සෛල බෙදීමේදී (පටක විභේදනය, ඔන්ටොජෙනසිස් තුළ ජීවියාගේ වර්ධනය හා වර්ධනය, පටක අලුත්වැඩියාව), අනුකරණය(ඩීඑන්ඒ දෙගුණ කිරීම). DNA ජෛව සංස්ලේෂණය අතරතුර, නව (දුව) ද්විත්ව නූල් DNA අණු දෙකක් සෑදී ඇත, එය මව් DNA වලට සමාන වේ. එපමණක් නොව, මෙම සෑම අණුවකම මාපිය DNA වල වෙනස් නොවන දාමයක් සහ තවත් අලුතින් සෑදී ඇත. මෙම අවස්ථාවේ දී, ද්විත්ව නූල් (මාතෘ) DNA ලිහිල් වන අතර, එක් එක් මාතෘ දාමය මත පොලිනියුක්ලියෝටයිඩවල දියණිය අනුපූරක දාම සෑදී ඇත. අදියර අනුකරණය: ආරම්භය, දිගු කිරීම සහ අවසන් කිරීම. නව දියණිය දාමවල සංශ්ලේෂණය ආරම්භ කිරීම: අනුකරණයේ මූලාරම්භය හඳුනා ගැනීම, DNA කෙඳි (DNA-unwinding protein), දම්වැල් නොකැඩූ තත්වයක තබා ගැනීම (DNA-බන්ධන ප්රෝටීන්). දිගු කිරීම - දාම දිගු කිරීම, බහුඅවයවීකරණය, එක් නියුක්ලියෝටයිඩයක රයිබෝස් සහ තවත් එකක පොස්පරික් අම්ලය (ඩීඑන්ඒ පොලිමරේස්) අතර සහසංයුජ බන්ධන සෑදීම. මොනොනියුක්ලියෝටයිඩ වලින් පොලිමර් දාම සෑදීම සඳහා උපස්ථර සහ බලශක්ති ප්‍රභවයන් වන්නේ ඩිඔක්සිරයිබොන්කුලියෝසයිඩ් ට්‍රයිපොස්පේට් ය: d-GTP, d-ATP, d-TTP, d-CTP. ඒවායේ ජල විච්ඡේදනය බහු නියුක්ලියෝටයිඩ සෑදීම සඳහා මොනෝමර් (m-GTP, m-ATP, m-TTP, m-CTP) නිෂ්පාදනය කරයි, මෙන්ම මෙම මොනෝමර් අතර සහසංයුජ බන්ධනයක් සෑදීම සඳහා ශක්තිය ද නිපදවයි. අවසන් කිරීම DNA සංස්ලේෂණයේ අවසානයයි. DNA අණුවේ ඇති නියුක්ලියෝටයිඩ අපද්‍රව්‍ය A ... T සහ G ... C යුගල සාදන බැවින් d-ATP සහ d-TTP ප්‍රමාණයම සහ d-GTP සහ d-CTP ප්‍රමාණයම ප්‍රතික්‍රියාවේදී පරිභෝජනය කරයි. (චාර්ගෆ්ගේ නීති). නව දාමවල සංශ්ලේෂණය සෑම විටම 5' අන්තයේ සිට 3' අවසානය දක්වා දිශාවට ගමන් කරයි. එබැවින් ප්‍රතිනිර්මාණ දෙබලක එක් ශාඛාවක් මත නව පොටක් අඛණ්ඩව වර්ධනය වන අතර අනෙක් ශාඛාවේ DNA විසන්ධි වන විට නව කෙඳිවල කෙටි කොටස් වන Okazaki කොටස් සෑදේ. ඩීඑන්ඒ සහ එක් එක් ඔකාසාකි ඛණ්ඩකයේ දියණිය සංශ්ලේෂණය ආරම්භ කිරීම සඳහා අත්‍යවශ්‍ය කොන්දේසියක් වන්නේ සාපේක්ෂව කෙටි (≈ 200 නියුක්ලියෝටයිඩ) RNA කැබැල්ලක් (ප්‍රයිමර්, ප්‍රයිමර්) සෑදීමයි. DNA ගබඩා කිරීම සහ ජෛව සංස්ලේෂණය අතරතුර, එහි විවිධ හානි සිදුවිය හැකිය: නයිට්‍රජන් භෂ්ම වෙන් කිරීම, නියුක්ලියෝටයිඩ දාමය කැඩීම (විවිධ භෞතික, රසායනික හා ජීව විද්‍යාත්මක සාධකවල බලපෑම යටතේ). DNA අළුත්වැඩියා පද්ධති සෛලය තුළ ක්‍රියාත්මක වේ: අන්තරාසර්ග, DNA පොලිමරේස්, DNA ligases, ආදිය අලුත්වැඩියා කිරීම. ඔවුන් දෝෂයේ පිහිටීම “හඳුනා”, වැරදි නියුක්ලියෝටයිඩය හයිඩ්‍රොලිටික් ලෙස කැඩී, අපේක්ෂිත එක ඇතුළු කර කැඩුණු දාමයේ කෙළවර “මැසීම” කරයි. අළුත්වැඩියා කිරීමේ පද්ධතිය ජානයේ දෝෂයක් නොදැන සිටියේ නම්, මෙය විකෘතියකට මග පාදයි (ඩීඑන්ඒ හි ප්‍රාථමික ව්යුහයේ පිළිසකර නොකළ ප්රවේණිගත වෙනසක් දක්වා). එවැනි අවස්ථාවන්හිදී, වෙනස් වූ ක්රියාකාරී ගුණ සහිත ප්රෝටීනයක් සෛලය තුළ නිපදවනු ලබන අතර ප්රවේණිගත රෝගයක් වර්ධනය වේ. වෙනත් අවස්ථාවල දී, මෙය ජීවියාගේ මරණයට හෝ නව විශේෂයන් සෑදීමට හේතු වේ.
අණුක ජීව විද්‍යාවේ මූලික උපකල්පනය වන්නේ DNA යනු RNA සංස්ලේෂණය සඳහා වන අච්චුව වන අතර RNA යනු ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණය සඳහා වන අච්චුවයි. RNA සංශ්ලේෂණය (පිටපත් කිරීම) DNA පවතින විට පමණක් සිදු වේ (ඩීඑන්ඒ නූල් වලින් එකක්, පිටපත් කරන ලද නූල්, අච්චුවක් ලෙස සේවය කරයි). සියලුම සංස්ලේෂණය කරන ලද RNA අණු වල සැකිල්ලට අනුපූරක ව්යුහයක් ඇත (එනම් DNA කෙඳි වලින් එකක්). ප්‍රතික්‍රියා වල උපස්ථර වන්නේ රයිබොනියුක්ලියෝසයිඩ් ට්‍රයිපොස්පේට් ය: ATP, UTP, GTP සහ CTP: ජල විච්ඡේදනය අතරතුර, මොනෝමර් (AMP, UMP, GMP සහ CMP) සහ RNA සෑදීම සඳහා ශක්තිය ඒවායින් ලබා ගනී. පිටපත් කිරීමේදී, RNA වර්ග 3 ක් සෑදිය හැකිය - ප්‍රවාහනය, අච්චුව සහ රයිබොසෝමල්. ආර්එන්ඒ ජෛව සංස්ලේෂණයේ අදියර: ආරම්භය (පිටපත් කිරීමේ ආරම්භක ලක්ෂ්‍යය හඳුනාගැනීමේ ක්රියාවලිය, ඩීඑන්ඒ ඉවත් කිරීම සහ නූල් නොකැඩූ තත්වයක තබා ගැනීම), දිගු කිරීම සහ අවසන් කිරීම. එන්සයිම යනු DNA මත යැපෙන RNA පොලිමරේස් I, II, III වේ.
ප්රෝටීන් ජෛව සංස්ලේෂණය (පරිවර්තනය) මෙම ක්රියාවලිය සඳහා සෛලය තුළ එන්සයිම දුසිම් කිහිපයක්, විවිධ රයිබොසෝම ප්රෝටීන 70කට වැඩි ප්‍රමාණයක්, විවිධ වර්ගයේ RNA වර්ග 100ක් පමණ, ආරම්භය, දිගු කිරීම සහ අවසන් කිරීමේ සාධක අවශ්ය වේ. සමස්තයක් වශයෙන්, එක් ප්රෝටීන් අණුවක ජෛව සංස්ලේෂණය කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, විවිධ වර්ගයේ අණු 300 කට වඩා වැඩි ප්‍රමාණයක් ප්‍රසංගයේ “වැඩ” කරයි. අදියර: ඇමයිනෝ අම්ල සක්රිය කිරීම(ඇමයිනොසයිල් ඇඩිනයිලේට් සෑදීම සහ පසුව ඇමයිනොඇසිල්-ටී-ආර්එන්ඒ) ආරම්භය(සෛලයේ ආරම්භක සාධක, m-RNA, මෙතියොනයිල්-t-RNA, GTP සහ රයිබොසෝම අනු ඒකක තිබේ නම් විය හැක). පොලිපෙප්ටයිඩ දාමයේ ආරම්භය AUG සහ GUG යන කෝඩෝන මගින් ආරම්භ වේ. ආරම්භක සංකීර්ණයේ පළමු ඇමයිනෝ අම්ලය (මෙතියොනීන්) ඇමිණිය හැක්කේ ඇමයිනෝඇසිල්-ටී-ආර්එන්ඒ සංයුතියේ ඇමයිනෝ අම්ලයට පමණි, එහි ප්‍රතිකෝඩනය (ටී-ආර්එන්ඒ) m-RNA කෝඩෝනයට අනුපූරක වේ. දිගු කිරීමඇමයිනෝ අම්ල අනුක්‍රමික එකතු කිරීම හේතුවෙන් පොලිපෙප්ටයිඩ දාමය දිගු කිරීම මගින් සිදු කරනු ලැබේ). එන්සයිමය පෙප්ටයිඩයිල්ට්‍රාන්ස්ෆෙරේස් වේ. තවද, GTP ජල විච්ඡේදනයේ ශක්තිය හේතුවෙන්, mRNA දිගේ රයිබසෝමයේ චලනය (එන්සයිම ට්‍රාන්ස්ලෝකේස්) අනුගමනය කරයි. ඒ අතරම, මෙතියොනීන් ලබා දුන් පළමු t-RNA mRNA වලින් වෙන් වී රයිබසෝමයෙන් මුදා හැරේ. එහි ස්ථානයේ (P-අඩවියේ) ඇමයිනෝඇසිල්-ටී-ආර්එන්ඒ වන අතර එය දෙවන ඇමයිනෝ අම්ලය ගෙන එන අතර දැන් රයිබසෝමයේ ඩයිපෙප්ටයිඩ දරයි. A අඩවියේ තුන්වන කෝඩෝනයක් සහිත mRNA අඩංගු වේ. අනුපූරක මූලධර්මය අනුව, තුන්වන ඇමයිනෝ අම්ලය රැගෙන තුන්වන aa-t-RNA එයට එකතු වේ. විස්තර කරන ලද ප්‍රතික්‍රියා ප්රෝටීන වල ඇමයිනෝ අම්ල ඇති තරම් වාර ගණනක් පුනරාවර්තනය වේ.
අවසන් කිරීම. m-RNA මත, කෝඩෝනය අවසන් ඇමයිනෝ අම්ලය සංකේතනය කිරීමෙන් පසුව, UAA, UAG, UGA යන ත්රිත්ව වලින් එකක් ඇත, එය තනි ඇමයිනෝ අම්ලයක් (අර්ථ විරහිත කෝඩෝන) කේතනය නොකරයි. අවසන් කිරීමේ සාධක සමඟ, ඒවා පොලිපෙප්ටයිඩයේ ජල විච්ඡේදක වෙන්වීම, m-RNA වලින් අවසාන t-RNA වෙන් කිරීම, රයිබසෝම උප ඒකක බවට විඝටනය කිරීම සහ m-RNA බිඳවැටීමට හේතු වේ.
සංස්ලේෂණය කරන ලද පොලිපෙප්ටයිඩයේ පශ්චාත් පරිවර්තන වෙනස් කිරීමදාම: ප්‍රෝටීනයේ අවකාශීය ව්‍යුහයන් (ද්විතියික, තෘතීයික සහ චතුරස්‍ර) ගොඩනැගීම, ප්රෝටීන නොවන සංරචක එකතු කිරීම සහ ෆොස්ෆෝ-, ලෝහ-, ග්ලයිකෝ-, නියුක්ලියෝ-, ලිපොප්‍රෝටීන, හිමොග්ලොබින්, කෝඑන්සයිම අඩංගු එන්සයිම ආදිය සෑදීම .
ප්රෝටීන් ජෛව සංස්ලේෂණයේ වේගය නියාමනය කිරීම.පිටපත් කිරීමේ මට්ටමින්: ජාකොබ් සහ මොනොඩ්ගේ කල්පිතය DNA වල ව්යුහාත්මක ජාන වලට අමතරව, පිටපත් කිරීමේ වේගය නියාමනය කරන විශේෂ කොටස් (නියාමක ජාන, ප්‍රවර්ධක සහ ක්‍රියාකරු) වල පැවතීම, i.e. mRNA සංශ්ලේෂණ අනුපාතය. විකාශන මට්ටමින්ප්‍රෝටීන් ජෛව සංස්ලේෂණය රයිබසෝම වල ක්රියාකාරිත්වය අවහිර කරන, එන්සයිම වල ක්රියාකාරිත්වය වළක්වන ප්‍රතිජීවක මගින් වළක්වා ගත හැකිය. මෙම අවස්ථාවේ දී, විවිධ ප්රෝටීන වල ජෛව සංස්ලේෂණය බැක්ටීරියා වල බාධා ඇති වන අතර ඒවා මිය යයි.
ඒඩ්ස් වෛරසය. HIV ආසාදනය
HIV ආසාදනයේ මූලාශ්ර - රුධිරය, ශුක්‍ර තරලය, ගෝනඩල් ස්‍රාවය, මස්තිෂ්ක තරලය, මව්කිරි. වෛරස් ව්යුහය: වෛරස් පටල, ෆොස්ෆොලිපිඩ් ද්වී ස්ථර සහ ප්රෝටීන (gp-41, gp-120), වයිරස් න්‍යාසය (p-17, p-18), nucleocapsid (p-24, p-25), නියුක්ලියෝකැප්සිඩ් අන්තර්ගතය (RNA, ප්‍රතිලෝම පිටපත් කිරීම, endonuclease ), HIV-I ජෙනෝමය (ව්යුහාත්මක 3, ඉහත ප්රෝටීන කේතනය කරයි, සහ නියාමන ජාන 5.) HIV ආසාදනයේ අදියර: ධාරක සෛල පටල මතුපිට ඇති ග්ලයිකොප්‍රෝටීන (ප්‍රතිග්‍රාහක) වෙත HIV බන්ධනය වීම, HIV සහ ධාරක සෛල පටල විලයනය වීම. වෛරස් නියුක්ලියෝකැප්සිඩ් ධාරක සෛලයේ සයිටොප්ලාස්මයට විනිවිද යාම, ප්‍රෝටේස් භාවිතයෙන් වෛරස් ආර්එන්ඒ මුදා හැරීම, ප්‍රතිලෝම ට්‍රාන්ස්ක්‍රිප්ටේස්, මොනොනියුක්ලියෝටයිඩ සහ ධාරක සෛලයේ මැක්‍රොර්ග්ස් භාවිතයෙන් වෛරස් ආර්එන්ඒ අච්චුව මත ප්‍රොවයිරල් ඩීඑන්ඒ ජෛව සංස්ලේෂණය, ප්‍රොවයිරල් ඩීඑන්ඒ ජෙනෝමය ජෙනෝමයට ඒකාබද්ධ කිරීම. (ඩීඑන්ඒ) ධාරක සෛලය, ප්රකෝප කිරීම (උෂ්ණත්වය වැඩි වීම, මත්පැන් විෂ වීම, හෝර්මෝන තත්ත්වයෙහි වෙනස්වීම්) සහ proviral DNA වලින් පිටපත් කිරීම සක්රිය කිරීම. වෛරස් RNA විශාල ප්‍රමාණයක් සෑදීම, වෛරස් RNA මත වෛරසයේ සියලුම සංරචක නිෂ්පාදනය කිරීම සහ දියණිය වෛරස් එකලස් කිරීම, සෛල විච්ඡේදනයසෛල පටල- සෛලයෙන් වෛරස් මුදා හැරීම සහ අනෙකුත් ධාරක සෛල ආසාදනය වීම, වෛරසයේ ප්‍රතිදේහජනක වල රුධිරයේ වැඩි වීම සහ ඒවාට ප්‍රතිදේහ, රෝගයේ සායනික ප්‍රකාශන.
