptida dengan demikian memanjang sampai terjemahan berakhir dan ribosom melompat dari mRNA. Beberapa ribosom dapat ditempatkan pada satu mRNA (dalam buku teks, gambar di paragraf 15). Rantai protein memasuki EPS, di mana ia memperoleh struktur sekunder, tersier atau kuaterner. Seluruh proses ditunjukkan dalam buku teks Gambar 22 - di rumah, temukan kesalahan pada gambar ini - dapatkan 5) Katakan padaku, bagaimana proses ini terjadi pada prokariota jika mereka tidak memiliki nukleus?
	regulasi biosintesis. Setiap kromosom secara linier dibagi menjadi operon yang terdiri dari gen regulator dan gen struktural. Sinyal untuk gen pengatur adalah substrat atau produk akhir.
	1. Temukan asam amino yang dikodekan dalam fragmen DNA. T-A-C-G-A-A-A-A-T-C-A-A-T-C-T-C-U-A-U- Solusi: 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 Penting untuk menyusun fragmen i-RNA dan memecahnya menjadi kembar tiga. 2. Temukan antikodon t-RNA untuk mentransfer asam amino yang ditunjukkan ke tempat perakitan. Bertemu, tiga, pengering rambut, arg.
	Pekerjaan rumah paragraf 29.

Urutan reaksi matriks selama biosintesis protein dapat direpresentasikan sebagai diagram:

Pilihan 1

1. Kode genetiknya adalah

a) sistem pencatatan urutan asam amino dalam protein menggunakan nukleotida DNA

b) bagian dari molekul DNA dari 3 nukleotida yang berdekatan, bertanggung jawab untuk mengatur asam amino tertentu dalam molekul protein

c) sifat organisme untuk mentransfer informasi genetik dari orang tua ke keturunannya

d) unit membaca informasi genetik

40. Setiap asam amino dikodekan oleh tiga nukleotida - ini adalah

a) kekhususan

b) kembar tiga

c) degenerasi

d) tidak tumpang tindih

41. Asam amino dienkripsi oleh lebih dari satu kodon - ini adalah

a) kekhususan

b) kembar tiga

c) degenerasi

d) tidak tumpang tindih

42. Pada eukariota, satu nukleotida hanya merupakan bagian dari satu kodon - ini adalah

a) kekhususan

b) kembar tiga

c) degenerasi

d) tidak tumpang tindih

43. Semua organisme hidup di planet kita memiliki kode genetik yang sama - ini adalah

a) kekhususan

b) universalitas

c) degenerasi

d) tidak tumpang tindih

44. Pembagian tiga nukleotida menjadi kodon adalah murni fungsional dan hanya ada pada saat proses translasi

a) kode tanpa koma

b) kembar tiga

c) degenerasi

d) tidak tumpang tindih

45. Jumlah kodon indera dalam kode genetik

Diselenggarakan di Allbest.ru

...

Dokumen serupa

Studi tentang struktur gen eukariotik, urutan asam amino dalam molekul protein. Analisis reaksi sintesis matriks, proses penggandaan diri molekul DNA, sintesis protein pada matriks i-RNA. Gambaran umum reaksi kimia yang terjadi pada sel makhluk hidup.

presentasi, ditambahkan 26/03/2012


Jenis utama asam nukleat. Struktur dan fitur struktur mereka. Pentingnya asam nukleat untuk semua organisme hidup. Sintesis protein di dalam sel. Penyimpanan, transfer dan pewarisan informasi tentang struktur molekul protein. Struktur DNA.

presentasi, ditambahkan 19/12/2014


Definisi konsep dan deskripsi ciri-ciri umum translasi sebagai proses sintesis protein menurut cetakan RNA, yang dilakukan di ribosom. Representasi skema sintesis ribosom pada eukariota. Penentuan konjugasi transkripsi dan translasi pada prokariota.

presentasi, ditambahkan 14/04/2014


Struktur DNA primer, sekunder dan tersier. Sifat kode genetik. Sejarah penemuan asam nukleat, sifat biokimia dan fisika-kimianya. Matriks, ribosom, transfer RNA. Proses replikasi, transkripsi dan translasi.

abstrak, ditambahkan 19/05/2015


Esensi, komposisi nukleotida, karakteristik fisiknya. Mekanisme reduplikasi asam deoksiribonukleat (DNA), transkripsinya dengan transfer informasi herediter ke RNA, dan mekanisme translasi - sintesis protein yang diarahkan oleh informasi ini.

abstrak, ditambahkan 12/11/2009


Fitur penerapan metode resonansi magnetik nuklir (NMR) untuk studi asam nukleat, polisakarida dan lipid. Studi NMR kompleks asam nukleat dengan protein dan membran biologis. Komposisi dan struktur polisakarida.

makalah, ditambahkan 26/08/2009


Nukleotida sebagai monomer asam nukleat, fungsinya dalam sel dan metode penelitian. Basa nitrogen yang bukan bagian dari asam nukleat. Struktur dan bentuk asam deoksiribonukleat (DNA). Jenis dan fungsi asam ribonukleat (RNA).

presentasi, ditambahkan 14/04/2014


Sejarah studi asam nukleat. Komposisi, struktur dan sifat asam deoksiribonukleat. Memahami gen dan kode genetik. Studi tentang mutasi dan konsekuensinya dalam kaitannya dengan organisme. Deteksi asam nukleat dalam sel tumbuhan.

tes, ditambahkan 18/03/2012


Informasi tentang asam nukleat, sejarah penemuan dan distribusinya di alam.... Struktur asam nukleat, tata nama nukleotida. Fungsi asam nukleat (deoxyribonucleic - DNA, ribonucleic - RNA). Struktur primer dan sekunder DNA.

abstrak, ditambahkan 26/11/2014


Ciri-ciri umum sel: bentuk, komposisi kimia, perbedaan eukariota dan prokariota. Fitur struktur sel berbagai organisme. Pergerakan intraseluler dari sitoplasma sel, metabolisme. Fungsi lipid, karbohidrat, protein dan asam nukleat.

Dalam metabolisme tubuh peran utama milik protein dan asam nukleat.

Zat protein membentuk dasar dari semua struktur sel vital, memiliki reaktivitas yang luar biasa tinggi, dan diberkahi dengan fungsi katalitik.

Asam nukleat adalah bagian dari organ terpenting sel - nukleus, serta sitoplasma, ribosom, mitokondria, dll. Asam nukleat memainkan peran utama yang penting dalam hereditas, variabilitas tubuh, dan sintesis protein.

Rencana sintesis protein disimpan dalam inti sel langsung sintesis terjadi di luar nukleus, jadi perlu Tolong untuk mengirimkan rencana yang disandikan dari kernel ke situs sintesis. Seperti Tolong diberikan oleh molekul RNA.

Proses dimulai dalam inti sel: bagian dari "tangga" DNA terbuka dan terbuka. Karena ini, huruf RNA membentuk ikatan dengan huruf DNA terbuka dari salah satu untai DNA. Enzim mentransfer huruf-huruf RNA untuk menghubungkannya menjadi utas. Jadi huruf-huruf DNA "ditulis ulang" menjadi huruf-huruf RNA. Rantai RNA yang baru terbentuk dipisahkan, dan "tangga" DNA berputar lagi.

Setelah modifikasi lebih lanjut, jenis RNA yang disandikan ini sudah siap.

RNA keluar dari nukleus dan pergi ke situs sintesis protein, di mana huruf-huruf RNA diuraikan. Setiap set tiga huruf RNA membentuk "kata" yang mewakili satu asam amino tertentu.

