Ақуыз биосинтезі
Ақуыз биосинтезі
Биологиядағы синтез процесі
Биологиядағы синтез процесі – бұл күрделі емес құрылымдардан күрделі құрылымдардың қалыптасуы болып табылады. Бұл ретте құрама элементтердің құрылымы ішінара, тіпті толығымен өзгеріссіз қалуы мүмкін немесе толығымен өзгеруі де мүмкін. Бірінші жағдайда синтез Лего текшелерінен құрылымдардың құрылысына ұқсаса, ал екінші жағдайда қасиеттері мүлдем басқа және бастапқы элементтерге ұқсамайтын күрделі қорытпалардың, тұздар мен гидроксидтердің пайда болуына ұқсайды.

Биосинтез – бастапқы компоненттерді түрлендірудің ең күрделі түрлерінің бірі. Бұған нуклеотидтерден ДНҚ қалыптастыру процестері, аминқышқылдарынан ақуыздардың құрылымы, фотосинтез кіреді. Биосинтез адам ағзасында, жануарлар мен кейбір өсімдіктерде табиғи жолмен де, сонымен қатар жасанды түрде де пайда болуы мүмкін (ақуыз қоректік заттардың өндірісі).

Биосинтез кезеңдері

Әрбір ақуыз транскрипция және ретрансляция деп аталатын екі кезеңнен тұратын бір схема бойынша синтезделеді. Басқа сөзбен айтқанда, бұл ДНҚ генінен ақпаратты алу және оны аминқышқылдарына тасымалдауды білдіреді. Мұндай тасымалдау техникасы өте күрделі және энергияны қажет етеді, сыртқы энергияның ағынысыз оны жүзеге асуы мүмкін емес.

Транскрипция

Транскрипцияның бірінші кезеңінде ДНҚ тізбегінен дәл көшірмесі алынады, нәтижесінде бастапқы РНҚ тізбегімен бірдей болады. Мұндай ақпараттық көшірме үшін катализатор қажет, оның рөлі ферменттер және ақуыз синтезінде қуат көз ретінде болады. Синтез процесі жоғары жылдамдықпен жүреді — минутына бір ағзаның ішінде пептидтер деңгейінде 60 000-ға дейін байланыс жүзеге асырылады.

Қос ДНҚ тізбегі жасуша ядросында спираль түрінде орналасқан. Транскрипцияның басында ол тарқатылады да, ал бөліктердің бірінде синтез және РНҚ (ақпараттық) басталады. Бұл ДНҚ құрылымын дәлме-дәл қайталайтын дара тізбек. Сондықтан ақуыз биосинтезінің реакциясы матрицалық деп аталады. РНҚ және матрицалық емес ДНҚ тізбегінде орналасқан тиминнің орнына урацилді қолданылады. Катализатор ретінде РНҚ полимеразасы "жұмыс істейді".

Ең қиыны ДНҚ молекуласында көптеген гендер бар екендігінде туындайды, ал олардың тек нақты біреуін ғана көшіру керек. Яғни, РНҚ ақпаратын алуды тек берілген сәтте ғана емес, сонымен бірге берілген жерден де бастау керек. Қателерді болдырмау үшін әр ДНҚ фрагментінің басында "промотор" деп аталатын нуклеотидтердің арнайы маркері орналасқан. Мұндай маркерден көшіру бірдей басталады және қарама-қарсы жағынан аяқталады. Соңғы маркер "терминатор" атауын алды.

Трансляция

Жасушада жаңа ақуызды құру үшін ағзада өндірілетін немесе сырттан келетін тағамды қорыту арқылы алынған қажетті аминқышқылдарының жиынтығы болуы керек. Бұл ағзаның толық жұмыс істеуі үшін ақуызы жеткілікті мөлшерде толық және теңгерімді тамақтану дегенді білдіреді. Аминқышқылдары негізінен тағамдық ақуыз ыдырағанан кейін пайда болады.

Келетін аминқышқылдар генетикалық кодтың бірлігі болып табылатын кодон түріндегі ақпаратқа жауап беретін арнайы тасымалдаушы РНҚ көшіріледі. Аминқышқылында тиісті тринуклеотид – антикодон болуы керек. Рибосомада тек коды сәйкес келетін аминқышқылы ғана бекітіледі. Тізбектің әр элементіне 0,2 с. уақыт кетеді. Дәл осы уақытта тізбек пен РНҚ бойымен қозғалатын рибосома тоқтайды.

Әрбір келесі учаскеде рибосомаға түсетін аминқышқылдары арасында пептидтік байланыстар түзіледі. Олар учаскенің басында бір аминқышқылы аминтобының, ал іргелес соңында карбоксил тобының болуына байланысты пайда болады.Нәтижесінде берік және бөлінбес байланыс туындайды.

