معلومة

Winter_2021_Bis2A_Facciotti_Reading_22 - علم الأحياء


أهداف التعلم المرتبطة بـ Winter_2021_Bis2A_Facciotti_Reading_22

  • التفريق والتحويل بين السلاسل المشفرة / غير المشفرة ، والقوالب / غير القوالب.
  • تحديد وشرح وظيفة وهيكل إطار القراءة المفتوح (ORF).
  • قم بإنشاء نموذج لوحدة نسخ أساسية تتضمن المروجين ، والمواقع التنظيمية للنسخ لربط عامل النسخ ، وموقع ربط الريبوسوم ، ومنطقة الترميز ،قفكودون ونسخيةفاصل.
  • استخدم نموذج وحدة النسخ لمناقشة أدوار كل عنصر من العناصر الهيكلية لوحدة النسخ. تحديد تلكيتم نسخها، تلك التي قديمكن ترجمتهاوأولئك الذين يخدمون أدوارًا أخرى.
  • استخدم جدول الكودون "لترجمة" تسلسل الحمض النووي الريبي والمستطاعمتغيرات التسلسل في تسلسل البروتين.
  • اشرح الشيفرة الجينية ماذا تعنيتتدهور.
  • رسم تخطيطي لعملية الترجمة. يجب أن يشتمل الرسم البياني على المواد المتفاعلة (بما في ذلكمرناالنموذج والحمض الريبي النووي النقال) والمنتجات والإنزيمات والمواقع الموجودة علىمرناالنموذج المطلوب لـترجمةلاخذ مكان.
  • ارسم مخططًا تقريبيًا لملفأمينوسيلالحمض الريبي النووي النقالإنزيم synthetase ، بما في ذلك موقعه النشط والمواقع الأخرى في الإنزيم التي ترتبط بالمواد المتفاعلة.
  • صف خطوات التفاعل الكيميائي المسؤول عنالحمض الريبي النووي النقالالشحن وتوضيح قصة طاقتها.
  • صف خطوات التفاعل الكيميائي المسؤول عن تخليق البروتين وأخبر قصة طاقته. ثم قارن هذه القصة بالقصة التي أعددتها لتخليق الحمض النووي الريبي (DNA) وتخليق الحمض النووي الريبي (RNA).
  • ناقش كيف يؤثر الهيكل الأساسي للبروتين على وجهته المستهدفة في الخلية لكل من الكائنات حقيقية النواة والكائنات البكتيرية.

تخليق البروتين

مقدمة

عملية ترجمة في علم الأحياء هو فك التشفير

امرنا

رسالة إلى منتج متعدد الببتيد. بعبارة أخرى ، يتم "ترجمة" الرسالة المكتوبة باللغة الكيميائية للنيوكليوتيدات إلى اللغة الكيميائية للأحماض الأمينية. أحماض أمينية

مدمنون خطيًا

معًا عن طريق الروابط التساهمية (تسمى روابط الببتيد) بينهما

امينو

و carboxyl termini للأحماض الأمينية المجاورة. عملية فك و "ربط"

محفزًا

بواسطة مركب بروتين نووي يسمى الريبوسومات ويمكن

يؤدي الى

سلاسل الأحماض الأمينية ذات أطوال تتراوح من عشرات إلى أكثر من 1000.

البروتينات الناتجة مهمة جدًا للخلية لدرجة أن تركيبها يستهلك طاقة الخلية أكثر من أي عملية استقلابية أخرى. مثل استنساخ الحمض النووي ونسخه ، فإن الترجمة هي عملية جزيئية معقدة يمكننا التعامل معها باستخدام نموذجي قصة الطاقة وتحدي التصميم. يتطلب وصف العملية أو الخطوات الكلية حساب الأمر والطاقة قبل العملية وبعد العملية ووصفًا لمدى أهمية ذلك.

يتحول

والطاقة المنقولة أثناء العملية. من وجهة نظر تحدي التصميم ، يمكننا - حتى قبل التعمق أكثر في ما هو أو

غير مفهوم

حول الترجمة - حاول استنتاج بعض الأسئلة الأساسية التي سنحتاج إلى الإجابة عليها بخصوص هذه العملية.

