If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Agar veb-filtrlardan foydalanayotgan boʻlsangiz *.kastatic.org va *.kasandbox.org domenlariga ruxsat berilganligini tekshirib koʻring.

Asosiy kontent

Biologiya

Course: Biologiya > Unit 15

Lesson 1: Markaziy dogma va genetik kod
Tabiiy fanlar
Biologiya
Markaziy dogma (DNKdan RNKga, RNKdan oqsilga)
Markaziy dogma va genetik kod
© 2023 Khan AcademyFoydalanish shartlariMaxfiylik siyosatiCookie Notice

Genlar ekspressiyasiga kirish (markaziy dogma)

Google sinfxona
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.
Chizmada qanday qilib gen organizm fenotipini (namoyon boʻluvchi xususiyatini) yuzaga chiqarishi koʻrsatilgan. Mendel tomonidan oʻrganilgan gul rangini belgilovchi gen xromosomaning maʼlum bir qismida joylashgan DNK ketma-ketligidan iborat. DNKning muayyan ketma-ketligi mavjud boʻlib, uning bir qismi chizmada koʻrsatilgan, yaʼni 5ʼ-GTAAATSG-3ʼ (yuqori zanjir) va unga komplementar juft ketma-ketligi esa 5ʼ-SATTTAGS-5ʼ(pastki zanjir). Shu genning DNK ketma-ketligi gul rangini belgilovchi pigmentlarni yuzaga chiqaradigan oqsillar sintezini belgilaydi. Mavjud oqsil oʻz vazifasini bajarganda (funksional boʻlganda) bu pigmentlar rangi yuzaga chiqadi va gulning binafsha rangda boʻlishini taʼminlaydi.
Surat Hellens va boshqalar start superscript, 1, end superscript oʻtkazgan tajriba maʼlumotlariga va “Reece” va boshqalardagi squared oʻxshash chizmalarga asoslangan.
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.
Markaziy dogmaning molekulalar ketma-ketligi koʻrsatilgan soddalashtirilgan sxema.
DNK qoʻsh zanjiri quyidagi ketma-ketlikka ega:
5ʼ-ATGATSTSGTAA-5ʼ 5ʼ-TASTAGAGSATT-5ʼ
DNK zanjirlaridan birining transkripsiyasida i-RNK hosil boʻladi va u ketma-ketlik boʻyicha DNKning boshqa zanjiriga mos tushadi. Lekin DNK va RNK oʻrtasida biokimyoviy farqlar mavjudligi uchun DNKdagi T i-RNKdagi U bilan almashtiriladi. i-RNK ketma-ketligi esa quyidagicha boʻladi:
5ʼ-AUGAUSUSGUAA-5ʼ
Translyatsiya jarayoni i-RNK nukleotidlaridagi maʼlumotlarning triplet koʻrinishida oʻqilishi hisoblanib, har bir guruh bitta aminokislotani belgilaydi (yoki translyatsiya tugashini bildiruvchi toʻxtash signali vazifasini bajaradi).
5ʼ-AUG AUS USG UAA-5ʼ
AUG right arrow Metionin AUS right arrow Izoleysin USG right arrow Serin UAA right arrow “Stop”
Polipeptid ketma-ketligi: (N-terminal) metionin-izoleysin-serin (C-terminal)
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.
DNK qoʻsh zanjiri quyidagi ketma-ketlikka ega:
5ʼ-ATGATSTSGTAA-5ʼ 5ʼ-TASTAGAGSATT-5ʼ
DNK pufakcha hosil qilish uchun ochiladi va pastki zanjir komplementar RNK zanjirini sintez qilish uchun andoza boʻlib xizmat qiladi. Ushbu zanjir andoza zanjiri deb nomlanadi. Andoza zanjirining transkripsiyasi DNKning boshqa zanjiri (kodlovchi zanjiri)ga ketma-ketlik boʻyicha mos keluvchi i-RNK hosil qiladi. Vaholanki, DNK va RNK oʻrtasidagi biokimyoviy farq tufayli DNKdagi T i-RNKda U bilan almashadi. I-RNK ketma-ketligi quyidagicha:
5ʼ-AUGAUSUSGUAA-5ʼ
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.
Eukariot hujayra: transkripsiya yadroda sodir boʻladi. Birlamchi transkripsiya yetuk i-RNK boʻlishi uchun yadroda protsessing bosqichlaridan ham oʻtadi. Keyin sitozolga chiqariladi, u yerda ribosomaga bogʻlanib, translyatsiya jarayonidagi polipeptid sintezini yoʻnaltiradi.
Bakteriya: transkripsiya sitozolda sodir boʻladi. Shuning uchun i-RNK ribosoma tomonidan translyatsiya qilinishidan oldin biror-bir joyga koʻchirilishi shart emas. Aslida ribosoma i-RNK toʻliq transkripsiya qilinishidan oldin translyatsiyani boshlashi mumkin (yaʼni transkripsiya davom etayotganda).
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.
I-RNK ketma-ketligi:
5ʼ-AUGAUSUSGUAA-5ʼ
Translyatsiya jarayoni i-RNK nukleotidlaridagi maʼlumotlarning triplet koʻrinishida oʻqilishi hisoblanib, har bir guruh bitta aminokislotani belgilaydi (yoki translyatsiya tugashini bildiruvchi toʻxtash signali vazifasini bajaradi).
5ʼ-AUG AUS USG UAA-5ʼ
AUG right arrow Metionin AUS right arrow Izoleysin USG right arrow Serin UAA right arrow “Stop”
Polipeptid ketma-ketligi: (N-terminal) metionin-izoleysin-serin (C-terminal)