Jenis RNA lain mencari asam amino ini, menangkapnya dengan bantuan enzim, dan mengirimkannya ke tempat sintesis protein. Saat pesan RNA dibaca dan diterjemahkan, rantai asam amino tumbuh. Rantai ini berkelok-kelok dan terlipat menjadi bentuk yang unik, menciptakan satu jenis protein.
Bahkan proses pelipatan protein sangat luar biasa: dibutuhkan 1027 tahun untuk menghitung semua kemungkinan pelipatan protein berukuran sedang yang terdiri dari 100 asam amino menggunakan komputer. Dan untuk pembentukan rantai 20 asam amino dalam tubuh, dibutuhkan tidak lebih dari satu detik - dan proses ini terjadi terus menerus di semua sel tubuh.

Gen, kode genetik dan sifat-sifatnya.

Sekitar 7 miliar orang hidup di Bumi. Kecuali 25-30 juta pasang kembar identik, maka secara genetik semua orang berbeda: masing-masing unik, memiliki karakteristik turun-temurun yang unik, sifat-sifat karakter, kemampuan, temperamen.

Perbedaan seperti itu dijelaskan perbedaan genotipe- set gen suatu organisme; masing-masing unik. Ciri-ciri genetik organisme tertentu diwujudkan dalam protein- akibatnya, struktur protein satu orang berbeda, meskipun sedikit, dari protein orang lain.

Itu tidak berarti bahwa manusia tidak memiliki protein yang persis sama. Protein yang melakukan fungsi yang sama mungkin sama atau sangat sedikit berbeda satu atau dua asam amino satu sama lain. Tetapi tidak ada orang di Bumi (dengan pengecualian kembar identik) yang semua proteinnya akan sama.

Informasi tentang struktur utama protein dikodekan sebagai urutan nukleotida di bagian molekul DNA - gen - unit informasi turun-temurun dari suatu organisme. Setiap molekul DNA mengandung banyak gen. Totalitas semua gen suatu organisme membentuk genotip .

Informasi herediter dikodekan menggunakan kode genetik , yang universal untuk semua organisme dan hanya berbeda dalam pergantian nukleotida yang membentuk gen dan kode untuk protein organisme tertentu.

Kode genetik terdiri dari kembar tiga (triplet) dari nukleotida DNA yang bergabung dalam yang berbeda urutan(AAT, HCA, ACH, THC, dll.), yang masing-masing mengkodekan tertentu Asam amino(yang akan dibangun ke dalam rantai polipeptida).

Asam amino 20, sebuah peluang untuk kombinasi empat nukleotida dalam kelompok tiga - 64 empat nukleotida cukup untuk mengkode 20 asam amino

Itu sebabnya satu asam amino dapat dikodekan beberapa kembar tiga.

Beberapa dari kembar tiga tidak mengkode asam amino sama sekali, tetapi Peluncuran atau berhenti biosintesis protein.

Sebenarnya kode menghitung urutan nukleotida dalam molekul i-RNA, karena menghilangkan informasi dari DNA (proses transkripsi) dan menerjemahkannya ke dalam urutan asam amino dalam molekul protein yang disintesis (proses siaran).

Komposisi mRNA termasuk nukleotida ACGU, yang kembar tiganya disebut kodon: triplet pada DNA CHT pada mRNA akan menjadi triplet HCA, dan triplet DNA AAG akan menjadi triplet UUC.

Tepat kodon i-RNA mencerminkan kode genetik dalam catatan.

Dengan demikian, kode genetik - sistem terpadu untuk merekam informasi herediter dalam molekul asam nukleat dalam bentuk urutan nukleotida. Kode genetik didirikan tentang penggunaan abjad yang hanya terdiri dari empat huruf nukleotida yang berbeda basa nitrogennya: A, T, G, C.

Sifat dasar kode genetik :

1. Kode genetiknya adalah triplet. Triplet (kodon) adalah urutan tiga nukleotida yang mengkode satu asam amino. Karena protein mengandung 20 asam amino, jelas bahwa masing-masing tidak dapat dikodekan oleh satu nukleotida (karena hanya ada empat jenis nukleotida dalam DNA, dalam hal ini 16 asam amino tetap tidak dikodekan). Dua nukleotida untuk mengkode asam amino juga tidak cukup, karena dalam hal ini hanya 16 asam amino yang dapat dikodekan. Ini berarti jumlah nukleotida terkecil yang mengkode satu asam amino adalah tiga. (Dalam hal ini, jumlah kemungkinan triplet nukleotida adalah 4 3 = 64).

2. Redundansi (degenerasi) Kode tersebut merupakan konsekuensi dari sifat tripletnya dan berarti bahwa satu asam amino dapat dikodekan oleh beberapa triplet (karena ada 20 asam amino, dan ada 64 triplet), dengan pengecualian metionin dan triptofan, yang dikodekan hanya oleh satu tiga serangkai. Selain itu, beberapa triplet melakukan fungsi spesifik: dalam molekul mRNA, triplet UAA, UAG, UGA adalah kodon terminasi, yaitu, sinyal stop yang menghentikan sintesis rantai polipeptida. Triplet yang sesuai dengan metionin (AUG), berdiri di awal rantai DNA, tidak mengkodekan asam amino, tetapi melakukan fungsi membaca (menggairahkan).

3. Seiring dengan redundansi, kode memiliki properti keunikan: setiap kodon hanya sesuai dengan satu asam amino tertentu.

4. Kodenya collinear, itu. Urutan nukleotida dalam gen sama persis dengan urutan asam amino dalam protein.

5. Kode genetik tidak tumpang tindih dan kompak, yaitu tidak mengandung "tanda baca". Ini berarti bahwa proses pembacaan tidak memungkinkan kemungkinan kolom yang tumpang tindih (kembar tiga), dan, mulai dari kodon tertentu, pembacaan berlangsung terus menerus tiga kali lipat tiga kali lipat hingga sinyal berhenti ( kodon terminasi).

6. Kode genetik bersifat universal, yaitu, gen nuklir dari semua organisme mengkodekan informasi tentang protein dengan cara yang sama, terlepas dari tingkat organisasi dan posisi sistematis organisme ini.

Ada tabel kode genetik untuk menguraikan kodon i-RNA dan membangun rantai molekul protein.

Reaksi sintesis matriks.

Dalam sistem kehidupan, ada reaksi yang tidak diketahui di alam mati - reaksi sintesis matriks .

Istilah "matriks""dalam teknologi, mereka menunjukkan bentuk yang digunakan untuk casting koin, medali, font tipografi: logam yang mengeras persis mereproduksi semua detail dari bentuk yang digunakan untuk casting. Sintesis matriks menyerupai pengecoran pada matriks: molekul baru disintesis sesuai dengan rencana yang ditetapkan dalam struktur molekul yang sudah ada.

Prinsip matriks terletak pada intinya reaksi sintetik sel yang paling penting, seperti sintesis asam nukleat dan protein. Dalam reaksi ini, urutan unit monomer yang tepat dan sangat spesifik dalam polimer yang disintesis disediakan.

Di sinilah arah menarik monomer ke lokasi tertentu sel - menjadi molekul yang berfungsi sebagai matriks tempat reaksi berlangsung. Jika reaksi seperti itu terjadi sebagai akibat dari tumbukan acak molekul, mereka akan berlangsung sangat lambat. Sintesis molekul kompleks berdasarkan prinsip matriks dilakukan dengan cepat dan akurat.

Peran matriks makromolekul asam nukleat DNA atau RNA bermain dalam reaksi matriks.

molekul monomer, dari mana polimer disintesis - nukleotida atau asam amino - sesuai dengan prinsip saling melengkapi diatur dan diperbaiki pada matriks dalam urutan yang ditentukan sebelumnya secara ketat.

Kemudian datang "ikatan silang" unit monomer menjadi rantai polimer, dan polimer jadi dijatuhkan dari matriks.

Setelah itu matriks siap untuk perakitan molekul polimer baru. Jelas bahwa hanya satu koin, satu huruf dapat dicetak pada cetakan tertentu, sehingga hanya satu polimer yang dapat "dirakit" pada molekul matriks tertentu.

