أي طرف من الأحماض الأمينية يرتبط بالحمض النووي الريبوزي. نقل الحمض النووي الريبي ، وهيكل وآلية وظيفية

يحتوي سيتوبلازم الخلايا على ثلاثة أنواع وظيفية رئيسية من الحمض النووي الريبي:

• رسول RNA (mRNA) التي تعمل كقوالب لتخليق البروتين ؛
• الريبوسوم RNA (rRNA) ، التي تعمل كمكونات هيكلية للريبوسومات ؛
• نقل RNAs (tRNAs) المشاركة في ترجمة (ترجمة) معلومات mRNA إلى تسلسل الأحماض الأمينية لجزيء البروتين.

في نواة الخلايا ، تم العثور على الحمض النووي الريبي النووي ، والذي يشكل من 4 إلى 10 ٪ من إجمالي الحمض النووي الريبي الخلوي. يتم تمثيل الجزء الأكبر من الحمض النووي الريبي النووي من خلال سلائف جزيئية عالية من الريبوسوم ونقل الحمض النووي الريبي. يتم تحديد سلائف الرنا الريباسي عالي الوزن الجزيئي (28 S و 18 S و 5 S RNA) بشكل أساسي في النواة.

RNA هو المادة الجينية الرئيسيةفي بعض فيروسات الحيوانات والنباتات (الجينوم RNA). تتميز معظم فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) بالنسخ العكسي لجينوم الحمض النووي الريبي الخاص بها ، والذي يتم توجيهه بواسطة النسخ العكسي.

جميع الأحماض النووية الريبية بوليمرات ريبونوكليوتيد ،متصلة ، كما في جزيء DNA ، بواسطة روابط فوسفوروديستر 3 "، 5". على عكس الحمض النووي ، الذي له بنية مزدوجة الشريطة ، فإن الحمض النووي الريبي هو جزيئات بوليمر خطية أحادية السلسلة.

هيكل مرنا. mRNA هي أكثر فئات الحمض النووي الريبي غير المتجانسة من حيث الحجم والاستقرار. محتوى mRNA في الخلايا هو 2-6٪ من إجمالي كمية الحمض النووي الريبي. تتكون mRNAs من أقسام - cistrons ، والتي تحدد تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات التي تقوم بتشفيرها.

هيكل الحمض الريبي النووي النقال . تعمل RNAs المنقولة كوسطاء (محولات) في سياق ترجمة mRNA. تمثل حوالي 15٪ من إجمالي الحمض النووي الريبي الخلوي. كل من الأحماض الأمينية الـ 20 البروتينية لها الحمض الريبي النووي النقال الخاص بها. بالنسبة لبعض الأحماض الأمينية المشفرة بواسطة كودونين أو أكثر ، هناك العديد من الحمض الريبي النووي النقال. الحمض النووي الريبي عبارة عن جزيئات صغيرة نسبيًا وحيدة الجديلة تتكون من 70-93 نيوكليوتيدات. وزنها الجزيئي (2.4-3.1) .104 كيلو دالتون.

الهيكل الثانوي للحمض الريبي النووي النقاليتشكل بسبب تكوين أكبر عدد ممكن من الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعد النيتروجينية التكميلية داخل الجزيئية. نتيجة لتشكيل هذه الروابط ، تلتف سلسلة الحمض النووي الريبي متعدد النوكليوتيدات مع تكوين فروع حلزونية تنتهي بحلقات من النيوكليوتيدات غير المقترنة. الصورة المكانية للهياكل الثانوية لجميع الحمض النووي الريبي لها الشكل ورقة البرسيم.

في "ورقة البرسيم" تميز أربعة فروع المطلوبة، أطول الحمض الريبي النووي النقال تحتوي أيضا الفرع الخامس (الإضافي) القصير. يتم توفير وظيفة المهايئ لـ tRNA من خلال فرع مستقبِل ، إلى الطرف 3 بوصات التي يتم إرفاق بقايا حمض أميني برابطة إيثر ، وفرع anticodon مقابل فرع المستقبل ، يوجد في الجزء العلوي منه حلقة تحتوي على إن anticodon هو مجموعة ثلاثية محددة من النيوكليوتيدات التي تكون مكملة في الاتجاه الموازي لكودون mRNA ، وتشفير الحمض الأميني المقابل.

يضمن الفرع T الذي يحمل الحلقة pseudouridine (حلقة TyC) تفاعل الحمض الريبي النووي النقال مع الريبوسومات.

يضمن الفرع D ، الذي يحمل حلقة dehydrouridine ، تفاعل الحمض الريبي النووي النقال مع تركيبة aminoacyl-tRNA المقابلة.

الهيكل الثانوي للحمض الريبي النووي النقال

لا تزال وظائف الفرع الخامس الإضافي غير مفهومة جيدًا ؛ على الأرجح ، إنها تساوي طول جزيئات الرنا الريباسي المختلفة.

الهيكل الثالث من الحمض الريبي النووي النقالمدمجة للغاية وتتكون من خلال الجمع بين الفروع الفردية لأوراق البرسيم بسبب روابط هيدروجينية إضافية لتشكيل هيكل على شكل حرف L "ثني الكوع". في هذه الحالة ، يقع ذراع المستقبل الذي يربط الحمض الأميني في أحد طرفي الجزيء ، ويكون المضاد في الطرف الآخر.

الهيكل الثالثي للـ tRNA (وفقًا لـ A.S. Spirin)

هيكل الرنا الريباسي والريبوزومات . تشكل الحمض النووي الريبوزي السقالة التي ترتبط بها بروتينات معينة لتكوين الريبوسومات. الريبوسوماتهي عضيات البروتين النووي التي توفر تخليق البروتين من الرنا المرسال. عدد الريبوسومات في الخلية كبير جدًا: من 104 في بدائيات النوى إلى 106 في حقيقيات النوى. تتمركز الريبوسومات بشكل رئيسي في السيتوبلازم ، في حقيقيات النوى ، بالإضافة إلى النواة ، في مصفوفة الميتوكوندريا وفي سدى البلاستيدات الخضراء. تتكون الريبوسومات من وحدتين فرعيتين: كبيرة وصغيرة. حسب الحجم والوزن الجزيئي ، تنقسم جميع الريبوسومات المدروسة إلى 3 مجموعات - ريبوسومات 70S من بدائيات النوى (معامل الترسيب S) ، تتكون من جزيئات فرعية صغيرة 30S وكبيرة 50S ؛ الريبوسومات 80S حقيقية النواة ، وتتكون من 40S صغيرة و 60 ثانية كبيرة.

جسيمات فرعية صغيرةيتكون الريبوسوم 80S من جزيء واحد من الرنا الريباسي (18S) و 33 جزيءًا من البروتينات المختلفة. جسيمات فرعية كبيرةتتكون من ثلاثة جزيئات من الرنا الريباسي (5S و 5.8S و 28S) وحوالي 50 بروتينًا.

الهيكل الثانوي للرنا الريباسيتتشكل بسبب أقسام قصيرة مزدوجة تقطعت بهم السبل من الجزيء - دبابيس الشعر (حوالي 2/3 من الرنا الريباسي) ، 1/3 - ممثلة أقسام حبلا واحدةغني نيوكليوتيدات البيورين.

هذه المقالة هي الثانية في سلسلة النشر التلقائي ، والتي يجب قراءتها بعد قراءة المقال الأول.خصائص الكود الجيني - أثر لحدوثها . من المستحسن جدًا للأشخاص الجدد في أساسيات البيولوجيا الجزيئية قراءة مقال O.O. فافوروفا " ". من المهم أن نفهم ، لكي نفهم كيف الكود الجيني، من الضروري فهم كيفية عملها في الكائنات الحية الحديثة. ولهذا من الضروري الخوض في الآليات الجزيئية لتخليق البروتين المشفر. لفهم هذه المقالة ، من المهم فهم كيفية ترتيب جزيء الحمض النووي الريبي ، وكيف يختلف عن جزيء الحمض النووي.

إن فهم موضوع أصل الحياة بشكل عام ، وظهور الكود الجيني ، على وجه الخصوص ، أمر مستحيل ببساطة دون فهم الآليات الجزيئية الأساسية في الكائنات الحية ، في المقام الأول جانبين - تكاثر الجزيئات الوراثية (الأحماض النووية) والبروتين نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة. لذلك ، فإن هذه المقالة مخصصة في المقام الأول لعرض هذا الحد الأدنى من المعرفة ، والتي يمكن من خلالها فهم المواد الغنية والمثيرة للاهتمام المتعلقة بأصل الشفرة الجينية (GC).

من الأفضل أن تبدأ في التعرف على الآليات الجزيئية لتخليق البروتين من خلال دراسة بنية أحد المكونات الرئيسية وأحد أقدم الهياكل في الكائنات الحية - جزيء نقل الحمض النووي الريبي (أو الحمض الريبي النووي النقال). يحتوي جزيء الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) على هيكل محفوظ بشكل غير عادي ، وهو مشابه في جميع الكائنات الحية. يتغير هذا الهيكل في مسار التطور ببطء شديد لدرجة أنه يسمح لنا باستخراج الكثير من المعلومات حول كيف يمكن أن تبدو أقدم أنظمة تخليق البروتين أثناء تكوينها الأولي. لذلك ، يُقال أن جزيء الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) هوبقايا الجزيئية.

