Mga pamamaraan ng pananaliksik sa histolohiya. Mga pangunahing prinsipyo at yugto ng paghahanda ng mga paghahanda sa histological. Mga istrukturang nabuo ng plasma membrane Cellular conveyor sa panahon ng synthesis ng protina
Sa metabolismo ng katawan, ang nangungunang papel ay kabilang sa mga protina at nucleic acid. Ang mga sangkap ng protina ay bumubuo ng batayan ng lahat ng mahahalagang istruktura ng cell, sila ay bahagi ng cytoplasm. Ang mga protina ay lubhang reaktibo. Ang mga ito ay pinagkalooban ng mga catalytic function, iyon ay, sila ay mga enzyme, samakatuwid ang mga protina ay tinutukoy ang direksyon, bilis at ang pinakamalapit na koordinasyon, conjugation ng lahat ng metabolic reaksyon.
kanin. 13 A. Scheme ng synthesis ng protina sa isang eukaryotic cell.
kanin. 13 B. Scheme ng synthesis ng protina sa isang prokaryotic cell.
Ang nangungunang papel ng mga protina sa mga phenomena ng buhay ay nauugnay sa kayamanan at pagkakaiba-iba ng kanilang mga kemikal na pag-andar, na may isang pambihirang kakayahan sa iba't ibang mga pagbabagong-anyo at pakikipag-ugnayan sa iba pang simple at kumplikadong mga sangkap na bumubuo sa cytoplasm.
Ang mga nucleic acid ay bahagi ng pinakamahalagang organ ng selula - ang nucleus, gayundin ang cytoplasm, ribosome, mitochondria, atbp. Ang mga nucleic acid ay may mahalagang, pangunahing papel sa pagmamana, pagkakaiba-iba ng katawan, at synthesis ng protina.
Ang proseso ng synthesis ng protina ay isang napakakomplikadong proseso ng multi-step. Nagaganap ito sa mga espesyal na organelles - ribosomes. Ang cell ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga ribosome. Halimbawa, ang E. coli ay may humigit-kumulang 20,000 sa kanila.
Paano nangyayari ang synthesis ng protina sa mga ribosom?
Ang mga molekula ng protina ay mahalagang mga polypeptide chain na binubuo ng mga indibidwal na amino acid. Ngunit ang mga amino acid ay hindi sapat na aktibo upang kumonekta sa isa't isa sa kanilang sarili. Samakatuwid, bago sila pagsamahin sa isa't isa at bumuo ng isang molekula ng protina, ang mga amino acid ay dapat na maisaaktibo. Ang pag-activate na ito ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mga espesyal na enzyme. Bukod dito, ang bawat amino acid ay may sariling enzyme, partikular na nakatutok dito.
Ang pinagmumulan ng enerhiya para dito (pati na rin para sa maraming proseso sa cell) ay adenosine triphosphate (ATP).
Bilang resulta ng pag-activate, ang amino acid ay nagiging mas labile at nagbubuklod sa t-RNA sa ilalim ng pagkilos ng parehong enzyme.
Mahalaga na ang bawat amino acid ay tumutugma sa isang mahigpit na tiyak na t-RNA. Nahanap niya ang "kanyang" amino acid at inilipat ito sa ribosome. Samakatuwid, ang naturang RNA ay tinatawag na transport RNA.
Dahil dito, ang ribosome ay tumatanggap ng iba't ibang mga aktibong amino acid na konektado sa kanilang mga tRNA. Ang ribosome ay, kumbaga, isang conveyor para sa pag-iipon ng isang chain ng protina mula sa iba't ibang mga amino acid na pumapasok dito (Larawan 13 A at B).
Ang tanong ay lumitaw: ano ang tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng pagbubuklod sa pagitan ng mga indibidwal na amino acid? Pagkatapos ng lahat, ito ay ang pagkakasunud-sunod na tumutukoy kung aling protina ang ma-synthesize sa ribosome, dahil ang pagtitiyak nito ay nakasalalay sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa protina. Ang cell ay naglalaman ng higit sa 2000 partikular na mga protina ng iba't ibang istraktura at mga katangian.
Ito ay lumalabas na kasabay ng t-RNA, kung saan "nakaupo" ang sarili nitong amino acid, isang "signal" mula sa DNA, na nakapaloob sa nucleus, ay pumapasok sa ribosome. Alinsunod sa signal na ito, ito o ang protina na iyon, ito o ang enzyme na iyon ay synthesize sa ribosome (dahil ang mga enzyme ay mga protina).
Ang direktang impluwensya ng DNA sa synthesis ng protina ay isinasagawa hindi direkta, ngunit sa tulong ng isang espesyal na tagapamagitan, ang anyo ng RNA, na tinatawag na matrix o messenger RNA (m-RNA o i-RNA).
Ang Messenger RNA ay na-synthesize sa nucleus sa ilalim ng impluwensya ng DNA, kaya ang komposisyon nito ay sumasalamin sa komposisyon ng DNA. Ang molekula ng RNA ay, kumbaga, isang cast mula sa anyo ng DNA.
Ang na-synthesize na mRNA ay pumapasok sa ribosome at, kumbaga, naglilipat sa istrukturang ito ng isang plano - sa anong pagkakasunud-sunod ang mga aktibong amino acid na pumasok sa ribosome ay dapat na konektado sa isa't isa upang ma-synthesize ang isang tiyak na protina. Kung hindi, ang genetic na impormasyon na naka-encode sa DNA ay inililipat sa mRNA at pagkatapos ay sa protina.
