Սպիտակուցները շատ կարևոր դեր են խաղում օրգանիզմների կյանքում, կատարում են պաշտպանիչ, կառուցվածքային, հորմոնալ, էներգետիկ ֆունկցիաներ։ Ապահովում է մկանային և ոսկրային հյուսվածքի աճ։ Սպիտակուցները տեղեկացնում են բջջի կառուցվածքի, նրա գործառույթների և կենսաքիմիական հատկությունների մասին, արժեքավոր, օգտակար է մարմնի համարսնունդ (ձու, կաթնամթերք, ձուկ, ընկույզ, լոբազգիներ, տարեկանի և ցորեն): Նման սննդի մարսելիությունը բացատրվում է կենսաբանական արժեքով։ Սպիտակուցի քանակի հավասար ցուցանիշով ավելի հեշտ կլինի մարսել այն ապրանքը, որի արժեքը ավելի բարձր է։ Թերի պոլիմերները պետք է հեռացվեն մարմնից և փոխարինվեն նորերով։ Այս գործընթացը տեղի է ունենում բջիջներում սպիտակուցների սինթեզի ժամանակ։

Ինչ են սպիտակուցները

Այն նյութերը, որոնք բաղկացած են միայն ամինաթթուների մնացորդներից, կոչվում են պարզ սպիտակուցներ (սպիտակուցներ): Անհրաժեշտության դեպքում օգտագործվում է նրանց էներգետիկ գույքը, հետևաբար՝ առաջատար մարդիկ Առողջ ապրելակերպկյանքը, հաճախ անհրաժեշտ է լրացուցիչ սպիտակուցի ընդունում: Բարդ սպիտակուցները՝ պրոտեիդները, կազմված են պարզ սպիտակուցից և ոչ սպիտակուցային մասից։ Սպիտակուցի տասը ամինաթթուները էական են, ինչը նշանակում է, որ մարմինը չի կարող ինքնուրույն սինթեզել դրանք, դրանք գալիս են սննդից, իսկ մնացած տասը ոչ էական են, այսինքն՝ կարող են ստեղծվել այլ ամինաթթուներից։ Այսպես է սկսվում բոլոր օրգանիզմների համար կենսական նշանակություն ունեցող գործընթացը։

Կենսասինթեզի հիմնական փուլերը. որտեղից են առաջանում սպիտակուցները

Նոր մոլեկուլներ են վերցվում կենսասինթեզի արդյունքում՝ միացության քիմիական ռեակցիա։ Բջջում սպիտակուցների սինթեզի երկու հիմնական փուլ կա. Սա արտագրում և թարգմանություն է: Տրանսկրիպցիան տեղի է ունենում միջուկում: Սա ԴՆԹ-ից (դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու) ընթերցումն է, որը ապագա սպիտակուցի մասին տեղեկատվություն է փոխանցում ՌՆԹ-ին (ռիբոնուկլեինաթթու), որն այս տեղեկատվությունը ԴՆԹ-ից փոխանցում է ցիտոպլազմա: Դա տեղի է ունենում այն ​​պատճառով, որ ԴՆԹ-ն ուղղակիորեն չի մասնակցում կենսասինթեզին, այն կրում է միայն տեղեկատվություն՝ չկարողանալով մտնել ցիտոպլազմա, որտեղ սինթեզվում է սպիտակուցը և կատարելով միայն գենետիկական տեղեկատվության կրիչի գործառույթ։ Մյուս կողմից, տրանսկրիպցիան հնարավորություն է տալիս ԴՆԹ-ի ձևանմուշից տվյալները կարդալ ՌՆԹ՝ ըստ փոխլրացման սկզբունքի։

ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի դերը գործընթացում

Այսպիսով, այն սկսում է բջիջներում սպիտակուցների սինթեզը ԴՆԹ-ի շղթայով, որը կրում է տեղեկատվություն որոշակի սպիտակուցի մասին և կոչվում է գեն: ԴՆԹ-ի շղթան տրանսկրիպցիայի ժամանակ արձակվում է, այսինքն՝ նրա պարույրը սկսում է քայքայվել գծային մոլեկուլի մեջ։ ԴՆԹ-ից տեղեկատվությունը պետք է վերածվի ՌՆԹ-ի: Այս գործընթացում ադենինը պետք է դառնա հակառակ թիմին: Ցիտոզինը ունի գուանին որպես զույգ, ինչպես ԴՆԹ-ն: Հակառակ ադենինին՝ ՌՆԹ-ն դառնում է ուրացիլ, քանի որ ՌՆԹ-ում այնպիսի նուկլեոտիդ, ինչպիսին թիմինն է, գոյություն չունի, այն փոխարինվում է պարզապես ուրացիլային նուկլեոտիդով։ Ցիտոզինը կից է գուանինին։ Հակառակ ադենինը ուրացիլն է, իսկ թիմինի հետ՝ ադենինը: Հակառակ կանգնած ՌՆԹ-ի այս մոլեկուլները կոչվում են սուրհանդակ ՌՆԹ (mRNA): Նրանք կարողանում են միջուկից ծակոտիների միջով դուրս գալ ցիտոպլազմա և ռիբոսոմներ, որոնք, ըստ էության, կատարում են բջիջներում սպիտակուցի սինթեզի գործառույթը։

Բարդության մասին պարզ բառերով

Այժմ կատարվում է սպիտակուցի պոլիպեպտիդային շղթայի ամինաթթուների հաջորդականությունների հավաքումը։ Տրանսկրիպցիան կարելի է անվանել ապագա սպիտակուցի մասին տեղեկատվության ընթերցում ԴՆԹ-ի կաղապարից դեպի ՌՆԹ: Սա կարելի է սահմանել որպես առաջին փուլ։ ՌՆԹ-ի միջուկից հեռանալուց հետո այն պետք է հասնի ռիբոսոմներին, որտեղ տեղի է ունենում երկրորդ քայլը, որը կոչվում է թարգմանություն։

Թարգմանությունն արդեն ՌՆԹ-ի անցում է, այսինքն՝ տեղեկատվության փոխանցում նուկլեոտիդներից դեպի սպիտակուցի մոլեկուլ, երբ ՌՆԹ-ն պատմում է, թե ինչ ամինաթթուների հաջորդականություն պետք է լինի նյութում։ Այս կարգով սուրհանդակ ՌՆԹ-ն մտնում է ցիտոպլազմա դեպի ռիբոսոմներ, որոնք սինթեզում են բջջի սպիտակուցները՝ A (ադենին) - G (գուանին) - U (ուրացիլ) - C (ցիտոզին) - U (ուրացիլ) - A (ադենին):

Ինչու են անհրաժեշտ ռիբոսոմները:

Որպեսզի թարգմանությունը տեղի ունենա և ստացվի սպիտակուց, անհրաժեշտ են այնպիսի բաղադրիչներ, ինչպիսիք են հենց սուրհանդակ ՌՆԹ-ն, փոխանցող ՌՆԹ-ն և ռիբոսոմները՝ որպես «գործարան», որտեղ սպիտակուց է արտադրվում: Այս դեպքում գործում են ՌՆԹ-ի երկու տեսակ՝ տեղեկատվական, որը ձևավորվել է միջուկում ԴՆԹ-ով և տրանսպորտային։ Թթվի երկրորդ մոլեկուլը նման է երեքնուկի։ Այս «երեքնուկն» իրեն ամրացնում է ամինաթթու և տանում դեպի ռիբոսոմներ։ Այսինքն՝ փոխադրում է իրականացնում օրգանական միացություններուղղակիորեն իրենց կրթության «գործարանին»։

Ինչպես է աշխատում rRNA-ն

Կան նաև ռիբոսոմային ՌՆԹ-ներ, որոնք բուն ռիբոսոմի մաս են կազմում և բջջում կատարում են սպիտակուցի սինթեզ։ Պարզվում է, որ ռիբոսոմները ոչ թաղանթային կառուցվածքներ են, դրանք չունեն թաղանթներ, օրինակ՝ միջուկը կամ էնդոպլազմիկ ցանցը, այլ պարզապես բաղկացած են սպիտակուցներից և ռիբոսոմային ՌՆԹ-ից։ Ի՞նչ է տեղի ունենում, երբ նուկլեոտիդների հաջորդականությունը, այսինքն՝ սուրհանդակ ՌՆԹ-ն, հասնում է ռիբոսոմներին:

Տրանսֆերային ՌՆԹ-ն, որը գտնվում է ցիտոպլազմայում, դեպի իրեն է քաշում ամինաթթուները: Որտեղի՞ց են առաջացել բջջի ամինաթթուները: Եվ դրանք ձևավորվում են սննդի հետ ընդունվող սպիտակուցների քայքայման պատճառով: Այս միացությունները արյան հոսքով տեղափոխվում են բջիջներ, որտեղ արտադրվում են օրգանիզմին անհրաժեշտ սպիտակուցները։

