Asosiy kontent
Biologiya
Course: Biologiya > Unit 15
Lesson 1: Markaziy dogma va genetik kodGenlar ekspressiyasiga kirish (markaziy dogma)
Genlar DNKda oqsillarga qanday yoʻl koʻrsatadi. Molekulyar biologiyaning markaziy dogmasi: DNK → RNK → oqsil
Gen ekspressiyasi haqida qisqacha
DNK yer yuzidagi barcha mavjudotlar uchun genetik manba hisoblanadi. DNK ota-onadan farzandga irsiylanganda farzandning baʼzi bir xususiyatlari (masalan, ularning koʻzlari va sochining rangi)ni belgilaydi. Lekin aslida DNK molekulasining ketma-ketligi inson va boshqa organizmlarning belgilariga qanday qilib taʼsir koʻrsatadi? Masalan, qanday qilib Mendel noʻxatlarining DNK nukleotidlari ketma-ketligi (A, T va G) oʻsimlik guli rangini belgiladi?
Genlar (oqsillar singari) funksional mahsulotlarni belgilaydi
DNK molekulasi bu shunchaki uzun, zerikarli nukleotidlar zanjiri emas. Balki u genlar deb ataluvchi funksional birliklarga boʻlinadi. Har bir gen maʼlum funksional mahsulotga, yaʼni ayni hujayrada vazifa bajarishi kerak boʻlgan molekulaga koʻrsatma beradi. Koʻp hollarda genning funksional mahsuloti oqsildir. Masalan, Mendel tajribasidagi gul rangini belgilovchi gen gultojibarglardagi rangli molekulalar (pigment)ni hosil qilishda yordam beruvchi oqsillarga koʻrsatma beradi.
Koʻpchilikka maʼlum genlarning funksional mahsuloti oqsillar, yana ham aniqroq aytsak, polipeptidlardir. Polipeptidlar bu shunchaki aminokislotalar zanjirining boshqa bir nomi. Koʻpgina oqsillar bitta polipeptid zanjirdan iborat boʻlsa-da, baʼzilari bir nechta polipeptiddan tashkil topgan. Polipeptidlarni belgilovchi genlar oqsil kodlovchi genlar deyiladi.
Hamma genlar ham polipeptidlarni belgilamaydi. Balki baʼzilari translyatsiyada ishtirok etuvchi transport RNKlar va ribosomal RNKlar kabi funksional RNK molekulalarini hosil qilish toʻgʻrisidagi koʻrsatmani beradi.
Qanday qilib genning DNK ketma-ketligi muayyan bir oqsil yuzaga chiqishini belgilaydi?
Koʻplab genlar polipeptidlar sintezlanishini olib boruvchi yoʻriqnoma hisoblanadi. Qanday qilib DNK polipeptid sintezi uchun yoʻriqnoma vazifasini bajarishi mumkin? Bu jarayon ikkita asosiy bosqichdan iborat: transkripsiya va translyatsiya.
- Transkripsiyada genning DNK ketma-ketligidan nusxa olinib, RNK molekulasi yaratiladi. Bu bosqich transkripsiya deb nomlanishining sababi shundaki, bunda DNK ketma-ketligi qayta yoziladi, transkripsiya qilinadi, yaʼni DNK ketma-ketligi RNK “alifbosida” namoyon boʻladi. Eukariot hujayralarda hosil boʻlgan RNK molekulasi yetuk informatsion RNK (i-RNK) boʻlishi uchun protsessing jarayonidan oʻtishi kerak.
- Translyatsiyada i-RNK ketma-ketligi polipeptidning aminokislota ketma-ketligida oʻqiladi. Translyatsiya soʻzi i-RNK nukleotid ketma-ketligining aminokislota “tili”ga oʻgirilishini, yaʼni translyatsiya qilinishini bildiradi.
Shu sababli oqsil kodlovchi gen ekspressiyasida maʼlumot quyidagi tartibda koʻchiriladi: DNK right arrow RNK right arrow oqsil. Maʼlumotning bu yoʻnalishda harakatlanishi molekulyar biologiyaning markaziy dogmasi sifatida maʼlum. Oqsil boʻlmagan kodlovchi genlar (funksional RNKni belgilovchi genlar) ham RNK hosil qilish uchun transkripsiya qilinadi, lekin bu RNK molekulasi polipeptidga translyatsiya qilinmaydi. Har ikkala gen turi uchun DNKdan boshlab funksional mahsulot hosil boʻlishigacha boʻlgan jarayon gen ekspressiyasi deb nomlanadi.