دعونا نبدأ بالنظر في المشكلة الأساسية. لدينا خيط من الحمض النووي الريبي (يسمى

مرنا

) وحفنة من الأمين

الأحماض

ونحتاج إلى تصميم آلة من شأنها بطريقة ما:

(أ) فك شفرة اللغة الكيميائية للنيوكليوتيدات إلى لغة الأحماض الأمينية ،
(ب) الانضمام إلى الأحماض الأمينية بطريقة محددة للغاية ،
(ج) إكمال هذه العملية بدقة معقولة
(د) قم بذلك بسرعة معقولة. مسؤول

ويعرف

عن طريق الانتقاء الطبيعي.

كما كان من قبل ، يمكننا تحديد المشاكل الفرعية.

(أ) كيف تحدد آلتنا الجزيئية أين ومتى تعمل؟
(ب) كيف تنسق الآلة الجزيئية فك التشفير وتشكيلات الرابطة؟
(ج) من أين تأتي الطاقة اللازمة لهذه العملية وكميتها؟
(د) كيف تعرف الآلة أين تتوقف؟

ستظهر أسئلة ومشاكل / تحديات وظيفية أخرى كلما تعمقنا في البحث.

النقطة المهمة ، كما هو الحال دائمًا ، هي أنه حتى مع عدم معرفة أي تفاصيل عن الترجمة ، يمكننا استخدام خيالنا وفضولنا وحسنا لتخيل بعض متطلبات العملية التي سنحتاج إلى معرفة المزيد عنها. يعتبر فهم هذه الأسئلة على أنها سياق لما يلي أمرًا أساسيًا.

تربط رابطة الببتيد نهاية الكربوكسيل لأحد الأحماض الأمينية بالنهاية الأمينية للآخر ، مما يؤدي إلى طرد جزيء ماء واحد. يقع R1 و ر2 يشير التعيين إلى السلسلة الجانبية للحمض الأميني.
الإسناد:مارك ت. Facciotti (عمل أصلي).

ماكينات تصنيع البروتين

المكونات التي تدخل في العملية

تساهم العديد من الجزيئات والجزيئات الكبيرة في عملية الترجمة. في حين أن التركيب الدقيق لـ "اللاعبين" في العملية قد يختلف من نوع إلى نوع - على سبيل المثال ، قد تشتمل الريبوسومات على أعداد مختلفة من الرنا الريباسي (RNAs الريبوسوم) وعديد الببتيدات اعتمادًا على الكائن الحي - الوظائف العامة لآلية تخليق البروتين قابلة للمقارنة من البكتيريا إلى الخلايا البشرية. نحن نركز على هذه التشابهات. كحد أدنى ، تتطلب الترجمةامرنانموذج, أحماض أمينية, الريبوسومات, الحمض الريبي النووي النقال، مصدر للطاقة ، والعديد من الإنزيمات الإضافية الإضافية والجزيئات الصغيرة.

تذكير: أحماض أمينية

دعونا نتذكر أن الهيكل الأساسي للأحماض الأمينيةيتكون منيتكون العمود الفقري من مجموعة أمينية ، وهو كربون مركزي (يسمىα-كربون) ، ومجموعة الكربوكسيل. مرتبط بα-الكربون عبارة عن مجموعة متغيرة تساعد في تحديد بعض الخواص الكيميائية وتفاعلية الأحماض الأمينية.

حمض أميني عام.
الإسناد:مارك ت. Facciotti (العمل الخاص)

الأحماض الأمينية العشرون الشائعة.
الإسناد:مارك ت. Facciotti (العمل الخاص)

الريبوسومات

أ الريبوسوم هو جزيء ضخم معقد يتكون من بنيوي وحفاز

الرنا الريباسي

، والعديد من الببتيدات المتميزة. عندما نحاول التفكير في حساب الطاقة في الخلية ، نلاحظ أن الريبوسومات نفسها لا تأتي مجانًا. حتى قبل

امرنامترجم

، يجب أن تستثمر الخلية الطاقة لبناء كل من ريبوسوماتها. في بكتريا قولونية، هناك ما بين 10000 و 70000 ريبوسوم موجودة في كل خلية.