Jenis reaksi matriks- ciri khusus kimia sistem kehidupan. Mereka adalah dasar dari properti fundamental dari semua makhluk hidup - itu kemampuan untuk meniru.

Ke reaksi sintesis matriks termasuk:

1. Replikasi DNA - proses duplikasi diri dari molekul DNA, dilakukan di bawah kendali enzim. Pada setiap untai DNA yang terbentuk setelah pemutusan ikatan hidrogen, dengan partisipasi enzim DNA polimerase, untai anak DNA disintesis. Bahan untuk sintesis adalah nukleotida bebas yang ada di sitoplasma sel.

Arti biologis dari replikasi terletak pada transfer yang tepat dari informasi herediter dari molekul induk ke molekul anak, yang biasanya terjadi selama pembelahan sel somatik.

Molekul DNA terdiri dari dua untai komplementer. Rantai ini disatukan oleh ikatan hidrogen lemah yang dapat diputus oleh enzim.

Molekul mampu menggandakan diri (replikasi), dan pada setiap bagian lama dari molekul, bagian baru disintesis.

Selain itu, molekul mRNA dapat disintesis pada molekul DNA, yang kemudian mentransfer informasi yang diterima dari DNA ke tempat sintesis protein.

Transfer informasi dan sintesis protein mengikuti prinsip matriks, sebanding dengan pekerjaan mesin cetak di percetakan. Informasi dari DNA disalin berulang-ulang. Jika terjadi kesalahan selama penyalinan, kesalahan tersebut akan diulangi di semua salinan berikutnya.

Benar, beberapa kesalahan dalam menyalin informasi oleh molekul DNA dapat diperbaiki - proses menghilangkan kesalahan disebut ganti rugi. Reaksi pertama dalam proses transfer informasi adalah replikasi molekul DNA dan sintesis untai DNA baru.

2. transkripsi - sintesis i-RNA pada DNA, proses menghilangkan informasi dari molekul DNA yang disintesis di atasnya oleh molekul i-RNA.

I-RNA terdiri dari satu untai dan disintesis pada DNA sesuai dengan aturan komplementaritas dengan partisipasi enzim yang mengaktifkan awal dan akhir sintesis molekul i-RNA.

Molekul mRNA yang sudah jadi memasuki sitoplasma pada ribosom, di mana sintesis rantai polipeptida berlangsung.

3. siaran - sintesis protein pada i-RNA; proses menerjemahkan informasi yang terkandung dalam urutan nukleotida mRNA menjadi urutan asam amino dalam polipeptida.

4 .sintesis RNA atau DNA dari virus RNA

Urutan reaksi matriks selama biosintesis protein dapat direpresentasikan sebagai: skema:

untai DNA yang tidak ditranskripsi		A T G	G G C	T A T
untai DNA yang ditranskripsi		T A C	C C G	A T A
transkripsi DNA
kodon mRNA		A U G	G G C	U A U
terjemahan mRNA
antikodon tRNA		U A C	C C G	A U A
asam amino protein		metionin	glisin	tirosin

Dengan demikian, biosintesis protein- ini adalah salah satu jenis pertukaran plastik, di mana informasi herediter yang dikodekan dalam gen DNA diwujudkan dalam urutan asam amino tertentu dalam molekul protein.

Molekul protein pada dasarnya rantai polipeptida terdiri dari asam amino individu. Tetapi asam amino tidak cukup aktif untuk terhubung satu sama lain sendiri. Oleh karena itu, sebelum mereka bergabung satu sama lain dan membentuk molekul protein, asam amino harus: mengaktifkan. Aktivasi ini terjadi di bawah aksi enzim khusus.

Sebagai hasil aktivasi, asam amino menjadi lebih labil dan di bawah aksi enzim yang sama berikatan dengan tRNA. Setiap asam amino sangat sesuai tRNA spesifik, yang menemukan asam amino "sendiri" dan bertahan itu ke dalam ribosom.

Oleh karena itu, ribosom menerima berbagai asam amino teraktivasi terkait dengan tRNA mereka. Ribosom seperti konveyor untuk merakit rantai protein dari berbagai asam amino yang masuk.

Bersamaan dengan t-RNA, di mana asam aminonya sendiri "duduk", " sinyal" dari DNA yang terkandung dalam nukleus. Sesuai dengan sinyal ini, satu atau lain protein disintesis di ribosom.

Pengaruh mengarahkan DNA pada sintesis protein tidak dilakukan secara langsung, tetapi dengan bantuan perantara khusus - matriks atau RNA pembawa pesan (mRNA atau i-RNA), yang disintesis di dalam nukleus di bawah pengaruh DNA, sehingga komposisinya mencerminkan komposisi DNA. Molekul RNA, seolah-olah, merupakan cetakan dari bentuk DNA. MRNA yang disintesis memasuki ribosom dan, seolah-olah, mentransfernya ke struktur ini rencana- dalam urutan apa asam amino yang diaktifkan yang memasuki ribosom digabungkan satu sama lain untuk mensintesis protein tertentu. Sebaliknya, informasi genetik yang dikodekan dalam DNA ditransfer ke mRNA dan kemudian ke protein.

Molekul mRNA memasuki ribosom dan berkedip dia. Segmen itu yang saat ini ada di ribosom ditentukan kodon (kembar tiga), berinteraksi dengan cara yang benar-benar spesifik dengan struktur yang cocok untuknya triplet (antikodon) pada RNA transfer yang membawa asam amino ke dalam ribosom.

Transfer RNA dengan asam aminonya sendiri cocok ke kodon mRNA tertentu dan menghubungkan dengan dia; ke situs tetangga i-RNA . berikutnya menempelkan tRNA lain asam amino lain dan seterusnya sampai seluruh rantai i-RNA dibaca, sampai semua asam amino dirangkai dalam urutan yang sesuai, membentuk molekul protein.

Dan t-RNA, yang mengantarkan asam amino ke situs spesifik dari rantai polipeptida, bebas dari asam aminonya dan keluar dari ribosom.

Kemudian lagi dalam sitoplasma asam amino yang diinginkan dapat bergabung, dan itu lagi menderita itu ke dalam ribosom.

Dalam proses sintesis protein, tidak hanya satu, tetapi beberapa ribosom, poliribosom, terlibat secara bersamaan.

Tahapan utama transfer informasi genetik:

sintesis pada DNA seperti pada template i-RNA (transkripsi)

sintesis di ribosom rantai polipeptida sesuai dengan program yang terdapat pada i-RNA (terjemahan).

Tahapan bersifat universal untuk semua makhluk hidup, tetapi hubungan temporal dan spasial dari proses ini berbeda pada pro dan eukariota.

Pada eukariota transkripsi dan translasi dipisahkan secara ketat dalam ruang dan waktu: sintesis berbagai RNA terjadi di nukleus, setelah itu molekul RNA harus meninggalkan nukleus, melewati membran nukleus. Kemudian, di sitoplasma, RNA diangkut ke tempat sintesis protein - ribosom. Hanya setelah itu datang tahap berikutnya - terjemahan.

Pada prokariota, transkripsi dan translasi terjadi secara bersamaan.

Dengan demikian,

tempat sintesis protein dan semua enzim dalam sel adalah ribosom - itu seperti "pabrik" protein, seolah-olah, toko perakitan, di mana semua bahan yang diperlukan untuk merakit rantai polipeptida protein dari asam amino dipasok. Sifat protein yang disintesis tergantung pada struktur i-RNA, urutan nukleoid di dalamnya, dan struktur i-RNA mencerminkan struktur DNA, sehingga pada akhirnya struktur spesifik protein, yaitu urutan berbagai asam amino di dalamnya, tergantung pada urutan nukleoid dalam DNA dari struktur DNA.