Transkripsiya
Transkripsiya jarayonida DNKning gen hosil qiluvchi zanjiri kodlamaydigan zanjir deb nomlanadi va undan andoza sifatida foydalangan holatda RNK polimeraza fermenti ishtirokida (komplementar) RNK zanjiri sintezlanadi. Bu hosil boʻlgan RNK zanjiri birlamchi transkript (iRNK) deb nomlanadi.
Birlamchi RNK transkripsiyasidagi nukleotidlar ketma-ketligi baʼzan kodlovchi zanjir deb yuritiluvchi DNKning transkripsiyada qatnashmagan zanjir ketma-ketligi bilan mos keladi. Lekin DNK va RNK oʻrtasida maʼlum turdagi biokimyoviy farqlar mavjudligi sababli birlamchi RNK transkripsiyasi va DNKning kodlovchi zanjiri toʻlaligicha bir xil boʻlmaydi. Asosiy farqi shuki, RNK molekulalarida timin (T) asoslari boʻlmaydi. Uning oʻrniga shunga oʻxshab ketuvchi uratsil (U) asoslari oʻrin olgan boʻladi. Timin kabi uratsil ham adenin bilan juftlashadi.
Transkripsiya va RNK jarayoni: eukariotlar va bakteriyalar
Bakteriyada birlamchi RNK transkripsiyasi toʻgʻridan toʻgʻri informatsion RNK (i-RNK) vazifasini bajarishi mumkin. DNK va ribosomalar oʻrtasida maʼlumot tashigani uchun informatsion RNK deb nomlangan. Ribosomalar oqsil aslida paydo boʻladigan sitozoldagi RNK va oqsilli strukturalardir.
Eukariotlarda (masalan, odamlarda) birlamchi transkripsiya yetuk i-RNK boʻlishi uchun baʼzi qoʻshimcha protsessing bosqichlaridan oʻtishi kerak. Protsessing davomida keplar RNK uchiga qoʻshiladi va splaysing deb ataluvchi jarayonda uning bir qismi ehtiyotkorlik bilan olib tashlanadi. Bu bosqichlar bakteriyada sodir boʻlmaydi.
Transkripsiyaning joylashuvi prokariotlar va eukariotlar oʻrtasida ham farq qiladi. Eukariot transkripsiya yadroda, yaʼni DNK saqlanadigan joyda, oqsil sintezi esa sitozolda sodir boʻladi. Shu sababli eukariot i-RNK polipeptidga oʻgirilishidan oldin yadrodan eksport qilinishi kerak. Oʻz navbatida, prokariot hujayralar yadroga ega emas, shuning uchun ular transkripsiya va translyatsiya jarayonlarini sitozolda amalga oshiradi.
Translyatsiya
Transkripsiya jarayonidan soʻng (eukariotlarda RNK protsessingidan keyin ham) i-RNK molekulasi oqsil sintezini amalga oshiradi. Polipeptid hosil qilish uchun i-RNKdagi maʼlumotdan foydalanish translyatsiya deb ataladi.
Genetik kod
Translyatsiya jarayonida i-RNK nukleotidlar ketma-ketligi polipeptid aminokislota ketma-ketligiga oʻgiriladi. Aniqrogʻi, i-RNK nukleotidlar ketma-ketligi kodon deb nomlanuvchi triplet nukleotidlar koʻrinishida oʻqiladi. Aminokislotalar belgilaydigan kodonlar soni 61 ta boʻlib, translyatsiya jarayoni boshlanishini belgilab beruvchi kodon “start” (boshlovchi) kodon deb ataladi. Boshlovchi kodon aksariyat polipeptidlarning boshlangʻich aminokislotasi hisoblangan metioninni belgilaydi. Qolgan uchta “stop” kodon esa polipeptidning oxirini belgilaydi. Kodonlar va aminokislotalar oʻrtasidagi bu bogʻlanish genetik kod deb ataladi.
Translyatsiya bosqichlari
Translyatsiya ribosoma deb ataluvchi struktura ichida amalga oshadi. Ribosomalarning asosiy vazifasi polipeptidlar hosil qilishdan iborat. Ribosoma i-RNKga bogʻlanib, “start” kodonini topgandan soʻng bir zumda i-RNK bilan qorishib ketadi. Shu bilan i-RNKdagi kodonlar ketma-ketligini aynan akslantiruvchi aminokislotalar zanjiri asta-sekin hosil boʻladi.