توجد الريبوسومات في السيتوبلازم في البكتيريا والعتائق وفي السيتوبلازم وعلى الشبكة الإندوبلازمية الخشنة في حقيقيات النوى. تمتلك الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء أيضًا ريبوسومات خاصة بها في المصفوفة والسدى ، والتي تبدو أكثر تشابهًا مع الريبوسومات البكتيرية (ولديها حساسيات دوائية مماثلة) ، من الريبوسومات الموجودة خارج أغشيتها الخارجية في السيتوبلازم. تنفصل الريبوسومات إلى وحدات فرعية كبيرة وصغيرة عندما لا تقوم بتركيب البروتينات وإعادة الارتباط أثناء بدء الترجمة. القولونية، نصف الوحدة الفرعية الصغيرة بـ 30S والوحدة الفرعية الكبيرة بـ 50S. تحتوي ريبوسومات الثدييات على وحدة فرعية صغيرة 40 ثانية ووحدة فرعية كبيرة 60 ثانية. تربط الوحدة الفرعية الصغيرة ملف

مرنا

القالب ، في حين أن الوحدة الفرعية الكبيرة ترتبط بالتسلسل

الحمض الريبي النووي النقال

. يمكن للعديد من الريبوسومات أن تترجم الفرد في نفس الوقت

مرنا

جزيء ، يقوم كل ريبوسوم بتوليف البروتين في نفس الاتجاه: قراءة

مرنا

من 5 'إلى 3' وتوليف polypeptide من الطرف N إلى الطرف C. الكامل

مرنا

/ هيكل بولي ريبوسوم

يسمى

أ متعدد الروح.

تشتمل آلية تصنيع البروتين على الوحدات الفرعية الكبيرة والصغيرة من الريبوسوم ،مرنا، والحمض الريبي النووي النقال.
مصدر: http://bio1151.nicerweb.com/Locked/m... / ribosome.html

الحمض الريبي النووي النقال

الحمض الريبي النووي النقال هي جزيئات الحمض النووي الريبي الهيكلية

تم نسخها

من الجينات. اعتمادا على الأنواع ، 40 إلى 60 نوعا من

الحمض الريبي النووي النقال

موجودة في السيتوبلازم. تعمل كمحولات محددة

الحمض الريبي النووي النقال

ربط تسلسل على

مرنا

قالب وإضافة الأحماض الأمينية المقابلة إلى سلسلة البولي ببتيد. وبالتالي،

الحمض الريبي النووي النقال

هي الجزيئات التي "تترجم" لغة الرنا إلى لغة البروتينات.

من 64 ممكن

مرنا

الكودونات—أو مجموعات ثلاثية من A و U و G و C ، تحدد ثلاثة منها إنهاء تخليق البروتين و 61 تحدد إضافة الأحماض الأمينية إلى سلسلة البولي ببتيد. من بين هؤلاء الـ 61 ، يشفر كودون واحد (AUG) أيضًا بدء الترجمة. كل

الحمض الريبي النووي النقال

أنتيكودون يمكن أن زوج قاعدة مع واحد من

مرنا

الكودونات وإضافة حمض أميني أو

إنهاء

الترجمة حسب الكود الجيني. على سبيل المثال ، إذا حدث التسلسل CUA على

امرنا

في إطار القراءة المناسب ، فإنه سيربط أ

الحمض الريبي النووي النقال

معربا عن التسلسل التكميلي ، GAU ، والذي من شأنه

تكون مرتبطة

إلى الحمض الأميني ليسين.