Ang messenger RNA molecule ay pumapasok sa ribosome at, kumbaga, tinatahi ito. Ang seksyon na iyon na kasalukuyang nasa ribosome, na tinukoy ng isang codon (triplet), ay nakikipag-ugnayan sa isang ganap na tiyak na paraan sa isang triplet (anticodon) na angkop para dito sa istraktura sa paglipat ng RNA, na nagdala ng amino acid sa ribosome. Ang paglipat ng RNA kasama ang amino acid nito ay lumalapit sa isang tiyak na codon ng i-RNA at pinagsasama nito; sa susunod na, kalapit na plot Pinagsasama ng i-RNA ang isa pang t-RNA sa isa pang amino acid, at iba pa, hanggang sa mabasa ang buong chain ng i-RNA at hanggang sa ang lahat ng mga amino acid ay strung sa naaangkop na pagkakasunud-sunod, na bumubuo ng isang molekula ng protina. At ang t-RNA, na naghatid ng amino acid sa isang tiyak na site ng polypeptide chain, ay inilabas mula sa amino acid nito at umalis sa ribosome. Pagkatapos muli sa cytoplasm, ang nais na amino acid ay maaaring sumali dito, at muli itong ililipat sa ribosome. Sa proseso ng synthesis ng protina, hindi isa, ngunit maraming ribosom, polyribosomes, ang sabay na kasangkot.
Ang mga pangunahing yugto ng paglipat ng genetic na impormasyon: synthesis sa DNA tulad ng sa isang template ng i-RNA (transkripsyon) at synthesis sa ribosomes ng isang polypeptide chain ayon sa programa na nilalaman sa i-RNA (pagsasalin), ay pangkalahatan para sa lahat ng nabubuhay na nilalang. . Gayunpaman, ang temporal at spatial na relasyon ng mga prosesong ito ay naiiba sa pagitan ng pro at eukaryotes.
Sa mga organismo na may totoong nucleus (hayop, halaman), ang transkripsyon at pagsasalin ay mahigpit na pinaghihiwalay sa espasyo at oras: ang synthesis ng iba't ibang RNA ay nangyayari sa nucleus, pagkatapos kung saan ang mga molekula ng RNA ay dapat umalis sa nucleus, na dumadaan sa nuclear membrane (Fig 13 A). Pagkatapos, sa cytoplasm, ang RNA ay dinadala sa site ng synthesis ng protina - ribosomes. Pagkatapos lamang nito ay darating ang susunod na yugto - pagsasalin.
Sa bakterya, ang nuklear na sangkap na kung saan ay hindi nahihiwalay mula sa cytoplasm sa pamamagitan ng isang lamad, transkripsyon at pagsasalin ay nagpapatuloy nang sabay-sabay (Larawan 13 B).
Mga modernong scheme na naglalarawan sa gawain ng mga gene ay binuo batay sa isang lohikal na pagsusuri ng pang-eksperimentong data na nakuha gamit ang biochemical at genetic na pamamaraan. Ang paggamit ng mga banayad na electron microscopic na pamamaraan ay nagbibigay-daan sa iyo upang literal na makita ang gawain ng namamana na kagamitan ng cell. Kamakailan lamang, ang mga electron microscopic na imahe ay nakuha, na nagpapakita kung paano, sa isang bacterial DNA matrix, sa mga lugar kung saan ang RNA polymerase molecules (isang enzyme na catalyzes ang transkripsyon ng DNA sa RNA) ay nakakabit sa DNA, mRNA molecules ay synthesize. Ang mga hibla ng mRNA na matatagpuan patayo sa linear na molekula ng DNA ay gumagalaw sa kahabaan ng matrix at tumataas ang haba. Habang humahaba ang mga hibla ng RNA, sumasali ang mga ribosom sa kanila, na, na gumagalaw sa kahabaan ng strand ng RNA patungo sa DNA, ay humahantong sa synthesis ng protina.
Mula sa lahat ng nasabi, sumusunod na ang lugar ng synthesis ng mga protina at lahat ng mga enzyme sa cell ay mga ribosome. Sa matalinghagang pagsasalita, ang mga ito ay tulad ng mga "pabrika" ng protina, tulad ng isang tindahan ng pagpupulong, kung saan ang lahat ng mga materyales na kinakailangan upang tipunin ang chain ng polypeptide ng protina mula sa mga amino acid ay ibinibigay. Ang likas na katangian ng synthesized na protina ay nakasalalay sa istraktura ng i-RNA, sa pagkakasunud-sunod ng pag-aayos ng mga nucleoid sa loob nito, at ang istraktura ng i-RNA ay sumasalamin sa istraktura ng DNA, upang sa wakas ang tiyak na istraktura ng protina, i.e. ang pagkakasunud-sunod kung saan ang iba't ibang mga amino acid ay nakaayos dito, ay nakasalalay sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleoid sa DNA, sa istraktura ng DNA.
Ang nakasaad na teorya ng biosynthesis ng protina ay tinatawag na teorya ng matrix. Ang teoryang ito ay tinatawag na matrix theory dahil mga nucleic acid play, bilang ito ay, ang papel na ginagampanan ng mga matrice kung saan ang lahat ng impormasyon ay naitala tungkol sa pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid sa isang molekula ng protina.
Ang paglikha ng teorya ng matrix ng biosynthesis ng protina at ang pag-decipher ng amino acid code ay ang pinakamalaking tagumpay na pang-agham noong ika-20 siglo, pangunahing hakbang sa paraan upang maipaliwanag ang molekular na mekanismo ng pagmamana.
Paano ipaliwanag, maikli at malinaw, ano ang biosynthesis ng protina, at ano ang kahalagahan nito?