Teori biosintesis protein yang dinyatakan disebut teori matriks. Matriks teori ini disebut karena bahwa asam nukleat memainkan, seolah-olah, peran matriks di mana semua informasi dicatat mengenai urutan residu asam amino dalam molekul protein.

Penciptaan teori matriks biosintesis protein dan decoding kode asam amino adalah pencapaian ilmiah terbesar abad ke-20, langkah paling penting untuk menjelaskan mekanisme molekuler hereditas.

tugas tematik

A1. Manakah dari pernyataan tersebut yang tidak benar?

1) kode genetik bersifat universal

2) kode genetik merosot

3) kode genetik bersifat individual

4) kode genetiknya triplet

A2. Satu triplet DNA mengkodekan:

1) urutan asam amino dalam protein

2) salah satu tanda organisme

3) satu asam amino

4) beberapa asam amino

A3. "Tanda baca" dari kode genetik

1) memulai sintesis protein

2) menghentikan sintesis protein

3) mengkodekan protein tertentu

4) mengkodekan sekelompok asam amino

A4. Jika pada katak asam amino VALIN dikodekan oleh triplet GU, maka pada anjing asam amino ini dapat dikodekan oleh triplet:

1) GUA dan GUG

2) UUC dan UCA

3) CCU dan CUA

4) UAG dan UGA

A5. Sintesis protein selesai saat ini

1) pengenalan kodon oleh antikodon

2) penerimaan i-RNA pada ribosom

3) munculnya "tanda baca" pada ribosom

4) perlekatan asam amino pada tRNA

A6. Tentukan sepasang sel di mana satu orang mengandung informasi genetik yang berbeda?

1) sel hati dan lambung

2) neuron dan leukosit

3) sel otot dan tulang

4) sel lidah dan telur

A7. Fungsi i-RNA dalam proses biosintesis

1) penyimpanan informasi turun-temurun

2) transportasi asam amino ke ribosom

3) transfer informasi ke ribosom

4) percepatan proses biosintesis

A8. Antikodon tRNA terdiri dari nukleotida UCG. Triplet DNA manakah yang komplementer dengannya?

1. Jelaskan urutan transmisi informasi genetik: gen - protein - sifat.

2. Ingat struktur protein mana yang menentukan struktur dan sifat-sifatnya. Bagaimana struktur ini dikodekan dalam molekul DNA?

3. Apa kode genetiknya?

4. Mendeskripsikan sifat-sifat kode genetik.

7. Reaksi sintesis matriks. Transkripsi

Informasi tentang protein dicatat sebagai urutan nukleotida dalam DNA dan terletak di dalam nukleus. Sebenarnya sintesis protein terjadi di sitoplasma pada ribosom. Oleh karena itu, sintesis protein memerlukan struktur yang akan membawa informasi dari DNA ke tempat sintesis protein. Perantara tersebut adalah informasi, atau matriks, RNA, yang mentransmisikan informasi dari gen spesifik molekul DNA ke tempat sintesis protein pada ribosom.

Selain pembawa informasi, diperlukan zat yang akan memastikan pengiriman asam amino ke tempat sintesis dan penentuan tempatnya dalam rantai polipeptida. Zat tersebut adalah RNA transfer, yang menyediakan pengkodean dan pengiriman asam amino ke tempat sintesis. Sintesis protein berlangsung di ribosom, yang tubuhnya dibangun dari RNA ribosom. Ini berarti bahwa jenis RNA lain diperlukan - ribosom.

Informasi genetik diwujudkan dalam tiga jenis reaksi: sintesis RNA, sintesis protein, replikasi DNA. Di masing-masing dari mereka, informasi yang terkandung dalam urutan linier nukleotida digunakan untuk membuat urutan linier lain: baik nukleotida (dalam molekul RNA atau DNA) atau asam amino (dalam molekul protein). Telah dibuktikan secara eksperimental bahwa DNA-lah yang berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis semua asam nukleat. Reaksi biosintesis ini disebut sintesis matriks. Kesederhanaan yang cukup dari reaksi matriks dan satu dimensinya memungkinkan untuk mempelajari dan memahami mekanismenya secara rinci, berbeda dengan proses lain yang terjadi di dalam sel.

Transkripsi

Proses biosintesis RNA dari DNA disebut transkripsi. Proses ini terjadi di dalam nukleus. Pada matriks DNA, semua jenis RNA disintesis - informasional, transportasi dan ribosom, yang kemudian berpartisipasi dalam sintesis protein. Kode genetik pada DNA ditranskripsi menjadi RNA messenger selama transkripsi. Reaksi didasarkan pada prinsip saling melengkapi.

Sintesis RNA memiliki sejumlah fitur. Molekul RNA jauh lebih pendek dan merupakan salinan hanya sebagian kecil dari DNA. Oleh karena itu, hanya bagian tertentu dari DNA, di mana informasi tentang asam nukleat tertentu berada, berfungsi sebagai matriks. RNA yang baru disintesis tidak pernah tetap terikat pada cetakan DNA asli, tetapi dilepaskan setelah akhir reaksi. Proses transkripsi berlangsung dalam tiga tahap.

Tahap pertama - inisiasi- awal proses. Sintesis salinan RNA dimulai dengan area spesifik pada DNA, yang disebut promotor. Zona ini berisi satu set nukleotida spesifik yang mulai sinyal. Proses ini dikatalisis oleh enzim RNA polimerase. Enzim RNA polimerase mengikat promotor, melepaskan heliks ganda, dan memutus ikatan hidrogen antara dua untai DNA. Tetapi hanya satu dari mereka yang berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis RNA.

Fase kedua - pemanjangan. Pada tahap ini terjadi proses utama. Pada satu untai DNA, seperti pada matriks, nukleotida berbaris menurut prinsip saling melengkapi (Gbr. 19). Enzim RNA polimerase, bergerak selangkah demi selangkah di sepanjang rantai DNA, menghubungkan nukleotida satu sama lain, sambil terus-menerus melepaskan heliks ganda DNA lebih jauh. Sebagai hasil dari gerakan ini, salinan RNA disintesis.

Tahap ketiga - penghentian. Ini adalah tahap terakhir. Sintesis RNA berlanjut sampai sinyal berhenti- urutan nukleotida tertentu yang menghentikan pergerakan enzim dan sintesis RNA. Polimerase dipisahkan dari DNA dan salinan RNA yang disintesis. Secara bersamaan, molekul RNA juga dikeluarkan dari matriks. DNA membangun kembali heliks ganda. Sintesis selesai. Tergantung pada daerah DNA, RNA ribosom, transport, dan messenger disintesis dengan cara ini.

Template untuk transkripsi molekul RNA hanya salah satu dari untai DNA. Namun, untaian DNA yang berbeda dapat berfungsi sebagai cetakan untuk dua gen tetangga. Manakah dari dua untai yang akan digunakan untuk sintesis ditentukan oleh promotor, yang mengarahkan enzim RNA polimerase ke satu arah atau lainnya.

Setelah transkripsi, molekul messenger RNA sel eukariotik mengalami penataan ulang. Urutan nukleotida yang tidak membawa informasi tentang protein ini dipotong di dalamnya. Proses ini disebut penyambungan. Tergantung pada jenis sel dan tahap perkembangannya, bagian yang berbeda dari molekul RNA dapat dihilangkan. Akibatnya, RNA yang berbeda disintesis dalam satu bagian DNA, yang membawa informasi tentang protein yang berbeda. Ini memastikan transfer informasi genetik yang signifikan dari satu gen, dan juga memfasilitasi rekombinasi genetik.

