Ცილის ბიოსინთეზის ძირითადი ადგილი. ცილის ბიოსინთეზის ეტაპები

ცილის სინთეზი ძალიან მნიშვნელოვანი პროცესია. ის არის ის, ვინც ხელს უწყობს ჩვენი სხეულის განვითარებას და განვითარებას. იგი მოიცავს ბევრ საკანში სტრუქტურას. ყოველივე ამის შემდეგ, პირველ რიგში უნდა გავიგოთ, რა ზუსტად მივყვებით სინთეზს.

რა სახის ცილა უნდა აშენდეს მომენტში - ეს არის პასუხისმგებელი ფერმენტები. ისინი იღებენ სიგნალებს უჯრედებისგან, რომლებიც საჭიროებენ პროტეინს, რის შემდეგაც სინთეზი იწყება.

სად არის ცილის სინთეზი

ნებისმიერ საკანში, ცილის ბიოსინთეზის ძირითადი ადგილი არის ribosome. ეს არის დიდი მაკრომოლეკულა კომპლექსი ასიმეტრიული სტრუქტურა. იგი შედგება RNA (ribonucleic მჟავები) და ცილები. Ribosomes შეიძლება განთავსდეს singly. მაგრამ ყველაზე ხშირად მათ აერთიანებს EPS- ს, რაც ხელს უწყობს ცილების შემდგომი დახარისხებისა და ტრანსპორტირებას. თუ ribosomes ზის endoplasmic reticulum , მას უწოდებენ უხეში EPS. თარგმანის ინტენსიური თარგმანის დროს, ribosomes- ის ერთ ან მეტს შეუძლია ერთ მატრიქსში გადატანა. ისინი ერთმანეთის მიყოლებით მიდიან და არ ჩაერევა სხვა ორგანიზაციებთან.

რა არის აუცილებელი ცილის სინთეზისთვის?

პროცესის გასაგრძელებლად აუცილებელია ცილის სინთეზირების სისტემის ყველა ძირითადი კომპონენტი:

1. პროგრამა, რომელიც განსაზღვრავს ჯაჭვის ამინომჟავის ნარჩენების ბრძანებას, კერძოდ, mRNA, რომელიც გადასცემს ამ ინფორმაციას დნმ-დან ribosomes- მდე.
2. ამინომჟავის მასალა, საიდანაც ახალი მოლეკულა აშენდება.
3. TRNA, რომელიც აწვდის ყოველ ამინომჟავას ribosome, მიიღებს მონაწილეობას გენეტიკური კოდის დეკოდირებაში.
4. ამინოცილ-ტრანის სინთეტაზა.
5. რიბოზომები ცილის ბიოსინთეზის ძირითად ადგილზეა .
6. ენერგია.
7. მაგნიუმის იონები.
8. ცილოვანი ფაქტორები (თითოეული ეტაპის საკუთარი).

ახლა თითოეული მათგანი უფრო დეტალურად შეისწავლის და ვნახავთ, როგორ ხდება ცილების შექმნა. ბიოსინთეზის მექანიზმი ძალიან საინტერესოა, ყველა კომპონენტი იმოქმედებს უჩვეულოდ.

სინთეზის პროგრამა, მატრიცა ძებნა

ყველა ინფორმაცია იმის შესახებ, თუ რა პროტეინებს ააშენებენ ჩვენი სხეული, შეიცავს დნმ-ში. დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა ემსახურება გენეტიკური ინფორმაციის შენახვას. იგი უსაფრთხოდ შეფუთულია ქრომოსომაში და მდებარეობს ბირთვში საკანში (თუ ესეკარიტის შემთხვევაში) ან ციტოპლაზმაში მოთავსდება (პროკარიოტებში).

დნმ-ის კვლევისა და გენეტიკური როლის აღიარების შემდეგ ნათელი გახდა, რომ ეს არ არის პირდაპირი მატრიცა თარგმანი. დაკვირვებებმა გამოიწვიეს ვარაუდი, რომ RNA ასოცირდება ცილის სინთეზთან. მეცნიერებმა გადაწყვიტეს, რომ ეს უნდა იყოს შუამავალი, გადასცეს ინფორმაცია დნმ-დან ribosomes- ს, ემსახურება როგორც მატრიცას.