الهيكل الثانوي المطوي لـالحمض الريبي النووي النقال.يشار إلى حلقة anticodon وجذع متقبل الأحماض الأمينية.
مصدر: http: //mol-biol4masters.masters.grkr...ansfer_RNA.htm

Aminoacyl الحمض الريبي النووي النقالالتركيبات

عملية ما قبل-الحمض الريبي النووي النقالالتوليف بواسطة RNA polymerase III فقط يخلق جزء RNA من جزيء المحول. يجب أن يكون الحمض الأميني المقابلتضاففي وقت لاحق ، مرة واحدةالحمض الريبي النووي النقالجاري العملويتم تصديرها إلى السيتوبلازم. من خلال عمليةالحمض الريبي النووي النقال"الشحن" لكل منهماالحمض الريبي النووي النقالمركبمرتبطإلى الحمض الأميني الصحيح عن طريق مجموعة من الإنزيمات تسمى aminoacyl الحمض الريبي النووي النقالالتركيبات. نوع واحد على الأقل منaminoacyl الحمض الريبي النووي النقاليوجد synthetase لكل من الأحماض الأمينية العشرين ؛الالعدد الدقيق لـaminoacyl الحمض الريبي النووي النقالتختلف المواد التركيبية حسب الأنواع. ترتبط هذه الإنزيمات أولاً وتتحلل إلى جزيء ATPتحفيزرابطة عالية الطاقة بين الأحماض الأمينية والأدينوزين أحادي الفوسفات (AMP) ؛أنهمطرد جزيء بيروفوسفات في هذا التفاعل. الحمض الأميني المنشطثم يتم نقلهاالىالحمض الريبي النووي النقال، وتم تحرير AMP.

آلية تخليق البروتين

كما هو الحال في النسخ ، يمكننا تقسيم تخليق البروتين إلى ثلاث مراحل: البدء والاستطالة والإنهاء. تتشابه عملية الترجمة في البكتيريا والعتائق وحقيقيات النوى.

بدء الترجمة

بشكل عام ، البروتينيبدأ التوليف بتكوين مجمع البدء. سوف ترتبط الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة بـمرنافي ال موقع الربط الريبوسومي. بعد فترة وجيزة ، الميثيونين-الحمض الريبي النووي النقالسوف يرتبط بكودون البدء AUG (من خلال الارتباط التكميلي مع anticodon الخاص به). هذا المجمعثم انضمبواسطة وحدة فرعية ريبوسومية كبيرة. ثم يقوم مجمع البدء هذا بتجنيد الثانيالحمض الريبي النووي النقالووهكذا تبدأ الترجمة.

تبدأ الترجمة عندما يبدأ ملفالحمض الريبي النووي النقاليتعرف anticodon على كودون علىمرنا. تنضم الوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة إلى الوحدة الفرعية الصغيرة ، ويتم تجنيد الحمض الريبي النووي النقال الثاني. مثلمرنايتحرك بالنسبة إلى الريبوسوم ،تتشكل سلسلة البولي ببتيد. دخول عامل التحرير إلىالموقعينتهيالترجمة وتنفصل المكونات.

جرثوميضدحقيقيات النوىالمبادرة

في بكتريا قولونية

مرنا

، تسلسل المنبع من أول كودون AUG ، يسمى تسلسل Shine-Dalgarno (AGGAGG) ، يتفاعل مع أ

الرنا الريباسي

مركب. يعمل هذا التفاعل على تثبيت الوحدة الفرعية الريبوسومية 30S في الموقع الصحيح على

مرنا

نموذج. توقف للحظة لتقدير تكرار إحدى الآليات التي واجهتها من قبل. هنا ، الحصول على مركب بروتيني لربطه - في سجل مناسب - ببوليمر الحمض النووي

انجز

من خلال محاذاة خيطين متوازنين من النيوكليوتيدات التكميلية مع بعضها البعض. لقد رأينا هذا أيضًا في وظيفة التيلوميراز.

بدلاً من الارتباط في تسلسل Shine-Dalgarno ، يتعرف مجمع البدء حقيقية النواة على 7-

ميثيل جوانوزين

غطاء في 5 'نهاية

مرنا

. يساعد بروتين ربط الغطاء (CBP) في حركة الريبوسوم إلى الغطاء 5 '. بمجرد الوصول إلى الغطاء ، يتتبع مجمع البدء على طول

مرنا

في الاتجاه من 5 إلى 3 ، البحث عن كود بدء AUG.