Բջիջներում սպիտակուցի սինթեզի վերջին քայլը

Ամինաթթուները ցիտոպլազմայում լողում են նույն կերպ, ինչ փոխանցող ՌՆԹ-ները, և երբ պոլիպեպտիդային շղթայի հավաքումը տեղի է ունենում ուղղակիորեն, այդ փոխանցող ՌՆԹ-ները սկսում են կապվել նրանց հետ: Այնուամենայնիվ, ոչ մի հաջորդականությամբ և ոչ մի փոխանցման ՌՆԹ չի կարող համակցվել բոլոր տեսակի ամինաթթուների հետ: Կա կոնկրետ տեղամաս, որին կցված է անհրաժեշտ ամինաթթուն։ Փոխանցման ՌՆԹ-ի երկրորդ հատվածը կոչվում է հակակոդոն: Այս տարրը բաղկացած է երեք նուկլեոտիդներից, որոնք լրացնում են նուկլեոտիդային հաջորդականությունը սուրհանդակային ՌՆԹ-ում։ Մեկ ամինաթթվի համար անհրաժեշտ է երեք նուկլեոտիդ: Օրինակ, ցանկացած պայմանական սպիտակուց, պարզության համար, բաղկացած է միայն երկու ամինաթթուներից: Ակնհայտ է, որ սպիտակուցների մեծ մասը շատ երկար կառուցվածք ունի, որը բաղկացած է բազմաթիվ ամինաթթուներից: A - G - Y շղթան կոչվում է եռյակ, կամ կոդոն, այն կմիանա տրանսֆերային ՌՆԹ-ով երեքնուկի տեսքով, որի վերջում կլինի որոշակի ամինաթթու։ Հաջորդ C-U-A եռյակը կմիանա մեկ այլ tRNA-ով, որը կպարունակի այս հաջորդականությանը լրացնող բոլորովին այլ ամինաթթու: Այս կարգով տեղի կունենա պոլիպեպտիդային շղթայի հետագա հավաքում:

Սինթեզի կենսաբանական նշանակությունը

Յուրաքանչյուր եռյակի «երեքնուկների» ծայրերում տեղակայված երկու ամինաթթուների միջև ձևավորվում է պեպտիդային կապ։ Այս փուլում փոխանցման ՌՆԹ-ն անցնում է ցիտոպլազմա: Այնուհետև հաջորդ տրանսպորտային ՌՆԹ-ն մեկ այլ ամինաթթուով միանում է եռյակներին, որոնք պոլիպեպտիդային շղթա են կազմում նախորդ երկուսի հետ։ Այս գործընթացը կրկնվում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ չի հասել անհրաժեշտ ամինաթթուների հաջորդականությունը: Այսպիսով, բջջում տեղի է ունենում սպիտակուցի սինթեզ, և ձևավորվում են ֆերմենտներ, հորմոններ, արյան նյութեր և այլն: Ամեն բջիջ չէ, որ արտադրում է որևէ սպիտակուց: Յուրաքանչյուր բջիջ կարող է ձևավորել հատուկ սպիտակուց: Օրինակ՝ էրիթրոցիտներում կձևավորվի հեմոգլոբին, իսկ հորմոններ և տարբեր ֆերմենտներ կսինթեզվեն ենթաստամոքսային գեղձի բջիջների կողմից, որոնք քայքայում են օրգանիզմ մտնող սնունդը:

Մկաններում կձևավորվեն ակտին և միոզին սպիտակուցները։ Ինչպես երևում է, բջիջներում սպիտակուցի սինթեզի գործընթացը բազմաստիճան և բարդ է, ինչը վկայում է դրա կարևորության և անհրաժեշտության մասին բոլոր կենդանի էակների համար։

Բջիջներում սպիտակուցի կենսասինթեզը մատրիցային տիպի ռեակցիաների հաջորդականություն է, որի ընթացքում ժառանգական տեղեկատվության հաջորդական փոխանցումը մի տեսակի մոլեկուլից մյուսը հանգեցնում է գենետիկորեն որոշված ​​կառուցվածքով պոլիպեպտիդների առաջացմանը։

Սպիտակուցների կենսասինթեզը գենետիկական տեղեկատվության իրացման կամ արտահայտման սկզբնական փուլն է։ Հիմնական մատրիցային գործընթացները, որոնք ապահովում են սպիտակուցի կենսասինթեզը, ԴՆԹ-ի տրանսկրիպցիան և mRNA թարգմանությունն են: ԴՆԹ-ի տրանսկրիպցիան բաղկացած է ԴՆԹ-ից տեղեկատվության վերաշարադրումից դեպի mRNA (մեսենջեր կամ սուրհանդակ ՌՆԹ): mRNA-ի թարգմանությունը տեղեկատվության փոխանցումն է mRNA-ից պոլիպեպտիդ: Սպիտակուցների կենսասինթեզի մատրիցային ռեակցիաների հաջորդականությունը կարող է ներկայացվել որպես դիագրամ:

ԴՆԹ-ի չտառադարձված շղթա

արտագրված ԴՆԹ շղթա

ԴՆԹ տառադարձում

mRNA կոդոններ

mRNA թարգմանություն

tRNA հակակոդոններ

սպիտակուցային ամինաթթուներ

մեթիոնին

Դիագրամը ցույց է տալիս, որ սպիտակուցի կառուցվածքի մասին գենետիկական տեղեկատվությունը պահվում է որպես ԴՆԹ եռյակների հաջորդականություն: Այս դեպքում ԴՆԹ-ի շղթաներից միայն մեկն է ծառայում որպես արտագրման ձևանմուշ (նման շղթան կոչվում է տառադարձված): Երկրորդ շարանը լրացնում է տառադարձված շարանը և չի մասնակցում mRNA սինթեզին:

mRNA մոլեկուլը ծառայում է որպես ռիբոսոմների վրա պոլիպեպտիդների սինթեզի ձևանմուշ։ mRNA եռյակները, որոնք կոդավորում են որոշակի ամինաթթու, կոչվում են կոդոններ: Թարգմանությունն իրականացվում է tRNA մոլեկուլներով։ Յուրաքանչյուր tRNA մոլեկուլ պարունակում է հակակոդոն՝ ճանաչման եռյակ, որում նուկլեոտիդային հաջորդականությունը լրացնում է հատուկ mRNA կոդոնին։ Յուրաքանչյուր tRNA մոլեկուլ ունակ է կրելու խիստ սահմանված ամինաթթու: tRNA-ի համակցությունը ամինաթթվի հետ կոչվում է aminoacyl-tRNA:

tRNA մոլեկուլը ընդհանուր կառուցվածքով հիշեցնում է երեքնուկի տերևը կոթունի վրա: «Տերեւի գագաթը» կրում է հակակոդոնը: Տարբեր հակակոդոններով tRNA-ի 61 տեսակ կա։ Ամինաթթու է կցվում «տերևի կոթունին» (ռիբոսոմների վրա պոլիպեպտիդի սինթեզում ներգրավված է 20 ամինաթթու)։ Յուրաքանչյուր tRNA մոլեկուլ որոշակի հակակոդոնով համապատասխանում է խիստ սահմանված ամինաթթվի: Միևնույն ժամանակ, որոշակի ամինաթթու սովորաբար համապատասխանում է tRNA-ի մի քանի տեսակների՝ տարբեր հակակոդոններով։ Ամինաթթուն կովալենտորեն միանում է tRNA-ին ֆերմենտների՝ ամինոացիլ-tRNA սինթետազների օգնությամբ։ Այս ռեակցիան կոչվում է tRNA aminoacylation:

Ռիբոսոմների վրա համապատասխան aminoacyl-tRNA մոլեկուլի հակակոդոնը կցվում է հատուկ mRNA կոդոնին հատուկ սպիտակուցի օգնությամբ։ mRNA-ի և aminoacyl-tRNA-ի այս կապը կոչվում է կոդոն-կախված: Ռիբոսոմների վրա ամինաթթուները կապված են միմյանց հետ՝ օգտագործելով պեպտիդային կապեր, իսկ արձակված tRNA մոլեկուլները գնում են ազատ ամինաթթուներ փնտրելու։

Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք սպիտակուցի կենսասինթեզի հիմնական փուլերը:

Փուլ 1. ԴՆԹ տառադարձում. Տառադարձված ԴՆԹ-ի շղթայի վրա լրացվում է լրացուցիչ mRNA շղթա՝ օգտագործելով ԴՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազա: mRNA մոլեկուլը չտրանսկրիպացված ԴՆԹ շղթայի ճշգրիտ պատճենն է, այն տարբերությամբ, որ դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդների փոխարեն այն պարունակում է ռիբոնուկլեոտիդներ, որոնք ներառում են ուրացիլ՝ թիմինի փոխարեն։

Փուլ 2. mRNA-ի վերամշակում (հասունացում): Սինթեզված mRNA մոլեկուլը (առաջնային տառադարձում) ենթարկվում է լրացուցիչ փոխակերպումների։ Շատ դեպքերում սկզբնական mRNA մոլեկուլը կտրվում է առանձին բեկորների: Որոշ բեկորներ՝ ինտրոններ, բաժանվում են նուկլեոտիդների, իսկ մյուսները՝ էկզոնները միաձուլվում են հասուն մՌՆԹ-ի: Էկզոնների «առանց հանգույցների» միացման գործընթացը կոչվում է splicing.