ამავე დროს, ribosomes აღმოაჩინეს, მათი RNA წარმოადგენს უჯრედის ribonucleic მჟავა. შეამოწმეთ თუ არა ეს მატრიცა ცილის სინთეზისთვის, ბელუცერსკი და AS სპირინი 1956-1957 წლებში. ჩატარდა ნუკლეინის მჟავების შემადგენლობის შედარებითი ანალიზი დიდი რაოდენობით მიკროორგანიზმებით.

ვივარაუდოთ, რომ თუ "დნმ-რრნ-პროტეინის" სქემის იდეა სწორია, მაშინ მთლიანი რნონის შემადგენლობა დნმ-ს მსგავსად შეიცვლება. მაგრამ, მიუხედავად განსხვავებული სახეობების დეოქსირიბონონუკლეტის მჟავასთან შედარებით, მთლიანი ribonucleic მჟავის შემადგენლობა მსგავსი იყო ყველა ბაქტერიაში. აქედან გამომდინარე, მეცნიერებმა დაასკვნეს, რომ ძირითადი ფიჭური რნმენ (მაგ., Ribosomal) არ არის პირდაპირი შუამავალი გენეტიკური ინფორმაციისა და ცილის გადამყვანში.

MRNA- ს აღმოჩენა

მოგვიანებით აღმოჩნდა, რომ რნმ-ის მცირე ნაწილი იკავებს დნმ-ის შემადგენლობას და შეიძლება გახდეს შუამავალი. 1956 წელს ე. ვოლკინმა და ფ. ასტრაჩანმა შეისწავლეს ბაქტერიების რეაქციის სინთეზი ბაქტერიოფაგის T2. გალიაში ჩამოსვლის შემდეგ, ის გადავიდა ფაგების ცილების სინთეზზე. თუმცა, რნმ-ს დიდი ნაწილი არ შეცვლილა. მაგრამ საკანში მეტაბოლიკურად არასტაბილური რნმ-ს მცირე ნაწილი სინთეზი დაიწყო, ნუკლეოტიდის თანმიმდევრობა, რომელიც ფენების დნმ-ის შემადგენლობის მსგავსი იყო.

1961 წელს რიბონუკლეინის მჟავას ამ მცირე ნაწილი იზოლირებული იქნა რნმ-ის საერთო მასისგან. მისი შუამავლის ფუნქციის დადასტურება ექსპერიმენტიდან იქნა მიღებული. უჯრედების ინფექციის შემდეგ T4- თან, ახალი MRNA ჩამოყალიბდა. მას უკავშირდება ძველი მასპინძელი ribosomes (ახალი ribosomes არ აღმოჩენილი შემდეგ ინფექცია), რომელიც დაიწყო სინთეზირება phage ცილა. ეს "დნმ-ის მსგავსი RNA" ერთ დნმ-ის ფაზის ჯაჭვებთან იყო დაკავშირებული.

1961 წელს F. Jacob და J. Mono- მა გამოხატეს იდეა, რომ ამ რნმ-ს გადასცემს ინფორმაციას გენებისგან ribosomes- ზე და წარმოადგენს მატრიცას ამინომჟავების თანმიმდევრული კონცენტრაციის პროტეინის სინთეზის პროცესში.

ინფორმაციის გადაცემის პროტეინის სინთეზს გადაჰყავს mRNA. დნმ-დან ინფორმაციის წაკითხვის პროცესი და მატრიცა RNA- ს შექმნა ტრანსკრიფცია ეწოდება. ამის შემდეგ, RNA განიცდის რამდენიმე დამატებით ცვლილებას, რომელსაც ეწოდება "დამუშავება". რა თქმა უნდა, გარკვეულ ტერიტორიებზე შეიძლება მატრიცული ribonucleic მჟავა შემცირება. შემდგომი mRNA მიდის ribosomes.