يتم ترجمة العديد من mRNAs حقيقية النواة

من أول أغسطس ، ولكن هذا ليس هو الحال دائمًا. وفق قواعد كوزاك، والنيوكليوتيدات حول أغسطس

يشير

ما إذا كان هو كود البدء الصحيح. تنص قواعد Kozak على أن تسلسل الإجماع التالي يجب أن يظهر حول AUG لجينات الفقاريات: 5'-

مجلس التعاون الخليجي

-3 '. ال R (للبيورين)

يشير

موقع يمكن أن يكون A أو G ، لكن لا يمكن أن يكون C أو U. بشكل أساسي ، كلما اقترب التسلسل من هذا الإجماع ، زادت كفاءة الترجمة.


مناقشة ملحوظة محتملة نقطة

قارن وقارن بين بدء الترجمة وبدء النسخ - بأي طرق تتشابه هذه العمليات وبأي طرق تختلف؟


استطالة الترجمة

أثناء استطالة الترجمة ، فإن ملف

مرنا

يوفر النموذج الخصوصية. كما يتحرك الريبوسوم على طول

مرنا

، كل

مرنا

يأتي codon إلى "العرض" و

يتم ضمان الارتباط المحدد مع anticodon tRNA المقابل المشحون

. لو

مرنا

لم تكن موجودة في مجمع الاستطالة ، فإن الريبوسوم سوف يرتبط

الحمض الريبي النووي النقال

غير محدد. لاحظ مرة أخرى استخدام الاقتران الأساسي بين خيطين متوازيين من النيوكليوتيدات التكميلية لإحضار الآلة الجزيئية الخاصة بنا والحفاظ عليها ، وفي هذه الحالة أيضًا لإنجاز مهمة "الترجمة" بين لغة النيوكليوتيدات والأحماض الأمينية.

تتكون الوحدة الفرعية الريبوسومية الكبيرة من ثلاث حجرات:

ال

موقع يربط المشحونة الواردة

الحمض الريبي النووي النقال

(

الحمض الريبي النووي النقال

مع الأحماض الأمينية المحددة المرفقة بها) ، فإن موقع P يربط مشحونًا

الحمض الريبي النووي النقال

تحمل الأحماض الأمينية التي تكونت روابط مع سلسلة عديد الببتيد المتنامية ولكنها لم تنفصل بعد عن نظيرتها

الحمض الريبي النووي النقال

، والموقع الإلكتروني الذي يطلق المنفصلة

الحمض الريبي النووي النقال

ولذلك يستطيعون

يعاد شحنها

مع حمض أميني آخر مجاني.

يستمر الاستطالة مع الشحنالحمض الريبي النووي النقالالدخولالثم الانتقال إلى موقع P متبوعًا بالموقع E مع كل "خطوة" من الكودون الفردي للريبوسوم.يتم إحداث خطوات الريبوسوممن خلال التغييرات التوافقية التي تقدم الريبوسوم بثلاث قواعد في اتجاه 3. الطاقة لكل خطوة من خطوات الريبوسومتم التبرع بهبواسطة عامل استطالة يحلل GTP. تتشكل روابط الببتيد بين المجموعة الأمينية للحمض الأميني المرتبط بهاال-موقعالحمض الريبي النووي النقالومجموعة الكربوكسيل من الأحماض الأمينية المرتبطة بموقع P.الحمض الريبي النووي النقال. تشكيل كل رابطة الببتيدمحفزًابواسطة ببتيدلناقل، وهو إنزيم قائم على الحمض النووي الريبيمتكاملفي الوحدة الفرعية الريبوسومية 50S.يتم اشتقاق الطاقة لكل تكوين رابطة الببتيدمن التحلل المائي GTP ، والتيمحفزًابواسطة عامل استطالة منفصل. يرتبط الحمض الأميني بموقع P.الحمض الريبي النووي النقالمرتبط أيضًالسلسلة البولي ببتيد المتنامية. كما يخطو الريبوسوم عبرمرنا، موقع P السابقالحمض الريبي النووي النقاليدخل الموقع E ، وينفصل عن الأحماض الأمينية ، ومطرود. يتحرك الريبوسوم على طولمرنا، كودون واحد في كل مرة ،تحفيزكل عملية تحدث في المواقع الثلاثة. مع كل خطوة مشحونةالحمض الريبي النووي النقاليدخل المركب ، يصبح عديد الببتيد حمض أميني واحد أطول ، وغير مشحونالحمض الريبي النووي النقاليغادر. بشكل مثير للدهشة ، تحدث هذه العملية بسرعة في الخلية بكتريا قولونية يستغرق جهاز الترجمة 0.05 ثانية فقط لإضافة كل حمض أميني ، مما يعني أن بولي ببتيد حمض أميني 200 يمكن أنيمكن ترجمتهافي 10 ثوانٍ فقط.