RNA සංශ්ලේෂණය: සියලුම RNA ජාන කාණ්ඩ 3 කට බෙදා ඇත - i-RNA කේතනය කරයි, (ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණය - i-RNA ඒවා මත ගොඩනගා ඇත), r-RNA කේතනය කරයි, t-RNA සංකේත කරයි. . එවැනි එක් එක් ජානයේ දිග නියුක්ලියෝටයිඩ 5 දහසක් පමණ වේ. එවැනි ජානයක් මත, නොමේරූ r-RNA ප්රථමයෙන් රූපගත වේ. එහි අඩංගු වන්නේ: තොරතුරු දරණ අනුපාත, r-RNA වර්ග 3 ක් සහ t-RNA වර්ග කිහිපයක් පිළිබඳ තොරතුරු. මේරීම සමන්විත වන්නේ p- සහ t-RNA හි සියලුම අනුපාත සහ දාම කපා හැරීමයි. බොහෝ tRNA ජාන තනි ය. t-RNA ජාන වලින් කොටසක් r-RNA ජාන සමඟ කණ්ඩායම් වලට ඒකාබද්ධ වේ. DNA සංශ්ලේෂණය- DNA අනුවර්තනය - DNA ස්වයං-දෙගුණ කිරීමේ ක්රියාවලිය. S - interphase කාල පරිච්ඡේදයේදී සිදු වේ. සියලුම ද්විත්ව නූල් DNA වල ප්‍රතිනිර්මාණය බහුසංරක්ෂිත වේ, i.e. දියණිය අණුව තුළ, එක් දාමයක් දෙමාපියන් වන අතර අනෙක නැවත ගොඩනගා ඇත. ඩීඑන්ඒ අණුවේ විශේෂ ලක්ෂ්‍යවලින් ප්‍රතිවර්තනය ආරම්භ වේ - සංස්ලේෂණ ආරම්භක ලක්ෂ්‍ය හෝ ඔරි ලක්ෂ්‍ය. Prokaryotes තනි DNA අණුවක එක් ori ලක්ෂයක් ඇත. යුකැරියෝට් වල, එක් DNA අණුවක් මත (ඩීඑන්ඒ අණු ගණන = වර්ණදේහ ගණන), එකිනෙකින් පාද යුගල 20,000 ක දුරින් පිහිටා ඇති ඔරි බොහෝ ලක්ෂ්‍ය ඇත. මව් ඩීඑන්ඒ අණුව ඔරි ලක්ෂ්‍යයේ දී කෙඳි 2 කට අපසරනය වීමට පටන් ගෙන මව් කෙඳි මත ප්‍රතිනිර්මාණ දෙබලක් සෑදීමට පටන් ගනී (දිශානත 3"-5"). දියණිය දාමය 5"-3" දිශාවට වහාම න්‍යෂ්ටියේ නිදහස් ඩිඔක්සිනියුක්ලියෝටයිඩ වලින් සාදා ඇත. මෙම ඉදිකිරීම අනුරූ දෙබලක දෙගුණ කිරීම සමඟ සමපාත වේ, මෙම ළමා දාමය නායකයා ලෙස හැඳින්වේ. න්‍යාසයට ප්‍රතිවිරුද්ධ DNA වල මාතෘ තන්තුව මත, දියණියගේ නූල් ප්‍රමාද වේ; එය වෙනම කැබලි හෝ කොටස් වශයෙන් ගොඩනගා ඇත - පොයින්ටර්, මන්ද ඉදිකිරීමේ දිශාව අනුකරණ දෙබලක චලනයට විරුද්ධ වේ. DNA සංශ්ලේෂණය ආරම්භ කිරීම සඳහා, ප්‍රයිනර්- කෙටි RNA - ප්‍රයිමර් 5-10 රයිබොනියුක්ලියෝටයිඩ දිග. ප්‍රිනර් පළමු නිදහස් ඩිඔක්සිනියුක්ලියෝටයිඩය බැඳ දියණියගේ DNA කෙඳි සෑදීමට පටන් ගනී. ප්‍රමුඛ පෙළේ ඇත්තේ එක් ප්‍රාථමිකයක් පමණක් වන අතර පසුගාමී එකේ සෑම කොටසකටම පොයින්ටර් ඇත - මෙම කොටස්වල දිග ඉහළ ජීවීන්ගේ නියුක්ලියෝටයිඩ 100-200 ක් වන අතර ප්‍රොකැරියෝටවල 1000-2000 කි. අනුකරණ එන්සයිමප්‍රයිනර් සංශ්ලේෂණය සඳහා RNA පොලිමරේස් අවශ්ය වේ. DNA දාමයක් තැනීමේදී ඩිඔක්සිනියුක්ලියෝටයිඩ පොස්පේට් අතර ඊතර් බන්ධන සෑදීම සඳහා DNA පොලිමරේස් අවශ්ය වේ. නියුක්ලියෝටයිඩවල DNA වල වැරදි ලෙස ඇතුළත් කර ඇති ප්‍රයිමර් ඉවත් කිරීමට DNA exonuclease අවශ්ය වේ. අඛණ්ඩ ප්‍රමාද වූ දියණිය දාමයකට පොයින්ටර් කොටස් හරස් සම්බන්ධ කිරීම සඳහා, DNG - ligase එන්සයිමය අවශ්ය වේ. යුකැරියෝට් වල DNA සංස්ලේෂණයේ වේගය තත්පරයකට පාද යුගල 10-100 ක් වන අතර ප්‍රොකැරියෝට් වල පාද යුගල 1500 (එක් ස්ථානයක) වේ. රෝලිං රෝද අනුකරණය. ද්විත්ව නූල් සහිත වෘත්තාකාර DNA පෙරළෙන වළල්ලේ ආරම්භක ස්ථානයේ සටහන් කර ඇත. එපමණක්ද නොව, දාම දෙකෙන් එකක් කපා ඇත - matrix එක. නිදහස් ඩිඔක්සිනියුක්ලියෝටයිඩ මෙම දාමයේ 3" අන්තයට සම්බන්ධ වීමට පටන් ගනී. දියණිය DNA දාමය දිගු වන විට, 5" අන්තය මව් වළල්ලෙන් පිටතට බල කෙරේ. 3" සහ 5" අවසානය එකම ලක්ෂ්‍යයක දී හමු වූ විට, DNA සංශ්ලේෂණය නතර වන අතර දියණිය මුද්ද මාපිය වළල්ලෙන් වෙන් වේ.
පරිදි. ස්පිරින්
ප්රෝටීන් ජෛව සංස්ලේෂණය, ආර්එන්ඒ ලෝකය
සහ ජීවිතයේ ආරම්භය
රුසියානු විද්‍යා ඇකඩමියේ බුලටින්
වෙළුම 71, අංක 4, පි. 320-328, 2001
ස්පිරින් ඇලෙක්සැන්ඩර් සර්ජිවිච්- ශාස්ත්රාලිකයෙකු, ප්රෝටීන RAS ආයතනයේ අධ්යක්ෂ, RAS හි Presidium හි සාමාජික.
අඩ සියවසකට පමණ පෙර, 1953 දී, ඩී. වොට්සන් සහ එෆ්. ක්‍රික් ජාන ද්‍රව්‍යයේ ව්යුහාත්මක (අණුක) සංවිධානයේ මූලධර්මය සොයා ගත්හ - ඩිඔක්සිරයිබොනියුක්ලික් අම්ලය (ඩීඑන්ඒ). DNA වල ව්යුහය ජාන ද්‍රව්‍යයේ නියම ප්‍රතිනිෂ්පාදනය - ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමේ යාන්ත්‍රණයට යතුර ලබා දුන්නේය. එබැවින් නව විද්යාවක් මතු විය - අණුක ජීව විද්යාව. අණුක ජීව විද්‍යාවේ ඊනියා මධ්‍යම මූලධර්මය සකස් කරන ලදී: DNA Þ RNA Þ ප්රෝටීන්. එහි තේරුම නම් DNA හි සටහන් වී ඇති ජානමය තොරතුරු ප්රෝටීන ස්වරූපයෙන් සාක්ෂාත් කරගනු ලැබේ, නමුත් සෘජුවම නොව, අදාළ බහු අවයවික - ribonucleic acid (RNA) හරහා වන අතර, න්යෂ්ටික අම්ල සිට ප්රෝටීන දක්වා මෙම මාර්ගය ආපසු හැරවිය නොහැක. මේ අනුව, DNA මත DNA සංස්ලේෂණය වන අතර, එහිම ප්‍රතිනිර්මාණය සපයයි, එනම්, මුල් ප්‍රවේණික ද්රව්ය පරම්පරා වශයෙන් ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කිරීම; RNA DNA වලින් සංස්ලේෂණය කර ඇති අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ප්‍රවේණික තොරතුරු RNA හි බහුවිධ පිටපත් ආකාරයෙන් නැවත ලිවීම හෝ පිටපත් කිරීම සිදුවේ. RNA අණු ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණය සඳහා සැකිලි ලෙස ක්රියා කරයි - ජානමය තොරතුරු පොලිපෙප්ටයිඩ දාම ආකාරයෙන් පරිවර්තනය වේ. විශේෂ අවස්ථා වලදී, RNA DNA ආකෘතියට ("ප්‍රතිලෝම පිටපත් කිරීම") පිටපත් කළ හැකි අතර, RNA (ප්‍රතිනිර්මාණය) ආකාරයෙන්ද පිටපත් කළ හැක, නමුත් ප්‍රෝටීනයකට කිසිවිටක න්යෂ්ටික අම්ල සඳහා අච්චුවක් විය නොහැක (වැඩි විස්තර සඳහා බලන්න).
ඉතින්, ජීවීන්ගේ පරම්පරාගතභාවය තීරණය කරන්නේ DNA ය, එනම් පරම්පරාවෙන් ප්‍රතිනිෂ්පාදනය වන ප්රෝටීන සහ ඒ ආශ්‍රිත ලක්ෂණ සමූහයකි. ප්රෝටීන් ජෛව සංස්ලේෂණය යනු ජීව ද්‍රව්‍යයේ කේන්ද්‍රීය ක්රියාවලිය වන අතර න්යෂ්ටික අම්ල එය එක් අතකින් සංස්ලේෂණය කරන ලද ප්රෝටීන වල සම්පූර්ණ කට්ටලය සහ විශේෂතා තීරණය කරන වැඩසටහනක් සමඟින් සහ අනෙක් පැත්තෙන් පරම්පරාවෙන් මෙම වැඩසටහන නිවැරදිව ප්‍රතිනිෂ්පාදනය කිරීමේ යාන්ත්‍රණයක් සමඟින් සපයයි. . එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, ජීවයේ මූලාරම්භය එහි නවීන සෛලීය ස්වරූපයෙන් ප්රවේණිගත ප්රෝටීන් ජෛව සංස්ලේෂණයේ යාන්ත්‍රණයක් මතුවීම දක්වා අඩු වේ.
ප්රෝටීන් BIOSYNTHESIS
අණුක ජීව විද්‍යාවේ කේන්ද්‍රීය ප්‍රවාදය උපකල්පනය කරන්නේ න්යෂ්ටික අම්ල වලින් ප්රෝටීන වලට ජානමය තොරතුරු මාරු කිරීමේ ක්‍රමයක් පමණක් වන අතර, ඒ අනුව, ජීවී ජීවියෙකුගේ ගුණ සහ ලක්ෂණ වෙත. කේන්ද්‍රීය ප්‍රවාදය සැකසීමෙන් පසු දශක කිහිපය තුළ මෙම මාර්ගය සාක්ෂාත් කර ගැනීමේ යාන්ත්‍රණයන් අධ්යයනය කිරීමෙන් ජාන (ඩීඑන්ඒ) සිට ප්රෝටීන දක්වා තොරතුරු වාහකයක් වීමට සහ ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණය සඳහා අනුකෘතියක් ලෙස සේවය කිරීමට වඩා RNA හි විවිධ ක්‍රියාකාරකම් අනාවරණය විය. .
අත්තික්කා මත. 1 සෛලයක ප්රෝටීන් ජෛව සංස්ලේෂණයේ සාමාන්ය යෝජනා ක්‍රමයක් පෙන්වයි. පණිවිඩකරු RNA(මැසෙන්ජර් ආර්එන්ඒ, මැසෙන්ජර් ආර්එන්ඒ, එම්ආර්එන්ඒ), ඉහත සාකච්ඡා කරන ලද කේතීකරණ ප්රෝටීන, සෛලීය ආර්එන්ඒ හි ප්රධාන පන්ති තුනෙන් එකක් පමණි. ඔවුන්ගේ තොග (80% පමණ) තවත් RNA පන්තියකි - රයිබොසෝම RNA,විශ්වීය ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණය කරන අංශු වල ව්යුහාත්මක රාමුව සහ ක්රියාකාරී මධ්‍යස්ථාන - රයිබසෝම සාදයි. රයිබසෝම ලෙස හැඳින්වෙන අල්ට්‍රාමික්‍රොස්කොපික් අණුක යන්ත්‍ර සෑදීම සඳහා - ව්‍යුහාත්මකව සහ ක්‍රියාකාරීව - වගකිව යුතු රයිබසෝම RNA වේ. රයිබසෝම mRNA අණු ආකාරයෙන් ප්‍රවේණික තොරතුරු ලබා ගන්නා අතර, දෙවැන්න මඟින් වැඩසටහන්ගත කර, මෙම වැඩසටහනට දැඩි ලෙස අනුකූලව ප්රෝටීන සාදයි.
සහල්. එක.ප්රෝටීන් ජෛව සංස්ලේෂණය පිළිබඳ සාමාන්ය යෝජනා ක්රමය
කෙසේ වෙතත්, ප්රෝටීන සංස්ලේෂණය කිරීම සඳහා, තොරතුරු හෝ වැඩසටහනක් පමණක් ප්‍රමාණවත් නොවේ - ඔබට ඒවා සෑදිය හැකි ද්‍රව්‍යයක් ද අවශ්ය වේ. ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණය සඳහා ද්රව්ය ප්‍රවාහය සෛලීය RNA හි තුන්වන පන්තිය හරහා රයිබසෝම වෙත යයි - RNA මාරු කරන්න(ආර්එන්ඒ මාරු කිරීම, ආර්එන්ඒ මාරු කිරීම, ටීආර්එන්ඒ). ඒවා ප්රෝටීන සඳහා ගොඩනැඟිලි ද්‍රව්‍යයක් ලෙස සේවය කරන ඇමයිනෝ අම්ල සහසංයුජ ලෙස බන්ධනය කරයි - ඇමිනෝ අම්ල-tRNA ආකාරයෙන් රයිබසෝම වලට ඇතුල් වේ. රයිබසෝම වලදී, ඇමයිනොඇසිල්-ටීආර්එන්ඒ කෝඩෝන සමඟ අන්තර් ක්රියා කරයි - ත්‍රි-නියුක්ලියෝටයිඩ සංයෝජන - mRNA, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස පරිවර්තනයේදී කෝඩෝන විකේතනය වේ.
රයිබොනියුක්ලික් අම්ල
එබැවින්, නවීන ජීව පදාර්ථයේ ප්රධාන ක්රියාවලිය තීරණය කරන ප්රධාන සෛලීය RNA සමූහයක් අප සතුව ඇත - ප්රෝටීන් ජෛව සංස්ලේෂණය. ඒවා නම් mRNA, ribosomal RNA සහ tRNA ය. RNA එන්සයිම භාවිතයෙන් DNA මත සංස්ලේෂණය කරනු ලැබේ - පිටපත් කිරීම සිදු කරන RNA පොලිමරේස් - ද්විත්ව නූල් DNA වල ඇතැම් කොටස් (රේඛීය කොටස්) නැවත තනි නූල් RNA ආකාරයෙන් නැවත ලිවීම. සෛලීය ප්රෝටීන කේතනය කරන DNA කලාප mRNA ලෙස පිටපත් කර ඇති අතර, ribosomal RNA සහ tRNA පිටපත් රාශියක සංශ්ලේෂණය සඳහා, සෛලීය ජෙනෝමයේ විශේෂ කලාප ඇති අතර ඉන් පසුව ප්රෝටීන බවට පරිවර්තනය කිරීමකින් තොරව තීව්‍ර ලෙස නැවත ලිවීම සිදු වේ.