Kung interesado ka sa paksang ito, at nais mong pagbutihin ang kaalaman sa paaralan o ulitin ang mga puwang, kung gayon ang artikulong ito ay nilikha para sa iyo.
Ano ang biosynthesis ng protina
Una, ito ay nagkakahalaga ng pamilyar sa iyong sarili sa kahulugan ng biosynthesis. Ang biosynthesis ay ang synthesis ng mga natural na organic compound ng mga buhay na organismo.
Sa madaling salita, ito ay ang paggawa ng iba't ibang mga sangkap sa tulong ng mga microorganism. Ang prosesong ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa lahat ng mga nabubuhay na selula. Huwag kalimutan ang tungkol sa kumplikadong komposisyon ng biochemical.
Transkripsyon at broadcast
Ito ang dalawang pinakamahalagang hakbang sa biosynthesis.
Transkripsyon mula sa Latin ay nangangahulugang "muling pagsusulat" - Ang DNA ay ginagamit bilang isang matrix, samakatuwid, tatlong uri ng RNA ang na-synthesize (matrix / informational, transport, ribosomal ribonucleic acids). Ang reaksyon ay isinasagawa gamit ang isang polymerase (RNA) at gamit isang malaking bilang adenosine triphosphate.
Mayroong dalawang pangunahing aksyon:
- Pagmarka ng pagtatapos at pagsisimula ng pagsasalin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mRNA.
- Ang isang kaganapan na natupad dahil sa splicing, na kung saan ay nag-aalis ng hindi nagbibigay-kaalaman na mga sequence ng RNA, sa gayon ay binabawasan ang masa ng matrix ribonucleic acid ng 10 beses.
I-broadcast mula sa Latin ay nangangahulugang "pagsasalin" - ang mRNA ay ginagamit bilang isang template, ang mga polypeptide chain ay synthesize.
Kasama sa pagsasalin ang tatlong yugto, na maaaring ipakita sa anyo ng isang talahanayan:
- Unang yugto. Ang pagsisimula ay ang pagbuo ng isang complex na kasangkot sa synthesis ng isang polypeptide chain.
- Pangalawang yugto. Ang pagpahaba ay isang pagtaas sa laki ng kadena na ito.
- Ikatlong yugto. Ang pagwawakas ay ang pagtatapos ng nabanggit na proseso.
Diagram ng biosynthesis ng protina
Ipinapakita ng diagram kung paano nagpapatuloy ang proseso.
Ang docking point ng circuit na ito ay ang ribosomes, kung saan ang protina ay synthesize. Sa isang simpleng anyo, ang synthesis ay isinasagawa ayon sa pamamaraan
DNA > RNA > protina.
Magsisimula ang unang yugto ng transkripsyon, kung saan ang molekula ay nabago sa isang single-stranded messenger ribonucleic acid (mRNA). Naglalaman ito ng impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng amino acid ng protina.
Ang susunod na hinto ng mRNA ay ang ribosome, kung saan nagaganap ang synthesis mismo. Nangyayari ito sa pamamagitan ng pagsasalin, ang pagbuo ng isang polypeptide chain. Pagkatapos ng ordinaryong pamamaraan na ito, ang nagresultang protina ay dinadala sa iba't ibang lugar, na gumaganap ng ilang mga gawain.
Pagkakasunud-sunod ng mga processor ng biosynthesis ng protina
Ang biosynthesis ng protina ay isang kumplikadong mekanismo na kinabibilangan ng dalawang hakbang na nabanggit sa itaas, katulad ng transkripsyon at pagsasalin. Ang na-transcribe na yugto ay unang nangyayari (ito ay nahahati sa dalawang kaganapan).
Pagkatapos ay dumating pagsasalin, kung saan nakikilahok ang lahat ng uri ng RNA, ang bawat isa ay may sariling tungkulin:
- Informational - ang papel ng matris.
- Transport - pagdaragdag ng mga amino acid, pagpapasiya ng mga codon.
- Ribosomal - ang pagbuo ng mga ribosom na sumusuporta sa mRNA.
- Transport - synthesis ng isang polypeptide chain.
Anong mga bahagi ng cell ang kasangkot sa synthesis ng protina
Tulad ng nasabi na natin, ang biosynthesis ay nahahati sa dalawang yugto. Ang bawat yugto ay may sariling mga bahagi. Sa unang yugto, ito ay deoxyribonucleic acid, messenger at transfer RNA, at nucleotides.
Sa ikalawang yugto, ang mga sumusunod na bahagi ay kasangkot: mRNA, tRNA, ribosome, nucleotides at peptides.
Ano ang mga tampok ng mga reaksyon ng biosynthesis ng protina sa isang cell
Ang listahan ng mga tampok ng mga reaksyon ng biosynthesis ay dapat kasama ang:
- Paggamit ng enerhiya ng ATP para sa mga reaksiyong kemikal.
- May mga enzyme na nagpapabilis ng mga reaksyon.
- Ang reaksyon ay may karakter na matrix, dahil ang protina ay synthesize sa mRNA.
Mga palatandaan ng biosynthesis ng protina sa isang cell
Ang ganitong kumplikadong proseso, siyempre, ay nailalarawan sa pamamagitan ng iba't ibang mga palatandaan:
- Ang una sa mga ito ay mayroong mga enzyme, kung wala ang proseso mismo ay hindi magiging posible.
- Ang lahat ng tatlong uri ng RNA ay kasangkot, mula dito maaari nating tapusin na ang pangunahing papel ay kabilang sa RNA.