مناقشة ملحوظة محتملة نقطة

التتراسيكلين مضاد حيوي على قائمة الأدوية الأساسية لمنظمة الصحة العالمية. يخفف الالتهابات عن طريق حجب الموقع A على الريبوسوم البكتيري. مضاد حيوي آخر ، الكلورامفينيكول ، يمنع نقل الببتيدل. صف التأثيرات الفورية والطويلة المدى لهاتين المضادات الحيوية. ما هي الاستراتيجيات الأخرى التي يمكنك التفكير بها لمحاربة العدوى على مستوى الترجمة تحديدًا؟


الكود الجيني

لتلخيص ما نعرفه حتى هذه النقطة ، فإن عملية النسخ الخلوية تولد RNA (

مرنا

) ، نسخة جزيئية متحركة لجين واحد أو أكثر بأبجدية A و C و G و uracil (U). ترجمة

مرنا

نموذج يحول المعلومات الجينية القائمة على النوكليوتيدات إلى منتج بروتيني. تسلسل البروتين

يتألف من

20 من الأحماض الأمينية الشائعة ؛ لذلك يمكننا القول أن أبجدية البروتين

يتكون من

20 حرفًا. نحدد كل حمض أميني من خلال تسلسل ثلاثي النوكليوتيدات يسمى الثلاثي كودون. العلاقة بين كودون النوكليوتيدات والحمض الأميني المقابل له

يسمى

ال الكود الجيني. بالنظر إلى الأرقام المختلفة "للحروف" في

مرنا

والبروتينات "الحروف الهجائية" تعني أن هناك

ما مجموعه

64 (4 × 4 × 4)

المستطاع

الكودونات. لذلك ، يجب أن يكون الحمض الأميني (إجمالي 20)

أن تكون مشفرة

عن طريق

أكثر من

كودون واحد.

ثلاثة من 64 كودون

إنهاء

تخليق البروتين وإطلاق عديد الببتيد من آلية الترجمة. هؤلاء الثلاثة توائم

وتسمى

وقف الكودونات. كودون آخر ، AUG ، له أيضًا وظيفة خاصة.

بالإضافة إلى

تحديد ميثيونين الأحماض الأمينية ، كما أنه بمثابة ابدأ الكودون إلى

الشروع في

ترجمة.

تم تعيين إطار القراءة للترجمة

بواسطة AUG بدء الكود بالقرب من نهاية 5 '

مرنا

. الكود الجيني عالمي. مع استثناءات قليلة ، تستخدم جميع الأنواع تقريبًا نفس الشفرة الجينية لتخليق البروتين ، وهو دليل قوي على أن جميع أشكال الحياة على الأرض تشترك في أصل مشترك.

يوضح هذا الشكل الكود الجيني لترجمة كل ثلاثي نيوكليوتيد ، أو كودون ، فيمرناإلى حمض أميني أو إشارة إنهاء في بروتين ناشئ. (الائتمان: تعديل العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة)
زائدة عن الحاجة ، ليست غامضة

المعلومات الواردة في الشفرة الجينية زائدة عن الحاجة. كودونات متعددة لنفس الحمض الأميني. على سبيل المثال ، باستخدام الرسم البياني أعلاه ، يمكنك العثور على 4 أكواد مختلفة ترمز إلى Valine ، وبالمثل ، هناك نوعان من الكودونات التي ترمز إلى Leucine ، وما إلى ذلك ، لكن الرمز ليس غامضًا ، مما يعني أنه إذالقد أعطيت لكأكودونستعرف بشكل قاطع أي حمض أميني يتم ترميزه ، فإن الكودون سوف يرمز فقط لحمض أميني معين. على سبيل المثال ، ستعمل GUU دائمًا على ترميز Valine ، وستعمل AUG دائمًا على ترميز Methionine. هذا مهم،سوف يتم سؤالكلترجمةامرناإلى بروتين باستخدام مخطط كودون مثل المخطط الموضح أعلاه.