RNA හි රසායනික ව්යුහය. රසායනිකව, RNA DNA වලට බෙහෙවින් සමාන ය. ද්රව්ය දෙකම නියුක්ලියෝටයිඩවල රේඛීය බහු අවයවක වේ. සෑම මොනෝමරයක් - නියුක්ලියෝටයිඩය - පස්වන කාබන් පරමාණුවේ (එස්ටර බන්ධන) හයිඩ්‍රොක්සිල් කාණ්ඩයේ පොස්පේට් කාණ්ඩයක් සහ පළමු කාබන් පරමාණුවේ නයිට්‍රජන් පදනමක් ගෙන යන කාබන් පහක සීනි අපද්‍රව්‍ය - පෙන්ටෝස් වලින් සාදන ලද පොස්පරීකරණය කරන ලද N-ග්ලයිකෝසයිඩ් වේ. N-ග්ලයිකෝසයිඩ් බන්ධනය). DNA සහ RNA අතර ඇති ප්රධාන රසායනික වෙනස නම් RNA මොනෝමරයේ සීනි අපද්‍රව්‍ය රයිබෝස් වන අතර DNA මොනෝමරය ඩිඔක්සිරයිබෝස් වන අතර එය දෙවන කාබන් පරමාණුවේ හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩයක් නොමැති රයිබෝස් වල ව්‍යුත්පන්නයක් වේ (රූපය 2. )
සහල්. 2.රයිබොනියුක්ලියෝටයිඩ වලින් එකක අපද්‍රව්‍යවල රසායනික සූත්‍ර - යූරිඩිලික් අම්ලය (යූ) සහ එහි සමජාතීය ඩිඔක්සිරයිබොනියුක්ලියෝටයිඩය - තයිමිඩිලික් අම්ලය (ඩීටී)
DNA සහ RNA දෙකෙහිම නයිට්‍රජන් භෂ්ම වර්ග හතරක් ඇත: පියුරීන් භෂ්ම දෙකක් - ඇඩිනීන් (A) සහ ගුවානීන් (G) - සහ පිරමිඩීන් භෂ්ම දෙකක් - සයිටොසීන් (C) සහ uracil (U) හෝ එහි මෙතිලේටඩ් ව්‍යුත්පන්න තයිමින් (T).
යූරැසිල් යනු ආර්එන්ඒ මොනෝමර් වල ලක්ෂණයක් වන අතර තයිමින් DNA මොනෝමර් වල ලක්ෂණයක් වන අතර මෙය RNA සහ DNA අතර ඇති දෙවන වෙනසයි. මොනෝමර් - ආර්එන්ඒ රයිබොනියුක්ලියෝටයිඩ හෝ ඩීඑන්ඒ ඩිඔක්සිරයිබොනියුක්ලියෝටයිඩ - සීනි අපද්‍රව්‍ය අතර (පෙන්ටෝස්හි පස්වන සහ තුන්වන කාබන් පරමාණු අතර) ෆොස්ෆොඩීස්ටර් පාලම් සෑදීමෙන් බහු අවයවික දාමයක් සාදයි. මේ අනුව, න්යෂ්ටික අම්ලයක බහු අවයවික දාමය - DNA හෝ RNA - නයිට්‍රජන් භෂ්ම සහිත රේඛීය සීනි-පොස්පේට් කොඳු නාරටියක් ලෙස පැති කණ්ඩායම් ලෙස නිරූපණය කළ හැක.
අද දේශනයේ මාතෘකාව DNA, RNA සහ ප්රෝටීන වල සංශ්ලේෂණයයි. DNA සංශ්ලේෂණය ප්‍රතිනිර්මාණය හෝ ප්‍රතිනිර්මාණය (දෙගුණ කිරීම) ලෙස හැඳින්වේ, RNA සංස්ලේෂණය පිටපත් කිරීම (ඩීඑන්ඒ සමඟ නැවත ලිවීම), පණිවිඩකරු RNA මත රයිබසෝමයක් මගින් සිදු කරන ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණය පරිවර්තනය ලෙස හැඳින්වේ, එනම් අපි නියුක්ලියෝටයිඩ භාෂාවෙන් භාෂාවට පරිවර්තනය කරමු. ඇමයිනෝ අම්ල.
මෙම විෂය අධ්යයනය කර ඇති ගැඹුර පිළිබඳ අදහසක් ඔබට ලබා දීම සඳහා අපි මෙම සියලු ක්‍රියාවලීන් පිළිබඳ කෙටි දළ විශ්ලේෂණයක් ලබා දීමට උත්සාහ කරමු, ඒ සමඟම අණුක තොරතුරු පිළිබඳව වඩාත් විස්තරාත්මකව වාසය කරමු.
DNA අනුවර්තනය
හෙලික දෙකකින් සමන්විත DNA අණුව, සෛල බෙදීමේදී දෙගුණ වේ. DNA දෙගුණ කිරීම පදනම් වී ඇත්තේ කෙඳි නොකැඩූ විට, එක් එක් නූල් සඳහා අනුපූරක පිටපතක් සම්පූර්ණ කළ හැකි වන පරිදි මුල් පිටපත පිටපත් කරන DNA අණුවේ කෙඳි දෙකක් ලබා ගැනීමයි.
DNA පරාමිති වලින් එකක් ද මෙහි දක්වා ඇත, මෙය හෙලික්ස් හි තණතීරුවයි, සෑම සම්පූර්ණ හැරීමක් සඳහාම පාදක යුගල 10 ක් ඇත, එක් පියවරක් ළඟම ඇති ලෙජ් අතර නොව එකක් හරහා බව සලකන්න, DNA කුඩා වලක් ඇති බැවින් සහ විශාල එකක්. නියුක්ලියෝටයිඩ අනුපිළිවෙල හඳුනා ගන්නා ප්රෝටීන් ප්රධාන වලක් හරහා DNA සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරයි. හෙලික්ස් හි තාරතාව ඇන්ග්ස්ට්‍රොම් 34 ක් වන අතර ද්විත්ව හෙලික්ස් හි විෂ්කම්භය ඇන්ග්ස්ට්‍රෝම් 20 කි.
DNA ප්‍රතිවර්තනය සිදු කරනු ලබන්නේ DNA පොලිමරේස් එන්සයිමය මගිනි. මෙම එන්සයිමයට DNA වර්ධනය කළ හැක්කේ 3' අන්තයේ පමණි. DNA අණුව ප්‍රතිවිරුද්ධ බව ඔබට මතක ඇති, එහි විවිධ අන්ත 3΄ අන්තය සහ 5΄ අන්තය ලෙස හැඳින්වේ. එක් එක් නූලෙහි නව පිටපත් සංශ්ලේෂණය කිරීමේදී, එක් නව කෙඳි 5΄ සිට 3΄ දක්වා දිශානුගත වන අතර අනෙක 3΄ සිට 5-පර්යන්තය දක්වා දිශානුගත වේ. කෙසේ වෙතත්, DNA පොලිමරේස් 5΄ අවසානය දිගු කළ නොහැක. එබැවින්, එන්සයිමයට "පහසු" දිශාවකට වැඩෙන DNA වල එක් තන්තුවක සංශ්ලේෂණය අඛණ්ඩව සිදු වේ (එය ප්‍රමුඛ හෝ ප්‍රමුඛ පෙළ ලෙස හැඳින්වේ), සහ අනෙක් නූල් සංශ්ලේෂණය කෙටියෙන් සිදු කෙරේ. කොටස් (ඒවා විස්තර කළ විද්යාඥයාට ගෞරවයක් වශයෙන් ඒවා Okazaki කොටස් ලෙස හැඳින්වේ). එවිට මෙම කොටස් එකට මසා ඇති අතර, එවැනි නූල් පසුගාමී නූල් ලෙස හැඳින්වේ, සාමාන්යයෙන්, මෙම නූල් අනුකරණය මන්දගාමී වේ. ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමේදී සෑදෙන ව්යුහය ප්‍රතිනිර්මාණ දෙබල ලෙස හැඳින්වේ.
අපි බැක්ටීරියාවක ප්‍රතිවර්තනය වන DNA දෙස බැලුවහොත්, මෙය ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂයකින් නිරීක්ෂණය කළ හැකි නම්, එය මුලින්ම "ඇස" සාදන බව අපට පෙනෙනු ඇත, පසුව එය ප්‍රසාරණය වේ, අවසානයේ සම්පූර්ණ වෘත්තාකාර DNA අණුව ප්‍රතිනිර්මාණය වේ. ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමේ ක්රියාවලිය ඉතා නිරවද්‍යතාවයකින් සිදු වේ, නමුත් නිරපේක්ෂ නොවේ. බැක්ටීරියා DNA පොලිමරේස් වැරදි සිදු කරයි, එනම්, එය DNA අණුවෙහි තිබූ වැරදි නියුක්ලියෝටයිඩය, ආසන්න වශයෙන් 10-6 සංඛ්යාතයකින් ඇතුල් කරයි. යුකැරියෝට් වල, එන්සයිම වඩාත් නිවැරදිව ක්රියා කරයි, ඒවා වඩාත් සංකීර්ණ බැවින්, මිනිසුන් තුළ DNA ප්‍රතිවර්තනයේ දෝෂ මට්ටම 10-7 - 10 -8 ලෙස ගණන් බලා ඇත. ප්‍රවේනියේ විවිධ ප්‍රදේශ වල ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමේ නිරවද්‍යතාවය වෙනස් විය හැක, විකෘති සංඛ්‍යාත වැඩි ප්‍රදේශ ඇති අතර වඩාත් ගතානුගතික කලාප ඇත, එහිදී විකෘති කලාතුරකින් සිදු වේ. මෙහිදී, විවිධ ක්‍රියාවලීන් දෙකක් වෙන්කර හඳුනාගත යුතුය: DNA විකෘතියක පෙනුමේ ක්රියාවලිය සහ විකෘතිය සවි කිරීමේ ක්රියාවලිය. සියල්ලට පසු, විකෘති මාරාන්තික ප්‍රති result ලයකට තුඩු දෙන්නේ නම්, ඒවා ඊළඟ පරම්පරාවල නොපෙන්වන අතර, දෝෂය මාරාන්තික නොවේ නම්, එය ඊළඟ පරම්පරාවල නිවැරදි කරනු ඇත, අපට එහි ප්‍රකාශනය නිරීක්ෂණය කිරීමට සහ අධ්යයනය කිරීමට හැකි වනු ඇත. DNA ප්‍රතිනිර්මාණයේ තවත් ලක්ෂණයක් වන්නේ DNA පොලිමරේස් හට සංස්ලේෂණ ක්රියාවලිය තනිවම ආරම්භ කළ නොහැකි වීමයි, එයට "බීජයක්" අවශ්ය වේ. සාමාන්යයෙන්, එවැනි බීජයක් ලෙස RNA කැබැල්ලක් භාවිතා වේ. අපි කතා කරන්නේ බැක්ටීරියාවක ජෙනෝමය ගැන නම්, අනුකරණයේ මූලාරම්භය (මූලාශ්රය, ආරම්භය) ලෙස හැඳින්වෙන විශේෂ ලක්ෂ්‍යයක් තිබේ, මේ අවස්ථාවේ දී ආර්එන්ඒ සංස්ලේෂණය කරන එන්සයිමයෙන් හඳුනාගත් අනුපිළිවෙලක් ඇත. එය RNA පොලිමරේස් පන්තියට අයත් වන අතර මෙම අවස්ථාවේ දී ප්‍රයිමේස් ලෙස හැඳින්වේ. RNA පොලිමරේස් වලට බීජ අවශ්ය නොවන අතර මෙම එන්සයිමය RNA හි කෙටි කොටසක් සංස්ලේෂණය කරයි - DNA සංස්ලේෂණය ආරම්භ වන “බීජය”.
පිටපත් කිරීම
ඊළඟ ක්රියාවලිය වන්නේ පිටපත් කිරීමයි. අපි එය වඩාත් විස්තරාත්මකව වාසය කරමු.
පිටපත් කිරීම යනු DNA මත RNA සංශ්ලේෂණයයි, එනම් DNA අණුවක් මත RNA අනුපූරක තන්තුවක සංශ්ලේෂණය RNA පොලිමරේස් එන්සයිමය මගින් සිදු කෙරේ. Escherichia coli වැනි බැක්ටීරියා වලට එක් RNA පොලිමරේස් ඇති අතර සියලුම බැක්ටීරියා එන්සයිම එකිනෙකට බෙහෙවින් සමාන ය; ඉහළ ජීවීන් තුළ (යුකැරියෝටේ) එන්සයිම කිහිපයක් ඇත, ඒවා RNA පොලිමරේස් I, RNA පොලිමරේස් II, RNA පොලිමරේස් III ලෙස හැඳින්වේ, ඒවාට බැක්ටීරියා එන්සයිම සමඟ සමානකම් ඇත, නමුත් ඒවා වඩාත් සංකීර්ණ වේ, ඒවායේ ප්රෝටීන් වැඩි ප්‍රමාණයක් අඩංගු වේ. සෑම වර්ගයකම යුකැරියෝටික් ආර්එන්ඒ පොලිමරේස් වලට තමන්ගේම විශේෂ කාර්යයන් ඇත, එනම් එය යම් ජාන කට්ටලයක් පිටපත් කරයි. පිටපත් කිරීමේදී RNA සංස්ලේෂණය සඳහා අච්චුවක් ලෙස ක්රියා කරන DNA තන්තු සංවේදනය හෝ අච්චුව ලෙස හැඳින්වේ. ඩීඑන්ඒ වල දෙවන තන්තුව කේතීකරණය නොවන ලෙස හැඳින්වේ (අනුපූරක RNA ප්රෝටීන කේතනය නොකරයි, එය "අර්ථ විරහිත").
පිටපත් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේ අදියර තුනක් ඇත. පළමු අදියර වන්නේ පිටපත් කිරීම ආරම්භ කිරීමයි - RNA නූල් සංශ්ලේෂණයේ ආරම්භය, නියුක්ලියෝටයිඩ අතර පළමු බන්ධනය සෑදී ඇත. එවිට නූල් ගොඩනඟා, එහි දිගු කිරීම - දිගු කිරීම, සහ සංශ්ලේෂණය අවසන් වූ විට, අවසන් වීම සිදු වේ, සංස්ලේෂණය කරන ලද RNA නිදහස් කිරීම. ඒ සමගම, RNA පොලිමරේස් DNA "පීල්" සහ නව පිටපත් කිරීමේ චක්රයක් සඳහා සූදානම් වේ. බැක්ටීරියා RNA පොලිමරේස් ඉතා විස්තරාත්මකව අධ්යයනය කර ඇත. එය ප්රෝටීන් උප ඒකක කිහිපයකින් සමන්විත වේ: α-උප ඒකක දෙක (මේවා කුඩා උප ඒකක), β- සහ β΄-උප ඒකක (විශාල උප ඒකක) සහ ω-උප ඒකක. ඔවුන් එක්ව ඊනියා අවම එන්සයිමය හෝ හර-එන්සයිමය සාදයි. σ-උප ඒකකය මෙම හර එන්සයිමයට සම්බන්ධ කළ හැක. RNA සංශ්ලේෂණය ආරම්භ කිරීමට, පිටපත් කිරීම ආරම්භ කිරීමට σ-උප ඒකකය අවශ්ය වේ. ආරම්භය සිදු වූ පසු, σ-උප ඒකකය සංකීර්ණයෙන් වෙන් වී ඇති අතර, හරය-එන්සයිමය තවදුරටත් වැඩ (දාම දිගු කිරීම) සිදු කරයි. DNA සමඟ සම්බන්ධ වූ විට, σ අනු ඒකකය පිටපත් කිරීම ආරම්භ කළ යුතු ස්ථානය හඳුනා ගනී. එය ප්රවර්ධකයෙකු ලෙස හැඳින්වේ. ප්රවර්ධකයක් යනු RNA සංශ්ලේෂණයේ ආරම්භය පෙන්නුම් කරන නියුක්ලියෝටයිඩ අනුපිළිවෙලකි. σ-උප ඒකකය නොමැතිව, ප්‍රවර්ධකයාට හර-එන්සයිමය හඳුනාගත නොහැක. මූලික එන්සයිමය සමඟ σ අනු ඒකකය සම්පූර්ණ එන්සයිමය හෝ හොලෝඑන්සයිමය ලෙස හැඳින්වේ.
σ-උප ඒකකය හඳුනාගත් ප්‍රවර්ධකයා වන DNA සමඟ සම්බන්ධ වූ පසු, holoenzyme ද්විත්ව නූල් හෙලික්ස් ඉවත් කර RNA සංශ්ලේෂණය ආරම්භ කරයි. නොකැළඹුණු DNA වල දිග හැරීම පිටපත් කිරීමේ ආරම්භයේ ලක්ෂ්‍යය වන අතර, රයිබොනියුක්ලියෝටයිඩයක් අනුපූරකව සම්බන්ධ කළ යුතු පළමු නියුක්ලියෝටයිඩය වේ. පිටපත් කිරීම ආරම්භ වන අතර, σ අනු ඒකකය පිටත් වේ, සහ හර එන්සයිමය RNA දාමයේ දිගු කිරීම දිගටම කරගෙන යයි. එවිට අවසන් වීම සිදු වේ, හරය-එන්සයිම මුදා හරින අතර නව සංශ්ලේෂණ චක්රයක් සඳහා සූදානම් වේ.
පිටපත් කිරීම දිගු වන්නේ කෙසේද?
