Colectarea reacțiilor de sinteză biologice numite schimb de plastic sau de asimilare. Numele acestui tip de schimb reflectă esența sa: substanțe simple, care intră în celula din exterior, sunt formate ca celulele substanțe substanțe.
Luați în considerare una dintre cele mai importante forme ale metabolismului plastic - biosinteza proteinelor. Toate varietate de proteine de proprietăți este determinată în ultimă instanță de structura primară, secvența de acid E. Amino adică.. Un număr foarte mare de combinații unice de evoluție selectate aminoacizi reproduse prin sinteza acizilor nucleici cu o secvență de baze azotate, care corespunde secvenței de aminoacizi în proteine. Fiecare aminoacid din lanțul polipeptidic, corespunde unei combinații de trei nucleotide - t.
Procesul de implementare a informației genetice în biosinteza se realizează cu ajutorul celor trei tipuri de ARN: informație (matrice) - ARNm (ARNm), ribozomal - ARNr și transportul - ARNt. Toți acizii ribonucleic sunt sintetizați corespunzător porțiuni ale moleculei de ADN. Ei au o dimensiune mult mai mică decât ADN-ul, și reprezintă un lanț unic de nucleotide. Nucleotidele cuprind un rest de acid fosforic (fosfat), zahăr pentoză (riboză), și una dintre cele patru baze azotate - adenină, citozină, guanină și uracil. Azotul de bază - uracil - adenina complementar.
Procesul complex de biosinteză și implică o serie de pași - transcriere, despicare și traducere.
Primul pas (transcriere) are loc în nucleu: aria unei gene particulare a moleculei de ADN sintetizat ARNm. Această sinteză este realizată cu ajutorul unui complex de enzime, dintre care majoritatea este o polimerază ARN dependentă de ADN, care se atașează la inițial (inițial) la molecula de ADN, detensioneaza dublu helix și prin deplasarea de-a lungul uneia dintre catenele de lângă ea sintetizează o catenă complementară de ARNm. Ca rezultat al transcripția ARNm conține informații genetice în formă de întrețeseri nucleotide seriale a căror ordine este exact copiat din molecula de ADN regiunea corespunzătoare (gene).
Studii suplimentare au arătat că, în procesul de transcriere este sintetizat prin așa-numita pro-mARN - precursor al ARNm matur este implicat în traducere. Despre ARNm are dimensiuni substanțial mai mari și cuprinde fragmente nu codifică sinteza lanțului polipeptidic corespunzător. ADN-ul, împreună cu regiunea de codificare ARNr, ARNt și polipeptide sunt fragmente care nu conțin informații genetice. Acestea sunt numite introni, spre deosebire de fragmente care codifică, numite exoni. Introni se găsesc în multe părți ale moleculelor de ADN. De exemplu, într-o singură genă - regiune de ADN care codifică ovalbumina pui, conține 7 introni în gena pentru albumină serică de șobolan - 13 introni. Lungimea intronului este diferit - de două sute de mii de perechi de baze de nucleotide de ADN. Intronii sunt citite (transcrise) simultan cu exonilor, astfel încât pro-mARN considerabil mai lung decât al ARNm matur. În nucleu, în pro-mARN intronii sunt tăiate de enzime speciale, și fragmente de exon „îmbinate“ împreună într-o ordine strictă. Acest proces se numește despicare. Format a mRNA matur înnădite care conține doar informațiile necesare pentru sinteza polipeptidei corespunzătoare, adică partea informativă a genei structurale.
Înțeles introni și funcția nu este încă complet elucidat încă, dar a constatat că, în cazul în care porțiunile de ADN citit numai exoni matură se formează ARNm. procesul de despicare a fost studiat pe exemplul genei ovalbumină. Acesta conține un exon și intron 7. În primul rând, ADN-ul este sintetizat pro-ARNm, care cuprinde 7700 nucleotide. Apoi, numărul pro-ARNm al nucleotidelor este redus la 6800, și apoi - la 5600, 4850, 3800, 3400 și așa mai departe până la 1372 nucleotide, corespunzând exonul ... Cu un conținut de 1372 nucleotide care ARNm iese din nucleu în citoplasmă, și devine pe ribozomului sintetizeaza o polipeptidă corespunzătoare.
Următoarea etapă a biosintezei - Traducerea - are loc în citoplasmă ribozomii cu ajutorul ARNt.
ARN Transport sintetizat în nucleu, dar funcționează într-o stare liberă în citoplasmă. O molecula ARNt cuprinde 76-85 nucleotide și are o structură destul de complexă, care seamănă cu o frunză de trifoi. Trei situri ARNt sunt de o importanță deosebită: 1) un anticodon format din trei nucleotide care definește locul de atașare la ARNt codonul complementar corespunzător (ARNm) pe ribozomului; 2) determinarea regiunii ARNt specificitatea, capacitatea moleculei atașată numai la un anumit aminoacid; 3) situl acceptor la care este atașat aminoacidul. Este la fel pentru toate ARNt și este format din trei nucleotide - C-C-A. Cuplarea aminoacizilor la ARNt precede activarea sa a enzimei aminoacil-ARNt sintetazei. Această enzimă este specific pentru fiecare aminoacid. Aminoacidul activat este atașat la ARNt corespunzător și livrat l la ribozomului.
Locul central în traducerea aparține ribozomi - organite ribonucleoproteine citoplasma, într-o multitudine prezentă în ea. Dimensiunile ribozomi în procariote o medie 30h30h20 nm în eucariotele - 40h40h20 nm. În mod normal, dimensiunea lor determinată în unități de sedimentare (S) - centrifugare la viteza de depunere într-un mediu adecvat. La bacteriile E. coli, ribozomului are valoarea S 70 și constă din două subunități, dintre care unul are o grupare S constantă 30, S 50 secundă și conține 64% ARN ribozomal si proteine 36%.
Molecule ARNm iese în citoplasmă și nucleul este atașat la o mică subunitate ribozomale. Emisiunea începe cu așa numitul codonul start (sinteza inițiatorului) - A-U-T. Când ARNt livrează aminoacidul la ribozomului activat, se conectează anticodon legături de hidrogen nucleotide complementară ARNm codon. Sfârșitul acceptor ARNt cu aminoacidul corespunzător atașat la suprafața de subunitatea mare ribozomale. După primul aminoacid alt ARNt furnizează următorul aminoacid, și, astfel, pe ribozomului, este sintetizat lanțul polipeptidic. molecula MRNA opereaza de obicei la mai multe (5-20) ribozomi conectate în polizomilor. Începutul sintezei lanțului polipeptidic numit inițierea, creșterea acesteia - alungire. Secvența de aminoacizi în lanțul polipeptidic este codonilor secvență în ARNm. Sinteza catenei polipeptidice este terminată atunci când apare una dintre ARNm-codoni terminator - UAA, UAG sau UGA. Părăsind sinteza lanțului polipeptidic numit-terminal.
Aceasta a constatat că în celulele animale, lanțul polipeptidic se prelungește o secunda, 7 aminoacizi, și avansează la ribozom ARNm la 21 de nucleotide. În bacterii, acest proces are loc în două până la trei ori mai repede.
În consecință, sinteza structurii primare a moleculei de proteină - lanțul polipeptidic - se produce pe ribozomului în conformitate cu ordinea de nucleotide intercalat în acid ribonucleic mesager - ARNm-. Ea nu depinde de structura ribozomului.