بقايا جزيئية، أو الأحفوري الجزيئي هو تجريد يشير إلى الآليات القديمة والتركيبات الجزيئية والجزيئية الموجودة في الكائنات الحية الحديثة ، والتي تسمح لنا باستخراج معلومات حول بنية أقدم النظم الحية. تشمل الآثار الجزيئية جزيئات الريبوسوم ونقل الحمض النووي الريبي ، وتركيبات aminoacyl-tRNA ، والبوليمرات DNA و RNA ، و الكود الجينيكطريقة للترميز ، بالإضافة إلى عدد من الهياكل والآليات الجزيئية الأخرى. يعد تحليلهم مصدرًا رئيسيًا للمعلومات حول كيفية نشأة الحياة ، و الكود الجيني، خاصه. دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في بنية الحمض النووي الريبي وتلك الأجزاء منه التي تتغير ببطء شديد أثناء التطور لدرجة أنها لا تزال تحتوي على الكثير من المعلومات حول الحمض النووي الريبي القديم الذي كان موجودًا منذ أكثر من 3.5 مليار سنة.

جزيء الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) صغير نسبيًا ، ويتراوح طوله من 74 إلى 95 من بقايا النوكليوتيدات ، وغالبًا ما يكون 76 نيوكليوتيدًا (انظر الشكل 1).في تسلسل الحمض الريبي النووي النقال ، فإن ما يسمى بتحفظا بقايا النوكليوتيدات هي بقايا نيوكليوتيدات تقع في تسلسلات محددة بدقة في جميع جزيئات الحمض النووي الريبي تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك ، تبرزشبه محافظ بقايا النوكليوتيدات هي بقايا ممثلة فقط بقواعد البيورين أو البيريميدين في تسلسل الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) المحدد بدقة. بالإضافة إلى ذلك ، تتغير مناطق مختلفة من الحمض الريبي النووي النقال بمعدلات مختلفة بشكل كبير.

ما يصل إلى 25 ٪ من جميع بقايا النوكليوتيدات هي نيوكليوسيدات معدلة ، وغالبًا ما يشار إليها باسم صغير . تم بالفعل وصف أكثر من 60 من المخلفات الثانوية. تتشكل نتيجة لتعديل بقايا النوكليوزيدات العادية بمساعدة إنزيمات خاصة.

بسودوريدين (5-ريبوفورانوسيلوراسيل ، Ψ) ، 5،6-ديهيدروريدين (د) ، 4-ثيوريديل و إينوزين. تم وصف هيكل بعض القواعد المعدلة وجزئياً دورها في المقالة

جنبًا إلى جنب مع الهيكل الأساسي (إنه مجرد سلسلة من النيوكليوتيدات) ، يحتوي جزيء الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) على بنية ثانوية وثالثية.

يرجع الهيكل الثانوي إلى تكوين روابط هيدروجينية بين النيوكليوتيدات. حتى في المدرسة ، يعلمون عن الروابط الهيدروجينية أثناء الاقتران التكميلي بين النيوكليوتيدات (يُسمى هذا النوع من الاقتران بالنيوكليوتيدات المتعارف عليه) ، ولكن عددًا كبيرًا من الروابط غير القانونية تتشكل أيضًا في جزيئات الحمض الريبي النووي النقال ، على وجه الخصوص ، بين G و U ، والتي ستكون أضعف إلى حد ما وأقل فائدة من حيث الطاقة).

أرز. 1. الهيكل الثانوي المعمم لـ tRNA (يسار) وترقيم النيوكليوتيدات المقبول عمومًا في tRNA (يمين). هذا ما يبدو عليه في جميع الكائنات الحية تقريبًا. في الشكل الأيمن ، يتم إبراز النيوكليوتيدات المحافظة بدوائر جريئة.

التعيينات:N - أي نيوكليوتيد ، T - ثايمين ، D - ثنائي هيدروريدين ، Ψ - سودوريدين ، R - نيوكليوتيد البيورين.

نتيجة لذلك ، يتم تشكيل ما يسمى هيكل أوراق البرسيم.يوجد في بنية ورقة البرسيم: جذع متقبل وثلاثة فروع أو مجالات (أسلحة): anticocodon (يتكون من جذع مزدوج الشريطة anticodon (إيقاف) وحلقة anticodon (عقدة) أو ديهيدروريدين أود- فرع ، أود-domain ، (أيضًا من حلقة وساق dihydrouridine) وTΨC-فرع ، أو ببساطة T- فرع ، أو T- المجال ، (T- حلقة وجذع T). بالإضافة إلى حلقات البرسيم الثلاث ، هناك أيضًا ما يسمى بالحلقة الإضافية أو المتغيرة. يختلف طول الحلقة المتغيرة من 4 إلى 24 نيوكليوتيد.

لماذا يكون للبنية الثانوية للـ tRNA شكل أوراق البرسيم؟ تم تقديم الإجابة على هذا السؤال بواسطة M. Eigen [Eigen M، Winkler R.1979] . الحقيقة انهمع طول سلسلة RNA من 80 نيوكليوتيدات بتسلسل عشوائي ، يكون الهيكل الثانوي مع 3-4 بتلات هو الأكثر احتمالًا. على الرغم من أن دبوس الشعر الذي يحتوي على حلقة واحدة فقط يحتوي على الحد الأقصى لعدد الأزواج الأساسية ، إلا أن هذا الهيكل في التسلسل العشوائي غير محتمل. هذا هو السبب في أنه من المعقول اعتبار أن الهياكل الشبيهة بالـ tRNA (أي الهياكل ذات 3-4 حلقات) كانت الجزيئات الأكثر شيوعًا في مرحلة حياة بروتين RNA و RNA. سيتم تقديم الحجج الإضافية لصالح هذا البيان في المقالات التالية.

الهيكل الثالث من الحمض الريبي النووي النقال.

يتوافق الهيكل الثلاثي للـ tRNA مع الهيكل المكاني الحقيقي. حصلت على الاسمإل- الأشكال ، بسبب تشابه البنية الثلاثية مع شكل الحرف اللاتيني الكبير "إل". يتكون الهيكل الثالث بسبب تفاعل عناصر الهيكل الثانوي. المشاركة في تشكيلها ماسك التفاعلات أسباب. بسبب تكديس القواعد ، فإن المستقبِل والجذع T من ورقة البرسيم يشكلان حلزونًا مزدوجًا مستمرًا ، مكونًا أحد "القضبان"إل-نماذج. أنتيكودون ود- ينبع من "عصا" أخرى من هذه الرسالة ،د- وتي- الحلقات في مثل هذا الهيكل تكون قريبة ويتم تثبيتها معًا عن طريق تكوين أزواج قاعدة إضافية ، وغالبًا ما تكون غير عادية ، والتي ، كقاعدة عامة ، تتشكل بواسطة بقايا محافظة أو شبه محافظة. في ضوء مشاركة المؤسسات المحافظة وشبه المحافظة في التعليمإل-توضح الأشكال وجودها فيتي- ود-حلقات. يظهر تشكيل الهيكل على شكل حرف L وتفاعله مع APCase بشكل تخطيطي في الشكل. 2.

أرز. 2.مخطط التعليم المكانيإل- شكل هيكل الحمض الريبي النووي النقال وتفاعله مع ARSase أوه.

يشير السهم إلى موقع ارتباط الحمض الأميني أثناء aminoacylation من تركيبة الحمض النووي الريبي. تم تمييز مجال مستقبل الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) باللون الأحمر ، وتم تمييز المجال المضاد للكودون باللون الأزرق. تشير الأشكال البيضاوية إلى مجالات APCase: الأخضر هو المجال التحفيزي الذي يحتوي على مجال الربط والأمينية للمنطقة المستقبلة لـ tRNA ، والأصفر والبرتقالي هما المجال المتغير لـ APCase. اعتمادًا على حجم هذا المجال ، يتعرف APCase a على منطقة anticodon كمجال متغير (يُشار إلى المجال باللون الأصفر) ، أو لا يتعرف عليه (يُشار إلى المجال باللون البرتقالي).

تم عكس قواعد Anticodonداخل إلجزيء على شكل.

يؤدي نقل الحمض النووي الريبي في جميع الكائنات الحية بالتتابع ثلاث وظائف ضرورية لتخليق البروتين:

1) متقبل - بمساعدة إنزيمات البروتين (aminoacyl-tRNA-syntatase) يربط تساهميًا بحمض أميني محدد بدقة ببقايا aminoacyl (لكل حمض أميني - واحد خاص به أو في بعض الأحيان عدة tRNAs مختلفة) ؛2) المواصلات - ينقل حمض أميني إلى مكان محدد على الريبوسوم ؛3) تكيفية - بالاقتران مع الريبوسوم ، فإنه قادر على التعرف بشكل خاص على الثلاثية من الشفرة الوراثية على الحمض النووي الريبي المصفوف ، وبعد ذلك يتم تضمين الحمض الأميني المرتبط بـ tRNA في سلسلة بولي ببتيد النامية على الريبوسوم.

مقالات متعلقة بالموضوع:

هيكل نقل الحمض النووي الريبي ووظيفته في المرحلة الأولى (قبل الريبوسوم) من التخليق الحيوي للبروتين

إنزيم Aminoacyl-tRNA synthetase (ARSase) هو إنزيم تركيبي يحفز تكوين aminoacyl-tRNA في تفاعل الأسترة لحمض أميني معين مع جزيء الحمض الريبي النووي النقال المقابل. كل حمض أميني له تركيبة aminoacyl-tRNA الخاصة به. تضمن ARSases أن النوكليوتيدات الثلاثية للشفرة الوراثية (tRNA anticodon) تتوافق مع الأحماض الأمينية التي يتم إدخالها في البروتين ، وبالتالي تضمن القراءة الصحيحة للمعلومات الجينية من الرنا المرسال أثناء تخليق البروتين على الريبوسومات. تتكون معظم APC-ases من 1 أو 2 أو 4 سلاسل بولي ببتيد متطابقة. الوزن الجزيئي لسلاسل عديد الببتيد هو 30-140 ألف. العديد من APC-ases تحتوي على مركزين نشطين. يوجد 3 قطع أراضي. الموقع الأول ليس له خصوصية ، إنه نفس الشيء بالنسبة لجميع الإنزيمات ، هذا هو موقع ارتباط ATP. يحتوي الموقع n-th على خصوصية صارمة ، يتم إرفاق بعض AK هنا ، وفقًا لذلك يسمى ARSase ، على سبيل المثال ، إذا تم إرفاق ميثيونين ، فإنه يُسمى methionyl-t-RNA synthetase. يعد موقع sh-th أيضًا موقعًا محددًا بدقة ، ولا يمكنه الاتصال إلا بجهاز t-RNA معين. وبالتالي ، فإن الإنزيم مطلوب للتعرف على الأحماض الأمينية و tRNA.

