Ақуыздын биосинтезі
Тәжірибе жүзіде ДНК-иың кейбір ядролық ақуыздардыц синтезі процесінде маңызды рөл атқаратыны дәлелденген. Ағзалардыц тұқым қуалау қасиеттері, олай болса ағзалар жасайтын акуыздардың қасиеттері нуклеин қышқылдарымен анықталады. Клеткалық ДНК-ның басым бөлігі ядро хроматинінде жиналған. Олай болса ДНК клетканың тұқым куалау информациясы сақталатын структураларында орналасқан. Арнайы маманданган ақуыздар-ферменттердің синтезіне қабілеттілігі және бұл қабілеттің ұрпаққа берілуі ДНК-мен байлаиысты.
ДНК-иыц генетикалық рөлінің тікелей дәлелдемесі трансформация құбылысы болып табылады.
«Шифр»-дің ДНК-дан берілуіиің бірінші кезеңі-спираль түрінде оралған және сутектік байлаиыстармен қосылған полипуклеотидтік тізбектердің ажырауы, яғни ДНК молекуласымың репликациясы. 1957 ж. Мезельсон жэпс Сталь репликация жартылай консервативті механизм бойыиша жүретінін дәлелдеді, бұл Уотсон мен Крик моделінің дұрыстығын көрсетеді.
Содан соң клеткада бос ккүйде болатын аденозинүшфосфат (АТФ), цитидинүшфоасфат (ЦТФ), уридинүшфосфат (УТФ) және гуанизинүшфосфат (ГТФ) ДНК тізбегіндегі сәйкес негіздерге қосылады да нолимераза (ДНК-пуклсотидилтрапсфераза) ферментерінің қатысуында информациялық РНК-ның полинуклеотидтік тізбегін түзслі. АТФ ДНК-ның тиминімси, ЦТФ-гуанинмен, УТФ-аденинмен, ГТФ-цитозинмен сутектік байланыспен қосылады.
Осылай белгілі бір формада жасалған информациялық РНК-ның полинсептидтік тізбегі өзінін негізінен бөліпсді. Түзілген м-РНК бастапқы ДНК-ның полипуклеотидтік тізбектерінің біреунің негіздер кезектесуін қайпалайды. Ол рибосомала сиптезделетін акуыздың құрылысы туралы ииформацияпы алын келеді.
РНК рөлі. В.И.Палладин, Т.Каснерсон, Ж.Браше, Э.Гейл және т.б. зерттеушілер клеткалар мен үлпалардағы ақуыз синтезінін жылдамдығы олардың құрамындағы рибонуклейн қышқылдарының болуына тікелей байланысты екенін дәлелдеді. Мысалы, клеткалар мен ұлпалардағы ақуыздың синтезі РНК-ны рибоиуклеаза ферментімен ыдыратканда тоқтайды.
Қазір тәжірибе жүзінде вирустардын химиялык құрылысы бойынша-нуклеопротеидтер екендігі анықталған. Нуклеин қышқылдарының молекуласы вирустық бөлшектіц ішінде орналасып, ақуызды қабықшамен қапталған. Барлық вирустарды екі топқа бөлуге болады: РНК-лы және ДНК-лы вирустар. Барлық белгілі өсімдік вирустары тек РНК-дан тұрады. Ақуыз синтезіндегі РНК-ның рөлін Г.Шрамм, Т.Френкель-Конрат тәжірибелерінде көрсетеді. Олар темекі жапыраганыц теңбілі ауруын вирус РНК-сы тудырады.
Нуклеин қышқылдарының өсімдіктер мен жануарлардын әртүрлі клеткалары мен үлпаларындағы мөлшері бірлей емес. Ақуын синтезі қарқынды жүретін клеткаларда, әртүрлі бездердс, әсіресе асқорыту бездерінде РНК-ның мөлшері көп болады (микросомаларда, безді гранулаларда, ядрошықта).
Амин кышқылдарыныц активтенуі. Тірі жүйелердегі ақуыздардын түзілуінің өзіне тән ерекшелігі амин қышқылдарының ақуыз молекуласын түзуге біртіндеп, бірнеше кезеңде қатысуы. Ағзадағы ақуыздардың синтезі аэробты жағдайда жүреді.
1-кезеңде амин қышқыддарының активтенуі жүреді. Содан соң т-РНК-мен бірігеді де рибосомага тасымаяданады. Ерігіш не транспорттық РНК салыстырмалы түрде төменгі молекулалы 25000, ұзақ центрифугалық түнбаға түспейді. т-РНК-клеткадағы РНК-ның жалпы мөлшерінің 10%-ін құрайды.