RNA වර්ධනය වන්නේ 3' අවසානයේය. සෑම නියුක්ලියෝටයිඩයක්ම සම්බන්ධ කිරීමෙන්, හරය-එන්සයිමය DNA ඔස්සේ පියවරක් ගෙන එක් නියුක්ලියෝටයිඩයකින් මාරු වේ. ලෝකයේ සෑම දෙයක්ම සාපේක්ෂ බැවින්, හරය-එන්සයිම නිශ්චල බවත්, DNA එය හරහා "ඇදගෙන" ඇති බවත් අපට පැවසිය හැකිය. ප්රතිඵලය ද එසේම වනු ඇති බව පැහැදිලිය. නමුත් අපි DNA අණුව දිගේ චලනය ගැන කතා කරමු. හර එන්සයිමය සෑදෙන ප්රෝටීන් සංකීර්ණයේ ප්‍රමාණය 150 Ǻ වේ. RNA පොලිමරේස් මානයන් - 150×115×110Ǻ. එනම් එය එවැනි නැනෝ යන්ත්‍රයකි. RNA පොලිමරේස් වල වේගය තත්පරයට නියුක්ලියෝටයිඩ 50 දක්වා වේ. ඩීඑන්ඒ සහ ආර්එන්ඒ සහිත මූලික එන්සයිමයේ සංකීර්ණය දිගු සංකීර්ණය ලෙස හැඳින්වේ. එහි DNA-RNA දෙමුහුන් අඩංගු වේ. එනම්, DNA සමඟ RNA යුගලනය වන ස්ථානය මෙය වන අතර, RNA හි 3'-අන්තය තවදුරටත් වර්ධනය සඳහා විවෘතව පවතී. මෙම දෙමුහුන් ප්‍රමාණය මූලික යුගල 9 කි. DNA වල නොකැඩූ කලාපය ආසන්න වශයෙන් පාද යුගල 12 ක් දිග වේ.
RNA පොලිමරේස් නොකැඩූ ස්ථානය ඉදිරිපිට DNA සමඟ බැඳී ඇත. මෙම කලාපය ඉදිරිපස DNA duplex ලෙස හඳුන්වන අතර පාද යුගල 10ක් දිගයි. පොලිමරේස් පිටුපස DNA duplex ලෙස හඳුන්වන DNA වල දිගු කොටසක් සමඟද සම්බන්ධ වේ. බැක්ටීරියා වල ආර්එන්ඒ පොලිමරේස් සංස්ලේෂණය කරන මැසෙන්ජර් ආර්එන්ඒ වල ප්‍රමාණය නියුක්ලියෝටයිඩ 1000ක් හෝ ඊට වැඩි ප්‍රමාණයකට ළඟා විය හැක. යුකැරියෝටික් සෛල තුළ, සංස්ලේෂණය කරන ලද DNA වල ප්‍රමාණය 100,000 හෝ නියුක්ලියෝටයිඩ මිලියන කිහිපයක් දක්වා ළඟා විය හැකිය. ඇත්ත වශයෙන්ම, ඒවා සෛලවල එවැනි ප්‍රමාණවලින් පවතින්නේද, නැතහොත් සංස්ලේෂණය කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී ඒවා සැකසීමට කාලය තිබිය හැකිද යන්න නොදනී.
දිගු සංකීර්ණය තරමක් ස්ථායී වේ, මන්ද ඔහු විශිෂ්ට කාර්යයක් කළ යුතුය. එනම්, එය විසින්ම, එය DNA සමඟ "වැටෙන්නේ නැත". තත්පරයකට නියුක්ලියෝටයිඩ 50ක් දක්වා වේගයකින් DNA හරහා ගමන් කිරීමට එයට හැකියාව ඇත. මෙම ක්රියාවලිය විස්ථාපනය (හෝ, ස්ථාන මාරුව) ලෙස හැඳින්වේ. RNA පොලිමරේස් (core-enzyme) සමඟ DNA වල අන්තර්ක්‍රියා මෙම DNA අනුපිළිවෙල මත රඳා නොපවතී, σ- අනු ඒකකයට ප්‍රතිවිරුද්ධව. සහ හරය-එන්සයිමය, ඇතැම් අවසන් සංඥා හරහා ගමන් කරන විට, DNA සංශ්ලේෂණය සම්පූර්ණ කරයි.
මූලික එන්සයිමයේ අණුක ව්යුහය වඩාත් විස්තරාත්මකව විශ්ලේෂණය කරමු. ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, මූලික එන්සයිම α- සහ β-උප ඒකක වලින් සමන්විත වේ. ඒවා සම්බන්ධ වී ඇත්තේ ඒවා "කට" හෝ "නියපොත්තක්" සෑදෙන ආකාරයට ය. α-උප ඒකක මෙම "නියපොතු" පාදයේ පිහිටා ඇති අතර, ව්යුහාත්මක කාර්යයක් ඉටු කරයි. ඒවා DNA සහ RNA සමඟ අන්තර් ක්රියා කරන බවක් නොපෙනේ. ω උප ඒකකය ව්යුහාත්මක ක්‍රියාකාරිත්වයක් ඇති කුඩා ප්‍රෝටීනයකි. කාර්යයේ ප්රධාන කොටස β- සහ β΄-උප ඒකකවල කොටස මත වැටේ. රූපයේ, β΄ උප ඒකකය ඉහළින් ද, β අනු ඒකකය පහළින් ද දැක්වේ.
ප්රධාන නාලිකාව ලෙස හඳුන්වන "මුඛය" ඇතුළත එන්සයිමයේ ක්රියාකාරී ස්ථානයයි. නියුක්ලියෝටයිඩ සම්බන්ධ කිරීම, ආර්එන්ඒ සංශ්ලේෂණය අතරතුර නව බන්ධනයක් ඇතිවීම සිදු වන්නේ මෙහිදීය. ආර්එන්ඒ පොලිමරේස් හි ප්රධාන නාලිකාව වන්නේ ඩීඑන්ඒ දිග්ගැස්සෙන විට පවතින ස්ථානයයි. මෙම ව්යුහය තුළ පවා, RNA සංශ්ලේෂණය සඳහා නියුක්ලියෝටයිඩ සපයනු ලබන පැත්තේ ඊනියා ද්විතියික නාලිකාවක් ඇත.
RNA පොලිමරේස් මතුපිට ආරෝපණ බෙදා හැරීම එහි කාර්යයන් සපයයි. බෙදා හැරීම ඉතා තාර්කික ය. න්යෂ්ටික අම්ල අණුව සෘණ ආරෝපිත වේ. එබැවින් සෘණ ආරෝපිත DNA රැඳවිය යුතු ප්රධාන නාලිකාවේ කුහරය ධන ආරෝපණ වලින් පෙලගැසී ඇත. RNA පොලිමරේස් මතුපිට ඍණ ආරෝපිත ඇමයිනෝ අම්ල වලින් සාදා ඇත්තේ DNA එයට ඇලවීම වැළැක්වීම සඳහාය.
RNA පොලිමරේස් අණුක යන්ත්‍රයක් මෙන් ක්රියා කරන අතර එහි විවිධ කොටස් ඇති අතර ඒ සෑම එකක්ම තමන්ගේම කාර්යයක් ඉටු කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, "මුඛය" මත එල්ලා ඇති β΄-උප ඒකකයේ කොටස ඉදිරි DNA ද්විත්වය රඳවා තබා ගනී. මෙම කොටස "පිල" ලෙස හැඳින්වේ. DNA සමඟ බැඳීමෙන් පසු, ඇන්ග්ස්ට්‍රොම් 30 ක මාර්ගයක් හරහා පියන පහත් කර පිටපත් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී පිටතට වැටිය නොහැකි වන පරිදි DNA කලම්ප කරයි.
"මුඛය" තුළ RNA පොලිමරේස් වල ක්රියාකාරී මධ්‍යස්ථානයක් ඇත, එනම් DNA න්‍යාසය සමඟ පැති නාලිකාව හරහා ලැබෙන ribonucleoizdtriphosphate හි අනුපූරක අන්තර්ක්‍රියා සෘජුවම සිදුවන ස්ථානයයි. අලුතින් පැමිණි නියුක්ලියෝටයිඩය සැකිල්ලට අනුපූරක නම්, එය RNA හි නිදහස් 3 "-අන්තයට එන්සයිමය වශයෙන් මැහුම් කර ඇත. එහි ස්වභාවය අනුව, RNA හි නව බන්ධනයක් සෑදීමේ ප්රතික්රියාව නියුක්ලියෝෆිලික් ආදේශන ප්‍රතික්‍රියා වලට යොමු වේ.මැග්නීසියම් අයන දෙකක් සහභාගී වේ. එහි එක් අයනයක් නිරතුරුවම ක්රියාකාරී මධ්‍යයේ පවතින අතර, දෙවනුව මැග්නීසියම් අයනය නියුක්ලියෝටයිඩය සමඟ ඇතුළු වන අතර, රයිබොනියුක්ලියෝටයිඩ අතර නව බන්ධනයක් ඇතිවීමෙන් පසුව, නව නියුක්ලියෝටයිඩය එහි නව මැග්නීසියම් අයන සමඟ ඇතුල් වේ.
RNA පොලිමරේස් වලින් පිටවීමේදී DNA-RNA දෙමුහුන් නොකැඩී තිබිය යුතුය. මෙයට "ස්පයික්" නම් ව්යුහයක් ඇතුළත් වේ.
සංක්‍රාන්තියේදී, එනම් DNA තන්තු දිගේ RNA පොලිමරේස් චලනය වන අතර, α-උප ඒකකයේ සිට පහළ සිට ඉහළට ඇලී සිටින α-හෙලික්සීය ව්යුහයක් සම්බන්ධ වේ.
එන්සයිමයේ කුමන කොටස කුමන කාර්යභාරයක් ඉටු කරන්නේදැයි ඔබ සොයා ගත්තේ කෙසේද? අණුක ජීව විද්‍යාඥයින් පහත දේ කරයි. ඔවුන් ප්රෝටීන් අනුපිළිවෙලෙහි කොටසක් ඉවත් කර නැති වී ඇති කාර්යය කුමක්දැයි බලන්න. කලම්ප කැබැල්ලක් ඉවතට විසි කළහොත් (එය විසි කරන විට එහි ඩීඑන්ඒ රඳවාගෙන සිටි බව මෙතෙක් දැන සිටියේ නැත) එවිට ඩීඑන්ඒ නොඇලෙන බව පෙන්වා දී ඇත. ඉදිරිපස ඩුප්ලෙක්ස් හි DNA ඉවත් කළ හොත් එම ප්රතිඵලයම ලබා ගනී. ඉතිරිය - RNA-DNA දෙමුහුන් සහ පසුපස ඩුප්ලෙක්ස් - RNA පොලිමරේස් සමඟ දුර්වල ලෙස සම්බන්ධ වේ.
මැග්නීසියම් වර්ධනය වන DNA අණුවේ පොස්පේට් සහ අලුතින් එන නියුක්ලියෝටයිඩවල පොස්පේට් අතර බන්ධනය සම්බන්ධීකරණය කරයි. මෙම අවස්ථාවේ දී, ප්‍රතික්‍රියා අනුපිළිවෙලක් සිදු වේ, එය නියුක්ලියෝෆිලික් ආදේශන ප්‍රතික්‍රියා ලෙස හැඳින්වේ. මෙම සංකීර්ණය තුළ ඇති බැඳීම් වෙනස් වන ආකාරය දන්නා කරුණකි. නව නියුක්ලියෝටයිඩය පැමිණෙන්නේ වෙනත් මැග්නීසියම් අයනයකට බන්ධනය වීමෙනි. මෙලෙස නව නියුක්ලියෝටයිඩය වැඩෙන DNA තන්තු සමග අන්තර්ක්‍රියා කරයි. ප්රතික්රියාව අවසානයේ, එන්සයිමයේ ක්රියාකාරී ස්ථානයෙන් දෙවන මැග්නීසියම් අයන ඉවත් කරනු ලැබේ.
RNA පොලිමරේස් යනු අණුක යන්ත්‍රවල නියෝජිතයෙකි. ඩීඑන්ඒ සංස්ලේෂණය ආරම්භයේදී ගේට්ටුව පහත් කර ඇති කාරණයට අමතරව, ආර්එන්ඒ සංස්ලේෂණයේ අනෙකුත් කොටස්වල අනුකූලතාව වෙනස් වේ; ආර්එන්ඒ දාමයේ වර්ධනයේදී, එහි චක්‍රීය වෙනස්කම් සිදු වේ, එය ආරම්භයේදී තරම් ශක්තිමත් නොවේ. දාමයේ සංශ්ලේෂණය. ආරම්භයේ දී, ගේට්ටුව 30 Ǻ පහත හෙලන අතර, එන්සයිමයේ සෑම පියවරක් සමඟම, DNA එක නියුක්ලියෝටයිඩයකින් දිගු වේ. RNA පොලිමරේස් මූලද්‍රව්‍ය F-helix (ඇල්ෆා-හීලික්ස් ව්යුහය, බීටා උප ඒකකයේ සිට ප්රධාන නාලිකාවට ඉහළට තියුණු වීම) DNA ඔස්සේ ගමන් කිරීමට සම්බන්ධ වේ. ඒ සමගම, F-helix නැමීම්, RNA-DNA සංකීර්ණය සමඟ ගමන් කරයි, ඒවායින් නිදහස් කර නැවත කෙළින් වේ. F-helix එක පියවරකින් 3.4 Ǻ චලනය වේ. මෙය හරියටම RNA පොලිමරේස් පියවරයි.
ආර්එන්ඒ පොලිමරේස් හි විවිධ කොටස්වල අනුකූලතාවයේ වෙනස සිදුවන්නේ විභව ශක්තියේ වෙනසක් නිසා වන අතර එය විද්‍යුත් ස්ථිතික සහ ජලභීතික අන්තර්ක්‍රියා සමඟ සම්බන්ධ වේ. අපට පහත සාදෘශ්‍යයක් අඳින්න පුළුවන්. අපි ඇපල් කන්දක් සහිත තැටියක් ගත්තොත්, අපි මෙම තැටි සොලවා පසු, ඇපල් තැටි මත ඒකාකාරව පැතිරෙනු ඇත. ඒ සමගම, ගුරුත්වාකර්ෂණ ක්රියාකාරිත්වය හා සම්බන්ධ ඔවුන්ගේ විභව ශක්තිය වෙනස් වනු ඇත. RNA සින්තේස් අණුව "සෙලවීම" (සහ එය "සෙලවීම" නම්, සෛලයේ අනෙකුත් සියලුම අණු, බ්‍රව්නියානු චලිතය), එවිට එය අඩු විභව ශක්තියක් සහිත අනුකූලතාවයක් ලබා ගැනීමට පටන් ගනී. එනම්, අණුක යන්ත්රයක චලනයෙහි මූලාශ්රය එහි තනි සංරචකවල තාප චලනයෙහි ශක්තිය වන අතර, යන්ත්රයේ උපාංගය මෙම චලනය අපේක්ෂිත ප්රතිඵලය කරා යොමු කරයි. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, අණුක යන්ත්රය ශක්තිය පරිභෝජනය කරයි, එය ප්රධාන වශයෙන් ඇතැම් බන්ධනවල තත්වය වෙනස් කිරීමට භාවිතා කරයි.
දැන් අපි පිටපත් කිරීමේ ආරම්භය කෙරෙහි අවධානය යොමු කරමු. දැනටමත් සඳහන් කර ඇති පරිදි, σ-උප ඒකකයේ සහභාගීත්වයෙන් ආරම්භය සිදු කරනු ලැබේ. එය ප්රවර්ධකයක් ලෙස හඳුන්වන DNA ව්යුහයක් සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරයි. එය Escherichia coli හි එවැනි ව්යුහයක් ඇත. ආරම්භක ලක්ෂ්‍යයට පෙර නියුක්ලියෝටයිඩ දහයක් ටාටා පෙට්ටිය වේ. මෙය අනිවාර්යයෙන්ම අනුපිළිවෙල නොවේ, නමුත් එය σ-උප ඒකකය සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කිරීම සඳහා "පරමාදර්ශී" අනුපිළිවෙලයි, එනම් පිටපත් කිරීම වඩාත් කාර්යක්ෂමව ආරම්භ කරන එකයි. මෙම අනුපිළිවෙලෙහි තනි නියුක්ලියෝටයිඩ ආදේශ කිරීම පිටපත් කිරීමේ ආරම්භයේ කාර්යක්ෂමතාව අඩු කරයි. ඊට පෙර තවත් නියුක්ලියෝටයිඩ 35ක් පමණ "-35" නම් ව්‍යුහයකි. මෙම අනුපිළිවෙල σ-උප ඒකකය මගින් ද හඳුනා ගැනේ. මෙම ව්යුහය ("-10" සහ "-35" අනුපිළිවෙලෙහි එකතුවක්) සම්භාව්ය ප්‍රවර්ධකයා ලෙස හැඳින්වූයේ, මන්ද ඇය මුලින්ම විස්තර කරන ලදී. නමුත් ප්‍රවර්ධක උපාංගය වෙනස් විය හැකි බව පෙනී ගියේය. මෙම ප්‍රභේදයට එකම ටාටා පෙට්ටිය ඇතුළත් නමුත් "-35" අනුක්‍රමය නොමැත, කෙසේ වෙතත් අමතර නියුක්ලියෝටයිඩ දෙකක් ඇත, එය ප්‍රවර්ධකයා හඳුනා ගැනීමට σ අනු ඒකකයට ප්‍රමාණවත් වේ.