Splicing-ը բնորոշ է էուկարիոտներին և արխեբակտերիաներին, սակայն երբեմն հանդիպում է նաև պրոկարիոտների մոտ։ Գոյություն ունեն միացման մի քանի տեսակներ. Այլընտրանքային զուգավորման էությունն այն է, որ սկզբնական mRNA-ի նույն շրջանները կարող են լինել և՛ ինտրոններ, և՛ էկզոններ: Այնուհետև ԴՆԹ-ի մեկ շրջանը համապատասխանում է հասուն mRNA-ի մի քանի տեսակների և, համապատասխանաբար, նույն սպիտակուցի մի քանի տարբեր ձևերի: Տրանս սպլայսինգի էությունը տարբեր գեներով (երբեմն նույնիսկ տարբեր քրոմոսոմներից) կոդավորված էկզոնների միացումն է մեկ հասուն mRNA մոլեկուլի:

Փուլ 3. mRNA թարգմանություն. Թարգմանությունը (ինչպես բոլոր մատրիցային գործընթացները) ներառում է երեք փուլ՝ մեկնարկ (սկիզբ), երկարացում (շարունակություն) և ավարտ (վերջ):

Ընդունելը. Նախաձեռնման էությունը պոլիպեպտիդի առաջին երկու ամինաթթուների միջև պեպտիդային կապի ձևավորումն է։

Սկզբում ձևավորվում է ինիցիացիոն համալիր, որը ներառում է՝ ռիբոսոմի փոքր ենթամիավորը, հատուկ սպիտակուցներ (ինիցիացիոն գործոններ) և հատուկ մեկնարկող մեթիոնինային tRNA ամինաթթվի մեթիոնինի հետ՝ Met-tRNAMet: Նախաձեռնող համալիրը ճանաչում է mRNA-ի սկիզբը, կցվում է դրան և սահում է մինչև սպիտակուցի կենսասինթեզի մեկնարկի (սկիզբ) կետը. շատ դեպքերում սա մեկնարկային կոդոն AUG է: mRNA-ի մեկնարկային կոդոնի և մեթիոնինի tRNA-ի հակակոդոնի միջև տեղի է ունենում կոդոն-կախյալ կապ՝ ջրածնային կապերի ձևավորմամբ։ Այնուհետեւ կցվում է ռիբոսոմի մեծ ենթամիավորը։

Երբ ենթամիավորները միավորվում են, ձևավորվում է ամբողջական ռիբոսոմ, որը կրում է երկու ակտիվ կենտրոններ (տեղամասեր)՝ A-site (aminoacyl, որը ծառայում է aminoacyl-tRNA-ի միացմանը) և P-site (peptidyl transferase, որը ծառայում է պեպտիդային կապի ձևավորմանը): ամինաթթուներ):

Սկզբում Met-tRNAMet-ը գտնվում է A-կայքում, բայց հետո տեղափոխվում է P-կայք։ Դատարկված A կայքը ստանում է aminoacyl-tRNA հակակոդոնով, որը լրացնում է AUG կոդոնին հաջորդող mRNA կոդոնին: Մեր օրինակում սա Gly-tRNAGly է հակակոդոնային CCG-ով, որը լրացնում է GHC կոդոնին: Կոդոնից կախված կապակցման արդյունքում ջրածնային կապեր են առաջանում mRNA կոդոնի և ամինոացիլ-tRNA հակակոդոնի միջև։ Այսպիսով, երկու ամինաթթուներ հարում են ռիբոսոմին, որոնց միջև ձևավորվում է պեպտիդային կապ: Առաջին ամինաթթվի (մեթիոնին) և նրա tRNA-ի կովալենտային կապը խզված է։

Առաջին երկու ամինաթթուների միջև պեպտիդային կապի ձևավորումից հետո ռիբոսոմը տեղաշարժվում է մեկ եռյակով։ Արդյունքում, սկսվող մեթիոնինի tRNAMet-ի տեղափոխումը (շարժումը) տեղի է ունենում ռիբոսոմից դուրս: Ջրածնային կապը մեկնարկային կոդոնի և նախաձեռնող tRNA-ի հակակոդոնի միջև կոտրված է: Արդյունքում, ազատ tRNAMet-ը կտրվում է և գնում է իր ամինաթթու փնտրելու:

Երկրորդ tRNA-ն ամինաթթվի հետ միասին (մեր օրինակում՝ Gly-tRNAGly), տրանսլոկացիայի արդյունքում հայտնվում է P-կայքում, իսկ A-կայքը ազատվում է։

Երկարացում. Երկարացման էությունը հետագա ամինաթթուների ավելացումն է, այսինքն՝ պոլիպեպտիդային շղթայի երկարացումը։ Երկարացման ընթացքում ռիբոսոմի աշխատանքային ցիկլը բաղկացած է երեք փուլից՝ mRNA-ի և aminoacyl-tRNA-ի կոդոն-կախված կապը A տեղանքում, պեպտիդային կապի ձևավորում ամինաթթվի և աճող պոլիպեպտիդ շղթայի միջև, և փոխադրում մնացորդների արտազատմամբ: Կայք.

Թափուր A-կայքը ստանում է aminoacyl-tRNA հակակոդոնով, որը համապատասխանում է հաջորդ mRNA կոդոնին (մեր օրինակում սա Tir-tRNATir է AUA հակակոդոնով, որը լրացնում է UAU կոդոնին):

Ռիբոսոմի վրա երկու ամինաթթուներ իրար կողքի են, որոնց միջև առաջանում է պեպտիդային կապ։ Նախորդ ամինաթթվի և նրա tRNA-ի (մեր օրինակում՝ գլիցինի և tRNAGly-ի միջև) կապը խզված է:

Այնուհետև ռիբոսոմը շարժվում է ևս մեկ եռյակով, և տրանսլոկացիայի արդյունքում tRNA-ն, որը եղել է P-տեղում (մեր օրինակում՝ tRNAgli) գտնվում է ռիբոսոմից դուրս և անջատվում է mRNA-ից: A կայքը թողարկվում է, և ռիբոսոմի ցիկլը սկսվում է նորից:

Ավարտ. Այն բաղկացած է պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզի ավարտից։

Ի վերջո, ռիբոսոմը հասնում է mRNA կոդոնին, որին ոչ մի tRNA (և ոչ մի ամինաթթու) չի համապատասխանում: Կան երեք այդպիսի անհեթեթ կոդոններ՝ UAA («օխեր»), UAG («սաթ»), UGA («օպալ»): Այս mRNA կոդոններում ռիբոսոմի աշխատանքային ցիկլը ընդհատվում է, և պոլիպեպտիդի աճը դադարում է։ Ռիբոսոմը որոշակի սպիտակուցների ազդեցությամբ կրկին բաժանվում է ենթամիավորների։

Սպիտակուցի ձևափոխում. Որպես կանոն, սինթեզված պոլիպեպտիդը ենթարկվում է հետագա քիմիական փոխակերպումների։ Բնօրինակ մոլեկուլը կարելի է կտրել առանձին բեկորների. ապա որոշ բեկորներ խաչաձեւ կապակցված են, մյուսները հիդրոլիզացվում են ամինաթթուների: Պարզ սպիտակուցներկարող է միանալ տարբեր նյութերի հետ՝ առաջացնելով գլիկոպրոտեիններ, լիպոպրոտեիններ, մետաղապրոտեիններ, քրոմպրոտեիններ և այլ բարդ սպիտակուցներ։ Բացի այդ, ամինաթթուներն արդեն պոլիպեպտիդի բաղադրության մեջ կարող են ենթարկվել քիմիական փոխակերպումների։ Օրինակ, ամինաթթու պրոլինը, որը պրոկոլագեն սպիտակուցի մի մասն է, օքսիդացված է հիդրօքսիպրոլինի։ Արդյունքում կոլագենը ձևավորվում է պրոկոլագենից՝ կապ հյուսվածքի հիմնական սպիտակուցային բաղադրիչից:

Սպիտակուցի ձևափոխման ռեակցիաները մատրիցային տիպի ռեակցիաներ չեն: Նման կենսաքիմիական ռեակցիաները կոչվում են փուլային:

Սպիտակուցի կենսասինթեզի էներգիա. Սպիտակուցների կենսասինթեզը շատ էներգիա պահանջող գործընթաց է: tRNA-ի ամինոացիլացումը սպառում է մեկ կապի էներգիան ATP մոլեկուլներ, aminoacyl-tRNA-ի կոդոն-կախյալ կապով - GTP մոլեկուլի մեկ կապի էներգիան, երբ ռիբոսոմը տեղափոխում է մեկ եռյակ՝ մեկ այլ GTP մոլեկուլի մի կապի էներգիա։ Արդյունքում մոտ 90 կՋ/մոլ ծախսվում է պոլիպեպտիդային շղթային ամինաթթու միացնելու վրա։ Պեպտիդային կապի հիդրոլիզից ազատվում է ընդամենը 2 կՋ/մոլ։ Այսպիսով, կենսասինթեզի ժամանակ էներգիայի մեծ մասն անդառնալիորեն կորչում է (ցրվում է ջերմության տեսքով)։

Գենետիկ կոդը, նրա հիմնական հատկությունները

Ռեակցիաների ժամանակ մատրիցային սինթեզգենետիկ կոդի հիման վրա սինթեզվում է ժառանգաբար որոշված ​​կառուցվածքով պոլիպեպտիդ։ ԴՆԹ-ի այն հատվածը, որը պարունակում է տեղեկատվություն որոշակի պոլիպեպտիդի կառուցվածքի մասին, կոչվում է գեն:

Այնուամենայնիվ, գեն - սա պարզապես ԴՆԹ-ի մի հատված չէ, այլ ժառանգական տեղեկատվության միավոր, որի կրողը նուկլեինաթթուներն են: Պարզվել է, որ գենն ունի բարդ կառուցվածք։