إنهاء الترجمة

يحدث إنهاء الترجمة عند إيقاف كودون (UAA أو UAG أو UGA)مصادفة. عندما يواجه الريبوسوم المحطةكودونلاالحمض الريبي النووي النقاليدخلالموقع. بدلا من ذلك ، البروتين المعروف باسم a عامل الافراج يرتبط بالمجمع.يؤدي هذا التفاعل إلى زعزعة استقرار آلية الترجمة ، مما يتسبب في إطلاق بولي ببتيد وتفكك وحدات الريبوسوم الفرعية منمرنا. بعد اكتمال ترجمة العديد من الريبوسومات ، فإن ملفمرنامتدهورةوبالتالييمكن إعادة استخدام النيوكليوتيداتفي رد فعل نسخ آخر.

اقتران بين النسخ والترجمة

كما نوقش سابقًا ، لا تحتاج البكتيريا والعتائق إلى نقل نسخ RNA الخاصة بها بين غشاء مرتبطنوويوالسيتوبلازم. وبالتالي فإن بوليميراز الحمض النووي الريبي يقوم بنسخ الحمض النووي الريبي مباشرة في السيتوبلازم. هنا يمكن أن ترتبط الريبوسومات بالـ RNA وتبدأ عملية الترجمة ، أحيانًا بينما لا يزال النسخ يحدث. اقتران هاتين العمليتين وحتىمرناانحلال،يتم تسهيلهليس فقط لأن النسخ والترجمة يحدثان في نفس القسم ولكن أيضًا لأن كلا العمليتين تحدث في نفس الاتجاه - يحدث توليف نسخة RNA في اتجاه 5 إلى 3 وتقرأ الترجمة النص في 5 'إلى 3' اتجاه. يحدث "اقتران" النسخ مع الترجمة في كل من البكتيريا والعتائق وهو ، في الواقع ، ضروري للتعبير الجيني الصحيح في بعض الأحيان.

يمكن للبوليميرات المتعددة نسخ جين بكتيري واحد أثناء ذلككثيرribosomes تترجم في نفس الوقتمرناالنصوص في عديد الببتيدات. بهذه الطريقة ، يمكن أن يصل بروتين معين بسرعة إلى تركيز عالٍ في الخلية البكتيرية.

فرز البروتين

في

سياق

تحدي تصميم تخليق البروتين ، يمكننا أيضًا طرح سؤال / مشكلة حول كيفية وصول البروتينات إلى مكانها

من المفترض

توجو. نحن نعلم أن بعض البروتينات

متجهة

بالنسبة لغشاء البلازما ، يحتاج البعض الآخر في الخلايا حقيقية النواة إلى ذلك

يتم توجيهها

للعديد من العضيات ، بعض البروتينات ، مثل الهرمونات أو بروتينات الكاسح للمغذيات ،

المقصود

تفرزها الخلايا بينما قد يحتاج الآخرون إلى ذلك

يتم توجيهها

إلى أجزاء من العصارة الخلوية لخدمة الأدوار الهيكلية. كيف يحدث هذا؟

منذ أن اكتشفنا آليات مختلفة ، تفاصيل هذه العملية

ليس من السهل تلخيصها

في فقرة مختصرة أو اثنتين. ومع ذلك ، يمكننا أن نذكر بعض العناصر الأساسية المشتركة بين جميع الآليات. أولاً ، الحاجة إلى "علامة" محددة يمكن أن توفر بعض المعلومات الجزيئية حول مكان اهتمام البروتين