პროტეინების სამშენებლო მასალა: ამინომჟავები

საერთო ჯამში 20 ამინომჟავებია, რომელთაგან ზოგიერთი შეუცვლელია, ანუ მათი სხეული სინთეზირება არ არის. თუ მჟავაში მჟავა არ არის საკმარისი, ეს შეიძლება გამოიწვიოს სამაუწყებლო შეფერხება ან პროცესის სრული გათიშვაც კი. თითოეული ამინო მჟავის არსებობის საკმარისი რაოდენობით არის უმთავრესი მოთხოვნა ცილის შესაბამისი ბიოსინთეზისთვის.

ზოგადი ინფორმაცია ამინომჟავების შესახებ XIX საუკუნეში მიღებული მეცნიერები. 1820 წელს, პირველი ორი ამინომჟავი იზოლირებული იყო - გლიცინი და ლეიკონი.

ამ მონომერების თანმიმდევრობა პროტეინში (ე.წ. პირველადი სტრუქტურა) მთლიანად განსაზღვრავს ორგანიზაციის მომდევნო დონეზე და, შესაბამისად, მისი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები.

ამინომჟავების ტრანსპორტირება: tRNA და aa-tRNA synthetase

მაგრამ ამინომჟავები ვერ ააშენებენ პროტეინის ჯაჭვში. იმისათვის, რომ მათ მიიღონ ცილის ბიოსინთეზის ძირითადი ადგილი, საჭიროა ტრანსპორტირება RNA.

თითოეული აერა- tRNA synthetase აღიარებს მხოლოდ მისი ამინომჟავის და მხოლოდ რომ tRNA, რომელიც უნდა დაერთოს. აღმოჩნდა, რომ ამ ფერმენტების ოჯახში შედის 20 სახეობის სინთეზი. რჩება მხოლოდ იმის თქმა, რომ ამინომჟავები tRNA- ს ანიჭებენ, უფრო სწორად, მისი ჰიდროქსილის მიმღები "კუდი". თითოეული მჟავა უნდა ჰქონდეს საკუთარი სატრანსპორტო რნმ. ამას მოჰყვება ამინომეცი- tRNA synthetase. ეს არა მარტო ადარებს ამინომჟავებს სწორი ტრანსპორტით, ასევე არეგულირებს ესტერის ობლიგაციების ფორმირების რეაქციას.

წარმატებული რეაქციის შემდეგ, tRNA დანართი შემდეგნაირად გადადის ცილის სინთეზის ადგილზე. ეს ასრულებს მოსამზადებელ პროცესებს და მაუწყებლობას იწყებს. მოდი ვნახოთ ცილის ბიოსინთეზის ძირითადი ეტაპები :

• ინიცირება;
• დრეკადი;
• შეწყვეტა.

სინთეზის ეტაპები: ინიცირება

როგორ მოქმედებს ცილის ბიოსინთეზი და რეგულირება? მეცნიერები დიდი ხნის განმავლობაში ცდილობდნენ გაერკვნენ. მრავალი ჰიპოთეზა წარმოიქმნა, მაგრამ უფრო თანამედროვე ტექნიკა გახდა, მით უკეთესი დავიწყეთ თარგმანის პრინციპების გაგება.

Ribosome - ცილის ბიოსინთეზის ძირითადი გვერდი - იწყებს წაკითხვას mRNA იმ წერტილს, სადაც მისი ნაწილი იწყება პოლიპეპტიდის ჯაჭვის კოდირებაზე. ეს წერტილი მდებარეობს გარკვეულ მანძილზე მატრიცის რნმანის წარმოშობისგან. Ribosome უნდა გაირკვეს წერტილი mRNA რომელიც კითხულობს იწყება და დააკავშირებს მას.

ინიცირება არის მოვლენების კომპლექსი, რომელიც უზრუნველყოფს მაუწყებლობის დაწყებას. იგი მოიცავს ცილებს (დაწყების ფაქტორები), ინიციატორი tRNA და სპეციალური ინიციატორი codon. ამ ეტაპზე, ribosome მცირე subunit ავალდებულებს დაწყების ცილა. ისინი არ აძლევენ მას დაუკავშირდნენ დიდ სუბიტინს. მაგრამ მათ საშუალებას მისცემს დაკავშირება ინიციატორი tRNA და GTP.