إن خصوصية التفاعلات المحفزة بواسطة APCases عالية جدًا ، مما يحدد دقة تخليق البروتين في الخلية الحية. إذا قام A. بتنفيذ aminoacylation خاطئ لـ tRNA مع حمض أميني مشابه في البنية ، فسيحدث التصحيح عن طريق التحلل المائي لـ AK-tRNAs الخاطئة إلى AA و tRNA ، محفزًا بواسطة نفس APC-ase. يحتوي السيتوبلازم على مجموعة كاملة من APCases ، بينما تحتوي البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا على APCases الخاصة بها.

نقل RNA. الهيكل والوظائف. هيكل الريبوسوم.

تتمتع جميع الحمض النووي الريبي (tRNAs) بسمات مشتركة في هيكلها الأساسي وفي الطريقة التي يتم بها طي سلسلة البولينوكليوتيد في بنية ثانوية بسبب التفاعلات بين قواعد بقايا النيوكليوتيدات.

الهيكل الأساسي لل tRNA

الحمض النووي الريبي عبارة عن جزيئات صغيرة نسبيًا ، يتراوح طول سلسلتها من 74 إلى 95 من بقايا النوكليوتيدات. جميع الحمض النووي الريبي (tRNAs) لها نفس 3'-end ، مبنية من اثنين من بقايا السيتوزين وواحد أدينوزين (CCA-terminus) وهو الأدينوزين 3'-terminal الذي يرتبط ببقايا الأحماض الأمينية أثناء تكوين aminoacyl-tRNA. يتم إرفاق نهاية CCA بالعديد من الحمض النووي الريبي بواسطة إنزيم خاص. النوكليوتيدات الثلاثية المكملة لكودون الأحماض الأمينية (anticodon) تقع تقريبًا في منتصف سلسلة الحمض الريبي النووي النقال. تم العثور على نفس بقايا النوكليوتيدات (المحافظة) في مواضع معينة من التسلسل في جميع أنواع الحمض النووي الريبي تقريبًا. قد تحتوي بعض المواضع إما على قواعد البيورين فقط أو قواعد بيريميدين فقط (تسمى هذه المخلفات شبه المحافظة).

تتميز جميع جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) بوجود عدد كبير (يصل إلى 25٪ من جميع المخلفات) من النيوكليوسيدات المعدلة المختلفة ، وغالبًا ما تسمى الجزيئات الثانوية. تتشكل في مواقع مختلفة في الجزيئات ، وفي كثير من الحالات تكون محددة جيدًا ، نتيجة لتعديل بقايا النوكليوزيدات العادية بمساعدة إنزيمات خاصة.

الهيكل الثانوي للحمض الريبي النووي النقال

يحدث طي السلسلة في هيكل ثانوي بسبب التكامل المتبادل لأقسام السلسلة. تكون ثلاث أجزاء من السلسلة مكملة لبعضها البعض عندما تنثني على نفسها ، وتشكل هياكل دبوس الشعر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطرف 5 "مكمل للموقع القريب من الطرف 3" من السلسلة ، بترتيبها المضاد للتوازي ؛ أنها تشكل ما يسمى الجذعية المستقبلة. والنتيجة هي بنية تتميز بوجود أربع سيقان وثلاث حلقات ، والتي تسمى "ورقة البرسيم". يشكل الجذع ذو الحلقة فرعًا. يوجد في الأسفل فرع مضاد للشيخوخة يحتوي على ثلاثي أنتي كودون كجزء من حلقته. إلى اليسار واليمين يوجد الفرعان D و T ، المسمى على التوالي لوجود ديهيدروريدين (D) و thymidine (T) نيوكليوسيدات في حلقاتهما. يمكن طي متواليات النيوكليوتيدات لجميع الحمض النووي الريبوزي المدروسة إلى هياكل متشابهة. بالإضافة إلى حلقات البرسيم الثلاث ، يتم أيضًا عزل حلقة إضافية أو متغيرة (حلقة V) في بنية الحمض الريبي النووي النقال. يختلف حجمه بشكل حاد في مختلف الحمض النووي الريبي ، حيث يتراوح من 4 إلى 21 نيوكليوتيد ، ووفقًا للبيانات الحديثة ، يصل إلى 24 نيوكليوتيد.

الهيكل المكاني (العالي) للـ tRNA

بسبب تفاعل عناصر البنية الثانوية ، يتم تكوين هيكل ثالث يسمى الشكل L بسبب التشابه مع الحرف اللاتيني L (الشكل 2 و 3). من خلال التكديس الأساسي ، يشكل الجذع المستقبِل وساق البرسيم T حلزونًا مزدوجًا مستمرًا ، والسيقان الآخران يشكلان anticodon و D ينبع اللولب المزدوج المستمر الآخر. في هذه الحالة ، تكون الحلقات D- و T- قريبة ويتم تثبيتها معًا عن طريق تكوين أزواج قاعدة إضافية ، وغالبًا ما تكون غير عادية. كقاعدة عامة ، تشارك المخلفات المحافظة أو شبه المحافظة في تكوين هذه الأزواج. التفاعلات المماثلة من الدرجة الثالثة تجمع أيضًا بعض الأجزاء الأخرى من الهيكل L.

الغرض الرئيسي من نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) هو توصيل بقايا الأحماض الأمينية المنشطة إلى الريبوسوم والتأكد من إدراجها في سلسلة البروتين المركب وفقًا للبرنامج المكتوب بواسطة الكود الجيني في المصفوفة ، أو المعلومات ، الحمض النووي الريبي (مرنا).

هيكل الريبوسوم.

الريبوسومات هي تكوينات بروتين نووي - نوع من "المصنع" الذي يتم فيه تجميع الأحماض الأمينية في بروتينات. الريبوسومات حقيقية النواة لها ثابت ترسيب 80S وتتكون من 40S (صغيرة) و 60S (كبيرة). تحتوي كل وحدة فرعية على الرنا الريباسي والبروتينات.

البروتينات هي جزء من الوحدات الفرعية للريبوسوم بكمية نسخة واحدة وتؤدي وظيفة هيكلية ، مما يوفر التفاعل بين mRNA و tRNA المرتبط بحمض أميني أو ببتيد.

في وجود mRNA ، تتحد الوحدات الفرعية 40S و 60S لتكوين ريبوسوم كامل ، تبلغ كتلته حوالي 650 ضعف كتلة جزيء الهيموجلوبين.

على ما يبدو ، يحدد الرنا الريباسي الخصائص الهيكلية والوظيفية الرئيسية للريبوسومات ، على وجه الخصوص ، ويضمن سلامة الوحدات الفرعية الريبوسومية ، ويحدد شكلها وعدد من السمات الهيكلية.

يحدث اتحاد الوحدات الفرعية الكبيرة والصغيرة في وجود رسول (رسول) RNA (مرنا). عادةً ما يجمع جزيء mRNA عدة ريبوسومات مثل سلسلة من الخرزات. مثل هذا الهيكل يسمى polysome. توجد Polysomes بحرية في المادة الأرضية من السيتوبلازم أو متصلة بأغشية الشبكة السيتوبلازمية الخشنة. في كلتا الحالتين ، فإنها تعمل كموقع لتخليق البروتين النشط.

مثل الشبكة الإندوبلازمية ، تم اكتشاف الريبوسومات فقط باستخدام المجهر الإلكتروني. الريبوسومات هي أصغر عضيات الخلية.

يحتوي الريبوسوم على مركزين لربط جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA): مراكز aminoacyl (A) و peptidyl (P) ، في تكوين كلتا الوحدتين الفرعيتين. معًا ، تتألف مراكز A و P من منطقة مرنا ذات كودون 2. أثناء الترجمة ، يربط المركز A aa-tRNA ، ويتم تحديد هيكلها بواسطة كودون يقع في منطقة هذا المركز. ترميز بنية هذا الكودون طبيعة الحمض الأميني الذي سيتم تضمينه في سلسلة بولي ببتيد المتنامية. يشغل مركز P بواسطة peptidyl-tRNA ؛ الحمض الريبي النووي النقال مرتبط بسلسلة ببتيدية تم تصنيعها بالفعل.

في حقيقيات النوى ، هناك نوعان من الريبوسومات: "حرة" ، توجد في سيتوبلازم الخلايا ، ومرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية (ER). الريبوسومات المرتبطة بـ ER هي المسؤولة عن تخليق البروتينات "للتصدير" التي تدخل بلازما الدم وتشارك في تجديد بروتينات ER أو غشاء جهاز Golgi أو الميتوكوندريا أو الجسيمات الحالة

تخليق جزيء متعدد الببتيد. البدء والاستطالة.

تخليق البروتين هو عملية دورية متعددة الخطوات تعتمد على الطاقة يتم فيها بلمرة الأحماض الأمينية الحرة في تسلسل محدد وراثياً لتشكيل عديد الببتيدات.

تقسم المرحلة الثانية من تخليق بروتين المصفوفة ، الترجمة الفعلية التي تحدث في الريبوسوم ، تقليديًا إلى ثلاث مراحل: البدء والاستطالة والإنهاء.

المبادرة.