Beras. 19. Sintesis RNA pembawa pesan. 1 - rantai DNA; 2 - RNA yang disintesis

Pertanyaan dan tugas untuk pengendalian diri

1. Reaksi apa yang berhubungan dengan reaksi sintesis matriks?

2. Apa matriks awal untuk semua reaksi sintesis matriks?

3. Apa nama proses biosintesis mRNA?

4. Jenis RNA apa yang disintesis pada DNA?

5. Atur urutan fragmen mRNA jika fragmen DNA yang sesuai memiliki urutan: AAGCTCTGATTCTGATCGGACCTAATGA.

8. Biosintesis protein

Protein merupakan komponen esensial dari semua sel, sehingga proses terpenting dari metabolisme plastis adalah biosintesis protein. Itu terjadi di semua sel organisme. Ini adalah satu-satunya komponen sel (selain asam nukleat), yang sintesisnya dilakukan di bawah kendali langsung bahan genetik sel. Seluruh peralatan genetik sel - DNA dan berbagai jenis RNA - disetel untuk sintesis protein.

gen- Ini adalah bagian dari molekul DNA yang bertanggung jawab untuk sintesis satu molekul protein. Untuk sintesis protein, gen tertentu dengan DNA perlu disalin dalam bentuk molekul RNA pembawa pesan. Proses ini telah dibahas sebelumnya. Sintesis protein adalah proses multi-tahap yang kompleks dan tergantung pada aktivitas berbagai jenis RNA. Komponen berikut diperlukan untuk biosintesis protein langsung:

1. Messenger RNA - pembawa informasi dari DNA ke tempat sintesis. Molekul mRNA disintesis selama transkripsi.

2. Ribosom - organel tempat terjadinya sintesis protein.

3. Satu set asam amino esensial dalam sitoplasma.

4. Mentransfer RNA yang mengkode asam amino dan membawanya ke tempat sintesis di ribosom.

5. ATP - zat yang menyediakan energi untuk proses pengkodean asam amino dan sintesis rantai polipeptida.

Transfer struktur RNA dan pengkodean asam amino

Transfer RNA (tRNA) adalah molekul kecil dengan 70 hingga 90 nukleotida.tRNA menyumbang sekitar 15% dari semua RNA sel. Fungsi tRNA tergantung pada strukturnya. Studi tentang struktur molekul tRNA menunjukkan bahwa mereka terlipat dengan cara tertentu dan terlihat seperti daun semanggi(Gbr. 20). Loop dan bagian ganda dibedakan dalam molekul, terhubung karena interaksi basa komplementer. Yang paling penting adalah loop pusat, yang berisi antikodon - triplet nukleotida yang sesuai dengan kode asam amino tertentu. Dengan antikodonnya, tRNA dapat bergabung dengan kodon yang sesuai pada mRNA sesuai dengan prinsip saling melengkapi.

Beras. 20. Struktur molekul tRNA: 1 - antikodon; 2 - tempat perlekatan asam amino

Setiap tRNA hanya dapat membawa satu dari 20 asam amino. Ini berarti bahwa setidaknya ada satu tRNA untuk setiap asam amino. Karena asam amino dapat memiliki beberapa triplet, jumlah spesies tRNA sama dengan jumlah triplet asam amino. Jadi, jumlah total spesies tRNA sesuai dengan jumlah kodon dan sama dengan 61. Tidak ada tRNA yang sesuai dengan tiga kode stop.

Di salah satu ujung molekul tRNA selalu ada nukleotida guanin (5'-end), dan di ujung lainnya (3'-end) selalu ada tiga nukleotida CCA. Untuk tujuan inilah asam amino dilampirkan (Gbr. 21). Setiap asam amino menempel pada tRNA spesifiknya dengan antikodon yang sesuai. Mekanisme perlekatan ini dikaitkan dengan kerja enzim spesifik - sintetase aminoasil-tRNA, yang menempelkan setiap asam amino ke tRNA yang sesuai. Setiap asam amino memiliki sintetasenya sendiri. Koneksi asam amino dengan tRNA dilakukan karena energi ATP, sedangkan ikatan makroergik masuk ke ikatan antara tRNA dan asam amino. Ini adalah bagaimana asam amino diaktifkan dan dikodekan.

Tahapan biosintesis protein. Proses sintesis rantai polipeptida yang dilakukan pada ribosom disebut siaran. Messenger RNA (mRNA) adalah perantara dalam transfer informasi tentang struktur utama protein, tRNA mentransfer asam amino yang dikodekan ke tempat sintesis dan memastikan urutan senyawanya. Ribosom merakit rantai polipeptida.

Pada tahun 1869, ahli biokimia Swiss Johann Friedrich Miescher pertama kali menemukan, diisolasi dari inti sel dan mendeskripsikan DNA. Tetapi hanya pada tahun 1944 O. Avery, S. McLeod dan M. McCarthy membuktikan peran genetik DNA, yaitu, dengan andal ditetapkan bahwa transmisi informasi herediter dikaitkan dengan asam deoksiribonukleat. Penemuan ini merupakan faktor kuat yang merangsang studi hereditas pada tingkat molekuler. Sejak itu, perkembangan pesat biologi molekuler dan genetika telah dimulai.

Asam nukleat (dari lat. inti - inti) adalah senyawa organik molekul tinggi alami yang menyediakan penyimpanan dan transmisi informasi herediter (genetik) dalam organisme hidup. Mereka termasuk: karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), fosfor (P). Asam nukleat adalah biopolimer tidak beraturan yang terdiri dari monomer - nukleotida. Setiap nukleotida mengandung:

· basa nitrogen,

· karbon sederhana - pentosa gula 5-karbon (ribosa atau deoksiribosa),

· residu asam fosfat.

Ada dua jenis asam nukleat: asam deoksiribonukleat - DNA yang mengandung deoksiribosa, dan asam ribonukleat - RNA yang mengandung ribosa.

Pertimbangkan setiap jenis asam nukleat.

DNA ditemukan hampir secara eksklusif di inti sel, kadang-kadang di organel: mitokondria, plastida. DNA merupakan senyawa polimer dengan kandungan konstan (stabil) di dalam sel.

Struktur DNA.Dalam strukturnya, molekul DNA terdiri dari dua rantai polimer yang saling berhubungan dan dipilin dalam bentuk heliks ganda (Gbr. 1).

Sebuah model struktur DNA diciptakan pada tahun 1953 oleh D. Watson dan F. Crick, yang keduanya dianugerahi Hadiah Nobel. Lebar heliks ganda hanya sekitar 0,002 mikron (20 angstrom), tetapi panjangnya sangat besar - hingga beberapa puluh dan bahkan ratusan mikrometer (sebagai perbandingan: panjang molekul protein terbesar dalam bentuknya yang tidak dilipat tidak tidak melebihi 0,1 mikron).

Nukleotida terletak pada jarak satu sama lain - 0,34 nm, dan ada 10 nukleotida per putaran heliks. Berat molekul DNA besar: puluhan, dan bahkan ratusan juta. Misalnya, berat molekul (M r) kromosom terbesar Drosophila adalah 7,9 10 10 .

Unit struktural dasar dari satu rantai adalah nukleotida yang terdiri dari basa nitrogen, deoksiribosa, dan gugus fosfat. DNA mengandung 4 jenis basa nitrogen:

· purin - adenin (A) dan guanin (G),

· pirimidin - sitosin (C) dan timin (T).

Jumlah basa purin sama dengan jumlah basa pirimidin.

Nukleotida DNA juga akan terdiri dari 4 jenis, masing-masing: adenil (A), guanil (G), sitidil (C) dan timidil (T). Semua nukleotida DNA terhubung menjadi rantai polinukleotida karena residu asam fosfat yang terletak di antara deoksiribosa. Mungkin ada hingga 300.000 atau lebih nukleotida dalam rantai polinukleotida.