Շատ դեպքերում կոդավորման շրջանները (էկզոնները) բաժանվում են ոչ կոդավորող շրջաններով (ինտրոններ): Միևնույն ժամանակ, այլընտրանքային զուգավորման շնորհիվ ԴՆԹ-ի հատվածի բաժանումը կոդավորման և ոչ կոդավորման պայմանական է դառնում։ ԴՆԹ-ի որոշ հատվածներ կարող են շարժվել միմյանց համեմատ, դրանք կոչվում են շարժական գենետիկ տարրեր (MGE): Շատ գեներ ներկայացված են մի քանի օրինակով, այնուհետև նույն սպիտակուցը կոդավորված է ԴՆԹ-ի տարբեր բաժիններով: Վիրուսների գենետիկական տեղեկատվությունը նույնիսկ ավելի դժվար է կոդավորել: Նրանցից շատերն ունեն համընկնող գեներ. ԴՆԹ-ի միևնույն կտորը կարող է տառադարձվել տարբեր սկզբնակետերից:

Գենի արտահայտման գործընթացը ճկուն է. մի քանի պոլիպեպտիդներ կարող են համապատասխանել ԴՆԹ-ի մեկ կտորին. մեկ պոլիպեպտիդ կարող է կոդավորվել ԴՆԹ-ի տարբեր շրջաններով: Սպիտակուցների վերջնական փոփոխությունը տեղի է ունենում ֆերմենտների օգնությամբ, որոնք կոդավորված են ԴՆԹ-ի տարբեր բաժիններով:

Գենետիկ կոդի ընդհանուր հատկությունները

Որոշ առարկաների արտացոլումը մյուսների օգնությամբ կոչվում է կոդավորում: ԴՆԹ եռյակի տեսքով սպիտակուցների կառուցվածքի արտացոլումը կոչվում է ԴՆԹ ծածկագիր կամ գենետիկական ծածկագիր։ Գենետիկ կոդի շնորհիվ հաստատվում է նուկլեոտիդային հաջորդականությունների միջև մեկ առ մեկ համապատասխանություն։ նուկլեինաթթուներև ամինաթթուներ, որոնք կազմում են սպիտակուցներ: Գենետիկ կոդը ունի հետևյալ հիմնական հատկությունները.

1. Գենետիկ կոդը եռակի է՝ յուրաքանչյուր ամինաթթու կոդավորված է ԴՆԹ նուկլեոտիդների եռյակով և mRNA-ի համապատասխան եռյակով: Ընդ որում, կոդոնները ոչ մի կերպ չեն բաժանվում միմյանցից (չկան «ստորակետեր»)։

2. Գենետիկական ծածկագիրը ավելորդ է (դեգեներացված). գրեթե բոլոր ամինաթթուները կարող են կոդավորվել տարբեր կոդոններով: Միայն երկու ամինաթթու է համապատասխանում մեկ կոդոնին՝ մեթիոնին (AUG) և տրիպտոֆան (UGG): Բայց լեյցինը, սերինը և արգինինը համապատասխանում են 6 տարբեր կոդոնների։

3. Գենետիկական ծածկագիրը համընկնող չէ. նուկլեոտիդների յուրաքանչյուր զույգ պատկանում է միայն մեկ կոդոնին (բացառություններ կան վիրուսների մեջ):

4. Կենսաբանական համակարգերի ճնշող մեծամասնության համար գենետիկ կոդը նույնն է: Այնուամենայնիվ, կան բացառություններ, օրինակ, թարթիչավորներում և տարբեր օրգանիզմների միտոքոնդրիումներում։ Հետեւաբար, գենետիկ կոդը կոչվում է քվազի-համընդհանուր:

Սպիտակուցների (պոլիպեպտիդների) կենսասինթեզը չափազանց բարդ և զարմանալի գործընթաց է։ Սպիտակուցի կենսասինթեզը ակտիվորեն ընթանում է բոլոր օրգաններում և հյուսվածքներում՝ բացառությամբ էրիթրոցիտների։ Շատ բջիջներ սինթեզում են սպիտակուցներ «արտահանման» համար (լյարդի, ենթաստամոքսային գեղձի բջիջներ), և այս դեպքում դրանք պարունակում են շատ մեծ թիվռիբոսոմ. Կենդանական բջիջում ռիբոսոմների թիվը հասնում է 105-ի, ռիբոսոմի տրամագիծը՝ 20 նմ։

Սպիտակուցի սինթեզի գործընթացը տեղի է ունենում ռիբոսոմների մակերևույթի բջիջների ներսում, որոնք երկու ենթամիավորների համալիրներ են՝ նստվածքային հաստատուն 60S և 40S, որոնք գործում են որպես մեկ ամբողջություն։ Ռիբոսոմը պարունակում է 30-35% սպիտակուց և 65-70% ռիբոսոմային ՌՆԹ։ Ռիբոսոմն ունի ամինացիլ և պեպտիդիլ շրջաններ։ Առաջինը ծառայում է ակտիվ ամինաթթվի և tRNA համալիրի ամրագրմանը, որը մտնում է ռիբոսոմ, իսկ երկրորդը ամրացնում է մեկ այլ tRNA-ի հետ կապված պոլիպեպտիդային շղթան: Ռիբոսոմի ստորաբաժանումները սինթեզվում են ԴՆԹ-ի կաղապարի միջուկի միջուկում:

Սպիտակուցի սինթեզի գործընթացի էությունը սխեման է.

Սպիտակուցների սինթեզման համակարգը ներառում է ռիբոսոմներ, նուկլեինաթթուներ, 20 ամինաթթուների մի շարք, տարբեր ֆերմենտներ, ATP, GTP, մագնեզիումի իոններ և մոտ 200 տարբեր ոչ կատալիտիկ սպիտակուցային գործոններ։

Սպիտակուցի մոլեկուլը ամինաթթուների մնացորդների երկար շղթա է՝ միջինում 100-ից 500 ամինաթթու: Յուրաքանչյուր սպիտակուցի սինթեզի ծրագիրը պահվում է դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի (ԴՆԹ) մոլեկուլում։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը պոլիմեր է, որի մոնոմերները նուկլեոտիդներ են։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլում ազոտային հիմքերի հաջորդականությունը որոշում է սպիտակուցի մոլեկուլում ամինաթթուների հաջորդականությունը:

ԴՆԹ-ի մոլեկուլում կան չորս տեսակի ազոտային հիմքեր՝ ադենին (A), գուանին (G), ցիտոզին (C) և թիմին (T): Երեք հիմքերի հաջորդականությունը (եռյակ) կազմում է կոդոն, որը համապատասխանում է մեկ կոնկրետ ամինաթթվի։

Նուկլեինաթթուները՝ ԴՆԹ-ն և ՌՆԹ-ն, սպիտակուցների կենսասինթեզի հիմնական բաղադրիչներն են: ԴՆԹ-ն պատասխանատու է գենետիկական տեղեկատվության պահպանման համար, մինչդեռ ՌՆԹ-ն որոշում է այդ տեղեկատվության փոխանցումը և իրականացումը սպիտակուցի մոլեկուլների տեսքով: Կարելի է պնդել, որ ԴՆԹ-ի հիմնական գործառույթը գենոտիպի պահպանումն է, իսկ ՌՆԹ-ն այս գենոտիպի արտահայտությունն է։

Քանակական առումով բջջում գերակշռում է ռիբոսոմային ՌՆԹ (rRNA): rRNA-ն ունի պտուտակաձև հատվածներ և պարունակում է փոփոխված նուկլեոտիդներ (օրինակ՝ 2-մեթիլռիբոզ)։ rRNA-ն կազմում է մոտ 80%-ը ընդհանուրՌՆԹ-ն բջիջում. Բջջում գտնվող ՌՆԹ-ի երկրորդ տեսակը տրանսֆերային ՌՆԹ-ն (tRNA) է, որը, ինչպես ՌՆԹ-ի մյուս տեսակները, սինթեզվում է միջուկում։ Այն կազմում է բջջի ՌՆԹ-ի ընդհանուր քանակի 10-15%-ը։ Հայտնաբերվել են ավելի քան 60 տարբեր tRNAs: Հետևաբար, առանձին ամինաթթուների տեղափոխման համար կան մի քանի տարբեր tRNA-ներ: Բջջի յուրաքանչյուր ամինաթթվի համար կա առնվազն մեկ հատուկ tRNA: tRNA մոլեկուլները համեմատաբար փոքր են: Նրանց կառուցվածքը պարունակում է 75-93 ռիբոնուկլեոտիդ։

Ամինաթթուն կցվում է տերմինալ tRNA մոնոնուկլեոտիդի ազատ 3-OH խմբին, որը միշտ ներկայացված է ադենիլաթթվով։ tRNA-ն ունի նաև մեկ այլ կարևոր տեղամաս՝ հակակոդոն, որի օգնությամբ ամինաթթուների և tRNA համալիրը ճանաչում է երեք նուկլեոտիդների որոշակի հաջորդականություն սուրհանդակ ՌՆԹ-ում (կոդոն): Հակոդոնը և կոդոնը փոխլրացնող են ջրածնային կապերով։

Եթե ​​բջջում ժառանգական տեղեկատվության կրողը ԴՆԹ-ն է, որը կենտրոնացած է միջուկում, բայց սպիտակուցի սինթեզը տեղի է ունենում ցիտոպլազմայում, ապա, հետևաբար, պետք է լինի որոշակի միջնորդ, որն այդ տեղեկատվությունը փոխանցում է բջջի ցիտոպլազմա: Պարզվեց, որ այս միջնորդը մեսենջեր է կամ սուրհանդակ ՌՆԹ (mRNA): mRNA-ն կազմում է բջջի ՌՆԹ-ի ընդհանուր քանակի 2%-ը: mRNA մոլեկուլները ամենաերկարն են (ներառում են մինչև 5 հազար նուկլեոտիդներ)։ mRNA-ն պարունակում է նաև չորս տեսակի ազոտային հիմքեր. Դրանցից երեքը (A, G, C) նույնն են, ինչ ԴՆԹ-ում, իսկ չորրորդը ուրացիլն է:

mRNA-ում կոդավորված տեղեկատվությունը անհրաժեշտ է սպիտակուցի մոլեկուլի սինթեզի համար, որը տեղի է ունենում ռիբոսոմների վրա։ Բջջային միջուկում mRNA-ի սինթեզը շատ արագ է, որն անհրաժեշտ է սպիտակուցի մոլեկուլների ակտիվ կենսասինթեզի համար։ mRNA-ն ձևավորվում է միջուկի ԴՆԹ-ի շղթաներից մեկի վրա։ Այս դեպքում ԴՆԹ-ի երկշղթա կառուցվածքը լուծվում է, և ԴՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազի մասնակցությամբ, կոմպլեմենտարության սկզբունքի համաձայն, տեղի է ունենում mRNA սինթեզ.