- Ang pagbuo ng mga molekula ay isinasagawa ng mga monomer, lalo na ang mga amino acid.
- Dapat ding tandaan na ang pagtitiyak ng isang protina ay nakatuon sa pag-aayos ng mga amino acid.
Konklusyon
Ang multicellular organism ay isang apparatus na binubuo ng iba't ibang uri ng cell na naiba-iba - naiiba sa istraktura at paggana. Bilang karagdagan sa mga protina, may mga cell ng mga ganitong uri, na synthesize din ang kanilang sariling uri, ito ang pagkakaiba.
1. Ang mga pangunahing yugto ng biosynthesis ng protina. Genetic code
2. Regulasyon ng pagpapahayag ng gene
1. Ang mga pangunahing yugto ng biosynthesis ng protina. Genetic code
Ang biosynthesis ng protina sa mga cell ay isang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon ng uri ng matrix, kung saan ang sunud-sunod na paglipat ng namamana na impormasyon mula sa isang uri ng molekula patungo sa isa pa ay humahantong sa pagbuo ng mga polypeptide na may isang genetically na tinutukoy na istraktura.
Ang biosynthesis ng protina ay kumakatawan sa paunang yugto ng pagpapatupad, o pagpapahayag ng genetic na impormasyon. Ang mga pangunahing proseso ng matrix na tinitiyak ang biosynthesis ng mga protina ay kinabibilangan Transkripsyon ng DNA at pagsasalin ng mRNA. Ang transkripsyon ng DNA ay binubuo sa muling pagsulat ng impormasyon mula sa DNA patungo sa mRNA (messenger o messenger RNA). Ang pagsasalin ng mRNA ay ang paglipat ng impormasyon mula sa mRNA sa isang polypeptide. pangkalahatang katangian Ang mga reaksyon ng matrix synthesis ay ibinibigay sa Kabanata 3. Ang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon ng matrix sa biosynthesis ng protina ay maaaring katawanin bilang Scheme 1.
Ang diagram ay nagpapakita na ang genetic na impormasyon tungkol sa istraktura ng isang protina ay naka-imbak bilang isang sequence ng DNA triplets. Sa kasong ito, isa lamang sa mga chain ng DNA ang nagsisilbing template para sa transkripsyon (tinatawag na transcribed ang naturang chain). Ang pangalawang strand ay pantulong sa na-transcribe na strand at hindi kasama sa synthesis ng mRNA.
Ang molekula ng mRNA ay nagsisilbing isang template para sa polypeptide synthesis sa ribosomes. Ang mRNA triplets na nagko-code para sa isang partikular na amino acid ay tinatawag mga codon. Ang pagsasalin ay isinasagawa ng mga molekula ng tRNA. Ang bawat molekula ng tRNA ay naglalaman anticodon- isang triplet ng pagkilala kung saan ang pagkakasunud-sunod ng nucleotide ay komplementaryo sa isang tiyak na mRNA codon. Ang bawat molekula ng tRNA ay may kakayahang magdala ng isang mahigpit na tinukoy na amino acid. Ang kumbinasyon ng tRNA na may amino acid ay tinatawag aminoacyl-tRNA.
Ang molekula ng tRNA sa pangkalahatang conformation ay kahawig ng isang dahon ng klouber sa isang tangkay. Dala ng "Itaas ng sheet". anticodon. Mayroong 61 na uri ng tRNA na may iba't ibang anticodon. Ang isang amino acid ay nakakabit sa "leaf petiole" (mayroong 20 amino acids na kasangkot sa synthesis ng polypeptide sa ribosomes). Ang bawat molekula ng tRNA na may isang tiyak na anticodon ay tumutugma sa isang mahigpit na tinukoy na amino acid. Kasabay nito, ang isang tiyak na amino acid ay karaniwang tumutugma sa ilang mga uri ng tRNA na may iba't ibang mga anticodon. Ang amino acid ay covalently na nakakabit sa tRNA sa tulong ng mga enzyme - aminoacyl-tRNA synthetases. Ang reaksyong ito ay tinatawag na tRNA aminoacylation.
Sa ribosomes, ang anticodon ng kaukulang molekula ng aminoacyl-tRNA ay nakakabit sa isang tiyak na mRNA codon sa tulong ng isang tiyak na protina. Ang pagbubuklod na ito ng mRNA at aminoacyl-tRNA ay tinatawag umaasa sa codon. Ang mga amino acid ay pinagsama-sama sa mga ribosom sa pamamagitan ng mga bono ng peptide, at ang pinakawalan na mga molekula ng tRNA ay naghahanap ng mga libreng amino acid.
Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang mga pangunahing yugto ng biosynthesis ng protina.
Stage 1. Transkripsyon ng DNA . Sa na-transcribe na DNA strand, isang komplementaryong mRNA strand ay nakumpleto gamit ang DNA-dependent RNA polymerase. Ang molekula ng mRNA ay isang eksaktong kopya ng hindi na-transcribe na DNA chain, na may pagkakaiba na sa halip na deoxyribonucleotides ay naglalaman ito ng ribonucleotides, na kinabibilangan ng uracil sa halip na thymine.
Stage 2. Pinoproseso (pagkahinog )mRNA . Ang synthesized mRNA molecule (primary transcript) ay sumasailalim sa mga karagdagang pagbabago. Sa karamihan ng mga kaso, ang orihinal na molekula ng mRNA ay pinutol sa magkakahiwalay na mga fragment. Ilang mga fragment - mga intron- ay nakakabit sa mga nucleotide, at iba pa - mga exon ay pinagsama sa mature na mRNA. Ang proseso ng pagkonekta ng mga exon na "walang mga buhol" ay tinatawag paghihiwalay.