Dengan demikian, setiap untai DNA adalah polinukleotida di mana nukleotida diatur dalam urutan yang ditentukan secara ketat. Basa nitrogen mendekati satu sama lain begitu dekat sehingga ikatan hidrogen terbentuk di antara mereka. Pola penting dimanifestasikan dengan jelas dalam susunannya: adenin (A) dari satu rantai dihubungkan ke timin (T) dari rantai lainnya oleh dua ikatan hidrogen, dan guanin (G) dari satu rantai dihubungkan oleh tiga ikatan hidrogen ke sitosin (C) rantai lain, menghasilkan pembentukan pasangan A-T dan G-C. Kemampuan untuk menghubungkan nukleotida secara selektif ini disebut komplementaritas, yaitu korespondensi spasial dan kimia antara pasangan nukleotida (lihat Gambar 2).

Urutan menghubungkan nukleotida dari satu rantai berlawanan (komplementer) dengan yang lain, yaitu, rantai yang membentuk satu molekul DNA multi arah, atau antiparalel. Rantai berputar satu sama lain dan membentuk heliks ganda. Sejumlah besar ikatan hidrogen menyediakan koneksi yang kuat dari untaian DNA dan memberikan stabilitas molekul, sambil mempertahankan mobilitasnya - di bawah pengaruh enzim, ia dengan mudah terlepas (despiralisasi).

Replikasi DNA (reduplikasi DNA) - proses reproduksi diri (penggandaan diri) makromolekul asam nukleat, yang memastikan penyalinan informasi genetik yang tepat dan transmisinya dari generasi ke generasi.

Replikasi DNA terjadi selama interfase sebelum pembelahan sel. Molekul DNA induk (jumlah rantai DNA dalam sel adalah 2n) terlepas dari satu ujung di bawah aksi enzim, dan kemudian rantai polinukleotida anak diselesaikan dari nukleotida bebas sesuai dengan prinsip saling melengkapi pada kedua rantai. Sebagai hasil dari reaksi matriks, dua molekul DNA anak dari komposisi nukleotida yang sama muncul, di mana salah satu rantai adalah induk lama, dan yang lainnya adalah rantai baru yang baru disintesis (jumlah DNA dalam sel menjadi 4n). = 2X2n).

Fungsi DNA.

1. Penyimpanan informasi herediter tentang struktur protein atau organel individunya. Unit informasi genetik terkecil setelah nukleotida adalah tiga nukleotida berurutan - triplet. Urutan kembar tiga dalam rantai polinukleotida menentukan urutan asam amino dari satu molekul protein (struktur utama protein) dan mewakili gen. Bersama dengan protein, DNA adalah bagian dari kromatin, zat yang membentuk kromosom inti sel.

2. Transfer informasi herediter sebagai hasil replikasi selama pembelahan sel dari sel induk ke anak perempuan.

3. Implementasi informasi herediter (disimpan dalam bentuk gen) sebagai hasil reaksi matriks biosintesis melalui produksi protein khusus untuk sel dan organisme. Pada saat yang sama, molekul RNA pembawa pesan disintesis pada salah satu rantainya menurut prinsip saling melengkapi dari nukleotida lingkungan sekitar molekul.

RNA adalah senyawa dengan kandungan fluktuatif (labil) di dalam sel.

Struktur RNA.Dari segi strukturnya, molekul RNA lebih kecil dari molekul DNA dengan berat molekul 20-30 ribu (tRNA) hingga 1 juta (rRNA), RNA adalah molekul beruntai tunggal yang dibangun dengan cara yang sama seperti salah satu rantai DNA . Monomer RNA - nukleotida terdiri dari basa nitrogen, ribosa (pentosa) dan gugus fosfat. RNA mengandung 4 basa nitrogen:

· purin - adenin (A);

· pirimidin - guanin (G), sitosin (C), urasil (U).

Dalam RNA, timin digantikan oleh urasil, yang strukturnya dekat dengannya (nukleotida - uridil. Nukleotida terhubung dalam rantai polinukleotida dengan cara yang sama seperti pada DNA, karena residu asam fosfat yang terletak di antara ribosa.

Lokasi di sel Di antara RNA, ada: nuklir, sitoplasma, mitokondria, plastid.

Menurut fungsi Di antara RNA, ada: transportasi, informasi dan ribosom.

Transfer RNA (tRNA) - untai tunggal, tetapi memiliki struktur "daun semanggi" tiga dimensi yang dibuat oleh ikatan hidrogen intramolekul (Gbr. 3). molekul tRNA adalah yang terpendek. Terdiri dari 80-100 nukleotida. Mereka menyumbang sekitar 10% dari total konten RNA dalam sel. Mereka mentransfer asam amino yang diaktifkan (setiap tRNA memiliki asam aminonya sendiri, total 61 tRNA diketahui) ke ribosom selama biosintesis protein di dalam sel.”

RNA informasi (matriks) (mRNA, mRNA) - molekul beruntai tunggal yang terbentuk sebagai hasil transkripsi pada molekul DNA (salinan gen) dalam nukleus dan membawa informasi tentang struktur utama satu molekul protein ke tempat sintesis protein di ribosom. Sebuah molekul mRNA dapat terdiri dari 300-3000 nukleotida. Bagian mRNA menyumbang 0,5-1% dari total konten RNA dalam sel.

RNA ribosom (rRNA) - molekul untai tunggal terbesar yang membentuk kompleks kompleks dengan protein yang mendukung struktur ribosom tempat berlangsungnya sintesis protein.

rRNA menyumbang sekitar 90% dari total konten RNA dalam sel.

Semua informasi genetik suatu organisme (struktur proteinnya) terkandung dalam DNA-nya, yang terdiri dari nukleotida yang digabungkan menjadi gen. Ingatlah bahwa gen adalah unit informasi herediter (bagian dari molekul DNA) yang berisi informasi tentang struktur satu protein - enzim. Gen yang menentukan sifat organisme disebut struktural. Dan gen yang mengatur ekspresi gen struktural disebut peraturan. Manifestasi (ekspresi) gen (realisasi informasi herediter) terjadi sebagai berikut:

Untuk implementasi ekspresi gen, ada kode genetik - hubungan yang diatur secara ketat antara basa nukleotida dan asam amino (Tabel 12).

Tabel 12 Kode genetik

Sifat dasar kode genetik.

Tripletitas- pengkodean asam amino dilakukan oleh triplet (kembar tiga) basa nukleotida. Jumlah triplet pengkode adalah 64 (4 jenis nukleotida: A, T, C, G, 4 3 = 64).

KetidakjelasanSetiap triplet hanya mengkodekan satu asam amino.

kemerosotan- jumlah triplet pengkode melebihi jumlah asam amino (64 > 20). Ada asam amino yang dikodekan oleh lebih dari satu triplet (asam amino seperti itu lebih umum dalam protein). Ada tiga kembar tiga yang tidak mengkode asam amino apa pun (UAA, UAG, UGA). Mereka disebut "kodon omong kosong" dan memainkan peran "sinyal berhenti", yang berarti akhir dari perekaman gen (jumlah total kodon pengkodean adalah 61).

Tidak tumpang tindih (kontinuitas) - Membaca triplet dari DNA selama sintesis mRNA berlangsung ketat sepanjang tiga nukleotida berurutan, tanpa tumpang tindih kodon tetangga. Tidak ada "tanda baca" di dalam gen.

keserbagunaan - kode kembar tiga yang sama untuk asam amino yang sama di semua organisme yang hidup di Bumi.

Singkatan umum untuk nama asam amino:

FEN - fenilalanin; GIS - histidin;

LEI - leusin; GLN - glutamin;

ILE - isoleusin; GLU - asam glutamat;

MET - metionin; LYS - lisin;

VAL - valin; ASN - asparagin;

SER - seri; ASP - asam aspartat;

PRO - prolin; CIS - sistein;

TPE - treonin; TIGA - triptofan;

ALA - alanin; ARG - arginin;

TIR - tirosin; GLI - glisin.