mRNA սինթեզի սխեմա

Կոմպլեմենտարության սկզբունքը նշանակում է, որ ԴՆԹ-ի պարույրի վրա ադենինը համապատասխանում է ուրացիլային mRNA-ին, թիմինը` ադենինին, իսկ գուանինը` ցիտոսինին: Հետևաբար, mRNA-ն տեղեկատվություն է կարդում ԴՆԹ-ից:

Այսպիսով, ԴՆԹ -» ՌՆԹ փուլը որոշում է mRNA մոլեկուլի սինթեզը, որում նուկլեոտիդային հաջորդականությունը լրացնում է որոշակի ԴՆԹ շրջանին (գենին): Այս գործընթացը կոչվում է տառադարձում: Այնուհետև mRNA-ն մտնում է ռիբոսոմ՝ միանալով իր ենթամիավորների հետ։ ՄՌՆԹ-ի մեկ մոլեկուլը միաժամանակ ամրագրված է բազմաթիվ ռիբոսոմների վրա՝ առաջացնելով այսպես կոչված պոլիսոմներ։ Պոլիսոմների առկայությունը մեծացնում է mRNA-ի օգտագործման արդյունավետությունն ու արագությունը։

Որոշակի կազմի պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզը տեղի է ունենում mRNA կաղապարի վրա: mRNA-ից սպիտակուցին տեղեկատվության փոխանցման գործընթացը կոչվում է թարգմանություն: ՌՆԹ -> սպիտակուցային քայլը ներկայացնում է mRNA-ի կողմից ուղղորդված սպիտակուցի սինթեզի գործընթացը: Այսպիսով, տեղեկատվության փոխանցումը միշտ գնում է ԴՆԹ -» ՌՆԹ -» սպիտակուցի ուղղությամբ։

Թարգմանության գործընթացը ներառում է հետևյալ քայլերը.

• 1) ամինաթթուների ակտիվացում և դրանց ամրացում tRNA-ի վրա.
• 2) պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզի մեկնարկը.
• 3) սինթեզված պոլիպեպտիդ շղթայի երկարացում.
• 4) պոլիպեպտիդային շղթայի դադարեցում և դրա ազատում.
• 5) պոլիպեպտիդային շղթայի հետթարգմանական փոփոխություն.
• 1. Ամինաթթուների ակտիվացման համար անհրաժեշտ է ամինոացիլ-tRNA սինթետազ ֆերմենտը և էներգիայի ծախսը ATP-ի տեսքով.

Նույն ֆերմենտը ներգրավված է նախկինում ակտիվացված ամինաթթունը վերջին tRNA նուկլեոտիդի ռիբոզի 2-րդ կամ 3-րդ դիրքում ամրացնելու մեջ.

Այս համալիրի տեսքով ամինաթթուն տեղափոխվում է ռիբոսոմ, որտեղ սինթեզվում է սպիտակուցի մոլեկուլը։ Ամինոացիլ-tRNA սինթետազը հատուկ է, այն ի վիճակի է ճանաչել և՛ ամինաթթուները, և՛ tRNA-ները: Բջջում, հետևաբար, կա առնվազն 20 տարբեր սինթետազներ՝ համապատասխան ա-ամինաթթուների քանակին։

2. tRNA-ն, որը կապված է էսթերային կապով որոշակի ամինաթթվի հետ, մտնում է ռիբոսոմ և փոխազդում է mRNA-ի հետ՝ ըստ mRNA նուկլեոտիդների հատուկ եռյակի, որը կոչվում է կոդոն, և դրա լրացուցիչ հատուկ նուկլեոտիդների (հակիկոդոն) փոխլրացման տեսակը: հատուկ ամինաթթու կրող tRNA-ի: Այսպիսով, յուրաքանչյուր mRNA կոդոն համապատասխանում է պեպտիդային շղթայում մեկ ամինաթթվի հատուկ ամրագրմանը tRNA հակակոդոնով: Ռիբոսոմը շարժվում է mRNA մոլեկուլով՝ հաջորդաբար կարդալով բոլոր կոդոնները՝ այդպիսով հաստատելով սինթեզի վայր առաքվող բոլոր ամինաթթուների կարգը։

Սպիտակուցի մոլեկուլի սինթեզն ընթանում է ազատ ամինո խմբից դեպի ամինաթթվի ազատ կարբոքսիլ խումբ ուղղությամբ։ Սովորաբար, պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզի սկզբնական ամինաթթուն մեթիոնինն է, որի համար AUG mRNA-ի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը ծառայում է որպես կոդոն։

Պոլիպեպտիդների սինթեզի մեկնարկը սկսվում է, երբ երկու tRNA հակակոդոններ ամրագրվում են համապատասխան mRNA կոդոններում: Գործընթացը պահանջում է էներգիայի աղբյուրի առկայություն, որը հանդիսանում է GTP, ինչպես նաև մի շարք սպիտակուցի մեկնարկային գործոնների և պեպտիդիլ տրանսֆերազայի մասնակցություն։

Այս ֆերմենտի մասնակցությամբ ձևավորման արագությունը կովալենտային կապերհասնում է 1200 ամինաթթուների/րոպե/ռիբոսոմի։

Պոլիպեպտիդների սինթեզի մեկնարկի սխեմա

3. Դիպեպտիդի ձևավորումից հետո «բեռնաթափված» tRNA-ն դուրս է գալիս ռիբոսոմից և ունակ է առաքել նոր ամինաթթու մոլեկուլներ, իսկ mRNA-ն ռիբոսոմի (պոլիսոմի) նկատմամբ առաջադիմում է երեք նուկլեոտիդներով։ Շարժման (տրանսլոկացիայի) արդյունքում ազատ կոդոնը դիրք է զբաղեցնում հաջորդ tRNA մոլեկուլի ճանաչման համար։ Հետևաբար, երկարացման փուլում պոլիպեպտիդային շղթային մեկ ամինաթթվի հաջորդական ավելացումը տեղի է ունենում mRNA մոլեկուլի կոդոնների կարգի խիստ համապատասխան։

Երկարացող պոլիպեպտիդային շղթա մեկ tRNA մոլեկուլով ամրագրված է ռիբոսոմի մեծ ենթամիավորի վրա: Յուրաքանչյուր լրացուցիչ ամինաթթվի կցումը պոլիպեպտիդային շղթային տեղի է ունենում համալիրում ամինաթթվի ամինաթթվի ամինաթթվի և պեպտիդի կարբոքսիլ խմբի փոխհարաբերության պատճառով:

4. Պոլիպեպտիդային մոլեկուլի սինթեզի դադարեցումը կամ ավարտը ներառում է որոշակի «անիմաստ» ավարտման կոդոններ և սպիտակուցի վերջավորության գործոններ: Հայտնի են երեք կոդոններ (UAG, UGA, UAA), որոնք չեն կոդավորում, չեն կապում որևէ ամինաթթու, քանի որ բջիջում չկան tRNA հակակոդոններ, որոնք լրացնում են դրանց: Տեսականորեն միայն մեկ «անիմաստ» կոդոն, որը ճանաչվում է պոլիսոմի կողմից 5-3 mRNA-ի ուղղությամբ իր անցման ժամանակ, պետք է դադարեցնի սպիտակուցի մոլեկուլի սինթեզը։

Վերջնական կոդոնի առկայությունը mRNA-ի ցանկացած շրջանում նշանակում է սպիտակուցի սինթեզի ավարտ: Արդյունքում, պոլիսոմը քայքայվում է, չօգտագործված mRNA-ն հիդրոլիզվում է պոլինուկլեոտիդ ֆոսֆորիլազով, և ռիբոսոմի ենթամիավորները պատրաստվում են նոր սպիտակուցի մոլեկուլի սինթեզը սկսելու համար։

mRNA-ն կարող է բազմիցս մասնակցել սպիտակուցի կենսասինթեզի գործընթացին: mRNA մոլեկուլի գործողության տեւողությունը տարբեր օրգանիզմներում նույնը չէ։ Այն կարող է տատանվել մի քանի րոպեից մինչև մի քանի օր:

5. ԴՆԹ-ում կոդավորված է միայն սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը: Հետևաբար, ռիբոսոմների վրա սինթեզված սպիտակուցային մոլեկուլները դեռևս լիովին ավարտված վիճակ չունեն։ Դրանք առաջնային պոլիպեպտիդներ են, որոնք այնուհետև ենթարկվում են բազմաթիվ ձևափոխությունների (մոնոմերների միացում՝ օլիգոմերներ ձևավորելու, կոֆերմենտների ավելացում, քիմիական փոխակերպումներ), որոնք փոխում են սպիտակուցների կառուցվածքը և, հետևաբար, նրանց ակտիվությունը։

Երկրորդական և երրորդական կառուցվածքները կոդավորված չեն, դրանք որոշվում են առաջնային կառուցվածքի հատկություններով, ինչը նշանակում է, որ սպիտակուցի մոլեկուլի այս կամ այն ​​ձևը կախված է ամինաթթուների հաջորդականությունից և դրանց փոխազդեցության հնարավորություններից: Սինթեզված սպիտակուցների կառուցվածքային փոփոխությունները տեղի են ունենում ռիբոսոմների մակարդակում կամ սինթեզի ավարտից հետո՝ տարբեր նյութերի ավելացման արդյունքում։ ֆունկցիոնալ խմբեր.