Амин қышқылдарының активтелуі энергияға бай АТФ-тың пирофосфорлық байлаиыстары есебінсн жүреді. Карбоксил тобы активтенеді.
Амин қышқылы АТФ-пен өзара әрекеттескеиде қышқылдық ангидрид-аминоациладенилат және пирофосфат бөлінеді.
Амин қышқылының аденидатының түзілуі арнайы активтендіруші ферменттің-амино-ацил-т-РНК-синтетазамен катализденеді. Әрбір амин қышқылыныц өзінің активтендіруші ферменті болады. Активтендіруші фермент аденилатпен комплексті қоспа түзеді:
ІІ-кезенде процескес т-РКК қосылады. Т-РНК-гиалоплазмада орналасқан т-РНК акуыз синтезінде адапторлық кызмет атқарады.
РНК-ның ақуыз синтезіндегі рөлін анықтаған ғалымдар М.Б.Хогланд, Стефенсон, Е.Келлер.
Амин қышқылдарының активтенуі мен олардың т-РНК-мен бірігуі бір ферменттің көмегімен жүзеге асырылуы мүмкін. Әрбір амин қышқылына белгілі бір т-РНК қажет 20 фермент және 20 түрлі т-РНК т-РНК-иың барлық түрлерінід де үшында ЦЦА триплеті болатындығы белгілі. Әр ферменттің 2 активті орталығы болады: олардың біреуі амин қышқылдарының, ал екіншісі т-РНК молекуласыи қосып алады. Олай болса т-РНК-ЦЦА молекулалары активтенген амин қышқыддарын қосып алып, оларды рибосомаларга алып келеді: осы кезде АМФ пен фермент бөлініп шығады.
Рибосомалар клеткадағы ақуыз синтезделетін негізгі орын. Рибосома молекулалық массасы 2,7-4,5 млн. рибонуклеопротеидті бөлшектер, 40-65% р-РНК және құрылымдық акуыздзн тұрады. Рибосомалардын құрамынан көптеген ферменттер мен 30-га жуық негіздік синаттагы ақуыздар табылған. Рибосомалар субъбірліктерге диссоциацияланады немесе димерлер мен тримерлер түзе отарып ассоциацияланады және ірі дисперсті структуралар түзеді.
Рибосомалар бірігіп-полисомалар түзеді.
Рибосомалардың қызметі-клеткадағы, ақуыздардың биосинтезін жүзеге асыру. Аминоацил-т-РНК рибосомаға тасымалданады да, осыда жеке амин қышқылдар полипептидтерге бірігіп, ақуыздыц бірінші ретті структурасы түзіледі. Сондай-ақ осындан толыгынан ақуыздың І, ІІ, ІІІ-ші ретті структурасы калыптасуы мүмкін.
Ақуызды активті түрде синтездеущі рибосомалар, информациялық немесс матрицалық РНК-мсн тығыз байланыдты. (м-РНК жылдам түзіліп жылдам жойылып отырады. Клеткада жиналмайды. ДНК м- не и-РНК-ға матрица болып табылады).
Полинепидтік тізбектің синтезі басталу үшін мына жағдайлар қажет: рибосома м-РНК-меп байланысуы қажет; қоршаған ортада аминоацилденген т-РНК мен трансляцияның ақуызды факторлары (Ғ,Ғ,) және ГТФ, сондай-ақ Мg2+ жонс К+ немесе NH4+ иондарының белгілі бір концентрациясы қажет. Осы жағдайлардың барлыға болған жағдайда синтез бастала алады.
Трансляция-рибосомада м-РНК-даға ақуыздың биосинтезі, яғни тұқым қуалаушылық информациясының нуклеи қышқылдар тілінен акуыздар тіліне айналуы.
Олай болса қазіргі кездегі түсінік бойынша акуыздың биосинтезі 4 негізгі кезеңнен тұрады: 1) амии қышкылдарының активтенуі және олардың ферментпен өзара әсері; 2) амин қышқылдарының т-РНК мен бірігуі; 3) амин қышқылдарының рибосомадакы м-РНК молекуласына тасымалдаиуы және полипептидтік, тізбектің синтезделуі; 4) дайын полипептидтік тізбектің рибосомадан босап шығуы мен ақуыз молекуласының кеңістікті структурасының қалыптасуы.
Ақуыз синтезі жылдам жүреді. Мысалы гемоглобин молекуласы 150 амин қышқылдарынан тұрады. 1,5 минутта орындалады.