Dengan demikian, pembawa DNA dari semua informasi genetik dalam sel tidak secara langsung berpartisipasi dalam sintesis protein (yaitu, penerapan informasi herediter ini). Pada sel hewan dan tumbuhan, molekul DNA dipisahkan oleh membran inti dari sitoplasma.plasma, tempat berlangsungnya sintesis protein. Perantara dikirim dari nukleus ke ribosom - tempat perakitan protein - yang membawa informasi yang disalin dan mampu melewati pori-pori membran nuklir. Messenger RNA, yang terlibat dalam reaksi matriks, adalah perantara seperti itu.

Reaksi matriks - ini adalah reaksi untuk sintesis senyawa baru berdasarkan makromolekul "lama" yang bertindak sebagai matriks, yaitu bentuk, model untuk menyalin molekul baru. Reaksi matriks untuk realisasi informasi herediter, di mana DNA dan RNA mengambil bagian, adalah:

1. replikasi DNA- penggandaan molekul DNA, yang dengannya transfer informasi genetik dilakukan dari generasi ke generasi. Matriksnya adalah DNA ibu, dan yang baru terbentuk menurut matriks ini adalah anak perempuan, 2 molekul DNA yang baru disintesis (Gbr. 4).

2. Transkripsi(lat. transkripsi - penulisan ulang) adalah sintesis molekul RNA sesuai dengan prinsip saling melengkapi pada templat salah satu rantai DNA. Terjadi di nukleus di bawah aksi enzim yang bergantung pada DNA - RNA polimerase. Messenger RNA adalah satumolekul tidak beruntai, dan pengkodean gen berasal dari satu untai molekul DNA beruntai ganda. Jika untai DNA yang ditranskripsi mengandung nukleotida G, maka DNA polimerase termasuk C dalam mRNA, jika T, maka termasuk A dalam mRNA, jika T, itu termasuk Y (timin T tidak termasuk dalam RNA; Gambar 5). Bahasa triplet DNA diterjemahkan ke dalam bahasa kodon mRNA (kembar tiga dalam mRNA disebut kodon).

Sebagai hasil dari transkripsi gen yang berbeda, semua jenis RNA disintesis. Kemudian, mRNA, tRNA, rRNA melalui pori-pori di selubung inti memasuki sitoplasma sel untuk menjalankan fungsinya.

3. Siaran(lat. translatio - transmisi, terjemahan) adalah sintesis rantai polipeptida protein pada matriks mRNA matang, yang dilakukan oleh ribosom. Ada beberapa tahapan dalam proses ini:

Tahap pertama adalah inisiasi (awal sintesis - rantai). Dalam sitoplasma, ribosom memasuki salah satu ujung mRNA (tepatnya tempat sintesis molekul dalam nukleus dimulai) dan memulai sintesis polipeptida. Molekul tRNA yang mengangkut asam amino metionin (tRNA meth) terhubung ke ribosom dan menempel pada awal rantai mRNA (selalu dengan kode AUG). Di sebelah tRNA pertama (yang tidak ada hubungannya dengan protein sintesis), tRNA kedua dengan asam amino terpasang. Jika antikodonnya adalah tRNA, maka ikatan peptida muncul antara asam amino, yang dibentuk oleh enzim tertentu. Setelah itu, tRNA meninggalkan ribosom (pergi ke sitoplasma untuk asam amino baru), dan mRNA memindahkan satu kodon.

Tahap kedua adalah elongasi (pemanjangan rantai). Ribosom bergerak di sepanjang molekul mRNA tidak mulus, tapi sebentar-sebentar, triplet demi triplet. TRNA ketiga dengan asam amino berikatan dengan antikodonnya ke kodon mRNA. Ketika komplementaritas ikatan terbentuk, ribosom mengambil langkah satu "kodon", dan enzim spesifik "mengikat silang" asam amino kedua dan ketiga dengan ikatan peptida - rantai peptida terbentuk. Asam amino dalam rantai polipeptida yang sedang tumbuh terhubung dalam urutan di mana kodon mRNA yang mengkodenya berada (Gbr. 6).

Tahap ketiga adalah penghentian (akhir sintesis) dari rantai. Terjadi ketika ribosom menerjemahkan salah satu dari tiga "kodon yang tidak masuk akal" (UAA, UAG, UGA). Ribosom melompat dari mRNA, sintesis protein selesai.

Dengan demikian, mengetahui urutan susunan asam amino dalam molekul protein, dimungkinkan untuk menentukan urutan nukleotida (kembar tiga) dalam rantai mRNA, dan menurut urutan pasangan nukleotida di bagian DNA dan sebaliknya, dengan memperhatikan prinsip komplementaritas nukleotida.

Secara alami, dalam proses reaksi matriks, karena alasan apa pun (alami atau buatan), perubahan dapat terjadi - mutasi. Ini adalah mutasi gen pada tingkat molekuler - hasil dari berbagai kerusakan pada molekul DNA. Mutasi gen yang terjadi pada tingkat molekuler biasanya mempengaruhi satu atau lebih nukleotida. Semua bentuk mutasi gen dapat dibagi menjadi dua kelompok besar.

Grup pertama- pergeseran bingkai - adalah penyisipan atau penghapusan satu atau lebih pasangan nukleotida. Bergantung pada situs pelanggaran, satu atau beberapa kodon berubah. Ini adalah kerusakan gen yang paling parah, karena asam amino yang sama sekali berbeda akan dimasukkan dalam protein.

Penghapusan dan penyisipan semacam itu menyumbang 80% dari semua mutasi gen spontan.

Efek yang paling merusak dimiliki oleh apa yang disebut mutasi nonsense, yang dikaitkan dengan munculnya kodon terminator yang menyebabkan penghentian.sintesis protein ku. Hal ini dapat menyebabkan penghentian prematur sintesis protein, yang dengan cepat terdegradasi. Hasilnya adalah kematian sel atau perubahan sifat perkembangan individu.

Mutasi yang terkait dengan substitusi, penghapusan, atau penyisipan di bagian pengkodean gen secara fenotip muncul sebagai substitusi asam amino dalam protein. Tergantung pada sifat asam amino dan signifikansi fungsional dari area yang rusak, ada hilangnya sebagian atau seluruh aktivitas fungsional protein. Sebagai aturan, ini dinyatakan dalam penurunan viabilitas, perubahan karakteristik organisme, dll.

Grup keduaadalah mutasi gen dengan penggantian pasangan basa nukleotida. Ada dua jenis substitusi basa:

1. Transisi- penggantian satu purin untuk basa purin (A untuk G atau G untuk A) atau satu pirimidin untuk pirimidin (C untuk T atau T untuk, C).

2. Transversi- penggantian satu basa purin dengan basa pirimidin atau sebaliknya (A untuk C, atau G untuk T, atau A untuk Y).

Contoh mencolok dari transversi adalah anemia sel sabit, yang terjadi karena kelainan herediter dalam struktur hemoglobin. Pada gen mutan yang mengkode salah satu rantai hemoglobin, hanya satu nukleotida yang rusak, dan adenin digantikan oleh urasil (GAA oleh GUA) dalam mRNA.

Akibatnya terjadi perubahan fenotip biokimia, pada rantai hemoglobin, asam glutamat digantikan oleh valin. Penggantian ini mengubah permukaan molekul hemoglobin: alih-alih cakram bikonkaf, sel-sel eritrosit menjadi seperti sabit dan menyumbat pembuluh darah kecil atau dengan cepat dikeluarkan dari sirkulasi, yang dengan cepat menyebabkan anemia.