მაშინ ეს კომპლექსი "ზის ქვემოთ" მრგვალზე, ზუსტად იმ ადგილზე, რომელიც აღიარებულია ერთ-ერთი ინიციატივით. შეცდომები არ შეიძლება გაკეთდეს და ribosome იწყებს მოგზაურობას მატრიცა RNA გასწვრივ, კითხულობს მის კოდონებს.

მას შემდეგ, რაც კომპლექსი აღწევს ინიცირებულ კოდს (AUC), subunit წყვეტს გადაადგილებას და სხვა პროტეინის ფაქტორების დახმარებით, აძლიერებს ribosome- ის დიდ ნაწილს.

სინთეზის ეტაპები: დრეკადი

MRNA- ის მოსმენაც შეიცავს პოლიპეპტიდის პროტეინის ქსელის რიგით სინთეზს. იგი მიდის დამატებით ერთი ამინო მჟავას ნარჩენების მშენებლობის დროს მოლეკულაში.

ყოველი ახალი ამინომჟავის ნარჩენები დაემატება პეპტიდის კარბოლის ბოლოს, C- ტერმინალი იზრდება.

სინთეზის ფაზები: შეწყვეტა

როდესაც ribosome აღწევს შეწყვეტის codon თარგი RNA, სინთეზი პოლიპეპტიდური ჯაჭვის წყვეტს. თავის თანდასწრებით, ორგანული ვერ მიიღებს რაიმე თრანს. ამის ნაცვლად, შეწყვეტის ფაქტორები მოქმედებენ. ისინი გაათავისუფლებენ მზად ცილის შეჩერებული ribosome.

თარგმანის შეწყვეტის შემდეგ, ribosome- ს შეუძლია ისარგებლოს mRNA- სგან ან გააგრძელეთ მასთან გადაკეტვა და არა თარგმნა.

Ribosome- ს ახალი ინიციატორი codon- თან (იმავე ჯაჭვში მოძრაობის ან ახალი mRNA- ზე გაგრძელებისას) ახალი ინიციატივა გამოიწვევს.

დასრულებული მოლეკულის შემდეგ ცილოვანი ბიოსინთეზის ძირითად უბანს ტოვებს და დანიშნულია დანიშნულების ადგილას. რა ფუნქციები შეასრულებს მის სტრუქტურას.

პროცესის კონტროლი

მათი საჭიროებების მიხედვით, საკანში დამოუკიდებლად გააკონტროლებს მაუწყებლობა. ცილის ბიოსინთეზის რეგულირება ძალიან მნიშვნელოვანი ფუნქციაა. ეს შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა გზით.

თუ უჯრედს არანაირი კავშირი არ აქვს, იგი შეაჩერებს RNA - ცილის ბიოსინთეზის ბიოსინთეზს. ყოველივე ამის შემდეგ, მატრიცის გარეშე, მთელი პროცესი არ დაიწყება. და ძველი mRNA სწრაფად მცირდება.

ცილის ბიოსინთეზის კიდევ ერთი რეგულირება: უჯრედი ქმნის ფერმენტებს, რომლებიც ხელს უწყობენ ინიცირების ფაზის მიმდინარეობას. ისინი ხელს უშლიან თარგმანს, მაშინაც კი, თუ კითხვისთვის მატრიცა ხელმისაწვდომია.

მეორე მეთოდი აუცილებელია იმ შემთხვევაში, როდესაც ცილების სინთეზია უნდა იყოს გამორთული. პირველი მეთოდი ნელ თარგმანის გაგრძელებას გარკვეული პერიოდის განმავლობაში ახდენს mRNA სინთეზის შეწყვეტის შემდეგ.

საკანში არის ძალიან რთული სისტემა, რომელშიც ყველაფერი ინახება თითოეული მოლეკულის ბალანსზე და ზუსტი სამუშაოზე. მნიშვნელოვანია იცოდეს თითოეული პროცესის პრინციპები, რომლებიც ხდება საკანში. ამიტომ შეგვიძლია უკეთ გავიგოთ, რა ხდება ქსოვილებში და მთლიანად სხეულში.