මෙම ව්යුහය දිගු ප්රවර්ධකයක් ලෙස හැඳින්වේ. RNA පොලිමරේස් හි σ-උප ඒකකය DNA හි ප්රවර්ධකයක් මත හිඳ ප්‍රවර්ධකයේ කොටස් සමඟ ප්රෝටීන් අණුවේ විවිධ කොටස් සමඟ අන්තර් ක්රියා කරයි. එය DNA ප්රධාන වලක් හරහා σ-උප ඒකකය මගින් හඳුනා ගැනේ. හරය-එන්සයිමයේ ඇති σ-උප ඒකකය ප්‍රවර්ධකයා සමඟ බැඳීමෙන් පසුව, මෙම කලාපයේ DNA දිය වීමට පටන් ගනී (DNA strands unwind). අවසාන දේශනයේ දී, A-T යුගලයේ දී, G-C යුගලයට වඩා නියුක්ලියෝටයිඩ අතර බන්ධන පහසුවෙන් කැඩී යන බව සාකච්ඡා කරන ලදී, මන්ද යත් දෙවනුව හයිඩ්‍රජන් බන්ධන 3 ක් සහ පළමු දෙක අඩංගු වන බැවිනි. ප්‍රවර්ධකයෙහි A-T යුගල අඩංගු වේ, එබැවින් එය ඉතා පහසුවෙන් දිය වේ. ඉන්පසු RNA සංශ්ලේෂණය ආරම්භ වේ, වර්ධනය වන RNA දාමය σ-උප ඒකකය පිටතට තල්ලු කරයි, සහ අනෙකුත් වෙනස්කම් සිදු වන අතර එමඟින් σ-උප ඒකකය හර එන්සයිමයෙන් විඝටනය වීමට හේතු වේ.
දැන් අපි ප්‍රෝටීනයක විවිධ කොටස්වල ක්රියාකාරිත්වය අධ්යයනය කරන ආකාරය පිළිබඳ උදාහරණයක් දෙන්නෙමු. ඔබ කුඩා ප්රෝටීන් කැබැල්ලක් කපා ප්‍රෝටීනයේ ක්රියාකාරිත්වය වෙනස් වී ඇති ආකාරය දුටුවහොත්, කැපූ කැබැල්ලේ ක්රියාකාරිත්වය කුමක්දැයි ඔබට තේරුම් ගත හැකිය. අපගේ නඩුවේදී, අපි එය වෙනස් ආකාරයකින් කළා. අපි DNA පොලිමරේස් දෙකක් ගත්තා, එකක් Escherichia coli වලින්, අනෙක 800 C දී වර්ධනය වන තාපයට ආදරය කරන බැක්ටීරියාවකින් (thermophilic), (රසායනාගාර තත්වයන් තුළ, ඒවා තාපාංකය තුළ තාප ස්ථායයක ඇති නළයක වගා කෙරේ. ජලය, ස්වාභාවික තත්වයන් යටතේ ඔවුන් ජීවත් වන්නේ උණු දිය උල්පත් වල, 98 ° C දී ජීවත් විය හැකි ඒවා ඇත), එබැවින්, එහි RNA පොලිමරේස් සහ σ- අනු ඒකකයේ ප්‍රශස්ත ක්රියාකාරිත්වය 80 ° C වේ (රූපයේ, σ-උප ඒකකය තාපගතික බැක්ටීරියාවක රතු පැහැයෙන් ද, E. coli කහ පැහැයෙන් ද දැක්වෙන අතර, E. කූරු වල මිනිස් සිරුරේ උෂ්ණත්වයේ දී (එය බඩවැල්වල ජීවත් වන බැවින්) වඩාත් ඵලදායී ලෙස ක්රියා කරයි. එහි σ-උප ඒකකයේ ඇත්තේ කොටස් හතරක් පමණි, ප්‍රෝටීනය කපා ඇති අතර මෙම σ-උප ඒකකය තාපගතික බැක්ටීරියාවක σ-උප ඒකකයෙන් කැබැල්ලකින් විලයනය කර ඇත. ඉන්පසු තාපගතික බැක්ටීරියාවකින් විවිධ කොටස් ඇතුල් කරන ලද අතර, ඒවා සමඟ σ-උප ඒකකයේ විවිධ කොටස් ප්‍රතිස්ථාපනය කරන ලදී. ඉන් පසුව ලැබෙන විලයන ප්‍රෝටීනය සෙල්සියස් අංශක 200 දී ක්‍රියාකාරීද නැද්ද යන්න සොයා බැලීය. මෙම උෂ්ණත්වයේ දී තාපගතික බැක්ටීරියාවක් ක්රියා නොකරයි, එය එය ඉතා සීතල වන අතර E. coli ක්රියාකාරී වේ. රූපයේ දැක්වෙන්නේ දී ඇති උෂ්ණත්වයකදී, එම සංයෝජනය පමණක් ක්‍රියාත්මක වන අතර, එහි σ-උප ඒකකයේ පළමු සහ දෙවන කොටස් Escherichia coli වලින් ද, තෙවන සහ සිව්වන තාපගතික බැක්ටීරියා වලින් ද ඇත. මේ අනුව, σ-උප ඒකකයේ ක්රියාකාරිත්වයේ උෂ්ණත්වය පළමු හා දෙවන සංරචක මගින් තීරණය කරනු ලබන බව නිගමනය වේ.
ඇත්ත වශයෙන්ම, ප්රෝටීනයක් නොව, DNA කපා ඇත, පසුව විවිධ බැක්ටීරියා වලින් DNA කෑලි එකට මැසීමට පසුව බැක්ටීරියාවකට එන්නත් කරනු ලැබේ, එහිදී DNA වල මෙම කොටස සක්රිය කළ විට, දෙමුහුන් ප්රෝටීනයක් සංස්ලේෂණය වේ. මෙම තාක්ෂණය ජාන ඉංජිනේරු විද්‍යාවට අයත් වේ, එය 70 දශකයේ සංවර්ධනය කරන ලදී.
පිටපත් කිරීමේ තවත් ලක්ෂණයක් වන්නේ බැක්ටීරියා සෛලයක හර එන්සයිමය සමාන වන අතර σ උප ඒකක වෙනස් විය හැක. E. coli සතුව ඇත්තේ σ-උප ඒකක 7 ක් පමණි, ඔවුන් විවිධ ප්‍රවර්ධකයන් හඳුනා ගනී. මෙය අවශ්ය වන්නේ ඇයි? සෛලයකට ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණය එක් ජාන කාණ්ඩයකින් තවත් ජානයකට මාරු කිරීමට අවශ්ය නම්, එයට විවිධ σ-උප ඒකක භාවිතා කළ හැක. උදාහරණයක් ලෙස, තාප කම්පන ජාන ඇත, E. coli ඇයට ජීවත් වීමට ඉතා අපහසු තත්වයකට රත් කළහොත්, එය තාප කම්පනයට ප්‍රතිරෝධය, සෛලය තුළ සිදු වූ විනාශයට ප්‍රතිරෝධය යන හදිසි පද්ධතියක් ක්‍රියාත්මක කරයි. . මෙම පද්ධතියට සාමාන්යයෙන් ක්රියා නොකළ යුතු ජාන කට්ටලයක් ඇතුළත් වේ, මෙම ජානවලට ඔවුන්ගේම විශේෂ ප්රවර්ධකයෙකු ඇත. ඉන්පසුව ප්රධාන එක නොව තවත් σ-උප ඒකකයක් සංස්ලේෂණය කර මෙම ජාන සක්‍රීය කරයි. එනම් උප ඒකකයක වෙනසක් ජානවල ක්‍රමලේඛයේ වෙනසක් වේ. මෙය ජානවල ක්රියාකාරිත්වය නියාමනය කිරීමේ ක්‍රමයකි.
විකාශනය
අපි පරිවර්තනය වෙත යමු - ප්රෝටීන වල සංශ්ලේෂණය. එය සිදු කරනු ලබන්නේ රයිබසෝම මගිනි. රයිබසෝම උප ඒකක දෙකකින් සමන්විත වේ: විශාල සහ කුඩා.
සෑම උප අංශුවක්ම ප්රෝටීන දුසිම් කිහිපයකින් සමන්විත වන අතර, ඒ සෑම එකක්ම දැනටමත් අධ්යයනය කර ඇති අතර, සෑම ප්‍රෝටීනයක්ම උප අංශුවකට අසුරා ඇති ආකාරය දනී. ප්රෝටීන අධ්යයනය කිරීමේදී, විද්‍යුත් විච්ඡේදක ක්රමය භාවිතා කරනු ලැබේ, එනම් විශේෂ ජෙල් හෝ විශේෂ වාහකයක විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක, ප්රෝටීන් අණු ඒවායේ ආරෝපණය සහ අණුක බර අනුව, එනම් ක්ෂේත්‍රයේ බලපෑම යටතේ වෙන් කරනු ලැබේ. , ඔවුන් චලනය වීමට පටන් ගන්නා අතර විවිධ දුරින් එකිනෙකාගෙන් ඈත් විය හැක. ප්රෝටීන වෙන් කිරීම සඳහා තවත් ක්‍රමයක් වන්නේ වර්ණදේහ විද්යාව වන අතර එහි ප්‍රති result ලයක් ලෙස වාහකයා මත ලප ලබා ගන්නා අතර ඒ සෑම එකක්ම වෙනම ප්‍රෝටීනයකට අනුරූප වේ.
රයිබසෝමයේ ඇති ප්රෝටීන රයිබසෝම ආර්එන්ඒ වලින් සමන්විත පලංචියක් මත රඳවා ඇත. රයිබසෝම සෑදීම ආරම්භ වන්නේ රයිබසෝම ආර්එන්ඒ නැමීම් සහ ප්රෝටීන යම් අනුපිළිවෙලකට එයට ඇලී සිටීමට පටන් ගැනීමෙනි. රූපයේ දැක්වෙන්නේ රයිබොසෝම RNA ය. එහි දී, RNA නූල් යුගලයේ ස්වයං අනුපූරක කොටස්, හිසකෙස් (ද්විතියික ව්යුහය) සාදයි, පසුව RNA නැමීම් (RNA හි තෘතියික ව්යුහය), උප අංශු රාමුවක් සාදයි.
ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණයට සම්බන්ධ තවත් RNA වර්ගයක් වන්නේ හුවමාරු RNA (tRNA) ය. tRNA අණු සාපේක්ෂ වශයෙන් කුඩා වේ (රයිබොසෝම හෝ මැසෙන්ජර් RNA හා සසඳන විට). සියලුම tRNA පොදු ද්විතියික ව්යුහයක් බෙදා ගනී. tRNA අණුවේ අනුපූරක කලාප යුගල කිරීම හේතුවෙන්, කෙළවරේ ලූප සහිත "කඳන්" තුනක් සහ tRNA අණුවේ 5' සහ 3' අන්ත වලින් සාදන ලද "කඳක්" සෑදී ඇත (සමහර විට අමතර පස්වන පුඩුවක් සෑදේ) . මෙම ව්යුහයේ රූපය කුරුසයක් හෝ Cloverleaf ලෙස පෙනේ. මෙම පත්‍රයේ ඇති "හිස" ප්‍රතිකෝඩෝන ලූපයකින් නිරූපණය කෙරේ, මෙන්න ප්‍රතිකෝඩෝ - එම නියුක්ලියෝටයිඩ තුන mRNA හි කෝඩෝනය සමඟ අනුපූරක අන්තර්ක්‍රියා කරයි. අණුවේ කෙළවරින් සාදන ලද ප්‍රතිකෝඩෝන පුඩුවට ප්‍රතිවිරුද්ධ කඳ, ප්‍රතිග්‍රාහක කඳ ලෙස හැඳින්වේ - අනුරූප ඇමයිනෝ අම්ලය මෙහි අමුණා ඇත. ගැළපෙන tRNA සහ ඇමයිනෝ අම්ල ඇමයිනොඇසිල්-ටීආර්එන්ඒ සින්තටේස් ලෙස හඳුන්වන විශේෂ එන්සයිම මගින් හඳුනා ගැනේ. සෑම ඇමයිනෝ අම්ලයකටම තමන්ගේම ඇමයිනෝඇසිල්-ටීආර්එන්ඒ සින්තටේස් ඇත.
රයිබසෝමයේ මැසෙන්ජර් RNA (mRNA) අඩංගු වේ. mRNA හි කෝඩෝනය (නියුක්ලියෝටයිඩ තුනක්) සමඟ, හුවමාරු RNA හි ප්‍රතිකෝඩනය අනුපූරකව බැඳී ඇති අතර, ඇමයිනෝ අම්ල අපද්‍රව්‍ය එල්ලී ඇත. රූපයේ දැක්වෙන්නේ එවැනි ව්යුහයක් (tRNA සමඟ aminocil-tRNA නම් ඇමයිනෝ අම්ලයක්)
පරිවර්තන ක්රියාවලිය මෙන්ම පිටපත් කිරීමේ ක්‍රියාවලියද න්යෂ්ටික අම්ල අණුව දිගේ චලනය සමඟ සම්බන්ධ වේ, වෙනස වන්නේ රයිබසෝම නියුක්ලියෝටයිඩ තුනක් පියවර ගන්නා අතර RNA පොලිමරේස් එක පියවරක් තැබීමයි.
ඇමයිනොසිල් ටී-ආර්එන්ඒ රයිබසෝමයට ඇතුළු වන අතර, එම්ආර්එන්ඒ කෝඩෝනයට අනුපූරකව බන්ධනය වේ, එවිට ඇමයිනෝ අම්ල අපද්‍රව්‍ය එකිනෙක බැඳෙන ප්‍රතික්‍රියාවක් සිදු වන අතර ටී-ආර්එන්ඒ ඉවත් කරනු ලැබේ.
නියුක්ලියෝටයිඩ භාෂාවෙන් ඇමයිනෝ අම්ල භාෂාවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා "ශබ්දකෝෂය" ජාන කේතය ලෙස හැඳින්වේ. ඇමයිනෝ අම්ල - 20, නියුක්ලියෝටයිඩ - 4, 4 සංයෝජන සංඛ්යාව 2 = 16, සහ ඇමයිනෝ අම්ල 20, එසේ කේතනය දෙකක් නොව, අකුරු තුනක්, එක් එක් ත්රිත්ව කෝඩෝන ලෙස හැඳින්වේ. සෑම ඇමයිනෝ අම්ලයක්ම mRNA හි නියුක්ලියෝටයිඩ තුනකින් කේතනය කර ඇත (එය DNA මගින් කේතනය කෙරේ).
රූපයේ වගුවේ, පැති තීරු කෝඩෝනයේ වම් සහ දකුණු අකුරු සංකේතනය කරයි, ඉහළ පේළිය - මැද එක. උදාහරණයක් ලෙස, කෝඩෝනය AUG ඇමයිනෝ අම්ල මෙතියොනීන් සඳහා කේත කරයි. 4 සිට 3 දක්වා සංයෝජන ගණන = 64, එනම් සමහර ඇමයිනෝ අම්ල කෝඩෝන කිහිපයකින් කේතනය කර ඇත. කෝඩෝන තුනක් කිසිදු ඇමයිනෝ අම්ලයක් සඳහා කේතනය නොකරයි, ඒවා අවසන් කිරීමේ කෝඩෝන ලෙස හැඳින්වේ. ඒවා mRNA වලට ඇතුල් වූ විට, රයිබසෝම එහි ක්රියාකාරිත්වය නවත්වන අතර නිමි පොලිපෙප්ටයිඩ දාමය ඉවතට විසි කරයි.
ජාන කේත වගුව 60 ගණන්වල සම්පාදනය කරන ලදී. ආරම්භය තැබුවේ Nirenberg සහ Mattei විසිනි. ඔවුන් කෘත්‍රිම RNA සැකිලි එකතු කරන ලද සෛල සාරය පිළිබඳ අභ්‍යන්තර පරීක්ෂණ සිදු කිරීමට උත්සාහ කළහ. එකල තනි නියුක්ලියෝටයිඩ කෝඩෝන (UUU හෝ AAA) ඇමයිනෝ අම්ල සඳහා කේතනය නොකරන බව විශ්වාස කෙරිණි. Nirenberg සහ Mattei ඔවුන්ගේ අත්හදා බැලීම්වලදී පාලනයක් ලෙස polyU-RNA (එනම් uracil වලින් පමණක් සමන්විත) භාවිතා කළ නමුත් ප්රතික්රියාව සිදු වූයේ මෙම නළය තුළය. UUU කෝඩෝනය ෆීනයිලලනයින් ඇමයිනෝ අම්ලය සඳහා කේත කරන බව පැහැදිලි විය. ඉන්පසු ජාන කේතයේ වගුවක් සම්පාදනය කරන ලදී.
ජාන කේතය විශ්වීය වේ. සියලුම ක්ෂුද්ර ජීවීන් සඳහා එය සමාන වේ. මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ප්‍රවේණි කේතයේ සුළු වෙනස්කම් ඇත.
