Hujayralarda oqsillar biosintezi

Nizomiy nomdagi
Toshkent Davlat Pedagogika universiteti
Biologiya fakulteti 402 – guruh talabasi
Bahodirova Sharofatning
Genetika fanidan bajargan
MUSTAQIL TA'LIMI
Mavzu: Hujayrada oqsil biosintezi
Reja:
1. Oqsil va aminokislotalar.
2. Gen va genetik kod haqida tushuncha.
3. Oqsillar biosintezi.
4. Oqsillar sintezini boshqarilishi.
Zamonaviy tabiatshunoslik fanining ikkita muhim muammolaridan biri--tirik hujayrada oqsillar biosintezidir. Ikkinchisi esa noorganik tabiatda insoniyat uchun kelgusida energiya ajratish elementar zarralarning fizikaviy tadqiqoti asosida amalga oshishi mumkin. Tirik tabiatda hayotiy jarayonlarni boshqarish oqsillarni o‘rganish asnosida sodir bo‘ladi.
Organizmning tiriklik belgisi muayyan oqsil yoki oqsillar kompleksi orqali namoyon bo‘ladi. Jonzotlarning biologik belgilari quyidagi generatsiya asosida amalga oshadi:
DNK RNK OQSIL BELGI
Ma’lumki, sochimiz va terimizning rangi melonin degan pigmentga bog‘liq bo‘lib, albinoslarda u bo‘lmaydi. Melonin sintezi oqsil – ferment tirozinazaga bog‘liq. Mazkur oqsilning mutatsiyasi yoki inaktivatsiyasi albinoslarning paydo bo‘lishiga sababchi bo‘ladi.
Oqsillarga bog‘liq bunday jarayonlarni organizmda juda ko‘p kuzatish mumkin. Oqsillar biosintezini to‘liq aniqlash irsiyat qonunlarini tadqiq qilish, organizmlarni o‘sish va rivojlanishini boshqarish, turli xil irsiy kasalliklar sabablarini aniqlash, davolash va boshqa bir qator muammolarni hal qilishga imkon yaratadi. Oqsillar sintezi organizmda intensiv ravishda amalga oshadi. Odam jigarida 10 kun davomida oqsillarning yarmi yangilanadi.
Qon zardobida 20-30 kunda oqsillar almashinadi. Har kun inson tanasida 100 g oqsil sintezlanishi lozim. Bir kunda odam qonida 8 g gemoglabin, 23 g jigar oqsili va 32 g mushak oqsillari sintezlanib turadi. Hujayrada oqsillarning sintezi xuddi nuklein kislotalardek, matritsa (qolip) asosida amalga oshadi. Mazkur jarayon murakkab va bir necha bosqichlardan iborat. Oqsillarning biosintezi oqsil sintezlovchi muayyan tizim bo‘lib, uning tarkibiga quyidagi strukturalar kiradi:
ribosomalar-nukleoprotein zarralari bo‘lib, tarkibida 60% ribosom RNK va 40% oqsil mavjud.
Uzunligi 160Å, diametri 250Å, molekulyar massasi 4 mln. Bir qancha ribosomlar to‘plami poliribosoma yoki polisomalar deb ataladi;
matritsa RNK;
transport RNK;
oqsil sintezidagi bosqichlar bo‘lmish initsiatsiya, elongatsiya, terminatsiya va translyasiya jarayonlarini amalga oshiruvchi oqsillar va fermentlar;
proteinogenli aminokislotalar;
aminoatsil-t-RNK larni hosil qiluvchi aminoatsil-t-RNK-sintetaza fermentlari;
makroergli nukleozidtrifosfatlar ATF va GTF;
Mg2+ , S 2+ , K + , NH4 + ionlari.