Տեղեկատվության փոխանցման դիտարկված սխեման ձևով

առանձին դեպքերում կարող է փոխվել: Այսպիսով, վիրուսների մեջ, որոնք չեն պարունակում ԴՆԹ, տեղեկատվությունը ներկառուցված է ՌՆԹ-ում: Երբ վիրուսը մտնում է բջիջ, այդ տեղեկատվությունը փոխանցվում է բջջի ԴՆԹ-ին, իսկ վերջինս արդեն սինթեզում է mRNA, որի մատրիցայի վրա սինթեզվում են վիրուսային սպիտակուցներ։ Նման գործընթացը կոչվում է հակադարձ արտագրում, և տեղեկատվության փոխանցման սխեման այս դեպքում կլինի հետևյալը.

Քանի դեռ ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդների և, հետևաբար, mRNA-ի հաջորդականությունը պահպանվում է, նոր սինթեզված սպիտակուցի բնույթը մնում է անփոփոխ։

Սպիտակուցի սինթեզի համար անհրաժեշտ գենետիկական տեղեկատվությունը կարող է ներկայացվել մարդու լեզվի նման, որը բաղկացած է տառերի հաջորդականությունից, որոնք կազմում են բառեր և նախադասություններ: Գենետիկ լեզվում, սակայն, կա ընդամենը չորս տառ՝ չորս հիմք (ադենին, գուանին, ուրացիլ, ցիտոզին):

Գենետիկ կոդը ներառում է երեք տառանոց բառեր։ Չորս հիմքերը այս դեպքում (43) տալիս են 64 տարբերակ (բառեր), որոնք ավելի քան բավարար են 20 ամինաթթուների կոդավորման համար։ Այսպիսով, 64 կոդոնները կազմում են գենետիկ կոդը (Աղյուսակ 3):

Գենետիկ կոդի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ տարբեր ամինաթթուների համար կան տարբեր թվով կոդոններ: Օրինակ՝ մեթիոնինը և տրիպտոֆանն ունեն միայն մեկ կոդոն, մինչդեռ արգինինը, լեյցինը և սերինը ունեն վեց կոդոն։ Մեկ ամինաթթվի մի քանի կոդոնների առկայությունը արտացոլում է կոդի «դեգեներատիվությունը»: Հետևաբար, նույն ամինաթթուն կարող է կոդավորվել իր կառուցվածքում մի քանի նուկլեոտիդային եռյակներով։ Միևնույն ժամանակ, յուրաքանչյուր եռյակ համապատասխանում է սինթեզված պոլիպեպտիդային շղթայում լավ սահմանված ամինաթթվին:

Աղյուսակ 3

Գենետիկ կոդը

նուկլեոտիդ	Երկրորդ նուկլեոտիդ				նուկլեոտիդ

Գենետիկ կոդը համընդհանուր է և նույնը տեսակների համար տարբեր մակարդակներզարգացում (մարդ, կենդանիներ, բույսեր, միկրոօրգանիզմներ): Կոդի ունիվերսալությունը ցույց է տալիս, որ անցյալում բոլոր կենդանի օրգանիզմներն ունեցել են մեկ նախահայր։

Առանձին ամինաթթուներ (հիդրօքսիպրոլին, օքսիլիզին), օրինակ, չունեն կոդոն և ձևավորվում են քիմիական ռեակցիաներպոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզից հետո։ Այս գործընթացը կոչվում է հետթարգմանական փոփոխություն և շատ կարևոր է յուրաքանչյուր սպիտակուցի ճիշտ աշխատանքի համար:

Անիմաստ կոդոնները (UAA, UAG, UGA) չեն կոդավորում ամինաթթուների համար, այլ իրականում ծառայում են որպես սպիտակուցի մոլեկուլի սինթեզի ավարտի ազդանշան։

Այսպիսով, mRNA-ն գենետիկ տեղեկատվության անմիջական կրողն է միջուկից մինչև ցիտոպլազմային ռիբոսոմ: Մեկ ռիբոսոմը mRNA-ի վրա զբաղեցնում է մոտ 80 նուկլեոտիդների երկարությամբ տարածք և ունակ է րոպեում կատալիզացնելու մոտավորապես 100 պեպտիդային կապ (Severin E. S. et al., 2011):

Սինթեզված սպիտակուցի մոլեկուլները կարող են ենթարկվել կառուցվածքային փոփոխությունների ռիբոսոմների մակարդակում կամ սինթեզի ավարտից հետո՝ տարբեր ֆունկցիոնալ խմբերի ավելացման արդյունքում։ Ցիտոպլազմայում mRNA-ն ունի գոյության համեմատաբար կարճ ժամանակահատված։ Որոշ mRNA-ն սինթեզվում և պահվում է ոչ ակտիվ ձևով՝ պատրաստ սպիտակուցի արագ սինթեզի: Քանի որ mRNA տեղեկատվությունը կապված է նուկլեոտիդների գծային հաջորդականության հետ, այս հաջորդականության ամբողջականությունը չափազանց կարևոր է: Նուկլեոտիդների կարգի ցանկացած կորուստ կամ փոփոխություն կարող է փոխել սպիտակուցի սինթեզը: Մինչ օրս մարմնի բջիջներում տեղադրվել են ԴՆԹ-ի վերարտադրության մի շարք արգելակիչներ (հակաբիոտիկներ, քիմիական թունավորումներ, հակավիրուսային դեղամիջոցներ)։ Գենի մեջ պուրինային կամ պիրիմիդինային հիմքերի հաջորդականության վնասը կոչվում է մուտացիա։

Կոդոնում միայն մեկ նուկլեոտիդի փոխարինումը (մուտացիա) հանգեցնում է մի ամինաթթվի կոդավորման փոփոխության՝ մյուսի փոխարեն։ Օրինակ՝ հեմոգլոբինի մոլեկուլում գլուտամինաթթվի վալինով փոխարինման հետ կապված մուտացիան հանգեցնում է հեմոգլոբինի սինթեզի, որն առաջացնում է մանգաղաձև անեմիա։ Այսօր հայտնի է մարդու հեմոգլոբինի մոլեկուլի պոլիպեպտիդային շղթայի ավելի քան 200 մուտացիա։ Հաճախ մուտագենները նյութեր են (օրինակ՝ նիտրոզամիններ), որոնք փոխում են ազոտային հիմքերի կառուցվածքը, ինչը հանգեցնում է հիմքերի փոխլրացման բնույթի փոփոխության։ Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը առաջացնում է տիմինի մնացորդների խտացում՝ տիմինի դիմերներ ձևավորելու համար: Բարեբախտաբար, կենդանիները պաշտպանված են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների վնասակար ազդեցությունից մթնոլորտի օզոնային շերտով:

Անասնաբուժական պրակտիկայում օգտագործվող շատ հակաբիոտիկներ արգելակում են բակտերիալ սպիտակուցի սինթեզը (լինկոմիցին, էրիթրոմիցին, քլորամֆենիկոլ) նույնիսկ թարգմանության փուլում: Այս դեպքում մանրէաբանական բջիջը մահանում է կամ դադարեցնում իր զարգացումը։ Հակաբիոտիկները, ինչպիսիք են տետրացիկլինները, չեն ազդում բարձր կենդանիների բջիջներում ռիբոսոմային սինթեզի վրա: Պենիցիլինները սպիտակուցի սինթեզի ուղղակի արգելակողներ չեն, սակայն դրանց բակտերիալ արգելակման ազդեցությունը կապված է բջջային պատի հեքսապեպտիդների սինթեզի արգելափակման հետ: Պետք է նշել, որ սպիտակուցի սինթեզը տեղի է ունենում ոչ միայն ռիբոսոմների, այլ նաև միտոքոնդրիումներում։ Միտոքոնդրիումներն ունեն իրենց կարիքների համար սպիտակուցի սինթեզի ամբողջական և անկախ ապարատ, թեև ոչ բոլոր միտոքոնդրիալ սպիտակուցներն են սինթեզվում այս օրգանելներում: Միտոքոնդրիալ ՌՆԹ-ն կազմում է ընդհանուր բջջային ՌՆԹ-ի միայն 3%-ը: Միտոքոնդրիալ ռիբոսոմները ավելի փոքր են, քան ցիտոպլազմայինները։ UGA կոդոնը, որպես ցիտոպլազմում սպիտակուցի սինթեզի ավարտիչ, օգտագործվում է միտոքոնդրիայում UGG կոդոնի հետ մեկտեղ՝ ամինաթթու կոդավորման համար։

Ռիբոսոմների վրա սինթեզված սպիտակուցները դեռ լիովին ավարտված վիճակ չունեն։ Նրանք ներկայացնում են առաջնային պոլիպեպտիդներ, որոնք այնուհետև ենթարկվում են բազմաթիվ փոփոխությունների (մոնոմերների միացում՝ օլիգոմերներ ձևավորելու, կոֆերմենտների ավելացում, քիմիական փոխակերպումներ), որոնք փոփոխում են սպիտակուցի կառուցվածքը և, հետևաբար, նրա գործունեությունը։

