Syntéza matric: popis, vlastnosti a vlastnosti

Syntéza matrice je tvorba biopolymeru, jehož sekvence jednotek je určena primární strukturou jiné molekuly. Ta druhá působí jako matice, "diktuje" nezbytný pořadí sestavení řetězce. V živých buňkách jsou na základě tohoto mechanismu známy tři biosyntetické procesy.

Co jsou molekuly syntetizovány na základě matrice

Reakce syntézy matrice zahrnují:

• replikace - zdvojení genetického materiálu;
• transkripce - syntéza ribonukleových kyselin;
• vysílání - produkci proteinových molekul.

Replikace je transformace jednoho Molekuly DNA ve dvou vzájemně totožných, pro něž má velký význam buněčného cyklu (mitóza, meióza, zdvojnásobení plazmidu, dělení bakteriálních buněk atd.). Mnoho procesů je založeno na "reprodukci" genetického materiálu a syntéza matrice umožňuje vytvořit přesnou kopii jakékoli DNA molekuly.

Přepis a překlad jsou dvě fáze implementace genomu. Současně se dědičná informace zaznamenaná v DNA konvertuje na specifickou sadu proteinů, na které závisí fenotyp organismu. Tento mechanismus se nazývá "DNA-RNA-protein" a je jedním z ústředních dogmat molekulární biologie.

Implementace tohoto principu se dosahuje pomocí syntézy matric, která konjuguje proces tvorby nové molekuly s "původním vzorkem". Základem tohoto párování je základní princip komplementarity.

Hlavní aspekty syntézy molekul založené na matrici

Informace o struktuře syntetizované molekuly jsou obsaženy v posloupnosti vazeb samotné matice, ke které je zvolen odpovídající prvek "dceřiného" řetězce. Pokud se chemická povaha syntetizované a matricové molekuly shoduje (DNA-DNA nebo DNA-RNA), pak konjugace nastane přímo, protože každý nukleotid má dvojici, se kterou může být kontaktován.

Pro syntézy proteinů Je nutný mediátor, jehož jedna část interaguje s matricí prostřednictvím mechanismu korespondence nukleotidů a druhá spojuje proteinové vazby. Tímto způsobem funguje i princip komplementarity nukleotidů, ačkoliv přímo neváže vazby matice a syntetizovaných řetězců.

Etapy syntézy

Všechny procesy syntézy matrice jsou rozděleny do tří fází:

• zahájení (zahájení);
• prodloužení;
• ukončení (konce).

Zahájení je příprava syntézy, jejíž charakter závisí na typu procesu. Hlavním cílem této fáze je přivést systém enzým-substrát do funkčního stavu.

Během prodloužení se provádí syntéza syntetizovaného řetězce, ve kterém se uzavře kovalentní vazba (peptid nebo fosfodiester) mezi jednotkami vybranými podle matricové sekvence. Ukončení vede k zastavení syntézy a uvolnění produktu.

Role komplementarity v mechanismu syntézy matrice

Princip komplementarity je založen na selektivní korespondenci dusíkatých bází nukleotidů navzájem. Takže pouze thymin nebo uracil (dvojná vazba) je vhodný jako adenin jako pár a cytosin (3 trojná vazba) je vhodný pro guanin.

V procesu syntézy nukleových kyselin s vazbami jednovláknové matrice se komplementární nukleotidy vážou a obklopují v určité sekvenci. Takže na základě segmentu DNA AACGTT lze během replikace získat pouze TTGCAA a UUGCAA během transkripce.

Jak bylo uvedeno výše, syntéza proteinů probíhá za účasti zprostředkovatele. Tato role hraje transportní RNA, která má místo pro připojení aminokyseliny a nukleotidové triplety (antikodon), určené k vazbě na messenger RNA.

V tomto případě dochází k doplňkovému výběru, nikoliv po jednom, ale vždy o tři nukleotidy. Vzhledem k tomu, že každá aminokyselina je specifická pouze pro jeden typ tRNA a antikodon odpovídá specifické tripletu v RNA, protein je syntetizován se specifickou sekvencí jednotek, která je začleněna do genomu.

Jak se děje replikace

Syntéza matricové DNA probíhá za účasti různých enzymů a pomocných proteinů. Klíčové komponenty jsou:

• DNA helicase - uvolní dvojitou šroubovice, ničí vazby mezi řetězci molekuly;
• DNA ligáza - "rozšiřuje" mezery mezi fragmenty Okazaki;
• Primemaz - syntetizuje semeno potřebné pro práci s fragmentem syntetizujícím DNA;
• SSB proteiny - stabilizují jednovláknové fragmenty DNA;
• DNA polymeráza - syntetizuje řetězec dceřinné matrice.

Proteiny Helicase, primase a SSB připravují půdu pro syntézu. V důsledku toho se každý z řetězců původní molekuly stává maticí. Syntéza se provádí velkou rychlostí (od 50 nukleotidů za sekundu).

Práce DNA polymerasy probíhá ve směru od 5'k 3'-konce. Protože na jednom z (předních) řetězců probíhá syntéza podél odvíjení a průběžně a na druhé (zaostávání) - v opačném směru a v oddělených fragmentech nazvaných "Okazaki".

Struktura ve tvaru Y, vytvořená v místě odhalení DNA, se nazývá replikační vidlice.

Transkripční mechanismus

Klíčový transkripční enzym je RNA polymeráza. Posledně jmenovaná je několika typů a struktura se liší v prokaryotách a eukaryotách. Mechanismus jeho působení je však všude stejný a spočívá v sestavení řetězce komplementárně vybraných ribonukleotidů s uzavřením fosfodiesterové vazby mezi nimi.

Molekula DNA je matriční molekulou pro tento proces. Na svém základě mohou být vytvořeny různé typy RNA, nejen informační, které se používají při syntéze bílkovin.

Oblast matrice, ze které je RNA sekvence "degradována", se nazývá transkript. Obsahuje promotor (místo pro připojení RNA polymerázy) a terminátor, u kterého syntéza přestane.

Vysílání

Syntéza matricových proteinů u obou prokaryot a eukaryot se provádí ve specializovaných organoidích, ribozómech. Ta druhá sestává ze dvou podjednotek, z nichž jedna (malá) slouží k vazbě tRNA a messenger RNA a druhá (velká) se podílí na tvorbě peptidových vazeb.

Na začátku translace předchází aktivace aminokyselin, tj. Jejich připojení k odpovídající transportní RNA s tvorbou makroergní vazby, v důsledku které se následně provádí transpeptidační reakce (připojení k řetězci dalšího spojení).

Proteinové faktory a GTP jsou také zapojeny do procesu syntézy. Energie posledně jmenované je nezbytná pro rozvoj ribozomu v řetězci templátového řetězce RNA.