Ang splicing ay katangian ng mga eukaryote at archaebacteria, ngunit kung minsan ay nangyayari din sa mga prokaryote. Mayroong ilang mga uri ng splicing. Kakanyahan a alternatibong splicing ay ang parehong mga rehiyon ng orihinal na mRNA ay maaaring parehong mga intron at exon. Pagkatapos ang isa at ang parehong rehiyon ng DNA ay tumutugma sa ilang mga uri ng mature mRNA at, nang naaayon, ilan iba't ibang anyo ang parehong protina. Kakanyahan trans splicing ay binubuo sa pagsali sa mga exon na naka-encode ng iba't ibang mga gene (kung minsan kahit na mula sa iba't ibang chromosome) sa isang mature na molekula ng mRNA.
Stage 3. pagsasalin ng mRNA . Kasama sa pagsasalin (tulad ng lahat ng proseso ng matrix) ang tatlong yugto: pagtanggap sa bagong kasapi(Simulan), pagpapahaba(ipinagpatuloy) at pagwawakas(ang katapusan).
Pagtanggap sa bagong kasapi. Ang kakanyahan ng pagsisimula ay ang pagbuo ng isang peptide bond sa pagitan ng unang dalawang amino acid ng polypeptide.
Sa simula nabuo panimulang kumplikado, na kinabibilangan ng: isang maliit na subunit ng ribosome, mga partikular na protina (mga kadahilanan ng pagsisimula) at isang espesyal na initiator na methionine tRNA na may amino acid na methionine - Met-tRNA Met. Kinikilala ng initiation complex ang simula ng mRNA, nakakabit dito, at dumudulas sa punto ng pagsisimula (simula) ng biosynthesis ng protina: sa karamihan ng mga kaso, ito simulan ang codon AUG. Sa pagitan ng panimulang codon ng mRNA at ng anticodon ng methionine tRNA, ang pagbubuklod na umaasa sa codon ay nangyayari sa pagbuo ng mga bono ng hydrogen. Pagkatapos ay nakakabit ang malaking subunit ng ribosome.
Kapag pinagsama ang mga subunit, isang kumpletong ribosome ang nabuo, na nagdadala ng dalawang aktibong sentro (mga site): PERO – site (aminoacyl, na nagsisilbing ilakip ang aminoacyl-tRNA) at R -section (peptidyltransferase, na nagsisilbing pagbuo ng peptide bond sa pagitan ng mga amino acid).
Sa una, ang Met-tRNA Met ay matatagpuan sa PERO –section, ngunit pagkatapos ay lumipat sa R -plot. Sa pinalaya PERO Ang –site ay tumatanggap ng aminoacyl-tRNA na may isang anticodon na pantulong sa mRNA codon kasunod ng AUG codon. Sa aming halimbawa, ito ay Gly-tRNA Gly na may anticodon CCG, na pantulong sa GHC codon. Bilang resulta ng pagbubuklod na umaasa sa codon, ang mga bono ng hydrogen ay nabuo sa pagitan ng mRNA codon at ng aminoacyl-tRNA anticodon. Kaya, ang dalawang amino acid ay katabi ng ribosome, kung saan nabuo ang isang peptide bond. Ang covalent bond sa pagitan ng unang amino acid (methionine) at ang tRNA nito ay nasira.
Matapos ang pagbuo ng isang peptide bond sa pagitan ng unang dalawang amino acid, ang ribosome ay nagbabago ng isang triplet. Bilang resulta, ang pagsasalin (paggalaw) ng nagsisimulang methionine tRNA Met ay nangyayari sa labas ng ribosome. Nasira ang hydrogen bond sa pagitan ng start codon at anticodon ng initiator tRNA. Bilang resulta, ang libreng Met tRNA ay natanggal at hinahanap ang amino acid nito.
Ang pangalawang tRNA, kasama ang amino acid (sa aming halimbawa, Gly-tRNA Gly), bilang resulta ng pagsasalin, ay naka-on R -seksyon, at PERO - ang site ay napalaya.
Pagpahaba. Ang kakanyahan ng pagpahaba ay ang pagdaragdag ng kasunod na mga amino acid, iyon ay, ang extension ng polypeptide chain. Ang siklo ng trabaho ng ribosome sa panahon ng pagpahaba ay binubuo ng tatlong mga hakbang: codon-dependent binding ng mRNA at aminoacyl-tRNA sa PERO – site, pagbuo ng isang peptide bond sa pagitan ng amino acid at ang lumalaking polypeptide chain at translocation na may release PERO -plot.
Sa pinalaya PERO - ang site ay pumapasok sa aminoacyl-tRNA na may isang anticodon na naaayon sa susunod na mRNA codon (sa aming halimbawa, ito ay Tyr-tRNA Tyr na may AUA anticodon, na pantulong sa UAU codon).
Sa ribosome, dalawang amino acid ang magkatabi, kung saan nabuo ang isang peptide bond. Ang link sa pagitan ng nakaraang amino acid at ang tRNA nito (sa aming halimbawa, sa pagitan ng glycine at Gly tRNA) ay nasira.
Pagkatapos ay gumagalaw ang ribosome ng isa pang triplet, at bilang resulta ng pagsasalin ng tRNA na naka-on R -site (sa aming halimbawa, Gly tRNA), ay nasa labas ng ribosome at natanggal mula sa mRNA. PERO - ang site ay inilabas, at ang working cycle ng ribosome ay nagsisimula muli.