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.
Ribosomada sodir boʻluvchi translyatsiya jarayoni. I-RNK ribosomaga bogʻlanib, t-RNK molekulasi bilan taʼsirlashadi.
Ushbu rasmda i-RNK ketma-ketligi quyidagicha:
5ʼ-...AUG UAS AUS USG GAU...-5ʼ
Uchinchi kodon (5ʼ-AUS-3ʼ)ga bogʻlangan t-RNK 3ʼ-UAG-5ʼ komplementar ketma-ketlikka ega. U t-RNKga izoleysin bilan birikkan metionin va izoleysindan iborat polipeptidlar zanjiriga ega. Ushbu t-RNKning oʻng tomoniga yana bir t-RNK keyingi kodon bilan bogʻlanadi (5ʼ-USG-3ʼ). Ushbu t-RNKda nukleotidlarning (3ʼ-AGS-5ʼ) komplementar ketma-ketligi mavjud boʻlib, i-RNK kodon tomonidan belgilangan serin aminokislotasini oʻz ichiga oladi. Ushbu t-RNK tomonidan olib kelingan serin oʻsib borayotgan polipeptid zanjiriga qoʻshiladi.
Boshqa aminokislotalarni tashiydigan boshqa t-RNKlar orqa tomonda harakatlanmoqda. Ulardan biri Glu (glutamik kislota)ni tashiydi va uning uchida 5ʼ-SUU-5ʼketma-ketligini oʻqiydigan nukleotidlar bor. Ikkinchisi Asp (aspartik kislota)ni tashiydi va uning uchida 5ʼ-SUA-5ʼni oʻqiydigan nukleotidlar ketma-ketligi mavjud.
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.
  1. Mos keluvchi t-RNK ribosomaning oʻng tomonida joylashgan kodon bilan bogʻlanadi.
  2. Aminokislotalar zanjiri ribosomaning oʻrta boʻshligʻidagi t-RNKdan uning eng oʻng boʻshligʻidagi t-RNKning aminokislotasiga oʻtkaziladi. Bu esa aminokislotalar zanjirining oxiriga aminokislota qoʻshishga taʼsir qiladi.
  3. Ribosoma bitta kodonni siljitadi. Oldin oʻrta boʻshliqdagi t-RNK chapga siljiydi va ribosomani tark etadi. Oldin oʻng boʻshliqda boʻlgan t-RNK oʻrta boʻshliqqa oʻtib, aminokislotalar zanjirini ushlab turishda davom etadi. Yangi kodon oʻngdagi boʻshliqqa yangi t-RNK ulanishi uchun ochiladi.
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?

Kirish
Hozircha izohlar yoʻq.
Ingliz tilini tushunasizmi? Khan Academyʼning inglizcha saytida boʻlayotgan muhokamalarni koʻrish uchun shu yerga bosing.