Oqsillar biologik jihatdan murakkab polimer moddalarga kiradi. Uning molekulasi uzun zanjirdan iborat yirik bo`lib, tarkibida birmuncha oddiyroq - monomerlar 20 xil aminokislotalar ko`p marta takrorlanadi. Oqsil tarkibida aminokislotalar soni va joylanishi turlicha bo`ladi. Demak oqsillar xilma-xilligini uning tarkibidagi aminokislotalar joylanishi, tartibi belgilaydi. 20 ta aminokislotaning o`zaro kombinasiyalanish soni 1024 bo`ladi. Shundan ko`rinib turibdiki, oqsillar soni ko`p bo`lgani uchun belgi va xususiyatlar soni ham cheklanmagan miqdorida ko`p bo`ladi. Oqsil molekulasida bir aminokislota o`zgarsa, oqsil tarkibi va belgini ko`rinishi ham o`zgarishi kuzatiladi. Misol: 600 ta aminokislotadan iborat gemoglobin oqsili tarkibidagi glutamin kislota o`rnini valin bilan almashtirsa, odamda og`ir kamqonlik kasali (serpovidno-kletochnaya anemiya) yuzaga keladi. Bunday kasalliklarda qizil qon tanachalar (eritrositlar) shakli o`zgaradi va o`ziga kislorod molekulasini biriktirib ololmaydi. Bu kasalga uchragan bolalar yoshlik davridayoq halok bo`ladilar. Har bir aminokislotaning tuzilishida 3 ta nukleotidni biriktirishdan hosil bo`lgan tripletlar ishtirok etadi. Masalan: metionin aminokislotasi bir triplet (AUG): lizin - 2 ta tripletdan (AAA va AAG), izoleysin - 3 ta (AUU, ASU va AUA) tripletlar nazoratidan yuzaga chiqadi.
2. Bir aminokislotani sintez qiluvchi 3 ta nukleotid birikmasi - triplet yoki tripletli kod deyiladi. Hozirgi vaqtda bir qancha oqsillarda aminokislotalarni joylashishi aniqlangan. Masalan: ribonukleoza oqsili 124 aminokislotadan iborat, oqsilni sun`iy sintez qilish uchun aminokislotalarni navbatlanishini bilish zarur. Uglevod va fosfor kislotasi hamma nukleotid tarkibida bir xil bo`lib, faqat azotli asos qismi farq qiladi. Demak DNК moddasining bir-biridan farqi azotli asos qismini joylanishi bilan farq qiladi. DNК tarkibidagi azotli asoslar (nukleotidlar) sintez bo`layotgan oqsil molekulasida aminokislotalarni joylanish tartibini belgilab berishi genetik kod yoki irsiyat kod deyiladi. Shuning uchun irsiy axborot DNК molekulasida yozilgan deyiladi. «Genetik kod»ni asosi ochilgandan keyin barcha 20 ta aminokislotalarning (20 ta) tripletlari ham aniqlandi. DNКning 1 aminokislotani sintez qiluvchi 3 ta nukleotiddan iborat qismi Кodon deyiladi. Amerikalik bioximiklar M.Nirenberg va S.Ochoa 1962 yilda oqsillar tarkibiga kiruvchi 20 ta aminokislota uchun tripletlarning tarkibini aniqladilar.
3. Molekulyar genetikasida olib borilgan ko`plab tajriba, kuzatishlarida to`plangan ma`lumotlar asosida irsiyatning umumiy nazariyasi quyidagi qabul qilingan sxema tarzida ko`rsatiladi:
DNК (transkripsiya)®A-RNК (translyasiya)®oqsil
(Replikasiya)
Replikasiya DNК molekulasini 2 marta ortishi. Bunda boshlang`ich DNК qolip vazifani bajaradi.
Transkripsiya -DNК molekulasida yozilgan nukleotidlar joylanishi haqidagi axborotni RNК ga ko`chirib yozilishi.
Translyasiya - A-RNК-da yozilgan axborotga asosan oqsil molekulasida aminokislotalarni tartib bilan terilishi. 50-yillarda olimlar tomonidan ochilgan oqsil sintezi nazariyasi - bu jarayon murakkab ko`p bosqichli ekanligini ko`rsatdi. Bunda DNК, 3 xil RNК va turli fermentlar ishtirok etishi aniqlandi. Har bir oqsil molekulasi maxsus A-RNК tarkibidagi nukleotidlar tartibiga asosan ribosomada sintezlanadi. DNК molekulasi tarkibidagi bir genga mos keluvchi ma`lum bir qismidagi nukleotidlar tartibini A-RNК o`ziga ko`chiradi va shu axborotga asosan aminokislotalarni yig`ishni ta`minlaydi.