Pagwawakas. Ang kakanyahan ng pagwawakas ay ang pagkumpleto ng synthesis ng polypeptide chain.
Sa kalaunan, ang ribosome ay umabot sa isang mRNA codon na walang tRNA (at walang amino acid) na tumutugma. Mayroong tatlong tulad na walang kapararakan na mga codon: UAA ("ocher"), UAG ("amber"), UGA ("opal"). Sa mga mRNA codon na ito, ang working cycle ng ribosome ay naaantala, at ang paglaki ng polypeptide ay humihinto. Ang ribosome, sa ilalim ng impluwensya ng ilang mga protina, ay muling nahahati sa mga subunit.
Pagbabago ng protina.
Bilang isang patakaran, ang synthesized polypeptide ay sumasailalim sa karagdagang mga pagbabagong kemikal. Ang orihinal na molekula ay maaaring i-cut sa magkahiwalay na mga fragment; pagkatapos ang ilang mga fragment ay i-crosslinked, ang iba ay hydrolyzed sa amino acids. Ang mga simpleng protina ay maaaring pagsamahin sa iba't ibang uri ng mga sangkap upang bumuo ng mga glycoprotein, lipoprotein, metalloprotein, chromoproteins, at iba pang kumplikadong mga protina. Bilang karagdagan, ang mga amino acid na nasa komposisyon ng polypeptide ay maaaring sumailalim sa mga pagbabagong kemikal. Halimbawa, isang amino acid proline, na bahagi ng protina procollagen, na-oxidized sa hydroxyproline. Bilang resulta ng procollagen nabuo collagen- ang pangunahing bahagi ng protina ng connective tissue.
Ang mga reaksyon sa pagbabago ng protina ay hindi mga reaksyong uri ng matrix. Ang mga biochemical reaction na ito ay tinatawag humakbang.
Enerhiya ng biosynthesis ng protina. Ang biosynthesis ng protina ay isang napaka-enerhiya na proseso. Sa panahon ng aminoacylation ng tRNA, ang enerhiya ng isang bono ng molekula ng ATP ay ginugugol, na may nakadepende sa codon na pagbubuklod ng aminoacyl-tRNA, ang enerhiya ng isang bono ng molekula ng GTP ay natupok, kapag ang ribosome ay gumagalaw ng isang triplet, ang enerhiya ng isa Ang bono ng isa pang molekula ng GTP ay natupok. Bilang resulta, humigit-kumulang 90 kJ / mol ang ginugugol sa pag-attach ng isang amino acid sa isang polypeptide chain. Ang hydrolysis ng peptide bond ay naglalabas lamang ng 2 kJ/mol. Kaya, sa panahon ng biosynthesis, karamihan sa enerhiya ay hindi na mababawi na nawala (nawawala sa anyo ng init).
Ang mga selulang eukaryotic ay may nabuong sistema ng mga panloob na istruktura na napapalibutan ng mga lamad na tinatawag na organelles.
Ang bawat organelle ay may natatanging komposisyon ng (glyco)proteins at (glyco)lipids at gumaganap ng isang partikular na hanay ng mga function.
Ang bawat organelle ay naglalaman ng isa o higit pang mga compartment na nakagapos sa lamad.
Ang mga organel ay gumaganap ng kanilang mga pag-andar nang awtomatiko o sa mga pangkat
Sa panahon ng endocytosis at exocytosis, ang mga transported protein (cargo protein) ay dinadala sa pagitan ng mga compartment sa pamamagitan ng transport vesicles, na nabuo sa pamamagitan ng budding mula sa ibabaw ng organelle at pagkatapos ay nagsasama sa target na lamad ng acceptor compartment.
Maaaring piliing isama ng transport vesicles ang transported material at ibukod ang mga sangkap na dapat manatili sa organelle kung saan nabuo ang mga vesicle.
Ang selektibong pagsasama sa mga vesicle ay ibinibigay ng mga signal na naroroon sa pangunahing istraktura ng protina o sa istraktura ng carbohydrate
Ang mga transport vesicle ay naglalaman ng mga protina na gumagabay sa kanila sa kanilang mga destinasyon at mga lugar na nagbubuklod. Kasunod nito, ang mga vesicle ay nagsasama sa lugar ng pagtanggap ng lamad
Membrane-bound compartments sa isang tipikal na selula ng hayop.Isa sa mga katangiang katangian eukaryotic cell ay ang pagkakaroon nito ng isang binuo na sistema ng mga panloob na istruktura na napapalibutan ng mga lamad na tinatawag na organelles. Ang mga selulang eukaryotic ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga lamad na naghahati sa kanilang mga panloob na nilalaman sa magkakaibang mga compartment, habang ang lahat ng mga selula ng mga buhay na organismo ay may panlabas na dalawang-layer na lamad.
Isa sa mga pakinabang compartmentalization ay ang cell ay may kakayahang lumikha ng kinakailangang kapaligiran upang maisagawa ang mga function na nangangailangan ng isang tiyak komposisyong kemikal kapaligiran.
Isinalarawang istraktura at pagkakaiba-iba organelle, pagkakaroon ng isang lamad, na karaniwang naroroon sa isang eukaryotic cell (sa kasong ito, sa isang tipikal na kulungan ng hayop). Ang bawat organelle ay naglalaman ng isa o higit pang mga compartment. Halimbawa, ang endoplasmic reticulum (ER) ay isang kompartimento; sa kabaligtaran, ang Golgi apparatus ay binubuo ng ilang mga compartment na napapalibutan ng mga lamad na may ilang mga biochemical function.
Ang mitochondria ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawa kompartamento, matrix at intermembrane space na naglalaman ng isang set ng mga tiyak na macromolecules.