تسلسل الحمض النووي الذي يتم نسخه إلى mRNA واحد ، يبدأ بمسح في نهاية 5 وينتهي بنهاية في نهاية 3 ، هو وحدة نسخ ويتوافق مع مفهوم "الجين". يمكن التحكم في التعبير الجيني في مرحلة الترجمة - البدء. في هذه المرحلة ، يتعرف RNA polymerase على المروج ، وهو جزء من 41-44 نقطة أساس. يحدث النسخ في الاتجاه 5`-3` أو من اليسار إلى اليمين. يشار إلى التسلسلات الموجودة على يمين نوكليوتيدات البداية ، والتي يبدأ منها تخليق الحمض الريبي النووي النقال ، بأرقام بعلامة + (+ 1 ، + 2 ..) وتلك الموجودة على اليسار بعلامة - (-1 ، -2) . وبالتالي ، فإن منطقة الحمض النووي التي يرتبط بها بوليميريز الحمض النووي تحتل منطقة ذات إحداثيات تقريبًا من -20 إلى +20. تحتوي جميع المحفزات على نفس متواليات النيوكليوتيدات ، والتي تسمى بالمحافظات. تعمل مثل هذه التسلسلات كإشارات تتعرف عليها بوليمرات الرنا. عادة ما يتم تمثيل نقطة البداية بواسطة البيورين. على يسارها مباشرة 6-9 bp ، والمعروفة باسم تسلسل Pribnov (أو الصندوق): TATAAT. قد يختلف نوعًا ما ، لكن القاعدتين الأوليين تحدثان في معظم المروجين. من المفترض أنه نظرًا لأنه يتكون من موقع غني بأزواج AT ، مرتبطًا برابطة هيدروجينية ، فإن الحمض النووي في هذا المكان ينقسم بسهولة أكبر إلى خيوط منفصلة. هذا يخلق الظروف اللازمة لعمل بوليميراز الحمض النووي الريبي. إلى جانب ذلك ، يعد مربع Pribnov ضروريًا للتوجيه بطريقة تنتقل فيها عملية توليف mRNA من اليسار إلى اليمين ، أي من 5`-3`. يقع مركز صندوق Pribnow عند النيوكليوتيدات -10. يوجد تسلسل من تركيبة مماثلة في منطقة أخرى متمركزة في الموضع 35. ويشار إلى هذه المنطقة ذات 9 نقاط أساس بالتسلسل 35 أو منطقة التعرف. إنه الموقع الذي يرتبط به العامل ، وبالتالي تحديد الكفاءة التي لا يمكن أن يبدأ بها RNA polymerase النسخ بدون بروتينات خاصة. واحد منهم هو عامل CAP أو CRP.

في حقيقيات النوى ، تمت دراسة المروجين الذي يتفاعل مع RNA polymerase II بمزيد من التفصيل. تحتوي على ثلاث مناطق متماثلة في مناطق ذات إحداثيات عند النقاط -25 و -27 وأيضًا عند نقطة البداية. قواعد البداية هي الأدينينات المحاطة على كلا الجانبين بيريميدين. على مسافة 19-25 برميلًا. على يسار الموقع 7 بي ص. غالبًا ما يُحاط TATAA ، المعروف باسم تسلسل TATA ، أو مربع Hogness ، بمناطق غنية بأزواج GC. إلى اليسار ، في الموضع -70 إلى -80 ، يوجد تسلسل GTZ أو CAATCT ، المسمى صندوق CAAT. من المفترض أن تسلسل TATA يتحكم في اختيار نوكليوتيد البداية ، بينما يتحكم CAAT في الارتباط الأساسي لبوليميراز RNA بقالب DNA.

استطالة. تشبه خطوة استطالة mRNA استطالة الحمض النووي. يتطلب ريبونوكليوتيد ثلاثي الفوسفات كسلائف. تحدث مرحلة استطالة النسخ ، أي نمو سلسلة الرنا المرسال ، عن طريق ربط أحادي فوسفات الريبونوكليوتيد بالنهاية 3'من السلسلة مع إطلاق البيروفوسفات. عادةً ما يحدث النسخ في حقيقيات النوى في منطقة DNA محدودة (جين) ، على الرغم من أنه في بدائيات النوى ، في بعض الحالات ، يمكن أن يستمر النسخ بالتتابع من خلال عدة جينات مرتبطة تشكل أوبرونًا واحدًا ومحفزًا مشتركًا واحدًا. في هذه الحالة ، يتم تشكيل مرنا متعدد الكريات.

تنظيم النشاط الجيني على سبيل المثال من أوبرون اللاكتوز.

أوبرا اللاكتوز هو أوبرون بكتيري متعدد الكريات يقوم بترميز الجينات من أجل استقلاب اللاكتوز.

تم وصف تنظيم التعبير الجيني لاستقلاب اللاكتوز في الإشريكية القولونية لأول مرة في عام 1961 من قبل العالمين ف. جاكوب وج. مونود. تصنع الخلية البكتيرية الإنزيمات المشاركة في استقلاب اللاكتوز فقط عندما يكون اللاكتوز موجودًا في البيئة والخلية تفتقر إلى الجلوكوز.

يتكون أوبرا اللاكتوز من ثلاثة جينات هيكلية ، ومُحفِّز ، ومشغل ، ومُنهي. من المفترض أن يشمل المشغل أيضًا جينًا منظمًا يشفر بروتينًا مثبطًا.

الجينات الهيكلية لأوبرا اللاكتوز - لاكز ، لاسي و لاكا:

يقوم lacZ بتشفير إنزيم β-galactosidase ، الذي يكسر اللاكتوز ثنائي السكاريد إلى جلوكوز وجلاكتوز ،

رموز lacY لـ β-galactoside permease ، وهو بروتين ينقل الغشاء ينقل اللاكتوز إلى الخلية.

أكواد lacA لـ β-galactoside transacetylase ، وهو إنزيم ينقل مجموعة الأسيتيل من acetyl-CoA إلى beta-galactosides.

في بداية كل مشغل يوجد جين خاص - جين المشغل. على الجينات الهيكلية لأوبون واحد ، عادة ما يتم تكوين مرنا واحد ، وهذه الجينات إما نشطة أو غير نشطة في نفس الوقت. كقاعدة عامة ، الجينات الهيكلية في الأوبرون في حالة قمع.

المحفز هو منطقة DNA يتعرف عليها إنزيم RNA polymerase ، والذي يضمن تخليق mRNA في الأوبرون ؛ تسبقه منطقة DNA التي يرتبط بها بروتين Sar ، وهو بروتين منشط. يبلغ طول هذين القسمين من الحمض النووي 85 زوجًا قاعديًا. بعد المحفز ، يستضيف الأوبرون جين المشغل المكون من 21 زوجًا من النوكليوتيدات ، وعادة ما يرتبط بالبروتين المثبط الذي ينتجه الجين المنظم ، ويوجد خلف جين المشغل فاصل (فجوة فضاء). الفواصل هي أقسام غير إعلامية من جزيء الحمض النووي بأطوال مختلفة (تصل أحيانًا إلى 20000 زوج قاعدي) ، والتي ، على ما يبدو ، تشارك في تنظيم عملية نسخ الجين المجاور.

ينتهي الأوبرا بفاصل - جزء صغير من الحمض النووي يعمل كإشارة توقف لتخليق الرنا المرسال في هذا الأوبرون.

تعمل الجينات المستقبلة كمواقع لربط البروتينات المختلفة التي تنظم عمل الجينات الهيكلية. إذا قام اللاكتوز ، الذي يخترق الخلية (في هذه الحالة ، يسمى المحفز) ، بحظر البروتينات المشفرة بواسطة الجين المنظم ، ثم تفقد قدرتها على الارتباط بجين المشغل. يدخل مشغل الجينات في حالة نشطة ويقوم بتشغيل الجينات الهيكلية.

بوليميراز RNA ، باستخدام بروتين Cap (بروتين المنشط) ، يعلق بالمحفز ويتحرك على طول الأوبرا ، ويصنع pro-mRNA. أثناء النسخ ، يقرأ mRNA المعلومات الجينية من جميع الجينات الهيكلية في أوبر واحد. أثناء الترجمة على الريبوسوم ، يحدث تخليق العديد من سلاسل البولي ببتيد المختلفة ، وفقًا للكودونات الموجودة في mRNA - تسلسلات النيوكليوتيدات التي تضمن بدء وإنهاء ترجمة كل سلسلة. يُطلق على نوع تنظيم عمل الجينات ، الذي يُنظر إليه في مثال أوبرون اللاكتوز ، التحريض السلبي لتخليق البروتين.

تنظيم النشاط الجيني على سبيل المثال من أوبرون التربتوفان.

نوع آخر من تنظيم الجينات هو القمع السلبي ، الذي تمت دراسته في الاتحاد الأوروبي باستخدام مثال الأوبرا الذي يتحكم في تخليق حمض التريبتوفون الأميني. يتكون هذا الأوبرون من 6700 زوج أساسي ويحتوي على 5 جينات هيكلية وجين عامل واثنين من المروجين. يضمن الجين المنظم التوليف المستمر للبروتين التنظيمي ، والذي لا يؤثر على عمل مشغل trp. مع وجود فائض من التربتوفان في الخلية ، يتحد الأخير مع البروتين التنظيمي ويغيره بطريقة تربطه بالأوبون ويثبط تخليق الرنا المرسال المقابل.

السيطرة السلبية والإيجابية على النشاط الجيني.

يُعرف أيضًا ما يسمى بالحث الإيجابي ، عندما ينشط منتج البروتين للجين المنظم عمل المشغل ، أي ليس مثبطًا ، ولكنه منشط ، وهذا التقسيم مشروط ، وبنية الجزء المستقبِل من المشغل ، وعمل الجين المنظم في بدائيات النوى متنوع للغاية.

يتراوح عدد الجينات الهيكلية في الأوبرون في بدائيات النوى من واحد إلى اثني عشر ؛ يمكن أن يحتوي الأوبون على واحد أو اثنين من المروجين والفاصل. تتحكم جميع الجينات الهيكلية المترجمة في مشغل واحد ، كقاعدة عامة ، في نظام من الإنزيمات التي توفر سلسلة واحدة من التفاعلات الكيميائية الحيوية. لا شك أن هناك أنظمة في الخلية تنسق تنظيم عمل العديد من المشغلات.