Ақуыз тізбегі рибосоманың синтездің осы кезеңінің соңын білдіретін белгілі бір маркермен байланысқаннан кейін қалыптасуын аяқтайды. Аминқышқылдарының тізбегі РНҚ-дан бөлініп, екінші және үшінші құрылымдарды қалыптастыру үшін цитоплазмаға өтеді. Синтез процесі үздіксіз жүреді, рибосоманың келесі позицияға ауысқаннан кейін оның орнына басқасы түсіп РНҚ тізбегін көшіреді. Өзінің мақсатын орындаған рибосома басқа РНҚ-ға өтіп және басқа ақуыз түзе бастайды.
Биологиядағы синтез процесі
Биологиядағы синтез процесі – бұл күрделі емес құрылымдардан күрделі құрылымдардың қалыптасуы болып табылады. Бұл ретте құрама элементтердің құрылымы ішінара, тіпті толығымен өзгеріссіз қалуы мүмкін немесе толығымен өзгеруі де мүмкін. Бірінші жағдайда синтез Лего текшелерінен құрылымдардың құрылысына ұқсаса, ал екінші жағдайда қасиеттері мүлдем басқа және бастапқы элементтерге ұқсамайтын күрделі қорытпалардың, тұздар мен гидроксидтердің пайда болуына ұқсайды.

Биосинтез – бастапқы компоненттерді түрлендірудің ең күрделі түрлерінің бірі. Бұған нуклеотидтерден ДНҚ қалыптастыру процестері, аминқышқылдарынан ақуыздардың құрылымы, фотосинтез кіреді. Биосинтез адам ағзасында, жануарлар мен кейбір өсімдіктерде табиғи жолмен де, сонымен қатар жасанды түрде де пайда болуы мүмкін (ақуыз қоректік заттардың өндірісі).

Биосинтез кезеңдері

Әрбір ақуыз транскрипция және ретрансляция деп аталатын екі кезеңнен тұратын бір схема бойынша синтезделеді. Басқа сөзбен айтқанда, бұл ДНҚ генінен ақпаратты алу және оны аминқышқылдарына тасымалдауды білдіреді. Мұндай тасымалдау техникасы өте күрделі және энергияны қажет етеді, сыртқы энергияның ағынысыз оны жүзеге асуы мүмкін емес.

Транскрипция

Транскрипцияның бірінші кезеңінде ДНҚ тізбегінен дәл көшірмесі алынады, нәтижесінде бастапқы РНҚ тізбегімен бірдей болады. Мұндай ақпараттық көшірме үшін катализатор қажет, оның рөлі ферменттер және ақуыз синтезінде қуат көз ретінде болады. Синтез процесі жоғары жылдамдықпен жүреді — минутына бір ағзаның ішінде пептидтер деңгейінде 60 000-ға дейін байланыс жүзеге асырылады.

Қос ДНҚ тізбегі жасуша ядросында спираль түрінде орналасқан. Транскрипцияның басында ол тарқатылады да, ал бөліктердің бірінде синтез және РНҚ (ақпараттық) басталады. Бұл ДНҚ құрылымын дәлме-дәл қайталайтын дара тізбек. Сондықтан ақуыз биосинтезінің реакциясы матрицалық деп аталады. РНҚ және матрицалық емес ДНҚ тізбегінде орналасқан тиминнің орнына урацилді қолданылады. Катализатор ретінде РНҚ полимеразасы "жұмыс істейді".

Ең қиыны ДНҚ молекуласында көптеген гендер бар екендігінде туындайды, ал олардың тек нақты біреуін ғана көшіру керек. Яғни, РНҚ ақпаратын алуды тек берілген сәтте ғана емес, сонымен бірге берілген жерден де бастау керек. Қателерді болдырмау үшін әр ДНҚ фрагментінің басында "промотор" деп аталатын нуклеотидтердің арнайы маркері орналасқан. Мұндай маркерден көшіру бірдей басталады және қарама-қарсы жағынан аяқталады. Соңғы маркер "терминатор" атауын алды.

Трансляция

Жасушада жаңа ақуызды құру үшін ағзада өндірілетін немесе сырттан келетін тағамды қорыту арқылы алынған қажетті аминқышқылдарының жиынтығы болуы керек. Бұл ағзаның толық жұмыс істеуі үшін ақуызы жеткілікті мөлшерде толық және теңгерімді тамақтану дегенді білдіреді. Аминқышқылдары негізінен тағамдық ақуыз ыдырағанан кейін пайда болады.

Келетін аминқышқылдар генетикалық кодтың бірлігі болып табылатын кодон түріндегі ақпаратқа жауап беретін арнайы тасымалдаушы РНҚ көшіріледі. Аминқышқылында тиісті тринуклеотид – антикодон болуы керек. Рибосомада тек коды сәйкес келетін аминқышқылы ғана бекітіледі. Тізбектің әр элементіне 0,2 с. уақыт кетеді. Дәл осы уақытта тізбек пен РНҚ бойымен қозғалатын рибосома тоқтайды.

Әрбір келесі учаскеде рибосомаға түсетін аминқышқылдары арасында пептидтік байланыстар түзіледі. Олар учаскенің басында бір аминқышқылы аминтобының, ал іргелес соңында карбоксил тобының болуына байланысты пайда болады.Нәтижесінде берік және бөлінбес байланыс туындайды.

Ақуыз тізбегі рибосоманың синтездің осы кезеңінің соңын білдіретін белгілі бір маркермен байланысқаннан кейін қалыптасуын аяқтайды. Аминқышқылдарының тізбегі РНҚ-дан бөлініп, екінші және үшінші құрылымдарды қалыптастыру үшін цитоплазмаға өтеді. Синтез процесі үздіксіз жүреді, рибосоманың келесі позицияға ауысқаннан кейін оның орнына басқасы түсіп РНҚ тізбегін көшіреді. Өзінің мақсатын орындаған рибосома басқа РНҚ-ға өтіп және басқа ақуыз түзе бастайды.