Ներածություն

Կյանքը սպիտակուցային մարմինների գոյության միջոց է։ Ֆրիդրիխ Էնգելսի կողմից տրված այս սահմանումը ցույց է տալիս սպիտակուցների բացառիկ դերը օրգանիզմների աշխատանքի մեջ։ Սպիտակուցի կենսասինթեզչափազանց բարդ և էներգատար գործընթաց է: Դա բջջային կյանքի հիմքն է:

Սպիտակուցների սինթեզն իրականացվում է ռիբոսոմներում և ըստ սխեմայի տեղի է ունենում մի քանի փուլով ԴՆԹՌՆԹ սպիտակուց. ԴՆԹ-ի երկշղթա մոլեկուլը տառադարձվում է միաշղթա ՌՆԹ-ի մոլեկուլի՝ փոխլրացման սկզբունքի հիման վրա։ Արդյունքում ստացվում է սուրհանդակ ՌՆԹ, որը պարունակում է տեղեկատվություն սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականության մասին։ Այնուհետև mRNA-ն մտնում է ռիբոսոմ և, ինչպես կաղապարը, դրա միջոցով սինթեզվում է սպիտակուց՝ գենետիկական տեղեկատվությունը նուկլեոտիդային հաջորդականության լեզվից թարգմանելով ամինաթթուների հաջորդականության լեզվով: Քայլ առ քայլ կառուցվում է պոլիպեպտիդային շղթա, որը սինթեզի ընթացքում և հետո ձևափոխվում է կենսաբանորեն ակտիվ սպիտակուցի։ Սինթեզված սպիտակուցը տեղափոխվում է բջջի տարբեր մասեր՝ իր գործառույթներն իրականացնելու համար։

Սպիտակուցների ամինաթթուների հաջորդականության կոդավորումն իրականացվում է որոշակի կանոնների համաձայն, որոնք կոչվում են գենետիկ կոդը. Գենետիկ կոդի վերծանումը գիտության շատ նշանակալի ձեռքբերում է։ Կոդը բացատրում է սպիտակուցների սինթեզի մեխանիզմը, մուտացիաների ծագումը և այլ կենսաբանական երևույթները։

Ռենտգեն դիֆրակցիոն վերլուծություն և այլն ժամանակակից մեթոդներհետազոտությունները հնարավորություն են տվել առաջադիմել սպիտակուցների կենսասինթեզի և այլ ասպեկտների ուսումնասիրության մեջ մոլեկուլային կենսաբանություն. Այնուամենայնիվ, որոշ կենսական նշանակություն ունեցող մակրոմոլեկուլների տարածական կառուցվածքները դեռ չեն հաստատվել։ Գիտությունը պետք է պատասխանի սպիտակուցի սինթեզի վերաբերյալ բազմաթիվ հարցերի:

Ընդհանուր սխեմասպիտակուցի կենսասինթեզ

Բջջում սպիտակուցի կենսասինթեզի ընդհանուր սխեման՝ ԴՆԹՌՆԹ սպիտակուց (Նկար 1):

Նկար 1. Բջջում սպիտակուցի կենսասինթեզի ընդհանուր սխեման

Տառադարձում.Երկաշղթա ԴՆԹ-ի (գեների) առանձին հատվածներ ծառայում են որպես կաղապարներ դրանց վրա միաշղթա ՌՆԹ շղթաների սինթեզի համար՝ ըստ փոխլրացման սկզբունքի։ Տրանսկրիպցիան տեղի է ունենում երեք փուլով՝ մեկնարկ, երկարացում և ավարտ։

վերամշակում և տեղափոխում:Սինթեզի գործընթացում ՌՆԹ-ն ենթարկվում է փոփոխությունների, ինչի արդյունքում այն ​​վերածվում է սպիտակուցի սինթեզի համար պիտանի հասուն մոլեկուլի։ Ստացված սուրհանդակային ՌՆԹ-ն (mRNA) այնուհետև մտնում է ռիբոսոմներ՝ որպես ծրագիր, որը որոշում է սինթեզված սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականությունը:

Ամինաթթուների ակտիվացում և ընդունում:Սպիտակուցները կազմված են ամինաթթուներից, սակայն ազատ բջջային ամինաթթուները չեն կարող ուղղակիորեն օգտագործվել ռիբոսոմի կողմից։ Յուրաքանչյուր ամինաթթու սկզբում ակտիվանում է ATP-ով, այնուհետև միանում ՌՆԹ-ի հատուկ մոլեկուլին՝ փոխանցում (փոխադրում) ՌՆԹ (tRNA) ռիբոսոմից դուրս: Ստացված aminoacyl-tRNA-ն մտնում է ռիբոսոմ՝ որպես սպիտակուցի սինթեզի սուբստրատ։

Հեռարձակում.Տեղեկատվության հոսքը mRNA-ի տեսքով և նյութի հոսքը aminoacyl-tRNA-ի տեսքով մտնում են ռիբոսոմներ, որոնք թարգմանում են (թարգմանում) գենետիկական տեղեկատվությունը mRNA նուկլեոտիդային հաջորդականության լեզվից ամինաթթվի լեզվով: Յուրաքանչյուր ռիբոսոմ շարժվում է mRNA-ի երկայնքով մի ծայրից մյուսը և, համապատասխանաբար, շրջակա միջավայրից ընտրում է այն aminoacyl-tRNA-ները, որոնք համապատասխանում են (լրացուցիչ) նուկլեոտիդների եռակի համակցություններին, որոնք ներկայումս գտնվում են ռիբոսոմում: Ընտրված aminoacyl-tRNA-ի ամինաթթուների մնացորդը ամեն անգամ կովալենտորեն կցվում է ռիբոսոմի կողմից աճող պոլիպեպտիդ շղթային, և ապաացիլացված tRNA-ն ազատվում է ռիբոսոմից լուծույթի մեջ: Այսպես է կառուցվում պոլիպեպտիդային շղթան հաջորդաբար։

Ֆունկցիոնալ սպիտակուցի ձևավորում:Սինթեզի ընթացքում պոլիպեպտիդային շղթան ազատվում է ռիբոսոմից և ծալվում գնդիկի տեսքով։ Սպիտակուցների ծալումն ու փոխադրումն ուղեկցվում են ֆերմենտային փոփոխություններով (սպիտակուցի մշակում)։

Չնայած սպիտակուցի կենսասինթեզի ապարատի մեծ բարդությանը, այն ընթանում է չափազանց բարձր արագությամբ: Յուրաքանչյուր բջիջում հազարավոր տարբեր սպիտակուցների սինթեզը խիստ կարգավորված է. տվյալ նյութափոխանակության պայմաններում սինթեզվում է յուրաքանչյուր սպիտակուցի միայն անհրաժեշտ քանակությամբ մոլեկուլներ:

Մարմնի ամենակարևոր գործառույթները՝ նյութափոխանակությունը, աճը, զարգացումը, ժառանգականության փոխանցումը, շարժումը և այլն, իրականացվում են բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաների արդյունքում, որոնք ներառում են սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ և այլ կենսաբանական ակտիվ նյութեր: Միաժամանակ բջիջներում շարունակաբար սինթեզվում են տարբեր միացություններ՝ շինարարական սպիտակուցներ, ֆերմենտային սպիտակուցներ, հորմոններ։ Փոխանակման ընթացքում այդ նյութերը մաշվում են ու քայքայվում, իսկ դրանց տեղում նորերը գոյանում։ Քանի որ սպիտակուցները ստեղծում են կյանքի նյութական հիմքը և արագացնում են բոլոր նյութափոխանակության ռեակցիաները, բջջի և ամբողջ օրգանիզմի կենսագործունեությունը որոշվում է բջիջների՝ հատուկ սպիտակուցներ սինթեզելու ունակությամբ: Նրանց առաջնային կառուցվածքը կանխորոշված ​​է ԴՆԹ-ի մոլեկուլում առկա գենետիկ կոդով:

Սպիտակուցի մոլեկուլները բաղկացած են տասնյակ և հարյուրավոր ամինաթթուներից (ավելի ճիշտ՝ ամինաթթուների մնացորդներից)։ Օրինակ, հեմոգլոբինի մոլեկուլում դրանցից մոտ 600-ը կա, և դրանք բաշխված են չորս պոլիպեպտիդ շղթաներով. ռիբոնուկլեազի մոլեկուլում կա 124 այդպիսի ամինաթթու և այլն։

Մոլեկուլները հիմնական դերն են խաղում սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքի որոշման գործում ԴՆԹ.Նրա տարբեր բաժինները կոդավորում են տարբեր սպիտակուցների սինթեզը, հետևաբար, ԴՆԹ-ի մեկ մոլեկուլ մասնակցում է բազմաթիվ առանձին սպիտակուցների սինթեզին: Սպիտակուցների հատկությունները կախված են պոլիպեպտիդային շղթայում ամինաթթուների հաջորդականությունից։ Իր հերթին, ամինաթթուների հերթափոխը որոշվում է ԴՆԹ-ում նուկլեոտիդների հաջորդականությամբ, և յուրաքանչյուր ամինաթթու համապատասխանում է որոշակի եռյակի։ Փորձնականորեն ապացուցված է, որ, օրինակ, AAC եռյակով ԴՆԹ շրջանը համապատասխանում է ամինաթթվի լեյցինին, ACC եռյակը՝ տրիպտոֆանին, ACA եռյակը՝ ցիստեինին և այլն։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը եռյակների բաժանելով՝ կարելի է պատկերացնել, թե որ ամինաթթուները և ինչ հաջորդականությամբ են տեղակայվելու սպիտակուցի մոլեկուլում։ Եռյակների հավաքածուն կազմում է գեների նյութական հիմքը, և յուրաքանչյուր գեն պարունակում է տեղեկատվություն կոնկրետ սպիտակուցի կառուցվածքի մասին (գենը ժառանգականության հիմնական կենսաբանական միավորն է, քիմիական առումով՝ գենը ԴՆԹ հատված է, որը ներառում է մի քանի հարյուր բազա։ զույգ).

