§4. Трансляция кезеңдері
Бұл тақырыптың оқу мақсаты: трансляцияны – нәруыз биосинтезі үдерісінің екінші кезеңін сипаттау.
Нәруыз биосинтезі үшін қажет аминқышқылдары рибосомаға қалай түседі? РНҚ молекулаларының барлық түрі бірдей ме және бір қызмет атқара ма?
Тақырыпты табысты меңгеру үшін 10-сыныпқа арналған оқулықтың 5-параграфын; 9-сыныпқа арналған оқулықтың 7-, 9-, 10- және 12-параграфтарын қайталау керек.
Нәруыз биосинтезінің кезеңдері. Нәруыз биосинтезі екі кезеңнен тұрады. Бұл осы оқып-үйренетін параграфта сипатталған трансляция мен алдыңғы сабақта өткен транскрипция – рибосома жүзеге асыратын аминқышқылдарының нәруызға қосылуы (4-сурет). Басқа да тұқымқуалаушылыққа байланысты көптеген үдерістер сияқты нәруыз биосинтезі – матрицалық үдеріс. Матрицалық үдерістің әрқайсысында белгілі бір зат:
– репликация кезінде ДНҚ-ның бастапқы «ескі» молекулалары;
– транскрипция кезінде аРНҚ синтезі жүретін ДНҚ молекуласының қандай да бір бөлігі;
– трансляция кезінде – рибосомада нәруыз синтезі үдерісінде аРНҚ немесе мРНҚ молекулалары матрица болып табылады.
4-сурет. Ядро және цитоплазмада жүретiн транскрипция және трансляция үдерiстерiнiң өзара байланысы
Осылай матрицалық қағидаға байланысты ықтимал «қателіктердің», тұқымқуалаушылық материалдың кездейсоқ пайда болатын өзгеруінің толық дерлік¹ алдын алуға болады.
Трансляция – рибосомадағы нәруыз биосинтезі үдерісі (5-сурет). Ол цитоплазмаға немесе бұдыр ЭПТ-ға түскен аРНҚ-ға рибосоманың «орналасуынан» басталады.
Рибосоманың үлкен және кіші суббірліктері ядрода болады. Олар рибосомалық деп аталатын және рРНҚ деп белгіленетін РНҚ-ның ерекше түрінен тұрады. Сонымен қатар рибосома құрамында, хромосомадағы сияқты нуклеин қышқылдарынан басқа нәруыздар да болады.
Рибосоманың суббірліктері ядроны жеке-жеке тастап кетеді. Бірақ олар ақпараттық РНҚ-да оңай қосылады. Енді нәруызды қалай жасау керектігі туралы «жоспар» бар, ол – аРНҚ. Нәруызды рибосома немесе рРНҚ (аминқышқылдарын байланыстыратын) жасайды. Тек рибосомаға «құрылыс блоктары» – аминқышқылдарын ғана беріп тұру қалды.
Бірақ кәдімгі «кірпіштен» айырмашылығы – аминқышқылдары бірдей емес. Олардың 20 түрі бар және тұқымқуалаушылық ақпарат – нәруыздағы аминқышқылдарының дұрыс реті. Аминқышқылдарын тасымалдау және орналастыру үшін арнайы молекулалар – тасымалдаушы РНҚ – тРНҚ бар. Пішіні бойынша тРНҚ үш бірдей «жоңышқа жапырағына» ұқсайды.
5-сурет. Рибосомалардың құрылысы және жұмысының сызбанұсқасы. РНҚ-ның барлық түрлерi және рРНҚ-дан тұратын рибосомалар нәруыздарды синтездейдi
Арнайы фермент аминқышқылдарының тРНҚ-ға қосылуын катализдейді. тРНҚ-ның қатаң белгілі бір молекуласына тек қатаң белгілі бір аминқышқылдары қосылады. тРНҚ-да аРНҚ-дағы өз орнын танитын маңызды құрылым бар. Ол антикодон деп аталады және «ортанғы жоңышқа жапырағының ұшындағы» үш нуклеотид болып табылады. Олар кодонға – аРНҚ-ның үш нуклеотидіне комплементарлы. Кодон мен антикодон комплементарлық қағидасы бойынша сутектік байланыспен байланысады. Егер кодонда ГУЦ негізі болса, онда антикодонда (ортанғы нуклеотидтер арасындағы қос сутектік байланысы және екі жағынан үштік байланыс арасында қос сутектік байланысы бар) ЦАГ болады. Ақпараттық молекулаға түсіп, рибосома ішінде тРНҚ кодон-антикодон жүйесінде сутектік байланыс түзеді. Рибосоманың қызметтік орталығы өзінде 2 тРНҚ және сәйкесінше 2 аминқышқыл қасында болу үшін тек аРНҚ-ның 6 нуклеотидін ұстап тұрады.