ترتبط البروتينات التي تنشط تخليق الرنا المرسال بالجزء الأول من متقبل الجين - المشغل ، والبروتينات - المثبطات التي تثبط تخليق الرنا المرسال مرتبطة بنهايته. يتم تنظيم جين واحد عن طريق واحد من عدة بروتينات ، كل منها يرتبط بموقع متقبل مطابق. يمكن أن يكون للجينات المختلفة منظمات مشتركة ومناطق تشغيل متطابقة. الجينات التنظيمية لا تعمل في وقت واحد. أولاً ، تتضمن واحدة على الفور مجموعة واحدة من الجينات ، ثم بعد فترة من الوقت المجموعة الأخرى - مجموعة أخرى ، أي تنظيم نشاط الجين يحدث في "شلالات" ، ويمكن للبروتين المركب في مرحلة واحدة أن يكون منظمًا لتخليق البروتين في المرحلة التالية.

تركيب الكروموسومات. النمط النووي. الرسم البياني. نماذج لبنية الكروموسومات.

الكروموسومات حقيقية النواة معقدة. أساس الكروموسوم هو جزيء خطي (غير مغلق في حلقة) من حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) بطول كبير (على سبيل المثال ، في جزيئات الحمض النووي للكروموسومات البشرية ، يوجد من 50 إلى 245 مليون زوج من القواعد النيتروجينية). في شكل ممتد ، يمكن أن يصل طول الكروموسوم البشري إلى 5 سم. بالإضافة إلى ذلك ، يشتمل الكروموسوم على خمسة بروتينات متخصصة - H1 و H2A و H2B و H3 و H4 (ما يسمى بالهيستونات) وعددًا من غير- بروتينات هيستون. يتم الحفاظ على تسلسل الأحماض الأمينية للهيستونات بشكل كبير ولا يختلف عمليًا في مجموعات مختلفة من الكائنات الحية. في الطور البيني ، لا يتم تكثيف الكروماتين ، ولكن حتى في هذا الوقت تكون خيوطه معقدة من الحمض النووي والبروتينات. الكروماتين هو بروتين نووي ريبيني منزوع الأكسجين يمكن رؤيته تحت المجهر الضوئي على شكل خيوط رفيعة وحبيبات. يلتف جزيء الحمض النووي الضخم حول الثمانيات (هياكل تتكون من ثماني كريات بروتينية) من بروتينات هيستون H2A و H2B و H3 و H4 ، مكونة تراكيب تسمى النيوكليوسومات.

بشكل عام ، التصميم بالكامل يذكرنا إلى حد ما بالخرز. يُطلق على سلسلة من هذه النوكليوسومات المتصلة ببروتين H1 اسم خيوط نووية ، أو خيوط نواة ، يبلغ قطرها حوالي 10 نانومتر.

يبدو الكروموسوم المكثف مثل X (غالبًا بأذرع غير متساوية) لأن الكروماتيدات الناتجة عن التكرار لا تزال متصلة ببعضها البعض عند السنترومير. تحتوي كل خلية في جسم الإنسان على 46 كروموسومًا بالضبط. تكون الكروموسومات دائمًا في أزواج. تحتوي الخلية دائمًا على كروموسومين من كل نوع ، تختلف الأزواج عن بعضها البعض في الطول والشكل ووجود سماكة أو انقباضات.

Centromere - قسم منظم بشكل خاص من الكروموسوم ، مشترك بين كل من الكروماتيدات الشقيقة. يقسم السنترومير جسم الكروموسوم إلى ذراعين. اعتمادًا على موقع الانقباض الأساسي ، يتم تمييز الأنواع التالية من الكروموسومات: ذراع متساوية (متري) ، عندما يقع السنترومير في الوسط ، وتكون الذراعين متساويتين في الطول تقريبًا ؛ أذرع غير متساوية (تحت المركز) ، عندما يتم إزاحة السنترومير من منتصف الكروموسوم ، وتكون الأذرع ذات أطوال غير متساوية ؛ على شكل قضيب (acrocentric) ، عندما ينتقل السنترومير إلى أحد طرفي الكروموسوم ويكون ذراعه قصيرًا جدًا. في بعض الكروموسومات ، قد تكون هناك قيود ثانوية تفصل منطقة تسمى القمر الصناعي عن جسم الكروموسوم.

أظهرت دراسة التنظيم الكيميائي لكروموسومات الخلايا حقيقية النواة أنها تتكون أساسًا من الحمض النووي والبروتينات. كما ثبت من خلال العديد من الدراسات ، فإن الحمض النووي هو مادة حاملة لخصائص الوراثة والتنوع ويحتوي على معلومات بيولوجية - برنامج لتطوير خلية ، كائن حي ، مكتوب باستخدام رمز خاص. تشكل البروتينات جزءًا مهمًا من مادة الكروموسومات (حوالي 65 ٪ من كتلة هذه الهياكل). إن الكروموسوم ، كمجموعة معقدة من الجينات ، هو بنية راسخة تطوريًا مميزة لجميع الأفراد من نوع معين. يلعب الترتيب المتبادل للجينات في الكروموسوم دورًا مهمًا في طبيعة عملها.

يُطلق على التمثيل الرسومي للنمط النووي الذي يُظهر ميزاته الهيكلية اسم مخطط الهوية.

تسمى مجموعة الكروموسومات الخاصة بنوع معين من حيث العدد والبنية بالنمط النووي.

الهستونات. هيكل النيوكليوسومات.

الهيستونات هي الفئة الرئيسية للبروتينات النووية ، وهي البروتينات النووية اللازمة لتجميع وتعبئة خيوط الدنا في كروموسومات. هناك خمسة أنواع مختلفة من الهيستونات ، تسمى H1 / H5 ، H2A ، H2B ، H3 ، H4. لا يختلف تسلسل الأحماض الأمينية في هذه البروتينات عمليًا في الكائنات الحية ذات المستويات المختلفة من التنظيم. الهيستونات هي بروتينات صغيرة أساسية بقوة ترتبط مباشرة بالحمض النووي. تشارك الهيستونات في التنظيم الهيكلي للكروماتين ، مما يؤدي إلى تحييد مجموعات الفوسفات سالبة الشحنة في الحمض النووي بسبب الشحنات الإيجابية لبقايا الأحماض الأمينية ، مما يجعل من الممكن التعبئة الكثيفة للحمض النووي في النواة.

يشكل جزيئين من كل من الهيستونات H2A و H2B و H3 و H4 ثمانيًا متشابكًا مع مقطع DNA 146 نقطة أساس ، ويشكلان 1.8 لفة من اللولب فوق بنية البروتين. هذا الجسيم الذي يبلغ قطره 7 نانومتر يسمى nucleosome. يتفاعل قسم من الحمض النووي (DNA الرابط) الذي لا يتلامس مباشرة مع أوكتامر هيستون مع هيستون H1.

مجموعة البروتينات غير هيستون غير متجانسة للغاية وتشمل البروتينات النووية الهيكلية والعديد من الإنزيمات وعوامل النسخ المرتبطة بمناطق معينة من الحمض النووي وتنظيم التعبير الجيني والعمليات الأخرى.

تحتوي الهستونات الموجودة في الأوكتامر على جزء متحرك من طرف N ("ذيل") مكون من 20 حمضًا أمينيًا ، والتي تبرز من النيوكليوزومات وهي مهمة للحفاظ على بنية الكروماتين والتحكم في التعبير الجيني. لذلك ، على سبيل المثال ، يرتبط تكوين (تكثيف) الكروموسومات بفسفرة الهيستونات ، ويرتبط تعزيز النسخ باستلة بقايا اللايسين فيها. لم يتم توضيح تفاصيل آلية التنظيم بشكل كامل.

Nucleosome عبارة عن وحدة فرعية للكروماتين تتكون من DNA ومجموعة من أربعة أزواج من بروتينات هيستون H2A و H2B و H3 و H4 لجزيء هيستون H1. يرتبط هيستون H1 بالحمض النووي الرابط بين نواة.

النواة هي الوحدة الأساسية لتعبئة الكروماتين. وهو يتألف من حلزون مزدوج للحمض النووي ملفوف حول مجمع محدد من ثمانية هيستونات نيوكليوسوم (أوكتامر هيستون). النواة عبارة عن جسيم على شكل قرص يبلغ قطره حوالي 11 نانومتر ، ويحتوي على نسختين من كل من الهيستونات النووية (H2A ، H2B ، H3 ، H4). يشكل أوكتامر الهيستون نواة بروتينية حولها عبارة عن دنا مزدوج الشريطة (146 زوجًا من النوكليوتيدات من الحمض النووي لكل أوكتامر هيستون).

تتواجد النيوكليوسومات التي تتكون منها الألياف بشكل متساوٍ إلى حد ما على طول جزيء الحمض النووي على مسافة 10-20 نانومتر من بعضها البعض.

مستويات التعبئة من الكروموسومات حقيقية النواة. تكثيف الكروماتين.

وبالتالي ، فإن مستويات تغليف الحمض النووي هي كما يلي:

1) نوكليوسومال (2.5 دورة من DNA مزدوج الشريطة حول ثمانية جزيئات من بروتينات هيستون).

2) Supernucleosomal - لولب كروماتين (كرومونيما).

3) كروماتيد - وذمة صبغية حلزونية.

4) الكروموسوم - الدرجة الرابعة من نطاف الحمض النووي.

في نواة الطور البيني ، يتم فك تكثيف الكروموسومات ويتم تمثيلها بالكروماتين. تسمى المنطقة المفككة التي تحتوي على الجينات كروماتين حقيقي (كروماتين ليفي فضفاض). هذا شرط ضروري للنسخ. أثناء الراحة بين الانقسامات ، تظل أقسام معينة من الكروموسومات والكروموسومات بأكملها مضغوطة.