ජාන කේතය යනු ඇමයිනෝ අම්ල සඳහා කෝඩෝනවල ලිපි හුවමාරු වගුවකි. මානව ජාන කේතය මෑතකදී විකේතනය කර ඇති බව මාධ්‍යවේදීන් ලියන විට, මෙය දළ පාරිභාෂිත වරදකි. XX සියවසේ 60 ගණන්වල - මානව ජාන කේතය අනෙකුත් සියලුම ජීවීන් මෙන් එකම අවස්ථාවේදීම විකේතනය කරන ලදී. මානව ජෙනෝමය, එනම් සියලුම DNA අණු වල සම්පූර්ණ නියුක්ලියෝටයිඩ අනුපිළිවෙල මෑතකදී විකේතනය කර ඇත.
මෙම දේශනය Andrey Kulbachinsky (අණුක ජාන විද්‍යා ආයතනය, රුසියානු විද්‍යා ඇකඩමිය) විසින් සපයන ලද RNA පොලිමරේස් වල රූප භාවිතා කරයි.
DNA, RNA සහ ප්රෝටීන වල සංශ්ලේෂණය
අද දේශනයේ මාතෘකාව DNA, RNA සහ ප්රෝටීන වල සංශ්ලේෂණයයි. DNA සංශ්ලේෂණය ප්‍රතිනිර්මාණය හෝ ප්‍රතිනිර්මාණය (දෙගුණ කිරීම) ලෙස හැඳින්වේ, RNA සංස්ලේෂණය පිටපත් කිරීම (ඩීඑන්ඒ සමඟ නැවත ලිවීම), පණිවිඩකරු RNA මත රයිබසෝමයක් මගින් සිදු කරන ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණය පරිවර්තනය ලෙස හැඳින්වේ, එනම් අපි නියුක්ලියෝටයිඩ භාෂාවෙන් භාෂාවට පරිවර්තනය කරමු. ඇමයිනෝ අම්ල.
මෙම විෂය අධ්යයනය කර ඇති ගැඹුර පිළිබඳ අදහසක් ඔබට ලබා දීම සඳහා අපි මෙම සියලු ක්‍රියාවලීන් පිළිබඳ කෙටි දළ විශ්ලේෂණයක් ලබා දීමට උත්සාහ කරමු, ඒ සමඟම අණුක තොරතුරු පිළිබඳව වඩාත් විස්තරාත්මකව වාසය කරමු.
DNA අනුවර්තනය
හෙලික දෙකකින් සමන්විත DNA අණුව, සෛල බෙදීමේදී දෙගුණ වේ. DNA දෙගුණ කිරීම පදනම් වී ඇත්තේ කෙඳි නොකැඩූ විට, එක් එක් නූල් සඳහා අනුපූරක පිටපතක් සම්පූර්ණ කළ හැකි වන පරිදි මුල් පිටපත පිටපත් කරන DNA අණුවේ කෙඳි දෙකක් ලබා ගැනීමයි.
DNA පරාමිති වලින් එකක් ද මෙහි දක්වා ඇත, මෙය හෙලික්ස් හි තණතීරුවයි, සෑම සම්පූර්ණ හැරීමක් සඳහාම පාදක යුගල 10 ක් ඇත, එක් පියවරක් ළඟම ඇති ලෙජ් අතර නොව එකක් හරහා බව සලකන්න, DNA කුඩා වලක් ඇති බැවින් සහ විශාල එකක්. නියුක්ලියෝටයිඩ අනුපිළිවෙල හඳුනා ගන්නා ප්රෝටීන් ප්රධාන වලක් හරහා DNA සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරයි. හෙලික්ස් හි තාරතාව ඇන්ග්ස්ට්‍රොම් 34 ක් වන අතර ද්විත්ව හෙලික්ස් හි විෂ්කම්භය ඇන්ග්ස්ට්‍රෝම් 20 කි.
DNA ප්‍රතිවර්තනය සිදු කරනු ලබන්නේ DNA පොලිමරේස් එන්සයිමය මගිනි. මෙම එන්සයිමයට DNA වර්ධනය කළ හැක්කේ 3' අන්තයේ පමණි. DNA අණුව ප්‍රතිවිරුද්ධ බව ඔබට මතක ඇති, එහි විවිධ අන්ත 3΄ අන්තය සහ 5΄ අන්තය ලෙස හැඳින්වේ. එක් එක් නූලෙහි නව පිටපත් සංශ්ලේෂණය කිරීමේදී, එක් නව කෙඳි 5΄ සිට 3΄ දක්වා දිශානුගත වන අතර අනෙක 3΄ සිට 5-පර්යන්තය දක්වා දිශානුගත වේ. කෙසේ වෙතත්, DNA පොලිමරේස් 5΄ අවසානය දිගු කළ නොහැක. එබැවින්, එන්සයිමයට "පහසු" දිශාවකට වැඩෙන DNA වල එක් තන්තුවක සංශ්ලේෂණය අඛණ්ඩව සිදු වේ (එය ප්‍රමුඛ හෝ ප්‍රමුඛ පෙළ ලෙස හැඳින්වේ), සහ අනෙක් නූල් සංශ්ලේෂණය කෙටියෙන් සිදු කෙරේ. කොටස් (ඒවා විස්තර කළ විද්යාඥයාට ගෞරවයක් වශයෙන් ඒවා Okazaki කොටස් ලෙස හැඳින්වේ). එවිට මෙම කොටස් එකට මසා ඇති අතර, එවැනි නූල් පසුගාමී නූල් ලෙස හැඳින්වේ, සාමාන්යයෙන්, මෙම නූල් අනුකරණය මන්දගාමී වේ. ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමේදී සෑදෙන ව්යුහය ප්‍රතිනිර්මාණ දෙබල ලෙස හැඳින්වේ.
අපි බැක්ටීරියාවක ප්‍රතිවර්තනය වන DNA දෙස බැලුවහොත්, මෙය ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂයකින් නිරීක්ෂණය කළ හැකි නම්, එය මුලින්ම "ඇස" සාදන බව අපට පෙනෙනු ඇත, පසුව එය ප්‍රසාරණය වේ, අවසානයේ සම්පූර්ණ වෘත්තාකාර DNA අණුව ප්‍රතිනිර්මාණය වේ. ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමේ ක්රියාවලිය ඉතා නිරවද්‍යතාවයකින් සිදු වේ, නමුත් නිරපේක්ෂ නොවේ. බැක්ටීරියා DNA පොලිමරේස් වැරදි සිදු කරයි, එනම්, එය DNA අණුවෙහි තිබූ වැරදි නියුක්ලියෝටයිඩය, ආසන්න වශයෙන් 10-6 සංඛ්යාතයකින් ඇතුල් කරයි. යුකැරියෝට් වල, එන්සයිම වඩාත් නිවැරදිව ක්රියා කරයි, ඒවා වඩාත් සංකීර්ණ බැවින්, මිනිසුන් තුළ DNA ප්‍රතිවර්තනයේ දෝෂ මට්ටම 10-7 - 10 -8 ලෙස ගණන් බලා ඇත. ප්‍රවේනියේ විවිධ ප්‍රදේශ වල ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමේ නිරවද්‍යතාවය වෙනස් විය හැක, විකෘති සංඛ්‍යාත වැඩි ප්‍රදේශ ඇති අතර වඩාත් ගතානුගතික කලාප ඇත, එහිදී විකෘති කලාතුරකින් සිදු වේ. මෙහිදී, විවිධ ක්‍රියාවලීන් දෙකක් වෙන්කර හඳුනාගත යුතුය: DNA විකෘතියක පෙනුමේ ක්රියාවලිය සහ විකෘතිය සවි කිරීමේ ක්රියාවලිය. සියල්ලට පසු, විකෘති මාරාන්තික ප්‍රති result ලයකට තුඩු දෙන්නේ නම්, ඒවා ඊළඟ පරම්පරාවල නොපෙන්වන අතර, දෝෂය මාරාන්තික නොවේ නම්, එය ඊළඟ පරම්පරාවල නිවැරදි කරනු ඇත, අපට එහි ප්‍රකාශනය නිරීක්ෂණය කිරීමට සහ අධ්යයනය කිරීමට හැකි වනු ඇත. DNA ප්‍රතිනිර්මාණයේ තවත් ලක්ෂණයක් වන්නේ DNA පොලිමරේස් හට සංස්ලේෂණ ක්රියාවලිය තනිවම ආරම්භ කළ නොහැකි වීමයි, එයට "බීජයක්" අවශ්ය වේ. සාමාන්යයෙන්, එවැනි බීජයක් ලෙස RNA කැබැල්ලක් භාවිතා වේ. අපි කතා කරන්නේ බැක්ටීරියාවක ජෙනෝමය ගැන නම්, අනුකරණයේ මූලාරම්භය (මූලාශ්රය, ආරම්භය) ලෙස හැඳින්වෙන විශේෂ ලක්ෂ්‍යයක් තිබේ, මේ අවස්ථාවේ දී ආර්එන්ඒ සංස්ලේෂණය කරන එන්සයිමයෙන් හඳුනාගත් අනුපිළිවෙලක් ඇත. එය RNA පොලිමරේස් පන්තියට අයත් වන අතර මෙම අවස්ථාවේ දී ප්‍රයිමේස් ලෙස හැඳින්වේ. RNA පොලිමරේස් වලට බීජ අවශ්ය නොවන අතර මෙම එන්සයිමය RNA හි කෙටි කොටසක් සංස්ලේෂණය කරයි - DNA සංස්ලේෂණය ආරම්භ වන “බීජය”.
පිටපත් කිරීම
ඊළඟ ක්රියාවලිය වන්නේ පිටපත් කිරීමයි. අපි එය වඩාත් විස්තරාත්මකව වාසය කරමු.
පිටපත් කිරීම යනු DNA මත RNA සංශ්ලේෂණයයි, එනම් DNA අණුවක් මත RNA අනුපූරක තන්තුවක සංශ්ලේෂණය RNA පොලිමරේස් එන්සයිමය මගින් සිදු කෙරේ. Escherichia coli වැනි බැක්ටීරියා වලට එක් RNA පොලිමරේස් ඇති අතර සියලුම බැක්ටීරියා එන්සයිම එකිනෙකට බෙහෙවින් සමාන ය; ඉහළ ජීවීන් තුළ (යුකැරියෝටේ) එන්සයිම කිහිපයක් ඇත, ඒවා RNA පොලිමරේස් I, RNA පොලිමරේස් II, RNA පොලිමරේස් III ලෙස හැඳින්වේ, ඒවාට බැක්ටීරියා එන්සයිම සමඟ සමානකම් ඇත, නමුත් ඒවා වඩාත් සංකීර්ණ වේ, ඒවායේ ප්රෝටීන් වැඩි ප්‍රමාණයක් අඩංගු වේ. සෑම වර්ගයකම යුකැරියෝටික් ආර්එන්ඒ පොලිමරේස් වලට තමන්ගේම විශේෂ කාර්යයන් ඇත, එනම් එය යම් ජාන කට්ටලයක් පිටපත් කරයි. පිටපත් කිරීමේදී RNA සංස්ලේෂණය සඳහා අච්චුවක් ලෙස ක්රියා කරන DNA තන්තු සංවේදනය හෝ අච්චුව ලෙස හැඳින්වේ. ඩීඑන්ඒ වල දෙවන තන්තුව කේතීකරණය නොවන ලෙස හැඳින්වේ (අනුපූරක RNA ප්රෝටීන කේතනය නොකරයි, එය "අර්ථ විරහිත").
පිටපත් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේ අදියර තුනක් ඇත. පළමු අදියර වන්නේ පිටපත් කිරීම ආරම්භ කිරීමයි - RNA නූල් සංශ්ලේෂණයේ ආරම්භය, නියුක්ලියෝටයිඩ අතර පළමු බන්ධනය සෑදී ඇත. එවිට නූල් ගොඩනඟා, එහි දිගු කිරීම - දිගු කිරීම, සහ සංශ්ලේෂණය අවසන් වූ විට, අවසන් වීම සිදු වේ, සංස්ලේෂණය කරන ලද RNA නිදහස් කිරීම. ඒ සමගම, RNA පොලිමරේස් DNA "පීල්" සහ නව පිටපත් කිරීමේ චක්රයක් සඳහා සූදානම් වේ. බැක්ටීරියා RNA පොලිමරේස් ඉතා විස්තරාත්මකව අධ්යයනය කර ඇත. එය ප්රෝටීන් උප ඒකක කිහිපයකින් සමන්විත වේ: α-උප ඒකක දෙක (මේවා කුඩා උප ඒකක), β- සහ β΄-උප ඒකක (විශාල උප ඒකක) සහ ω-උප ඒකක. ඔවුන් එක්ව ඊනියා අවම එන්සයිමය හෝ හර-එන්සයිමය සාදයි. σ-උප ඒකකය මෙම හර එන්සයිමයට සම්බන්ධ කළ හැක. RNA සංශ්ලේෂණය ආරම්භ කිරීමට, පිටපත් කිරීම ආරම්භ කිරීමට σ-උප ඒකකය අවශ්ය වේ. ආරම්භය සිදු වූ පසු, σ-උප ඒකකය සංකීර්ණයෙන් වෙන් වී ඇති අතර, හරය-එන්සයිමය තවදුරටත් වැඩ (දාම දිගු කිරීම) සිදු කරයි. DNA සමඟ සම්බන්ධ වූ විට, σ අනු ඒකකය පිටපත් කිරීම ආරම්භ කළ යුතු ස්ථානය හඳුනා ගනී. එය ප්රවර්ධකයෙකු ලෙස හැඳින්වේ. ප්රවර්ධකයක් යනු RNA සංශ්ලේෂණයේ ආරම්භය පෙන්නුම් කරන නියුක්ලියෝටයිඩ අනුපිළිවෙලකි. σ-උප ඒකකය නොමැතිව, ප්‍රවර්ධකයාට හර-එන්සයිමය හඳුනාගත නොහැක. මූලික එන්සයිමය සමඟ σ අනු ඒකකය සම්පූර්ණ එන්සයිමය හෝ හොලෝඑන්සයිමය ලෙස හැඳින්වේ.
σ-උප ඒකකය හඳුනාගත් ප්‍රවර්ධකයා වන DNA සමඟ සම්බන්ධ වූ පසු, holoenzyme ද්විත්ව නූල් හෙලික්ස් ඉවත් කර RNA සංශ්ලේෂණය ආරම්භ කරයි. නොකැළඹුණු DNA වල දිග හැරීම පිටපත් කිරීමේ ආරම්භයේ ලක්ෂ්‍යය වන අතර, රයිබොනියුක්ලියෝටයිඩයක් අනුපූරකව සම්බන්ධ කළ යුතු පළමු නියුක්ලියෝටයිඩය වේ. පිටපත් කිරීම ආරම්භ වන අතර, σ අනු ඒකකය පිටත් වේ, සහ හර එන්සයිමය RNA දාමයේ දිගු කිරීම දිගටම කරගෙන යයි. එවිට අවසන් වීම සිදු වේ, හරය-එන්සයිම මුදා හරින අතර නව සංශ්ලේෂණ චක්රයක් සඳහා සූදානම් වේ.
පිටපත් කිරීම දිගු වන්නේ කෙසේද?
RNA වර්ධනය වන්නේ 3' අවසානයේය. සෑම නියුක්ලියෝටයිඩයක්ම සම්බන්ධ කිරීමෙන්, හරය-එන්සයිමය DNA ඔස්සේ පියවරක් ගෙන එක් නියුක්ලියෝටයිඩයකින් මාරු වේ. ලෝකයේ සෑම දෙයක්ම සාපේක්ෂ බැවින්, හරය-එන්සයිම නිශ්චල බවත්, DNA එය හරහා "ඇදගෙන" ඇති බවත් අපට පැවසිය හැකිය. ප්රතිඵලය ද එසේම වනු ඇති බව පැහැදිලිය. නමුත් අපි DNA අණුව දිගේ චලනය ගැන කතා කරමු. හර එන්සයිමය සෑදෙන ප්රෝටීන් සංකීර්ණයේ ප්‍රමාණය 150 Ǻ වේ. RNA පොලිමරේස් මානයන් - 150×115×110Ǻ. එනම් එය එවැනි නැනෝ යන්ත්‍රයකි. RNA පොලිමරේස් වල වේගය තත්පරයට නියුක්ලියෝටයිඩ 50 දක්වා වේ. ඩීඑන්ඒ සහ ආර්එන්ඒ සහිත මූලික එන්සයිමයේ සංකීර්ණය දිගු සංකීර්ණය ලෙස හැඳින්වේ. එහි DNA-RNA දෙමුහුන් අඩංගු වේ. එනම්, DNA සමඟ RNA යුගලනය වන ස්ථානය මෙය වන අතර, RNA හි 3'-අන්තය තවදුරටත් වර්ධනය සඳහා විවෘතව පවතී. මෙම දෙමුහුන් ප්‍රමාණය මූලික යුගල 9 කි. DNA වල නොකැඩූ කලාපය ආසන්න වශයෙන් පාද යුගල 12 ක් දිග වේ.