Ang cytosol ay maaaring ituring na isa kompartamento, na limitado ng lamad ng plasma at nakikipag-ugnayan sa panlabas na bahagi ng lamad ng lahat ng intracellular organelles. Ang cytoplasm ay binubuo ng cytosol at organelles. Katulad nito, ang nucleoplasm ay nakatali sa panloob na lamad ng nukleyar.
Ang bawat organelle ay naglalaman ng natatanging hanay ng mga protina(parehong lamad at natutunaw), mga lipid at iba pang mga molekula na kinakailangan upang maisagawa ang mga tungkulin nito. Ang ilang mga lipid at protina ay covalently na nauugnay sa oligosaccharides. Habang lumalaki at naghahati ang mga cell, ang kanilang mga bagong bahagi ay dapat na synthesize, na kinakailangan para sa paglaki, paghahati, at ang huling pamamahagi ng intracellular na materyal sa pagitan ng dalawang anak na selula. Sa panahon ng pagkakaiba-iba at pag-unlad ng cell, pati na rin bilang tugon sa mga panlabas na kadahilanan tulad ng stress, ang mga bahagi ng organelle ay synthesize.
Gayunpaman Mga bahagi ay hindi palaging nabuo sa organelle kung saan sila gumagana. Karaniwan, ang iba't ibang mga macromolecule ay nabuo sa mga site na espesyal na idinisenyo para sa kanilang synthesis. Halimbawa, karamihan sa mga protina ay nabuo sa mga ribosome ng cytosol, na siyang pinakamainam na kapaligiran para sa ribosome function at synthesis ng protina.
Ang sumusunod na tanong arises: kung paano ang mga bahagi organelle makapasok sa kanilang mga lugar ng operasyon? Mula noong unang bahagi ng 1970s ang tanong na ito ay sentro sa cell biology. Gaya ng ipinapakita sa figure sa ibaba, mayroong hindi bababa sa walong pangunahing uri ng organelles, bawat isa ay binubuo ng daan-daan o libu-libong iba't ibang protina at lipid.
exocytosis at endocytosis.
Ang exocytosis ay kinabibilangan ng endoplasmic reticulum (kabilang ang nuclear envelope)
at ang Golgi apparatus (isang stack ng cisterns ang ipinapakita).
Ang endocytosis ay nangyayari sa paglahok ng maaga at huli na mga endosomes at lysosome.
Ang lahat ng mga molekulang ito ay dapat madala sa mga organel kung saan ginagawa nila ang kanilang mga tungkulin. Karamihan ay nabuo sa cytosol, at samakatuwid ang tanong ay lumitaw: paano sila ihahatid sa kaukulang organelles o lumabas sa cell kung nabibilang sila sa mga sikretong protina? Sa maraming mga kaso, ang sagot sa tanong na ito ay ang pagkakaroon ng mga espesyal na signal sa molekula ng protina, karaniwang tinatawag na mga senyales ng pag-uuri o mga signal ng pagtugon. Ang mga ito ay maiikling pagkakasunud-sunod ng mga amino acid na naroroon sa pangunahing istraktura ng mga protina na hindi dapat ma-localize sa cytosol. Ang bawat destinasyong address ng isang molekula ng protina ay nauugnay sa isa o higit pa iba't ibang uri mga senyales.
Nakikilala ang mga senyales ng pag-uuri mga espesyal na sistema ng cell habang ang protina ay gumagalaw patungo sa destinasyon nito. Tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba, mayroong dalawang pangunahing mekanismo ng transportasyon: exocytosis (o secretory pathway) at endocytosis, kung saan ang materyal (kargamento) ay dinadala mula sa cell at papunta sa cell, ayon sa pagkakabanggit.
Para sa lahat ng bagong synthesize mga protina, na nilayon para sa pagtatago mula sa cell, o para sa pagpasok sa mga organelle sa pamamagitan ng exo- o endocytosis, mayroong isang karaniwang entry point sa ER membrane. Ang mga sequence ng signal ay nagsisilbing signal para sa pagsasalin ng protina sa buong ER membrane. Sa kabanatang ito, titingnan natin ang mga senyales ng pag-uuri na nagdidirekta ng mga protina sa kanilang mga destinasyon.
Papasok EPR, ang protina ay hindi madadala sa pamamagitan ng cytoplasm, at ang tanging paraan para maabot nito ang iba pang mga organel na nakapaloob sa lamad ay vesicular transport. Ang mga transport vesicle ay pangunahing binubuo ng mga protina at lipid at sinasabing "bud" mula sa lamad. Pagkatapos umusbong ang isang vesicle, sumasama ito sa susunod na kompartamento sa dinadaanan nito. Ang compartment kung saan nagmula ang vesicle ay karaniwang tinatawag na donor compartment (o source compartment) at ang destination (o target) na compartment ay karaniwang tinatawag na acceptor compartment.
Mga vesicle ng transportasyon direkta o hindi direktang inilipat ang mga protina mula sa ER sa lahat ng iba pang mga compartment sa paraan ng exo- o endocytosis. Sa panahon ng endocytosis, nabuo ang mga vesicle sa lamad ng plasma. Ang mga vesicle na ito ay nagdadala ng materyal na nilalaman nito sa mga endosom, kung saan nabuo ang iba pang mga vesicle, na nagdadala ng materyal sa iba pang mga compartment. Kaya, ang komposisyon ng mga vesicle ng transportasyon ay naiiba depende sa kanilang pinagmulan at patutunguhan na kompartimento.