تسمى هذه المناطق الحلزونية الملطخة بشدة بالكروماتين المتغاير. هم غير نشطين للنسخ. هناك الهيتروكروماتين الاختيارية والتأسيسية.

الهيتروكروماتين الاختياري مفيد ، لأنه يحتوي على جينات ويمكن أن ينتقل إلى كروماتين حقيقي. من بين اثنين من الكروموسومات المتجانسة ، قد يكون أحدهما مغاير اللون. دائمًا ما يكون الهيتروكروماتين التأسيسي متغاير اللون وغير إعلامي (لا يحتوي على جينات) ، وبالتالي فهو دائمًا غير نشط فيما يتعلق بالنسخ.

يتكون الحمض النووي للكروموسومات من أكثر من 108 زوجًا قاعديًا ، تتشكل منها كتل إعلامية - جينات مرتبة خطيًا. تمثل ما يصل إلى 25٪ من الحمض النووي. الجين هو وحدة وظيفية من الحمض النووي تحتوي على معلومات لتخليق بولي ببتيدات ، أو كل الحمض النووي الريبي. بين الجينات توجد فواصل - أجزاء غير إعلامية من الحمض النووي بأطوال مختلفة. يتم تمثيل الجينات الزائدة بعدد كبير - 104 نسخة متطابقة. مثال على ذلك جينات t-RNA و r-RNA و Histones. في الحمض النووي ، توجد متواليات من نفس النيوكليوتيدات. يمكن أن تكون متواليات متكررة بشكل معتدل ومتكررة للغاية. تصل التسلسلات المتكررة بشكل معتدل إلى 300 زوج أساسي مع التكرار 102-104 وغالبًا ما تمثل الفواصل والجينات الزائدة عن الحاجة.

المتواليات شديدة التكرار (105-106) تشكل الهيتروكروماتين التأسيسي. لا يشارك حوالي 75٪ من الكروماتين في النسخ ، فهو يقع في سلاسل متكررة للغاية وفواصل غير مكتوبة.

تحضير مستحضرات الكروموسوم. استخدام الكولشيسين. نقص التوتر والتثبيت والتلطيخ.

اعتمادًا على درجة النشاط التكاثري لخلايا الأنسجة المختلفة في الجسم الحي وفي المختبر ، يتم تمييز الطرق المباشرة وغير المباشرة للحصول على مستحضرات الكروموسوم.

1) تستخدم الطرق المباشرة في دراسة الأنسجة ذات النشاط الانقسامي العالي (نخاع العظم ، المشيمة والمشيمة ، خلايا الغدد الليمفاوية ، أنسجة الجنين في مرحلة مبكرة من التطور). يتم تحضير مستحضرات الكروموسوم مباشرة من المواد التي تم الحصول عليها حديثًا بعد معالجة خاصة.

2) تشمل الطرق غير المباشرة الحصول على مستحضرات الكروموسوم من أي نسيج بعد زراعته الأولية لفترة زمنية مختلفة.

هناك العديد من التعديلات على الطرق المباشرة وغير المباشرة لتحضير مستحضرات الكروموسوم ، ومع ذلك ، تظل الخطوات الرئيسية للحصول على لوحات الطور دون تغيير:

1. استخدام الكولشيسين (كولسيميد) - مثبط لتشكيل المغزل الانقسامي ، والذي يوقف انقسام الخلية في مرحلة الطور.

2. صدمة ناقصة التوتر مع استخدام محاليل أملاح البوتاسيوم أو الصوديوم ، والتي تتسبب في انتفاخها وتفكك الروابط بين الصبغيات بسبب اختلاف الضغط التناضحي داخل الخلايا وخارجها. يؤدي هذا الإجراء إلى فصل الكروموسومات عن بعضها البعض ، مما يساهم في زيادة انتشارها في ألواح الطور الطوري.

3. تثبيت الخلايا باستخدام حمض الخليك الجليدي والإيثانول (ميثانول) بنسبة 3: 1 (مثبت كارنوى) ، مما يساهم في الحفاظ على بنية الكروموسوم.

4. إسقاط تعليق الخلية على الشرائح الزجاجية.

5. تلطيخ مستحضرات الكروموسوم.

تم تطوير عدد من طرق التلوين (النطاقات) التي تجعل من الممكن تحديد مجموعة من العلامات المستعرضة (العصابات ، العصابات) على الكروموسوم. يتميز كل كروموسوم بمجموعة محددة من العصابات. تصبغ الكروموسومات المتجانسة بشكل متماثل ، باستثناء المناطق متعددة الأشكال حيث يتم توطين المتغيرات الأليلية المختلفة للجينات. تعدد الأشكال الأليلي هو سمة من سمات العديد من الجينات ويوجد في معظم السكان. الكشف عن تعدد الأشكال على المستوى الخلوي ليس له قيمة تشخيصية.

A. س تلطيخ. تم تطوير الطريقة الأولى للتلوين التفاضلي للكروموسومات من قبل عالم الخلايا السويدي كاسبيرسون ، الذي استخدم لهذا الغرض صبغة الفلورسنت أكريشين الخردل. تحت المجهر الفلوري على الكروموسومات توجد مناطق مرئية ذات كثافة مضان غير متساوية - مقاطع Q. الطريقة الأنسب لدراسة الكروموسومات Y وبالتالي يتم استخدامها لتحديد الجنس الجيني بسرعة ، وتحديد الانتقالات (تبادل الموقع) بين الكروموسومات X و Y أو بين الكروموسوم Y والجسيمات الذاتية ، وكذلك لعرض عدد كبير من الخلايا عندما يكون من الضروري معرفة ما إذا كان المريض المصاب بالفسيفساء على الكروموسومات الجنسية لديه نسخة من الخلايا التي تحمل الكروموسوم Y.

B. G- تلطيخ. بعد المعالجة المسبقة المكثفة ، غالبًا باستخدام التربسين ، يتم صبغ الكروموسومات بصبغة جيمسا. تحت المجهر الضوئي ، تظهر خطوط فاتحة ومظلمة على الكروموسومات - شرائح G. على الرغم من أن ترتيب مقاطع Q يتوافق مع تلك الخاصة بالمقاطع G ، فقد أثبت تلطيخ G أنه أكثر حساسية وقد حل محل تلطيخ Q كطريقة قياسية للتحليل الوراثي الخلوي. يعطي تلوين G أفضل النتائج في الكشف عن الانحرافات الصغيرة والكروموسومات الواسمة (مقسمة بشكل مختلف عن الكروموسومات المتجانسة العادية).

B. R- تلطيخ يعطي صورة عكس G- تلطيخ. عادة ما يتم استخدام صبغة جيمسا أو صبغة الفلورسنت البرتقالية أكريدين. تكشف هذه الطريقة عن الاختلافات في تلطيخ المناطق المتماثلة G أو Q السلبية للكروماتيدات الشقيقة أو الكروموسومات المتجانسة.

يستخدم تلوين C لتحليل المناطق المركزية للكروموسومات (تحتوي هذه المناطق على الهيتروكروماتين التأسيسي) والجزء البعيد الفلوري الساطع من الكروموسوم Y.

يستخدم تلطيخ T لتحليل المناطق التيلوميرية للكروموسومات. تُستخدم هذه التقنية ، بالإضافة إلى تلطيخ مناطق المنظمين النوويين بنترات الفضة (تلطيخ AgNOR) لتحسين النتائج التي تم الحصول عليها من خلال التلوين القياسي للكروموسومات.

هو تخليق جزيء بروتين على أساس مرسال RNA (ترجمة). ومع ذلك ، على عكس النسخ ، لا يمكن ترجمة تسلسل النوكليوتيدات إلى حمض أميني مباشرة ، لأن هذه المركبات لها طبيعة كيميائية مختلفة. لذلك ، تتطلب الترجمة وسيطًا في شكل نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) ، وتتمثل وظيفته في ترجمة الشفرة الوراثية إلى "لغة" الأحماض الأمينية.

الخصائص العامة لنقل الحمض النووي الريبي

RNAs أو tRNAs هي جزيئات صغيرة تنقل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين (في الريبوسومات). تبلغ كمية هذا النوع من الحمض النووي الريبي في الخلية حوالي 10٪ من إجمالي تجمع الحمض النووي الريبي.

مثل الأنواع الأخرى من الحمض الريبي النووي النقال ، فإنه يتكون من سلسلة من ثلاثي فوسفات الريبونوكليوزيد. طول تسلسل النوكليوتيدات هو 70-90 وحدة ، وحوالي 10٪ من تركيبة الجزيء تقع على مكونات ثانوية.

نظرًا لحقيقة أن لكل حمض أميني حامله الخاص في شكل الحمض الريبي النووي النقال ، فإن الخلية تصنع عددًا كبيرًا من أنواع هذا الجزيء. اعتمادًا على نوع الكائن الحي ، يختلف هذا المؤشر من 80 إلى 100.

وظائف الحمض الريبي النووي النقال

نقل الحمض النووي الريبي هو مورد الركيزة لتخليق البروتين ، والذي يحدث في الريبوسومات. نظرًا للقدرة الفريدة على الارتباط بكل من الأحماض الأمينية وتسلسل القالب ، يعمل الحمض الريبي النووي النقال كمحول دلالي في نقل المعلومات الجينية من شكل الحمض النووي الريبي إلى شكل البروتين. يعتمد تفاعل هذا الوسيط مع مصفوفة تشفير ، كما هو الحال في النسخ ، على مبدأ تكامل القواعد النيتروجينية.