RNA පොලිමරේස් නොකැඩූ ස්ථානය ඉදිරිපිට DNA සමඟ බැඳී ඇත. මෙම කලාපය ඉදිරිපස DNA duplex ලෙස හඳුන්වන අතර පාද යුගල 10ක් දිගයි. පොලිමරේස් පිටුපස DNA duplex ලෙස හඳුන්වන DNA වල දිගු කොටසක් සමඟද සම්බන්ධ වේ. බැක්ටීරියා වල ආර්එන්ඒ පොලිමරේස් සංස්ලේෂණය කරන මැසෙන්ජර් ආර්එන්ඒ වල ප්‍රමාණය නියුක්ලියෝටයිඩ 1000ක් හෝ ඊට වැඩි ප්‍රමාණයකට ළඟා විය හැක. යුකැරියෝටික් සෛල තුළ, සංස්ලේෂණය කරන ලද DNA වල ප්‍රමාණය 100,000 හෝ නියුක්ලියෝටයිඩ මිලියන කිහිපයක් දක්වා ළඟා විය හැකිය. ඇත්ත වශයෙන්ම, ඒවා සෛලවල එවැනි ප්‍රමාණවලින් පවතින්නේද, නැතහොත් සංස්ලේෂණය කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී ඒවා සැකසීමට කාලය තිබිය හැකිද යන්න නොදනී.
දිගු සංකීර්ණය තරමක් ස්ථායී වේ, මන්ද ඔහු විශිෂ්ට කාර්යයක් කළ යුතුය. එනම්, එය විසින්ම, එය DNA සමඟ "වැටෙන්නේ නැත". තත්පරයකට නියුක්ලියෝටයිඩ 50ක් දක්වා වේගයකින් DNA හරහා ගමන් කිරීමට එයට හැකියාව ඇත. මෙම ක්රියාවලිය විස්ථාපනය (හෝ, ස්ථාන මාරුව) ලෙස හැඳින්වේ. RNA පොලිමරේස් (core-enzyme) සමඟ DNA වල අන්තර්ක්‍රියා මෙම DNA අනුපිළිවෙල මත රඳා නොපවතී, σ- අනු ඒකකයට ප්‍රතිවිරුද්ධව. සහ හරය-එන්සයිමය, ඇතැම් අවසන් සංඥා හරහා ගමන් කරන විට, DNA සංශ්ලේෂණය සම්පූර්ණ කරයි.
මූලික එන්සයිමයේ අණුක ව්යුහය වඩාත් විස්තරාත්මකව විශ්ලේෂණය කරමු. ඉහත සඳහන් කළ පරිදි, මූලික එන්සයිම α- සහ β-උප ඒකක වලින් සමන්විත වේ. ඒවා සම්බන්ධ වී ඇත්තේ ඒවා "කට" හෝ "නියපොත්තක්" සෑදෙන ආකාරයට ය. α-උප ඒකක මෙම "නියපොතු" පාදයේ පිහිටා ඇති අතර, ව්යුහාත්මක කාර්යයක් ඉටු කරයි. ඒවා DNA සහ RNA සමඟ අන්තර් ක්රියා කරන බවක් නොපෙනේ. ω උප ඒකකය ව්යුහාත්මක ක්‍රියාකාරිත්වයක් ඇති කුඩා ප්‍රෝටීනයකි. කාර්යයේ ප්රධාන කොටස β- සහ β΄-උප ඒකකවල කොටස මත වැටේ. රූපයේ, β΄ උප ඒකකය ඉහළින් ද, β අනු ඒකකය පහළින් ද දැක්වේ.
ප්රධාන නාලිකාව ලෙස හඳුන්වන "මුඛය" ඇතුළත එන්සයිමයේ ක්රියාකාරී ස්ථානයයි. නියුක්ලියෝටයිඩ සම්බන්ධ කිරීම, ආර්එන්ඒ සංශ්ලේෂණය අතරතුර නව බන්ධනයක් ඇතිවීම සිදු වන්නේ මෙහිදීය. ආර්එන්ඒ පොලිමරේස් හි ප්රධාන නාලිකාව වන්නේ ඩීඑන්ඒ දිග්ගැස්සෙන විට පවතින ස්ථානයයි. මෙම ව්යුහය තුළ පවා, RNA සංශ්ලේෂණය සඳහා නියුක්ලියෝටයිඩ සපයනු ලබන පැත්තේ ඊනියා ද්විතියික නාලිකාවක් ඇත.
RNA පොලිමරේස් මතුපිට ආරෝපණ බෙදා හැරීම එහි කාර්යයන් සපයයි. බෙදා හැරීම ඉතා තාර්කික ය. න්යෂ්ටික අම්ල අණුව සෘණ ආරෝපිත වේ. එබැවින් සෘණ ආරෝපිත DNA රැඳවිය යුතු ප්රධාන නාලිකාවේ කුහරය ධන ආරෝපණ වලින් පෙලගැසී ඇත. RNA පොලිමරේස් මතුපිට ඍණ ආරෝපිත ඇමයිනෝ අම්ල වලින් සාදා ඇත්තේ DNA එයට ඇලවීම වැළැක්වීම සඳහාය.
RNA පොලිමරේස් අණුක යන්ත්‍රයක් මෙන් ක්රියා කරන අතර එහි විවිධ කොටස් ඇති අතර ඒ සෑම එකක්ම තමන්ගේම කාර්යයක් ඉටු කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, "මුඛය" මත එල්ලා ඇති β΄-උප ඒකකයේ කොටස ඉදිරි DNA ද්විත්වය රඳවා තබා ගනී. මෙම කොටස "පිල" ලෙස හැඳින්වේ. DNA සමඟ බැඳීමෙන් පසු, ඇන්ග්ස්ට්‍රොම් 30 ක මාර්ගයක් හරහා පියන පහත් කර පිටපත් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී පිටතට වැටිය නොහැකි වන පරිදි DNA කලම්ප කරයි.
"මුඛය" තුළ RNA පොලිමරේස් වල ක්රියාකාරී මධ්‍යස්ථානයක් ඇත, එනම් DNA න්‍යාසය සමඟ පැති නාලිකාව හරහා ලැබෙන ribonucleoizdtriphosphate හි අනුපූරක අන්තර්ක්‍රියා සෘජුවම සිදුවන ස්ථානයයි. අලුතින් පැමිණි නියුක්ලියෝටයිඩය සැකිල්ලට අනුපූරක නම්, එය RNA හි නිදහස් 3 "-අන්තයට එන්සයිමය වශයෙන් මැහුම් කර ඇත. එහි ස්වභාවය අනුව, RNA හි නව බන්ධනයක් සෑදීමේ ප්රතික්රියාව නියුක්ලියෝෆිලික් ආදේශන ප්‍රතික්‍රියා වලට යොමු වේ.මැග්නීසියම් අයන දෙකක් සහභාගී වේ. එහි එක් අයනයක් නිරතුරුවම ක්රියාකාරී මධ්‍යයේ පවතින අතර, දෙවනුව මැග්නීසියම් අයනය නියුක්ලියෝටයිඩය සමඟ ඇතුළු වන අතර, රයිබොනියුක්ලියෝටයිඩ අතර නව බන්ධනයක් ඇතිවීමෙන් පසුව, නව නියුක්ලියෝටයිඩය එහි නව මැග්නීසියම් අයන සමඟ ඇතුල් වේ.
RNA පොලිමරේස් වලින් පිටවීමේදී DNA-RNA දෙමුහුන් නොකැඩී තිබිය යුතුය. මෙයට "ස්පයික්" නම් ව්යුහයක් ඇතුළත් වේ.
සංක්‍රාන්තියේදී, එනම් DNA තන්තු දිගේ RNA පොලිමරේස් චලනය වන අතර, α-උප ඒකකයේ සිට පහළ සිට ඉහළට ඇලී සිටින α-හෙලික්සීය ව්යුහයක් සම්බන්ධ වේ.
එන්සයිමයේ කුමන කොටස කුමන කාර්යභාරයක් ඉටු කරන්නේදැයි ඔබ සොයා ගත්තේ කෙසේද? අණුක ජීව විද්‍යාඥයින් පහත දේ කරයි. ඔවුන් ප්රෝටීන් අනුපිළිවෙලෙහි කොටසක් ඉවත් කර නැති වී ඇති කාර්යය කුමක්දැයි බලන්න. කලම්ප කැබැල්ලක් ඉවතට විසි කළහොත් (එය විසි කරන විට එහි ඩීඑන්ඒ රඳවාගෙන සිටි බව මෙතෙක් දැන සිටියේ නැත) එවිට ඩීඑන්ඒ නොඇලෙන බව පෙන්වා දී ඇත. ඉදිරිපස ඩුප්ලෙක්ස් හි DNA ඉවත් කළ හොත් එම ප්රතිඵලයම ලබා ගනී. ඉතිරිය - RNA-DNA දෙමුහුන් සහ පසුපස ඩුප්ලෙක්ස් - RNA පොලිමරේස් සමඟ දුර්වල ලෙස සම්බන්ධ වේ.
මැග්නීසියම් වර්ධනය වන DNA අණුවේ පොස්පේට් සහ අලුතින් එන නියුක්ලියෝටයිඩවල පොස්පේට් අතර බන්ධනය සම්බන්ධීකරණය කරයි. මෙම අවස්ථාවේ දී, ප්‍රතික්‍රියා අනුපිළිවෙලක් සිදු වේ, එය නියුක්ලියෝෆිලික් ආදේශන ප්‍රතික්‍රියා ලෙස හැඳින්වේ. මෙම සංකීර්ණය තුළ ඇති බැඳීම් වෙනස් වන ආකාරය දන්නා කරුණකි. නව නියුක්ලියෝටයිඩය පැමිණෙන්නේ වෙනත් මැග්නීසියම් අයනයකට බන්ධනය වීමෙනි. මෙලෙස නව නියුක්ලියෝටයිඩය වැඩෙන DNA තන්තු සමග අන්තර්ක්‍රියා කරයි. ප්රතික්රියාව අවසානයේ, එන්සයිමයේ ක්රියාකාරී ස්ථානයෙන් දෙවන මැග්නීසියම් අයන ඉවත් කරනු ලැබේ.
RNA පොලිමරේස් යනු අණුක යන්ත්‍රවල නියෝජිතයෙකි. ඩීඑන්ඒ සංස්ලේෂණය ආරම්භයේදී ගේට්ටුව පහත් කර ඇති කාරණයට අමතරව, ආර්එන්ඒ සංස්ලේෂණයේ අනෙකුත් කොටස්වල අනුකූලතාව වෙනස් වේ; ආර්එන්ඒ දාමයේ වර්ධනයේදී, එහි චක්‍රීය වෙනස්කම් සිදු වේ, එය ආරම්භයේදී තරම් ශක්තිමත් නොවේ. දාමයේ සංශ්ලේෂණය. ආරම්භයේ දී, ගේට්ටුව 30 Ǻ පහත හෙලන අතර, එන්සයිමයේ සෑම පියවරක් සමඟම, DNA එක නියුක්ලියෝටයිඩයකින් දිගු වේ. RNA පොලිමරේස් මූලද්‍රව්‍ය F-helix (ඇල්ෆා-හීලික්ස් ව්යුහය, බීටා උප ඒකකයේ සිට ප්රධාන නාලිකාවට ඉහළට තියුණු වීම) DNA ඔස්සේ ගමන් කිරීමට සම්බන්ධ වේ. ඒ සමගම, F-helix නැමීම්, RNA-DNA සංකීර්ණය සමඟ ගමන් කරයි, ඒවායින් නිදහස් කර නැවත කෙළින් වේ. F-helix එක පියවරකින් 3.4 Ǻ චලනය වේ. මෙය හරියටම RNA පොලිමරේස් පියවරයි.
ආර්එන්ඒ පොලිමරේස් හි විවිධ කොටස්වල අනුකූලතාවයේ වෙනස සිදුවන්නේ විභව ශක්තියේ වෙනසක් නිසා වන අතර එය විද්‍යුත් ස්ථිතික සහ ජලභීතික අන්තර්ක්‍රියා සමඟ සම්බන්ධ වේ. අපට පහත සාදෘශ්‍යයක් අඳින්න පුළුවන්. අපි ඇපල් කන්දක් සහිත තැටියක් ගත්තොත්, අපි මෙම තැටි සොලවා පසු, ඇපල් තැටි මත ඒකාකාරව පැතිරෙනු ඇත. ඒ සමගම, ගුරුත්වාකර්ෂණ ක්රියාකාරිත්වය හා සම්බන්ධ ඔවුන්ගේ විභව ශක්තිය වෙනස් වනු ඇත. RNA සින්තේස් අණුව "සෙලවීම" (සහ එය "සෙලවීම" නම්, සෛලයේ අනෙකුත් සියලුම අණු, බ්‍රව්නියානු චලිතය), එවිට එය අඩු විභව ශක්තියක් සහිත අනුකූලතාවයක් ලබා ගැනීමට පටන් ගනී. එනම්, අණුක යන්ත්රයක චලනයෙහි මූලාශ්රය එහි තනි සංරචකවල තාප චලනයෙහි ශක්තිය වන අතර, යන්ත්රයේ උපාංගය මෙම චලනය අපේක්ෂිත ප්රතිඵලය කරා යොමු කරයි. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, අණුක යන්ත්රය ශක්තිය පරිභෝජනය කරයි, එය ප්රධාන වශයෙන් ඇතැම් බන්ධනවල තත්වය වෙනස් කිරීමට භාවිතා කරයි.
දැන් අපි පිටපත් කිරීමේ ආරම්භය කෙරෙහි අවධානය යොමු කරමු. දැනටමත් සඳහන් කර ඇති පරිදි, σ-උප ඒකකයේ සහභාගීත්වයෙන් ආරම්භය සිදු කරනු ලැබේ. එය ප්රවර්ධකයක් ලෙස හඳුන්වන DNA ව්යුහයක් සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරයි. එය Escherichia coli හි එවැනි ව්යුහයක් ඇත. ආරම්භක ලක්ෂ්‍යයට පෙර නියුක්ලියෝටයිඩ දහයක් ටාටා පෙට්ටිය වේ. මෙය අනිවාර්යයෙන්ම අනුපිළිවෙල නොවේ, නමුත් එය σ-උප ඒකකය සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කිරීම සඳහා "පරමාදර්ශී" අනුපිළිවෙලයි, එනම් පිටපත් කිරීම වඩාත් කාර්යක්ෂමව ආරම්භ කරන එකයි. මෙම අනුපිළිවෙලෙහි තනි නියුක්ලියෝටයිඩ ආදේශ කිරීම පිටපත් කිරීමේ ආරම්භයේ කාර්යක්ෂමතාව අඩු කරයි. ඊට පෙර තවත් නියුක්ලියෝටයිඩ 35ක් පමණ "-35" නම් ව්‍යුහයකි. මෙම අනුපිළිවෙල σ-උප ඒකකය මගින් ද හඳුනා ගැනේ. මෙම ව්යුහය ("-10" සහ "-35" අනුපිළිවෙලෙහි එකතුවක්) සම්භාව්ය ප්‍රවර්ධකයා ලෙස හැඳින්වූයේ, මන්ද ඇය මුලින්ම විස්තර කරන ලදී. නමුත් ප්‍රවර්ධක උපාංගය වෙනස් විය හැකි බව පෙනී ගියේය. මෙම ප්‍රභේදයට එකම ටාටා පෙට්ටිය ඇතුළත් නමුත් "-35" අනුක්‍රමය නොමැත, කෙසේ වෙතත් අමතර නියුක්ලියෝටයිඩ දෙකක් ඇත, එය ප්‍රවර්ධකයා හඳුනා ගැනීමට σ අනු ඒකකයට ප්‍රමාණවත් වේ.
මෙම ව්යුහය දිගු ප්රවර්ධකයක් ලෙස හැඳින්වේ. RNA පොලිමරේස් හි σ-උප ඒකකය DNA හි ප්රවර්ධකයක් මත හිඳ ප්‍රවර්ධකයේ කොටස් සමඟ ප්රෝටීන් අණුවේ විවිධ කොටස් සමඟ අන්තර් ක්රියා කරයි. එය DNA ප්රධාන වලක් හරහා σ-උප ඒකකය මගින් හඳුනා ගැනේ. හරය-එන්සයිමයේ ඇති σ-උප ඒකකය ප්‍රවර්ධකයා සමඟ බැඳීමෙන් පසුව, මෙම කලාපයේ DNA දිය වීමට පටන් ගනී (DNA strands unwind). අවසාන දේශනයේ දී, A-T යුගලයේ දී, G-C යුගලයට වඩා නියුක්ලියෝටයිඩ අතර බන්ධන පහසුවෙන් කැඩී යන බව සාකච්ඡා කරන ලදී, මන්ද යත් දෙවනුව හයිඩ්‍රජන් බන්ධන 3 ක් සහ පළමු දෙක අඩංගු වන බැවිනි. ප්‍රවර්ධකයෙහි A-T යුගල අඩංගු වේ, එබැවින් එය ඉතා පහසුවෙන් දිය වේ. ඉන්පසු RNA සංශ්ලේෂණය ආරම්භ වේ, වර්ධනය වන RNA දාමය σ-උප ඒකකය පිටතට තල්ලු කරයි, සහ අනෙකුත් වෙනස්කම් සිදු වන අතර එමඟින් σ-උප ඒකකය හර එන්සයිමයෙන් විඝටනය වීමට හේතු වේ.