مقدر

ل. عادة ما تأخذ هذه العلامة شكل سلسلة قصيرة من الأحماض الأمينية - ما يسمى ببتيد الإشارة - يمكنها ترميز المعلومات حول المكان الذي يجب أن ينتهي فيه البروتين. يجب أن يكون المكون الثاني المطلوب لآلية فرز البروتين هو نظام لقراءة البروتينات وفرزها. هذا عادة في النظم البكتيرية والأثرية

يتكون من

البروتينات التي يمكن أن تحدد إشارة الببتيد أثناء الترجمة ، وترتبط به ، وتوجه تركيب البروتين الناشئ إلى غشاء البلازما. في الأنظمة حقيقية النواة ، يكون الفرز بالضرورة أكثر تعقيدًا ، ويتضمن مجموعة معقدة من آليات التعرف على الإشارات ، وتعديل البروتين ، وتهريب الحويصلات بين العضيات أو الغشاء. هذه الخطوات البيوكيميائية

بدأت

في الشبكة الإندوبلازمية و "مكرر" في جهاز جولجي حيث البروتينات

تم تعديلها

ومعبأة في حويصلات مرتبطة بأجزاء مختلفة من الخلية.

قد يناقش مدرسك في الفصل بعض الآليات المحددة

. المفتاح لجميع الطلاب هو تقدير المشكلة ولديك فكرة عامة عن المتطلبات عالية المستوى التي اعتمدتها الخلايا لحلها.

بعد متعديةتعديل البروتين

بعد، بعدماترجمةقد الأحماض الأمينية الفرديةيتم تعديلها كيميائيا. تضيف هذه التعديلات تباينًا كيميائيًا وخصائصًا جديدةمتجذرةفي كيمياء المجموعات الوظيفية التي يتم إضافتها. تشمل التعديلات الشائعة مجموعات الفوسفات ،الميثيل،وخلاتالأميدمجموعات. بعض البروتينات ، التي تستهدف الأغشية عادة ، ستكون كذلكدهني-سيتم إضافة دهن. البروتينات الأخرى سوفيكون جليكوزيلاتي- إرادة السكرتضاف. تعديل آخر شائع بعد الترجمة هوانقسامأو ربط أجزاء من البروتين نفسه. قد تكون إشارة الببتيداتيكون مشقوق، قد أجزاءيتم استئصالهمن منتصف البروتين ، أويمكن عمل روابط تساهمية جديدةبين السيستين أو السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية الأخرى. سوف الإنزيماتتحفيزتقريبًا جميع التعديلات وجميع التغييرات تغير السلوك الوظيفي للبروتين.

ملخص القسم

مرنايستخدم لتخليق البروتينات من خلال عملية الترجمة. الشفرة الجينية هي المراسلات بين النيوكليوتيدات الثلاثةمرناكودون وحمض أميني. تمت "ترجمة" الشفرة الجينية بواسطةالحمض الريبي النووي النقالالجزيئات ، التي تربط كودون معين بحمض أميني معين. الشفرة الجينيةتتدهورلأن 64 كودونًا ثلاثيًا فيمرناحدد فقط 20 من الأحماض الأمينية وثلاثة أكواد توقف. هذا يعني ذاكأكثر منكودون واحد يتوافق مع حمض أميني. تستخدم كل الأنواع على هذا الكوكب تقريبًا نفس الشفرة الجينية.


اللاعبين في الترجمة يشملونمرناقالب الريبوسوماتالحمض الريبي النووي النقال، والعوامل الأنزيمية المختلفة. ترتبط الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة بـمرنانموذج. تبدأ الترجمة في بداية أغسطس فيمرنا. يحدث تكوين الروابط بين الأحماض الأمينية المتسلسلة المحددة بواسطةمرناحسب الكود الجيني. يقبل الريبوسوم مشحونًاالحمض الريبي النووي النقال، وبينما يخطو على طولمرنا، فإنه يحفز الترابط بين الأحماض الأمينية الجديدة ونهاية البولي ببتيد المتنامي.كلهمرنامترجمفي "خطوات" ثلاثية النوكليوتيدات للريبوسوم. عندما توقف كودونمصادفة، يربط عامل الإطلاق المكونات ويفصلها ويحرر البروتين الجديد.