Vesicular na transportasyon lumilikha ng problema para sa mga organel kung saan nakikipagpalitan ang mga vesicle. Para sa normal na paggana, ang isang tiyak na panloob na komposisyon ng mga organel ay dapat mapanatili. Gayunpaman, paano ito makakamit kung ang mga vesicle ay nagbabago sa komposisyon na ito sa lahat ng oras? Ang laki ng problema ay nagiging maliwanag kapag kinakalkula ang kahusayan sa transportasyon. Sa pamamagitan ng endocytosis pathway, ang dami ng mga protina ng lamad at mga lipid na katumbas ng kanilang kabuuang nilalaman sa lamad ng plasma ay madadala sa pamamagitan ng mga organelles nang wala pang isang oras. Kung ihahambing sa oras na kinakailangan upang mag-synthesize ng isang bagong organelle (karaniwan ay isang araw), ang bilis na ito ay kahanga-hanga.
Solusyon dito Mga problema nauugnay sa pagpili ng proseso ng transportasyon. Kapag namumuko, ang mga protina lamang na kailangang dalhin ay pumasa sa vesicle. Ang mga residenteng protina ng organelle ay hindi pumapasok sa vesicle. Hawak ng vesicle ang mga protina na ito at ipinapasa ang mga ito sa susunod na vesicle sa landas nito. Upang mapanatili ang homeostasis sa pagitan ng mga organelles, ayon sa likas na katangian nito, ang vesicular transport ay dapat palaging bidirectional, ibig sabihin, ang mga bahagi ng donor compartment ay hindi dapat patuloy na ilipat sa acceptor compartment.
Ang mga contour ng cell, kahit na sa optical level, ay hindi lumilitaw na maging pantay at makinis, at ginawang posible ng electron microscopy na makita at ilarawan ang iba't ibang mga istruktura sa cell na nagpapakita ng likas na katangian ng functional specialization nito. Mayroong mga sumusunod na istruktura:
1. Microvilli - protrusion ng cytoplasm, na sakop ng plasmolemma. Ang cytoskeleton ng microvilli ay nabuo sa pamamagitan ng isang bundle ng actin microfilaments, na pinagtagpi sa terminal network ng apikal na bahagi ng mga cell (Larawan 5). Ang solong microvilli ay hindi nakikita sa optical level. Sa pagkakaroon ng isang makabuluhang bilang ng mga ito (hanggang sa 2000-3000), sa apikal na bahagi ng cell, kahit na may light microscopy, isang "brush border" ay nakikilala.
2. Mga pilikmata - ay matatagpuan sa apical zone ng cell at may dalawang bahagi (Larawan 6): a) panlabas - axoneme
b) panloob - besal katawan
axoneme binubuo ng isang complex ng microtubule (9 + 1 pares) at mga nauugnay na protina. Ang mga microtubule ay nabuo ng protina na tubulin, at ang mga hawakan ay nabuo ng protina dynein - ang mga protina na ito ay magkasamang bumubuo ng tubulin-dynein chemomechanical transducer.
Basal na katawan binubuo ng 9 triplets ng microtubule na matatagpuan sa base ng cilium at nagsisilbing matrix para sa organisasyon ng axoneme.
3. Basal labyrinth ay malalim na invaginations ng basal plasmalemma na may mitochondria na nakahiga sa pagitan nila. Ito ay isang mekanismo ng aktibong pagsipsip ng tubig, pati na rin ang mga ion laban sa isang gradient ng konsentrasyon.
1. Transportasyon mababang molekular na timbang compound isinasagawa sa tatlong paraan:
1. Simpleng pagsasabog
2. Pinadali ang pagsasabog
aktibong transportasyon
simpleng pagsasabog- mababang molecular weight hydrophobic organic compounds (fatty acids, urea) at neutral molecules (HO, CO, O). Sa pagtaas ng pagkakaiba sa konsentrasyon sa pagitan ng mga compartment na pinaghihiwalay ng isang lamad, tumataas din ang diffusion rate.
Pinadali ang pagsasabog- ang sangkap ay dumadaan din sa lamad sa direksyon ng gradient ng konsentrasyon, ngunit sa tulong ng isang transport protein - mga translocase. Ang mga ito ay mga integral na protina na may tiyak para sa mga sangkap na dala nila. Ito ay, halimbawa, anion channels (erythrocyte), K channels (plasmolemma ng excited cells) at Ca channels (sarcoplasmic reticulum). Translocase para sa HO, ito ay aquaporin.
Translocase na mekanismo ng pagkilos:
1. Ang pagkakaroon ng isang bukas na hydrophilic channel para sa mga sangkap ng isang tiyak na laki at singil.
2. Ang channel ay bubukas lamang kapag ang isang partikular na ligand ay nakatali.
3. Walang channel tulad nito, at ang translocase molecule mismo, na nakatali sa ligand, ay umiikot ng 180 sa eroplano ng lamad.
aktibong transportasyon ay transport gamit ang parehong transport protein (translocases), ngunit laban sa gradient ng konsentrasyon. Ang paggalaw na ito ay nangangailangan ng enerhiya.
2. Transport ng mga macromolecular compound sa mga lamad
Ang paglipat ng mga particle sa pamamagitan ng plasmalemma ay palaging nangyayari sa komposisyon vesicle ng lamad: 1. Endositosis: a. pinocytosis b. phagocytosis c. endocytosis na pinamagitan ng receptor.
Exocytosis: a. pagtatago b. paglabas, c. Ang paglilibang ay ang paglipat ng mga solido sa pamamagitan ng cell, phagocytosis at excretion ay pinagsama dito.