Hujayrada oqsil sintezlanishi 4 bosqichda yuz beradi:
Birinchi bosqichda aminokislotalarni ATF ta`sirida aktivlanishi yuz beradi, ya`ni bunda ATF energiyasi aminokislotalarning birikishi maxsus ferment - aminoasil - RNК - sintetaza katalizatorligida boradi. Natijada aktivlashgan aminokislotalar o`zaro yaxshi ta`sir etib polipeptid zanjiriga qo`shiladi. Sitoplazmada oqsil molekulasini sintez qilish uchun zarur bo`lgan aminokislotalar doim bo`ladi.
Ikkinchi bosqichda aktivlashgan aminokislotalar T-RNК yordamida, ribosomalarga ya`ni oqsil sintez bo`ladigan joyga tashib boriladi. T-RNК molekulasi A-RNК-ga qaraganda zanjiri kichik, 70-80 nukleotiddan iborat. Aminokislota T-RNК-ni uchki qismiga birikadi. Barcha RNК-larda aminokislota birikuvchi qismi bir xil -SSA nukleotiddan iborat bo`ladi. Har bir aminokislotani tashuvchi alohida T-RNК mavjud bo`lib, ya`ni 20 hil aminokislotani tashuvchi 20 hil T-RNК bor.
Uchinchi bosqichda aminokislotalar DNК tarkibidagi nukleotidlar tartibi bo`yicha ketma-ket joylashadi. Bu tartibda joylashish A-RNК-da yozilgan axborotga muvofiq yuz beradi. Bir necha aminokislotalar birikib bir oqsil molekulasini hosil qiladi, ya`ni R-RNК tarkibidagi ferment ta`sirida murakkab oqsil zanjirini hosil qiladi. Bu jarayon ribosomalarda peptidpolimeraza ferment ta`sirida yuz beradi. Ribosomalar tarkibi oqsil va RNК-dan iborat bo`ladi. Bu RNК ribosomal RNК deyiladi.
To`rtinchi bosqich. Bu davrda oqsil polipeptid zanjiri to`liq shakllanadi. Hosil bo`lgan vodorod bog`g`lar ta`sirida polipeptid oqsil zanjiri spiral shaklida buralib, biologik aktiv (konfigurasiya) holatiga o`tadi.
Xulosa. Oqsil biosintezida DNК molekulasi etakchi vazifani bajaradi va bu jarayonni boshqaradi. DNК molekulasida joylashgan triplet kodlari joylanish tartibiga muvofiq unda axborot RNК molekulasi sintezlanadi. Кeyin shu A-RNК-da yozilgan axborotga muvofiq bo`lajak oqsil aminokislotalari yig`g`iladi
Shunday qilib DNК molekulasi organizm belgi va hususiyatlari haqidagi irsiy axborotni o`zida saqlaydi va irsiyatni oqsil biosintezi orqali boshqaradi.
4) G.Mendelning irsiyat qonunlari yaratilgan 1865 yilda, irsiyatning moddiy negizi haqida ma`lumot etarli emas edi. 1909 yil Daniyalik olim, genetik V.Iogannsen «irsiy modda»ga «gen» deb nom berishni taklif qildi. Hozirgi vaqtda ma`lumki genlar DNК molekulasida bo`ladi. Bajaradigan vazifasiga qarab, ular har xil bo`ladi. Ayrim genlar sintezlanayotgan oqsil molekulasidagi aminokislotalarning joylanishi haqida axborot etkazib bersa, ba`zilari shu genlarning aktivligini nazorat qiladi.
Organizmda ikki xil gen - quruvchi genlar va regulyator genlar bo`lib, quruvchi genlar bloki - Operon deyiladi. Operon oqsil sintezini amalga oshiradi va u ba`zan aktiv holatda, ba`zan passiv holda bo`ladi, ya`ni harakatsiz, sintezni to`xtatishi ham mumkin. Operonning ishlashi yoki to`xtashi gen operatorga bog`liq. U DNК-ning bir qismi alohida gen bo`lib, operonning bosh qismida joylashgan. Agar gen operatoriga repressor molekulasi ta`sir qilsa, operon genlar bloki, tezda o`z ishini to`xtatib passiv holatga o`tadi. Repressor tarkibi oqsil bo`lib uni gen-regulyator sintezlaydi. Oxirgi mahsulot - D etarli ishlab chiqilganda, repressor ishga tushadi, operatorga ta`sir qiladi va gen operon ishini to`xtatadi.