تتمثل الوظيفة الرئيسية لـ tRNA في قبول وحدات الأحماض الأمينية ونقلها إلى جهاز تخليق البروتين. وراء هذه العملية التقنية معنى بيولوجي ضخم - تنفيذ الشفرة الجينية. يعتمد تنفيذ هذه العملية على الميزات التالية:

• يتم ترميز جميع الأحماض الأمينية بواسطة النوكليوتيدات الثلاثية ؛
• لكل ثلاثة توائم (أو كودون) يوجد مضاد كودون يمثل جزءًا من الحمض الريبي النووي النقال ؛
• يمكن لكل حمض tRNA أن يرتبط فقط بحمض أميني معين.

وهكذا ، يتم تحديد تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين من خلال الحمض الريبي النووي النقال وبأي ترتيب تتفاعل بشكل مكمل مع الرنا المرسال أثناء الترجمة. هذا ممكن بسبب وجود مراكز وظيفية في نقل الحمض النووي الريبي ، أحدها مسؤول عن الارتباط الانتقائي للحمض الأميني ، والآخر عن الارتباط بكودون. لذلك ، ترتبط ارتباطا وثيقا الوظائف.

هيكل نقل الحمض النووي الريبي

يكمن تفرد الحمض النووي الريبي في حقيقة أن هيكله الجزيئي ليس خطيًا. يتضمن أقسامًا حلزونية مزدوجة الشريطة ، والتي تسمى السيقان ، و 3 حلقات مفردة الجديلة. في الشكل ، يشبه هذا التشكل ورقة البرسيم.

في هيكل الحمض الريبي النووي النقال ، يتم تمييز السيقان التالية:

• متقبل
• أنتيكودون.
• ديهيدروريديل.
• سودوريديل.
• إضافي.

تحتوي السيقان اللولبية المزدوجة على 5 إلى 7 أزواج من Watson-Crickson. في نهاية الجذع المستقبلي توجد سلسلة صغيرة من النيوكليوتيدات غير الزوجية ، والتي يكون 3-هيدروكسيل منها موقع ارتباط جزيء الحمض الأميني المقابل.

المنطقة الهيكلية للاتصال بـ mRNA هي إحدى حلقات الحمض النووي الريبي. يحتوي على مضاد للأكودون مكمل للثلاثي الدلالي ، وهو مضاد الكودون والنهاية المقبولة التي توفر وظيفة المهايئ لـ tRNA.

التركيب الثلاثي للجزيء

"ورقة البرسيم" هي بنية ثانوية من الحمض الريبي النووي النقال ، ولكن بسبب الطي ، يكتسب الجزيء شكلاً على شكل حرف L ، والذي يتم تثبيته معًا بواسطة روابط هيدروجينية إضافية.

شكل L هو الهيكل الثالثي للـ tRNA ويتكون من حلزوني A-RNA عموديين تقريبًا ، بطول 7 نانومتر وسمك 2 نانومتر. يحتوي هذا الشكل من الجزيء على نهايتين فقط ، أحدهما يحتوي على مضاد للشيخوخة والآخر له مركز متقبل.

ميزات ارتباط الحمض الريبي النووي النقال بالأحماض الأمينية

يتم تفعيل الأحماض الأمينية (ارتباطها بنقل الحمض النووي الريبي) بواسطة aminoacyl-tRNA synthetase. يؤدي هذا الإنزيم وظيفتين مهمتين في وقت واحد:

• يحفز تكوين رابطة تساهمية بين مجموعة 3'-hydroxyl من الجذع المستقبِل والحمض الأميني ؛
• يوفر مبدأ المطابقة الانتقائية.

كل واحد منهم لديه مركب aminoacyl-tRNA الخاص به. يمكن أن يتفاعل فقط مع النوع المناسب من جزيء النقل. هذا يعني أن المضاد للأخير يجب أن يكون مكملاً للثلاثي الذي يشفر هذا الحمض الأميني المعين. على سبيل المثال ، سوف يرتبط leucine synthetase فقط بالحمض النووي الريبي (tRNA) المخصص لليوسين.

يحتوي جزيء تخليق aminoacyl-tRNA على ثلاثة جيوب مرتبطة بالنيوكليوتيدات ، ويكون تشكيلها وشحنها مكملين لنيوكليوتيدات مضاد الكودون المقابل في الحمض الريبي النووي النقال. وهكذا ، يحدد الإنزيم جزيء النقل المطلوب. في كثير من الأحيان ، يعمل تسلسل النيوكليوتيدات الخاص بجذع المستقبل كقطعة التعرف.

يعتبر تفاعل وهيكل IRNA و tRNA و RRNA - الأحماض النووية الرئيسية الثلاثة ، من قبل علم مثل علم الخلايا. سيساعد ذلك في معرفة دور النقل (الحمض الريبي النووي النقال) في الخلايا. هذا الجزيء الصغير جدًا ، ولكنه في نفس الوقت مهم بشكل لا يمكن إنكاره ، يشارك في عملية الجمع بين البروتينات التي يتكون منها الجسم.

ما هو هيكل الحمض الريبي النووي النقال؟ من المثير للاهتمام اعتبار هذه المادة "من الداخل" لمعرفة دورها في الكيمياء الحيوية والبيولوجية. وأيضًا ، كيف ترتبط بنية الحمض النووي الريبي ودوره في تخليق البروتين؟

ما هو TRNA وكيف يتم ترتيبه؟

يشارك حمض الريبونوكلييك الناقل في بناء بروتينات جديدة. ما يقرب من 10 ٪ من جميع الأحماض النووية الريبية النقل. لتوضيح العناصر الكيميائية التي يتكون منها الجزيء ، سنصف بنية الهيكل الثانوي للـ tRNA. يعتبر الهيكل الثانوي جميع الروابط الكيميائية الرئيسية بين العناصر.

تتكون من سلسلة عديد النوكليوتيدات. ترتبط القواعد النيتروجينية فيه بروابط هيدروجينية. مثل الحمض النووي ، يحتوي الحمض النووي الريبي على 4 قواعد نيتروجينية: الأدينين والسيتوزين والجوانين واليوراسيل. في هذه المركبات ، يرتبط الأدينين دائمًا باليوراسيل ، والجوانين ، كالعادة ، بالسيتوزين.

لماذا النوكليوتيدات لها البادئة ribo-؟ ببساطة ، تسمى جميع البوليمرات الخطية التي تحتوي على ريبوز بدلاً من بنتوز في قاعدة النيوكليوتيدات. ونقل الحمض النووي الريبي هو واحد من ثلاثة أنواع من البوليمر الريبونوكلي.

هيكل الحمض الريبي النووي النقال: الكيمياء الحيوية

دعونا نلقي نظرة على أعمق طبقات بنية الجزيء. تحتوي هذه النيوكليوتيدات على 3 مكونات:

1. ويشارك السكروز والريبوز في جميع أنواع الحمض النووي الريبي.
2. حمض الفسفوريك.
3. النيتروجين والبيريميدين.

ترتبط القواعد النيتروجينية ببعضها البعض بواسطة روابط قوية. من المعتاد تقسيم القواعد إلى بورين وبيريميدين.

البيورينات هي الأدينين والجوانين. الأدينين يتوافق مع نوكليوتيد أدينيل من حلقتين مترابطتين. والجوانين يتوافق مع نفس نيوكليوتيدات الجوانين ذات "الحلقة المفردة".

الأهرامات هي السيتوزين واليوراسيل. Pyrimidines لها هيكل حلقة واحدة. لا يوجد ثايمين في الحمض النووي الريبي ، حيث يتم استبداله بعنصر مثل اليوراسيل. من المهم فهم هذا قبل النظر في السمات الهيكلية الأخرى للحمض الريبي النووي النقال.

أنواع الحمض النووي الريبي

كما ترى ، لا يمكن وصف بنية الحمض النووي الريبي بإيجاز. أنت بحاجة إلى الخوض في الكيمياء الحيوية لفهم الغرض من الجزيء وبنيته الحقيقية. ما هي النيوكليوتيدات الريباسية الأخرى المعروفة؟ هناك أيضًا مصفوفة أو أحماض نووية ريبوزومية أو معلوماتية. يُختصر باسم RNA و RNA. تعمل جميع الجزيئات الثلاثة بشكل وثيق مع بعضها البعض في الخلية بحيث يتلقى الجسم كريات بروتينية منظمة بشكل صحيح.

من المستحيل تخيل عمل بوليمر واحد دون مساعدة 2 آخرين. تصبح السمات الهيكلية للـ tRNAs أكثر قابلية للفهم عند النظر إليها فيما يتعلق بالوظائف التي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بعمل الريبوسومات.

إن بنية RNA و tRNA و rRNA متشابهة من نواح كثيرة. كلها لها قاعدة ريبوز. ومع ذلك ، فإن هيكلها ووظائفها مختلفة.

اكتشاف الأحماض النووية

وجد السويسري يوهان ميشر جزيئات كبيرة في نواة الخلية في عام 1868 ، سميت فيما بعد بالنوكلي. يأتي اسم "nucleins" من كلمة (nucleus) - النواة. على الرغم من أنه بعد فترة وجيزة وجد أنه في الكائنات أحادية الخلية التي لا تحتوي على نواة ، فإن هذه المواد موجودة أيضًا. في منتصف القرن العشرين ، تم استلام جائزة نوبل لاكتشاف تخليق الأحماض النووية.

في تخليق البروتين

يشير الاسم نفسه - نقل الحمض النووي الريبي - إلى الوظيفة الرئيسية للجزيء. هذا الحمض النووي "يجلب" معه الحمض الأميني الأساسي الذي يتطلبه الحمض النووي الريبي الريبوسومي لصنع بروتين معين.

جزيء الحمض الريبي النووي النقال له وظائف قليلة. الأول هو التعرف على كودون IRNA ، والوظيفة الثانية هي توصيل اللبنات الأساسية - الأحماض الأمينية لتخليق البروتين. بعض الخبراء يميزون وظيفة المتقبل. أي إضافة الأحماض الأمينية وفقًا لمبدأ التساهمية. إنه يساعد على "ربط" هذا الحمض الأميني بإنزيم مثل الأمينوسيل- tRNA synthatase.