Енді рибосома полимеризация реакциясын катализдеп, аминқышқылдарын байланыстырады. Бір аминқышқылының карбоксил тобы мен басқа аминқышқылының аминтобы байланысып, су молекуласы босап шығады. Әрбір екі аминқышқылының арасында бір пептидтік байланыс түзіледі. Содан кейін рибосома қадам жасайды, яғни аРНҚ бойынша тағы 3 нуклеотидке орын ауыстырады. Босаған тРНҚ аРНҚ-дан ажырап, жаңа аминқышқылына барады. аРНҚ-ның кезекті кодонына нәруызға орналастыру үшін аминқышқылын әкелген тРНҚ антикодоны қосылады.
Осылай рибосома эукариоттарда аРНҚ-ның соңына жеткенше, ал прокариоттарда (егер олардың аРНҚ-да бірнеше гені болса) ген таусылғанша қайталанады. Соңғы аминқышқылына су молекуласы қосылады да, рибосома синтезделген пептидті босатады.
Трансляция – нәруыз биосинтезі жасушаның қандай типінде жүретіні маңызды емес. Ол рибосомада полипептидтік тізбектің синтезі, яғни аминқышқылдарының ДНҚ-да жазылған және аРНҚ түрінде көшірілген ретпен қосылуы.
Трансляция, кодон, антикодон, рибосоманың қызметтік орталығы, тРНҚ, рРНҚ.
Білу және түсіну:
1. Неліктен «кодон-антикодон» жүйесінде қате аз болатынын түсіндіріңдер.
2. тРНҚ және рРНҚ қызметінде қандай айырмашылық бар?
Қолдану:
1. «Рибосоманың қызметтік орталығына» 5 не 7 емес, ал 6 нуклеотид кіретінін қалай түсінесіңдер?
2. Биосинтездің бірінші кезеңі – транскрипция мен екінші кезеңі – трансляция арасындағы байланысты анықтаңдар. Олар бір-бірімен қалай байланысқан?
Талдау:
1. Бүкіл нәруыз биосинтезі үдерісін барлық қатысушыларды көрсетіп, сызба түрінде бейнелеңдер. Оларды нөмірлердің астына орналастырыңдар. 1) аРНҚ; 2) тРНҚ; 3) рибосоманың кіші суббірлігі; 4) рибосоманың үлкен суббірлігі; 5) стоп-кодон; 6) №1 аминқышқылы және №2 аминқышқылы; 7) кодон; 8) антикодон; 9) өсіп жатқан пептид; 10) су молекуласы.
Синтез:
1. Бактериялар мен эукариоттардағы трансляция үдерісіндегі ұқсастықтар мен айырмашылықтарды жүйелеңдер.
2. Талқылаңдар. Егер барлық қажетті құрамбөліктер болса, сынауықта трансляция үдерісі жүруі мүмкін бе?
Бағалау:
1. Кейбір бактерияларға қарсы дәрі-дәрмектер прокариот рибосомалардың жұмысына кедергі келтіреді, бірақ эукариот рибосомаларға әсер көрсетпейтіні белгілі.
2. Бағалап, талқылаңдар. Трансляция деңгейінде нәруыз биосинтезінің үдерісін реттеу мүмкіндігі.
¹ Репликация қатесі, бұл – мутациялар, дәлірек айтқанда олардың бір тобы. Мутациялар көбінесе зиянды және ағза үшін өлім қаупін тудырады. Тек сирек жағдайда (1 мыңға 1 мутация) олар жағымды өзгерістердің пайда болуына септігін тигізеді (§25 қараңдар).