Operonning qayta ishga tushishi yoki to`xtashi haqida ikki tomonlama xabar (signal) sintezlangan ferment ta`sirida hosil bo`ladi. Hujayrada yana bioximik reaksiya zarur bo`lsa, ya`ni D mahsulot - oqsil sintezi kerak bo`lsa, repressor operondan uziladi. Repressorni operondan o`zishni - induksiyalar bajaradi. Induktor oshiqcha ferment - substrat bo`lib, u repressorga ta`sir qilib, operon ishini qayta boshlaydi. Fermentlar (oqsil) sintezini genlar ta`sirida boshqarilishi mexanizmi sutdagi qandni (laktoza) parchalanishi bakteriyalarda ishlab chiqilgan galaktozidoza fermenti ta`sirida yuz berishi misolida yaxshi o`rganilgan.
1961 yilda fransiyalik mikrobiolog-genetik olimlar F.Jakob va J.Mono bakteriyalarda olib borgan tajribalarida oqsil sintezining umumiy nazariyasini birinchi marta ishlab chiqdilar
Oqsil biosintezining asosiy mexanizmi ribosomalarda sodir bo‘ladi. Ribosomalar oqsil va RNK dan tashkil topgan ribonukleoproteid (RNP) zarrachalaridir. Hujayrada ularning soni 104 (prokariot) dan 106 (eukariot)gacha bo‘ladi. Ribosomalar asosan sitoplazma, yadrocha, mitoxondriy xloroplastlarda uchraydi. Ular ikkita subbirliklardan tashkil topgan. Hajmi va molekulyar massasi bo‘yicha ribosomalar uch guruhga bo‘linadi: 1. 70S ribosom prokariotlarga tegishli bo‘lib, 30S va 50S subbirliklardan tashkil topgan.2. 80S ribosom eukariotlarga tegishli bo‘lib, 40S va 60S birliklardan tashkil topgan. 3. mitoxondriya va xloroplastlar ribosomi bo‘lib, 70S ni tashkil qiladi.
80S ribosomning kichik birligi bir molekula RNK (18S) va 33 xil oqsil molekulasidan tashkil topgan. Katta birlikda esa, uch xil RNK (5S, 8S, 28S) va 50 ga yaqin oqsil molekulasidan iborat. Ribosoma oqsillari ribosomaning strukturasini mustahkamlashda va fermentativ vazifani bajarishda ishtirok etadilar. Ribosomada kichik va katta birliklar o‘zaro magniy ionlari orqali bog‘lanadilar. Ribosomada ikkita jo‘yak (ariqcha) bo‘lib, biri m-RNK ni bog‘lashda, ikkinchisi esa polipeptid zanjirini uzaytirishda xizmat qiladi. Bulardan tashqari, ribosomada ikkita markaz joylashgan. Birini aminoatsil (A-markaz), ikkinchisi peptidil (Pmarkaz) bo‘lib, ular oqsil sintezini amalga oshirishda xizmat qiladi.
Tajribalarda olingan ma`lumotlar shuni ko`rsatadiki, hujayrada mavjud genetik sistema - induksiya va repressiya mexanizmi yordamida zarur fermentlarni sintezlanishi yoki to`xtatish haqida axborot oladi va bu jarayonni ma`lum tezlikda borishini ta`minlaydi. Shunday qilib, hujayrada oqsil sintezini boshqarilishi tirik organizmda bo`ladigan murakkab o`z-o`zidan boshqara oluvchi biokibernetik sistema deyish mumkin. Ma`lum fermentni sintez qilish haqida DNК-dan olingan axborotni boshqarish, shu fermentni kerakli miqdorda ishlab chiqilganligi va hujayrada unga bo`lgan ehtiyoj haqidagi ma`lumotlarga asoslanib yuz beradi.
Adabiyotlar:
|