Ribosoma har bir kodonga qaysi aminokislotani qoʻshishni qanday biladi? Maʼlum boʻlishicha, bu moslashni ribosoma amalga oshirmaydi. Aksincha, u transport RNK (t-RNK)lar deb ataluvchi maxsus RNK molekulalar guruhiga bogʻliq hisoblanadi.
Har bir t-RNK bitta uchida bir yoki bir nechta muayyan bir kodonlarga bogʻlana oladigan 3 ta nukleotidni saqlaydi. Ikkinchi uchida t-RNK aminokislotani, yaʼni ushbu kodonlarga mos keladigan aminokislotani olib yuradi.
Hujayra ichida harakatlanuvchi koʻplab t-RNKlar mavjud, ammo maʼlum bir vaqtda oʻqilayotgan kodonga mos keladigan t-RNK aminokislotalar yukini bogʻlab, yetkazib bera oladi, xolos. Bir t-RNK ribosomadagi mos kodon bilan mahkam bogʻlanganidan soʻng, uning aminokislotalari polipeptid zanjirining oxiriga qoʻshiladi.
Bu jarayon koʻp marta takrorlanadi, ribosoma i-RNKning kodonidan pastga tomon harakatlanadi. Aminokislotalar zanjiri i-RNK tarkibidagi kodonlar ketma-ketligiga mos keladigan aminokislotalar ketma-ketligi bilan birma-bir quriladi. Translyatsiya ribosoma toʻxtash kodoniga yetib kelib, polipeptid ajralganida tugaydi.
Keyin nima sodir boʻladi?
Polipeptid hosil boʻlganidan soʻng, u protsessing yoki modifikatsiya jarayonlaridan oʻtishi, boshqa polipeptidlar bilan birlashishi yoki boʻlmasa hujayra ichida yoki tashqarisidagi muayyan joyga yuborilishi mumkin. Oxir-oqibat u hujayra yoki organizm uchun zarur boʻlgan, ehtimol, signal molekula, tarkibiy element yoki ferment sifatida muayyan bir vazifani bajaradi.
Xulosa
- DNK polipeptidlar (oqsillar va oqsil monomerlari) yoki funksional RNKlar (t-RNK va r-RNKlar)ni belgilovchi genlar deb ataladigan funksional birliklarga boʻlinadi.
- Gendagi maʼlumotlardan gen ekspressiyasi deb ataluvchi jarayonda maʼlum funksional mahsulotlar hosil qilish uchun foydalaniladi.
- Polipeptidlarni kodlash jarayoni ikki bosqichda amalga oshadi. Bu jarayonda DNKdagi maʼlumotlar DNK right arrow RNK right arrow oqsil ketma-ketligida uzatiladi va bu yoʻnalishli bogʻlanish molekulyar biologiyada markaziy dogma deb ataladi.
- Transkripsiya: DNKning bir zanjiri RNK molekulasiga koʻchiriladi. Eukariot organizmlarda RNK transkripsiyasi yetuk informatsion RNK (i-RNK) boʻlishi uchun qoʻshimcha protsessing bosqichlaridan oʻtishi kerak.
- Translyatsiya: i-RNKning nukleotidlar ketma-ketligi polipeptid aminokislota ketma-ketligini belgilash uchun oʻqiladi. Bu jarayon ribosoma ichida sodir boʻladi va t-RNK deb nomlanuvchi adapter molekulalarni talab qiladi.
- Translyatsiya jarayonida i-RNK nukleotidlari kodon deb ataluvchi uchtalik guruh koʻrinishida oʻqiladi. Har bir kodon maʼlum bir aminokislotani belgilaydi yoki signalni toʻxtatadi. Ushbu munosabatlar jamlanmasi genetik kod deb ataladi.
Khan Academyʼdan tashqari manbalarni ham kashf qiling
Transkripsiya haqida koʻproq bilib olishni xohlaysizmi? Quyidagi interfaol material bilan tanishib chiqing. Manba: LabXchange.
Translatsiya haqida koʻproq bilib olishni xohlaysizmi? Quyidagi interfaol material bilan tanishib chiqing. Manba: LabXchange.
LabXchange fanlarni bepul oʻrgatuvchi platforma boʻlib, Garvard universitetining sanʼat va fan fakulteti va Amgen jamiyati tomonidan yaratilgan.
Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?
Hozircha izohlar yoʻq.