Jadi, signifikansi mutasi gen bagi kehidupan suatu organisme tidaklah sama:

· beberapa "mutasi diam" tidak mempengaruhi struktur dan fungsi protein (misalnya, substitusi nukleotida yang tidak mengarah pada substitusi asam amino);

· beberapa mutasi menyebabkan hilangnya fungsi protein dan kematian sel (misalnya, mutasi yang tidak masuk akal);

· mutasi lain - dengan perubahan kualitatif pada mRNA dan asam amino, menyebabkan perubahan karakteristik organisme;

· dan, akhirnya, beberapa mutasi yang mengubah sifat molekul protein memiliki efek merusak pada aktivitas vital sel - mutasi semacam itu menyebabkan perjalanan penyakit yang parah (misalnya, transversi).

replikasi

Proses replikasi DNA terjadi di nukleus di bawah aksi enzim dan kompleks protein khusus. Prinsip duplikasi DNA:

• * anti-paralelisme : untai anak disintesis ke arah dari 5 "sampai 3" akhir.
• * Gratis : struktur untai DNA anak ditentukan oleh urutan nukleotida untai induk, dipilih menurut prinsip komplementaritas.
• * semi-kontinuitas : salah satu dari dua untai DNA terkemuka , disintesis terus menerus, dan yang lainnya - terlambat , sebentar-sebentar dengan pembentukan short pecahan Okazaki . Ini karena sifat anti-paralelisme.
• * semi konservatif : Molekul DNA yang diperoleh selama reduplikasi mengandung satu untai ibu yang dilestarikan dan satu anak yang disintesis.
• 1) Inisiasi

Mulai dengan titik replika di mana protein yang memulai replikasi melekat. Di bawah aksi enzim DNA topoisomerase dan DNA helikase rantai terlepas dan ikatan hidrogen terputus. Berikutnya adalah pemisahan fragmentaris dari untai ganda DNA dengan formasi garpu replikasi . Enzim mencegah untaian DNA menyambung kembali.

2) Perpanjangan

Sintesis untai anak DNA disebabkan oleh enzim DNA polimerase , yang bergerak ke arah 5" 3" , memilih nukleotida sesuai dengan prinsip komplementaritas. Untai utama disintesis terus menerus, dan untai tertinggal disintesis sebentar-sebentar. Enzim DNA ligase interkoneksi pecahan Okazaki . Protein korektif khusus mengenali kesalahan dan menghilangkan nukleotida yang salah.

3) Pemutusan

Replikasi berakhir ketika dua garpu replikasi bertemu. Komponen protein dihilangkan, molekul DNA dipilin.

Sifat kode genetik

• * tiga serangkai Setiap asam amino dikodekan oleh kode 3 nukleotida.
• * jelas - setiap triplet hanya mengkodekan asam tertentu.
• * Merosot - setiap asam amino dikodekan oleh beberapa kembar tiga (2-6). Hanya dua dari mereka yang dikodekan oleh satu triplet: triptofan dan metionin.
• * tidak tumpang tindih - setiap kodon adalah unit independen, dan informasi genetik hanya dibaca dalam satu arah dalam satu arah
• * Universal adalah sama untuk semua organisme. Triplet yang sama mengkode asam amino yang sama pada organisme yang berbeda.

Kode genetik

Implementasi informasi herediter mengikuti skema sifat-gen-protein.

gen - bagian dari molekul DNA yang membawa informasi tentang struktur utama dari satu molekul protein dan bertanggung jawab untuk sintesisnya.

Kode genetik - prinsip pengkodean inf herediter dalam sel. Ini adalah urutan triplet nukleotida dalam NA, yang menetapkan urutan asam amino tertentu dalam protein. INFA yang terkandung dalam urutan nukleotida linier digunakan untuk membuat urutan lain.

4 nukleotida dapat menghasilkan 64 tiga serangkai , 61 di antaranya mengkode asam amino. Hentikan kodon - triplet UAA, UAG, UGA menghentikan sintesis rantai polipeptida.

mulai kodon - triplet AUG menentukan awal sintesis rantai polipeptida.

Biosintesis protein

Salah satu proses utama metabolisme plastik. Beberapa reaksi berlangsung di nukleus, yang lain - di sitoplasma. Komponen yang diperlukan: ATP, DNA, i-RNA, t-RNA, r-RNA, Mg2+, asam amino, enzim. Terdiri dari 3 proses :

• - transkripsi : sintesis mRNA
• - pengolahan : konversi mRNA ke mRNA
• - siaran : sintesis protein

DNA berisi informasi tentang struktur protein dalam bentuk urutan asam amino, tetapi karena gen tidak meninggalkan nukleus, mereka tidak mengambil bagian langsung dalam biosintesis molekul protein. I-RNA disintesis dalam inti sel oleh DNA dan mentransfer informasi dari DNA ke tempat sintesis protein (ribosom). Kemudian, dengan bantuan tRNA, asam amino yang melengkapi mRNA dipilih dari sitoplasma. Dengan demikian, rantai polipeptida disintesis.

Transkripsi

1) Inisiasi

Sintesis molekul mRNA oleh DNA dapat terjadi di nukleus, mitokondria dan plastida. Di bawah aksi enzim DNA helicase dan DNA topoisomerase, bagian dari molekul DNA melepas lelah , ikatan hidrogen terputus. Membaca informasi hanya berasal dari satu untai DNA, yang disebut pengkodean kodogenik . Enzim RNA polimerase terhubung dengan promotor - zona DNA yang berisi sinyal awal TATA.

2) Perpanjangan

Proses pelurusan nukleotida menurut prinsip gratis . RNA polimerase bergerak di sepanjang rantai pengkodean dan menggabungkan nukleotida bersama-sama, membentuk rantai polinukleotida. Proses berlanjut sampai hentikan kodon .

3) Pemutusan

Penyelesaian sintesis: enzim dan molekul RNA yang disintesis dipisahkan dari DNA, heliks ganda DNA dipulihkan.

Pengolahan

Transformasi molekul mRNA menjadi mRNA selama penyambungan dalam nukleus di bawah aksi enzim. Penghapusan sedang berlangsung intron -daerah yang tidak membawa informasi tentang urutan asam amino dan ikatan silang ekson - plot pengkodean urutan asam amino. Ini diikuti dengan penambahan kodon stop AUG, capping untuk ujung 5', dan poliadenilasi untuk melindungi ujung 3'. mRNA matang terbentuk, lebih pendek dan pergi ke ribosom.

Siaran

Proses menerjemahkan urutan nukleotida triplet mRNA menjadi urutan asam amino dari rantai polipeptida. Terjadi di sitoplasma pada ribosom.

1) Inisiasi

mRNA yang disintesis melewati pori-pori nuklir ke sitoplasma, di mana, dengan bantuan enzim dan energi ATP, ia bergabung dengan kecil subunit ribosom. Kemudian tRNA inisiator dengan asam amino metianin berikatan dengan pusat peptidil. Selanjutnya, dengan adanya Mg 2+, penambahan besar subunit.

2) Perpanjangan

Perpanjangan rantai protein. Asam amino dikirim ke ribosom oleh tRNA mereka sendiri. Bentuk molekul tRNA menyerupai shamrock, di tengahnya terdapat antikodon , komplementer dengan nukleotida kodon mRNA. Asam amino yang sesuai melekat pada basa berlawanan dari molekul tRNA.

TRNA pertama berlabuh di peptidil tengah, dan yang kedua - in aminoasial . Kemudian asam amino berkumpul dan terbentuk di antara mereka peptida koneksi, dipeptida muncul, t-RNA pertama masuk ke sitoplasma. Setelah itu, ribosom membuat 1 trinukleotida melangkah oleh mRNA. Akibatnya, t-RNA kedua berada di pusat peptidil, membebaskan satu aminoasil. Proses pengikatan asam amino membutuhkan energi ATP dan membutuhkan kehadiran enzim. aminoasil-t-RNA sintetase .

3) Pemutusan

Ketika kodon stop memasuki pusat asam amino, sintesis selesai dan air ditambahkan ke asam amino terakhir. Ribosom dikeluarkan dari mRNA dan dipecah menjadi 2 subunit, tRNA kembali ke sitoplasma.