كيف ترتبط بنية الحمض الريبي النووي النقال بوظائفها؟ تم تصميم هذا الحمض النووي الريبي الخاص بطريقة توجد على جانب واحد منه قواعد نيتروجينية ، والتي ترتبط دائمًا في أزواج. هذه هي العناصر المعروفة لدينا - A ، U ، C ، G. بالضبط 3 "أحرف" أو القواعد النيتروجينية تشكل anticodon - مجموعة عكسية من العناصر التي تتفاعل مع الكودون وفقًا لمبدأ التكامل.

تضمن هذه الميزة الهيكلية الهامة لـ tRNA عدم وجود أخطاء في فك تشفير الحمض النووي للقالب. بعد كل شيء ، يعتمد الأمر على التسلسل الدقيق للأحماض الأمينية فيما إذا كان البروتين الذي يحتاجه الجسم في الوقت الحالي قد تم تصنيعه بشكل صحيح.

السمات الهيكلية

ما هي السمات الهيكلية للحمض الريبي النووي النقال ودوره البيولوجي؟ هذا هيكل قديم جدا. حجمها في مكان ما حوالي 73 - 93 نيوكليوتيد. الوزن الجزيئي للمادة 25000-30.000.

يمكن تفكيك بنية الهيكل الثانوي للـ tRNA عن طريق فحص العناصر الخمسة الرئيسية للجزيء. لذلك فإن هذا الحمض النووي يتكون من العناصر التالية:

• حلقة للتلامس مع الانزيم.
• حلقة للتلامس مع الريبوسوم.
• حلقة أنتيكودون
• جذع متقبل
• Anticodon نفسها.

وأيضًا تخصيص حلقة متغيرة صغيرة في البنية الثانوية. ذراع واحدة في جميع أنواع الحمض النووي الريبي (الحمض الريبي النووي النقال) هي نفسها - جذع اثنين من السيتوزين وواحد من بقايا الأدينوزين. في هذا المكان يحدث الاتصال بواحد من الأحماض الأمينية العشرين المتاحة. لكل حمض أميني ، يقصد به إنزيم منفصل - aminoacyl-tRNA الخاص به.

كل المعلومات التي تشفر بنية الكل موجودة في الحمض النووي نفسه. بنية الحمض النووي الريبي في جميع الكائنات الحية على هذا الكوكب متطابقة تقريبًا. سيبدو وكأنه ورقة شجر عند عرضها في 2-D.

ومع ذلك ، إذا نظرت في الحجم ، فإن الجزيء يشبه بنية هندسية على شكل حرف L. يعتبر هذا الهيكل الثالث من الحمض الريبي النووي النقال. ولكن لتسهيل الدراسة ، من المعتاد "فك الالتواء" بصريًا. يتكون الهيكل الثالث نتيجة لتفاعل عناصر البنية الثانوية ، تلك الأجزاء التي يكمل بعضها بعضًا.

تلعب أذرع أو حلقات الحمض الريبي النووي النقال دورًا مهمًا. ذراع واحدة ، على سبيل المثال ، مطلوبة للارتباط الكيميائي بإنزيم معين.

السمة المميزة للنيوكليوتيدات هي وجود عدد كبير من النيوكليوسيدات. يوجد أكثر من 60 نوعًا من هذه النيوكليوسيدات الثانوية.

هيكل الحمض الريبي النووي النقال وترميز الأحماض الأمينية

نحن نعلم أن مضاد كودون tRNA يبلغ طوله 3 جزيئات. كل أنتيكودون يتوافق مع حمض أميني "شخصي" محدد. يرتبط هذا الحمض الأميني بجزيء الحمض الريبي النووي النقال باستخدام إنزيم خاص. بمجرد أن يجتمع الأحماض الأمينية 2 معًا ، تنكسر الروابط مع الحمض النووي الريبي. جميع المركبات والأنزيمات الكيميائية مطلوبة حتى الوقت المطلوب. هذه هي الطريقة التي يتم بها ربط هيكل ووظائف الحمض الريبي النووي النقال.

في المجموع ، هناك 61 نوعًا من هذه الجزيئات في الخلية. يمكن أن يكون هناك 64 اختلافًا رياضيًا ، ومع ذلك ، هناك 3 أنواع من الحمض النووي الريبي (tRNA) غائبة بسبب حقيقة أن هذا العدد بالضبط من أكواد الإيقاف في IRNA لا يحتوي على مضادات الكودونات.

التفاعل بين RNA و tRNA

دعونا نفكر في تفاعل مادة ما مع RNA و RRNA ، وكذلك السمات الهيكلية للـ tRNA. هيكل وغرض الجزيء مترابطان.

يقوم هيكل IRNA بنسخ المعلومات من قسم منفصل من DNA. الحمض النووي بحد ذاته كبير جدًا لوصل الجزيئات ، ولا يترك النواة أبدًا. لذلك ، هناك حاجة إلى RNA وسيط - إعلامي.

بناءً على تسلسل الجزيئات المنسوخة بواسطة RNA ، يبني الريبوسوم بروتينًا. الريبوسوم عبارة عن هيكل منفصل متعدد النوكليوتيد ، يحتاج هيكله إلى شرح.

الحمض الريبي النووي الريبوزي: التفاعل

RNA الريبوسوم عضية ضخمة. وزنه الجزيئي هو 1،000،000 - 1500،000. ما يقرب من 80 ٪ من إجمالي كمية الحمض النووي الريبي هي نيوكليوتيدات ريبوسومية.

يبدو أنها تلتقط سلسلة IRNA وتنتظر مضادات الكودونات التي ستحضر جزيئات الحمض النووي الريبي معها. يتكون RNA الريبوسوم من وحدتين فرعيتين: صغيرة وكبيرة.

يُطلق على الريبوسوم اسم "المصنع" ، لأنه يتم في هذه العضية كل تركيب المواد الضرورية للحياة اليومية. وهي أيضًا بنية خلوية قديمة جدًا.

كيف يحدث تخليق البروتين في الريبوسوم؟

هيكل الحمض النووي الريبي ودوره في تخليق البروتين مترابطان. المضاد الموجود على أحد جوانب الحمض النووي الريبي مناسب في شكله للوظيفة الرئيسية - توصيل الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم ، حيث تتم المحاذاة المرحلية للبروتين. في الأساس ، يعمل جهاز TRNA كوسيط. مهمتها هي فقط إحضار الأحماض الأمينية الضرورية.

عندما تُقرأ المعلومات من جزء واحد من الحمض النووي الريبي ، يتحرك الريبوسوم أكثر على طول السلسلة. القالب مطلوب فقط لنقل المعلومات المشفرة حول تكوين ووظيفة بروتين واحد. بعد ذلك ، يقترب الحمض النووي الريبي آخر من الريبوسوم بقواعده النيتروجينية. يقوم أيضًا بفك تشفير الجزء التالي من MRNA.

تتم عملية فك التشفير على النحو التالي. تتحد القواعد النيتروجينية وفقًا لمبدأ التكامل بنفس الطريقة كما في الحمض النووي نفسه. وفقًا لذلك ، ترى TRNA أين يجب أن "ترسو" وإلى أي "حظيرة" لإرسال الأحماض الأمينية.

ثم ، في الريبوسوم ، يتم ربط الأحماض الأمينية المختارة بهذه الطريقة كيميائيًا ، خطوة بخطوة يتم تشكيل جزيء خطي جديد ، والذي ، بعد نهاية التوليف ، يتحول إلى كرة (كرة). يتم إزالة الحمض النووي الريبي والحمض النووي الريبي المستخدم ، بعد أن قاما بوظيفتهما ، من "مصنع" البروتين.

عندما ينضم الجزء الأول من الكودون إلى anticodon ، يتم تحديد إطار القراءة. بعد ذلك ، إذا حدث تحول في الإطار لسبب ما ، فسيتم رفض بعض علامات البروتين. لا يستطيع الريبوسوم التدخل في هذه العملية وحل المشكلة. فقط بعد اكتمال العملية ، يتم دمج وحدتين فرعيتين من الرنا الريباسي مرة أخرى. في المتوسط ​​، يوجد خطأ واحد لكل 10 4 أحماض أمينية. لكل 25 بروتينًا تم تجميعها بالفعل ، من المؤكد حدوث خطأ نسخ واحد على الأقل.

الحمض الريبي النووي النقال كجزيئات بقايا

نظرًا لأن الحمض الريبي النووي النقال قد يكون موجودًا في وقت ولادة الحياة على الأرض ، فإنه يطلق عليه جزيء البقايا. يُعتقد أن الحمض النووي الريبي هو أول بنية كانت موجودة قبل الحمض النووي ثم تطور. فرضية RNA World - صاغها الحائز على الجائزة والتر جيلبرت في عام 1986. ومع ذلك ، لا يزال من الصعب إثبات ذلك. يتم الدفاع عن النظرية من خلال حقائق واضحة - جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) قادرة على تخزين كتل من المعلومات وتنفيذ هذه المعلومات بطريقة ما ، أي أداء العمل.

لكن معارضي النظرية يجادلون بأن فترة قصيرة من عمر المادة لا يمكن أن تضمن أن الحمض الريبي النووي النقال هو ناقل جيد لأي معلومات بيولوجية. تتحلل هذه النيوكليوتيدات بسرعة. يتراوح عمر الحمض الريبي النووي النقال في الخلايا البشرية من عدة دقائق إلى عدة ساعات. يمكن أن تستمر بعض الأنواع حتى يوم واحد. وإذا تحدثنا عن نفس النيوكليوتيدات في البكتيريا ، فإن الشروط تكون أقصر بكثير - تصل إلى عدة ساعات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن بنية ووظائف الحمض النووي الريبي (tRNA) معقدة للغاية بحيث لا يصبح الجزيء العنصر الأساسي في الغلاف الحيوي للأرض.