գենետիկ կոդը -ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի մոլեկուլների պատմական կազմակերպումը, որի դեպքում դրանցում պարունակվող նուկլեոտիդների հաջորդականությունը տեղեկատվություն է պարունակում սպիտակուցի մոլեկուլներում ամինաթթուների հաջորդականության մասին։ Կոդի հատկությունները.եռյակ (կոդոն), չհամընկնող (կոդոնները հաջորդում են միմյանց), սպեցիֆիկություն (մեկ կոդոնը կարող է որոշել միայն մեկ ամինաթթու պոլիպեպտիդային շղթայում), ունիվերսալություն (բոլոր կենդանի օրգանիզմներում նույն կոդոնը որոշում է նույն ամինաթթվի ընդգրկումը. պոլիպեպտիդ), ավելորդություն (ամինաթթուների մեծ մասի համար կան մի քանի կոդոններ): Եռյակները, որոնք տեղեկատվություն չեն կրում ամինաթթուների մասին, կանգուն եռյակներ են, ինչը ցույց է տալիս սինթեզի սկիզբը i-RNA.(Վ.Բ. Զախարով. Կենսաբանություն. Տեղեկատվական նյութեր. Մ., 1997 թ.)

Քանի որ ԴՆԹ-ն գտնվում է բջջի միջուկում, իսկ սպիտակուցի սինթեզը տեղի է ունենում ցիտոպլազմայում, կա միջնորդ, որը տեղեկատվություն է փոխանցում ԴՆԹ-ից ռիբոսոմներին: ՌՆԹ-ն նաև ծառայում է որպես այդպիսի միջնորդ, որին վերագրվում է նուկլեոտիդային հաջորդականությունը՝ ճշգրիտ համապատասխան ԴՆԹ-ի հետ՝ փոխլրացման սկզբունքի համաձայն։ Այս գործընթացը անվանվել է արտագրություններև ընթանում է որպես մատրիցային սինթեզի ռեակցիա։ Այն բնորոշ է միայն կենդանի կառույցներին և ընկած է կենդանի էակների ամենակարևոր հատկության՝ ինքնավերարտադրության հիմքում։ Սպիտակուցի կենսասինթեզին նախորդում է ԴՆԹ-ի շղթաների վրա mRNA-ի կաղապարային սինթեզը: Ստացված mRNA-ն դուրս է գալիս բջջի միջուկից դեպի ցիտոպլազմա, որտեղ ռիբոսոմները ցցված են դրա վրա, և ամինաթթուներն այստեղ առաքվում են TRJK-ի օգնությամբ:

Սպիտակուցների սինթեզը բարդ բազմաստիճան գործընթաց է, որը ներառում է ԴՆԹ, mRNA, tRNA, ռիբոսոմներ, ATP և տարբեր ֆերմենտներ: Նախ, ցիտոպլազմայում ամինաթթուները ակտիվանում են ֆերմենտների միջոցով և կցվում tRNA-ին (այն վայրում, որտեղ գտնվում է CCA նուկլեոտիդը): Հաջորդ քայլը ամինաթթուների համակցությունն է այն հերթականությամբ, որով ԴՆԹ-ից նուկլեոտիդների փոփոխությունը փոխանցվում է mRNA: Այս փուլը կոչվում է հեռարձակում.Ոչ մեկ ռիբոսոմը գտնվում է mRNA շղթայի վրա, այլ դրանց մի խումբ, այդպիսի բարդույթը կոչվում է պոլիսոմ (Ն.Է. Կովալև, Լ.Դ. Շևչուկ, Օ.Ի. Շչուրենկո. Կենսաբանություն բժշկական ինստիտուտների նախապատրաստական ​​բաժինների համար):

Սխեման Սպիտակուցի կենսասինթեզ

Սպիտակուցների սինթեզը բաղկացած է երկու փուլից՝ արտագրում և թարգմանություն։

I. Տրանսկրիպցիա (վերագրում) - ՌՆԹ մոլեկուլների կենսասինթեզ, որն իրականացվում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլների քրոմոսոմներում՝ մատրիցային սինթեզի սկզբունքով։ Ֆերմենտների օգնությամբ ԴՆԹ-ի մոլեկուլի (գեների) համապատասխան հատվածներում սինթեզվում են ՌՆԹ-ի բոլոր տեսակները (mRNA, rRNA, tRNA): Սինթեզվում է tRNA-ի 20 տեսակ, քանի որ սպիտակուցի կենսասինթեզին մասնակցում է 20 ամինաթթու։ Այնուհետև mRNA-ն և tRNA-ն դուրս են գալիս ցիտոպլազմա, rRNA-ն ինտեգրվում է ռիբոսոմային ստորաբաժանումների մեջ, որոնք նույնպես դուրս են գալիս ցիտոպլազմա:

II. Թարգմանություն (փոխանցում) - սպիտակուցների պոլիպեպտիդային շղթաների սինթեզ, իրականացվում է ռիբոսոմներում։ Այն ուղեկցվում է հետևյալ իրադարձություններով.

1. Ռիբոսոմի ֆունկցիոնալ կենտրոնի ձևավորում՝ FCR, որը բաղկացած է mRNA-ից և ռիբոսոմների երկու ենթամիավորներից։ PCR-ում միշտ կան mRNA-ի երկու եռյակ (վեց նուկլեոտիդ), որոնք կազմում են երկու ակտիվ կենտրոններ՝ A (ամինաթթու)՝ ամինաթթուների ճանաչման կենտրոն և P (պեպտիդ)՝ ամինաթթուն պեպտիդային շղթային միացնելու կենտրոն։

2. ՏՌՆԹ-ին կցված ամինաթթուների տեղափոխումը ցիտոպլազմից ՊՇՌ: Ակտիվ A կենտրոնում tRNA հակակոդոնը կարդացվում է mRNA կոդոնի հետ, կոմպլեմենտարության դեպքում առաջանում է կապ, որը ծառայում է որպես ազդանշան ռիբոսոմի mRNA-ի երկայնքով մեկ եռապատիկ առաջխաղացման (ցատկելու) համար: Արդյունքում բարդ «rRNA-ի և tRNA-ի կոդոնը ամինաթթվի հետ» տեղափոխվում է P-ի ակտիվ կենտրոն, որտեղ ամինաթթուն կցվում է պեպտիդային շղթային (սպիտակուցի մոլեկուլ)։ Այնուհետեւ tRNA-ն դուրս է գալիս ռիբոսոմից:

3. Պեպտիդային շղթան երկարանում է այնքան ժամանակ, մինչև թարգմանությունը ավարտվի, և ռիբոսոմը ցատկի mRNA-ից: Մի քանի ռիբոսոմներ (պոլիսոմներ) կարող են միաժամանակ տեղավորվել մեկ mRNA-ի վրա: Պոլիպեպտիդային շղթան ընկղմվում է էնդոպլազմիկ ցանցի ալիքում և այնտեղ ստանում երկրորդական, երրորդական կամ չորրորդական կառուցվածք։ 200-300 ամինաթթուներից բաղկացած մեկ սպիտակուցի մոլեկուլի հավաքման արագությունը 1-2 րոպե է։ Սպիտակուցների կենսասինթեզի բանաձև՝ ԴՆԹ (տրանսկրիպցիա) --> ՌՆԹ (թարգմանություն) --> սպիտակուց:

Մեկ ցիկլն ավարտելուց հետո պոլիսոմները կարող են մասնակցել սպիտակուցի նոր մոլեկուլների սինթեզին։

Ռիբոսոմից անջատված սպիտակուցի մոլեկուլն ունի թելի ձև, որը կենսաբանորեն ոչ ակտիվ է։ Այն կենսաբանորեն ֆունկցիոնալ է դառնում այն ​​բանից հետո, երբ մոլեկուլը ստանում է երկրորդական, երրորդական և չորրորդական կառուցվածք, այսինքն՝ որոշակի տարածական հատուկ կոնֆիգուրացիա։ Սպիտակուցի մոլեկուլի երկրորդական և հետագա կառուցվածքները կանխորոշված ​​են ամինաթթուների փոփոխության մեջ ներառված տեղեկատվության մեջ, այսինքն՝ սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքում: Այլ կերպ ասած, գնդիկի ձևավորման ծրագիրը, նրա յուրահատուկ կոնֆիգուրացիան որոշվում է մոլեկուլի առաջնային կառուցվածքով, որն էլ իր հերթին կառուցվում է համապատասխան գենի հսկողության ներքո։

Սպիտակուցների սինթեզի արագությունը որոշվում է բազմաթիվ գործոններով՝ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը, ջրածնի իոնների կոնցենտրացիան, քանակությունը. վերջնական արտադրանքսինթեզ, ազատ ամինաթթուների, մագնեզիումի իոնների առկայությունը, ռիբոսոմների վիճակը և այլն։