දැන් අපි ප්‍රෝටීනයක විවිධ කොටස්වල ක්රියාකාරිත්වය අධ්යයනය කරන ආකාරය පිළිබඳ උදාහරණයක් දෙන්නෙමු. ඔබ කුඩා ප්රෝටීන් කැබැල්ලක් කපා ප්‍රෝටීනයේ ක්රියාකාරිත්වය වෙනස් වී ඇති ආකාරය දුටුවහොත්, කැපූ කැබැල්ලේ ක්රියාකාරිත්වය කුමක්දැයි ඔබට තේරුම් ගත හැකිය. අපගේ නඩුවේදී, අපි එය වෙනස් ආකාරයකින් කළා. අපි DNA පොලිමරේස් දෙකක් ගත්තා, එකක් Escherichia coli වලින්, අනෙක 800 C දී වර්ධනය වන තාපයට ආදරය කරන බැක්ටීරියාවකින් (thermophilic), (රසායනාගාර තත්වයන් තුළ, ඒවා තාපාංකය තුළ තාප ස්ථායයක ඇති නළයක වගා කෙරේ. ජලය, ස්වාභාවික තත්වයන් යටතේ ඔවුන් ජීවත් වන්නේ උණු දිය උල්පත් වල, 98 ° C දී ජීවත් විය හැකි ඒවා ඇත), එබැවින්, එහි RNA පොලිමරේස් සහ σ- අනු ඒකකයේ ප්‍රශස්ත ක්රියාකාරිත්වය 80 ° C වේ (රූපයේ, σ-උප ඒකකය තාපගතික බැක්ටීරියාවක රතු පැහැයෙන් ද, E. coli කහ පැහැයෙන් ද දැක්වෙන අතර, E. කූරු වල මිනිස් සිරුරේ උෂ්ණත්වයේ දී (එය බඩවැල්වල ජීවත් වන බැවින්) වඩාත් ඵලදායී ලෙස ක්රියා කරයි. එහි σ-උප ඒකකයේ ඇත්තේ කොටස් හතරක් පමණි, ප්‍රෝටීනය කපා ඇති අතර මෙම σ-උප ඒකකය තාපගතික බැක්ටීරියාවක σ-උප ඒකකයෙන් කැබැල්ලකින් විලයනය කර ඇත. ඉන්පසු තාපගතික බැක්ටීරියාවකින් විවිධ කොටස් ඇතුල් කරන ලද අතර, ඒවා සමඟ σ-උප ඒකකයේ විවිධ කොටස් ප්‍රතිස්ථාපනය කරන ලදී. ඉන් පසුව ලැබෙන විලයන ප්‍රෝටීනය සෙල්සියස් අංශක 200 දී ක්‍රියාකාරීද නැද්ද යන්න සොයා බැලීය. මෙම උෂ්ණත්වයේ දී තාපගතික බැක්ටීරියාවක් ක්රියා නොකරයි, එය එය ඉතා සීතල වන අතර E. coli ක්රියාකාරී වේ. රූපයේ දැක්වෙන්නේ දී ඇති උෂ්ණත්වයකදී, එම සංයෝජනය පමණක් ක්‍රියාත්මක වන අතර, එහි σ-උප ඒකකයේ පළමු සහ දෙවන කොටස් Escherichia coli වලින් ද, තෙවන සහ සිව්වන තාපගතික බැක්ටීරියා වලින් ද ඇත. මේ අනුව, σ-උප ඒකකයේ ක්රියාකාරිත්වයේ උෂ්ණත්වය පළමු හා දෙවන සංරචක මගින් තීරණය කරනු ලබන බව නිගමනය වේ.
ඇත්ත වශයෙන්ම, ප්රෝටීනයක් නොව, DNA කපා ඇත, පසුව විවිධ බැක්ටීරියා වලින් DNA කෑලි එකට මැසීමට පසුව බැක්ටීරියාවකට එන්නත් කරනු ලැබේ, එහිදී DNA වල මෙම කොටස සක්රිය කළ විට, දෙමුහුන් ප්රෝටීනයක් සංස්ලේෂණය වේ. මෙම තාක්ෂණය ජාන ඉංජිනේරු විද්‍යාවට අයත් වේ, එය 70 දශකයේ සංවර්ධනය කරන ලදී.
පිටපත් කිරීමේ තවත් ලක්ෂණයක් වන්නේ බැක්ටීරියා සෛලයක හර එන්සයිමය සමාන වන අතර σ උප ඒකක වෙනස් විය හැක. E. coli සතුව ඇත්තේ σ-උප ඒකක 7 ක් පමණි, ඔවුන් විවිධ ප්‍රවර්ධකයන් හඳුනා ගනී. මෙය අවශ්ය වන්නේ ඇයි? සෛලයකට ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණය එක් ජාන කාණ්ඩයකින් තවත් ජානයකට මාරු කිරීමට අවශ්ය නම්, එයට විවිධ σ-උප ඒකක භාවිතා කළ හැක. උදාහරණයක් ලෙස, තාප කම්පන ජාන ඇත, E. coli ඇයට ජීවත් වීමට ඉතා අපහසු තත්වයකට රත් කළහොත්, එය තාප කම්පනයට ප්‍රතිරෝධය, සෛලය තුළ සිදු වූ විනාශයට ප්‍රතිරෝධය යන හදිසි පද්ධතියක් ක්‍රියාත්මක කරයි. . මෙම පද්ධතියට සාමාන්යයෙන් ක්රියා නොකළ යුතු ජාන කට්ටලයක් ඇතුළත් වේ, මෙම ජානවලට ඔවුන්ගේම විශේෂ ප්රවර්ධකයෙකු ඇත. ඉන්පසුව ප්රධාන එක නොව තවත් σ-උප ඒකකයක් සංස්ලේෂණය කර මෙම ජාන සක්‍රීය කරයි. එනම් උප ඒකකයක වෙනසක් ජානවල ක්‍රමලේඛයේ වෙනසක් වේ. මෙය ජානවල ක්රියාකාරිත්වය නියාමනය කිරීමේ ක්‍රමයකි.
විකාශනය
අපි පරිවර්තනය වෙත යමු - ප්රෝටීන වල සංශ්ලේෂණය. එය සිදු කරනු ලබන්නේ රයිබසෝම මගිනි. රයිබසෝම උප ඒකක දෙකකින් සමන්විත වේ: විශාල සහ කුඩා.
සෑම උප අංශුවක්ම ප්රෝටීන දුසිම් කිහිපයකින් සමන්විත වන අතර, ඒ සෑම එකක්ම දැනටමත් අධ්යයනය කර ඇති අතර, සෑම ප්‍රෝටීනයක්ම උප අංශුවකට අසුරා ඇති ආකාරය දනී. ප්රෝටීන අධ්යයනය කිරීමේදී, විද්‍යුත් විච්ඡේදක ක්රමය භාවිතා කරනු ලැබේ, එනම් විශේෂ ජෙල් හෝ විශේෂ වාහකයක විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක, ප්රෝටීන් අණු ඒවායේ ආරෝපණය සහ අණුක බර අනුව, එනම් ක්ෂේත්‍රයේ බලපෑම යටතේ වෙන් කරනු ලැබේ. , ඔවුන් චලනය වීමට පටන් ගන්නා අතර විවිධ දුරින් එකිනෙකාගෙන් ඈත් විය හැක. ප්රෝටීන වෙන් කිරීම සඳහා තවත් ක්‍රමයක් වන්නේ වර්ණදේහ විද්යාව වන අතර එහි ප්‍රති result ලයක් ලෙස වාහකයා මත ලප ලබා ගන්නා අතර ඒ සෑම එකක්ම වෙනම ප්‍රෝටීනයකට අනුරූප වේ.
රයිබසෝමයේ ඇති ප්රෝටීන රයිබසෝම ආර්එන්ඒ වලින් සමන්විත පලංචියක් මත රඳවා ඇත. රයිබසෝම සෑදීම ආරම්භ වන්නේ රයිබසෝම ආර්එන්ඒ නැමීම් සහ ප්රෝටීන යම් අනුපිළිවෙලකට එයට ඇලී සිටීමට පටන් ගැනීමෙනි. රූපයේ දැක්වෙන්නේ රයිබොසෝම RNA ය. එහි දී, RNA නූල් යුගලයේ ස්වයං අනුපූරක කොටස්, හිසකෙස් (ද්විතියික ව්යුහය) සාදයි, පසුව RNA නැමීම් (RNA හි තෘතියික ව්යුහය), උප අංශු රාමුවක් සාදයි.
ප්රෝටීන් සංස්ලේෂණයට සම්බන්ධ තවත් RNA වර්ගයක් වන්නේ හුවමාරු RNA (tRNA) ය. tRNA අණු සාපේක්ෂ වශයෙන් කුඩා වේ (රයිබොසෝම හෝ මැසෙන්ජර් RNA හා සසඳන විට). සියලුම tRNA පොදු ද්විතියික ව්යුහයක් බෙදා ගනී. tRNA අණුවේ අනුපූරක කලාප යුගල කිරීම හේතුවෙන්, කෙළවරේ ලූප සහිත "කඳන්" තුනක් සහ tRNA අණුවේ 5' සහ 3' අන්ත වලින් සාදන ලද "කඳක්" සෑදී ඇත (සමහර විට අමතර පස්වන පුඩුවක් සෑදේ) . මෙම ව්යුහයේ රූපය කුරුසයක් හෝ Cloverleaf ලෙස පෙනේ. මෙම පත්‍රයේ ඇති "හිස" ප්‍රතිකෝඩෝන ලූපයකින් නිරූපණය කෙරේ, මෙන්න ප්‍රතිකෝඩෝ - එම නියුක්ලියෝටයිඩ තුන mRNA හි කෝඩෝනය සමඟ අනුපූරක අන්තර්ක්‍රියා කරයි. අණුවේ කෙළවරින් සාදන ලද ප්‍රතිකෝඩෝන පුඩුවට ප්‍රතිවිරුද්ධ කඳ, ප්‍රතිග්‍රාහක කඳ ලෙස හැඳින්වේ - අනුරූප ඇමයිනෝ අම්ලය මෙහි අමුණා ඇත. ගැළපෙන tRNA සහ ඇමයිනෝ අම්ල ඇමයිනොඇසිල්-ටීආර්එන්ඒ සින්තටේස් ලෙස හඳුන්වන විශේෂ එන්සයිම මගින් හඳුනා ගැනේ. සෑම ඇමයිනෝ අම්ලයකටම තමන්ගේම ඇමයිනෝඇසිල්-ටීආර්එන්ඒ සින්තටේස් ඇත.
රයිබසෝමයේ මැසෙන්ජර් RNA (mRNA) අඩංගු වේ. mRNA හි කෝඩෝනය (නියුක්ලියෝටයිඩ තුනක්) සමඟ, හුවමාරු RNA හි ප්‍රතිකෝඩනය අනුපූරකව බැඳී ඇති අතර, ඇමයිනෝ අම්ල අපද්‍රව්‍ය එල්ලී ඇත. රූපයේ දැක්වෙන්නේ එවැනි ව්යුහයක් (tRNA සමඟ aminocil-tRNA නම් ඇමයිනෝ අම්ලයක්)
පරිවර්තන ක්රියාවලිය මෙන්ම පිටපත් කිරීමේ ක්‍රියාවලියද න්යෂ්ටික අම්ල අණුව දිගේ චලනය සමඟ සම්බන්ධ වේ, වෙනස වන්නේ රයිබසෝම නියුක්ලියෝටයිඩ තුනක් පියවර ගන්නා අතර RNA පොලිමරේස් එක පියවරක් තැබීමයි.
ඇමයිනොසිල් ටී-ආර්එන්ඒ රයිබසෝමයට ඇතුළු වන අතර, එම්ආර්එන්ඒ කෝඩෝනයට අනුපූරකව බන්ධනය වේ, එවිට ඇමයිනෝ අම්ල අපද්‍රව්‍ය එකිනෙක බැඳෙන ප්‍රතික්‍රියාවක් සිදු වන අතර ටී-ආර්එන්ඒ ඉවත් කරනු ලැබේ.
නියුක්ලියෝටයිඩ භාෂාවෙන් ඇමයිනෝ අම්ල භාෂාවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා "ශබ්දකෝෂය" ජාන කේතය ලෙස හැඳින්වේ. ඇමයිනෝ අම්ල - 20, නියුක්ලියෝටයිඩ - 4, 4 සංයෝජන සංඛ්යාව 2 = 16, සහ ඇමයිනෝ අම්ල 20, එසේ කේතනය දෙකක් නොව, අකුරු තුනක්, එක් එක් ත්රිත්ව කෝඩෝන ලෙස හැඳින්වේ. සෑම ඇමයිනෝ අම්ලයක්ම mRNA හි නියුක්ලියෝටයිඩ තුනකින් කේතනය කර ඇත (එය DNA මගින් කේතනය කෙරේ).
රූපයේ වගුවේ, පැති තීරු කෝඩෝනයේ වම් සහ දකුණු අකුරු සංකේතනය කරයි, ඉහළ පේළිය - මැද එක. උදාහරණයක් ලෙස, කෝඩෝනය AUG ඇමයිනෝ අම්ල මෙතියොනීන් සඳහා කේත කරයි. 4 සිට 3 දක්වා සංයෝජන ගණන = 64, එනම් සමහර ඇමයිනෝ අම්ල කෝඩෝන කිහිපයකින් කේතනය කර ඇත. කෝඩෝන තුනක් කිසිදු ඇමයිනෝ අම්ලයක් සඳහා කේතනය නොකරයි, ඒවා අවසන් කිරීමේ කෝඩෝන ලෙස හැඳින්වේ. ඒවා mRNA වලට ඇතුල් වූ විට, රයිබසෝම එහි ක්රියාකාරිත්වය නවත්වන අතර නිමි පොලිපෙප්ටයිඩ දාමය ඉවතට විසි කරයි.
ජාන කේත වගුව 60 ගණන්වල සම්පාදනය කරන ලදී. ආරම්භය තැබුවේ Nirenberg සහ Mattei විසිනි. ඔවුන් කෘත්‍රිම RNA සැකිලි එකතු කරන ලද සෛල සාරය පිළිබඳ අභ්‍යන්තර පරීක්ෂණ සිදු කිරීමට උත්සාහ කළහ. එකල තනි නියුක්ලියෝටයිඩ කෝඩෝන (UUU හෝ AAA) ඇමයිනෝ අම්ල සඳහා කේතනය නොකරන බව විශ්වාස කෙරිණි. Nirenberg සහ Mattei ඔවුන්ගේ අත්හදා බැලීම්වලදී පාලනයක් ලෙස polyU-RNA (එනම් uracil වලින් පමණක් සමන්විත) භාවිතා කළ නමුත් ප්රතික්රියාව සිදු වූයේ මෙම නළය තුළය. UUU කෝඩෝනය ෆීනයිලලනයින් ඇමයිනෝ අම්ලය සඳහා කේත කරන බව පැහැදිලි විය. ඉන්පසු ජාන කේතයේ වගුවක් සම්පාදනය කරන ලදී.
ජාන කේතය විශ්වීය වේ. සියලුම ක්ෂුද්ර ජීවීන් සඳහා එය සමාන වේ. මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ප්‍රවේණි කේතයේ සුළු වෙනස්කම් ඇත.
ජාන කේතය යනු ඇමයිනෝ අම්ල සඳහා කෝඩෝනවල ලිපි හුවමාරු වගුවකි. මානව ජාන කේතය මෑතකදී විකේතනය කර ඇති බව මාධ්‍යවේදීන් ලියන විට, මෙය දළ පාරිභාෂිත වරදකි. XX සියවසේ 60 ගණන්වල - මානව ජාන කේතය අනෙකුත් සියලුම ජීවීන් මෙන් එකම අවස්ථාවේදීම විකේතනය කරන ලදී. මානව ජෙනෝමය, එනම් සියලුම DNA අණු වල සම්පූර්ණ නියුක්ලියෝටයිඩ අනුපිළිවෙල මෑතකදී විකේතනය කර ඇත.
මෙම දේශනය Andrey Kulbachinsky (අණුක ජාන විද්‍යා ආයතනය, රුසියානු විද්‍යා ඇකඩමිය) විසින් සපයන ලද RNA පොලිමරේස් වල රූප භාවිතා කරයි.
ග්‍රන්ථ නාමාවලිය
මෙම කාර්යය සකස් කිරීම සඳහා, http://bio.fizteh.ru වෙබ් අඩවියෙන් ද්රව්ය භාවිතා කරන ලදී.