9.4: Tafsiri

Ya awali ya protini ni mojawapo ya michakato ya kimetaboliki yenye nguvu zaidi ya nishati. Kwa upande mwingine, protini akaunti kwa wingi zaidi kuliko sehemu nyingine yoyote ya viumbe hai (isipokuwa maji), na protini hufanya kazi mbalimbali za seli. Mchakato wa tafsiri, au awali ya protini, inahusisha kuandika ujumbe wa mRNA kwenye bidhaa za polipeptidi. Asidi amino hupigwa kwa ushirikiano pamoja kwa urefu kuanzia takriban 50 amino asidi hadi zaidi ya 1,000.

Protini awali Mashine

Mbali na template ya mRNA, molekuli nyingine nyingi zinachangia mchakato wa tafsiri. Utungaji wa kila sehemu unaweza kutofautiana kwa aina mbalimbali; kwa mfano, ribosomu zinaweza kuwa na idadi tofauti za RNAs za ribosomal (rRNA) na polipeptidi kulingana na viumbe. Hata hivyo, miundo ya jumla na kazi za mashine ya awali ya protini zinafanana na bakteria hadi seli za binadamu. Tafsiri inahitaji pembejeo ya template ya mRNA, ribosomes, trNAs, na mambo mbalimbali ya enzymatic (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Mashine ya awali ya protini inajumuisha subunits kubwa na ndogo za ribosome, mRNA, na tRNA. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NIGMS, NIH)

Katika E. coli, kuna ribosomu 200,000 zilizopo katika kila seli wakati wowote. Ribosome ni macromolecule tata linajumuisha RNAs miundo na kichocheo, na polypeptides nyingi tofauti. Katika eukaryotes, nucleolus ni maalumu kabisa kwa ajili ya awali na mkutano wa RRNAs.

Ribosomu ziko katika cytoplasm katika prokaryotes na katika cytoplasm na reticulum endoplasmic ya eukaryotes. Ribosomu zinajumuishwa na subunit kubwa na ndogo ambayo huja pamoja kwa ajili ya tafsiri. Subunit ndogo ni wajibu wa kumfunga template ya mRNA, wakati subunit kubwa hufunga trNAs, aina ya molekuli ya RNA ambayo huleta amino asidi kwenye mlolongo unaoongezeka wa polipeptidi. Kila molekuli ya mRNA hutafsiriwa wakati huo huo na ribosomes nyingi, protini zote za kuunganisha katika mwelekeo huo.

Kulingana na spishi, aina 40 hadi 60 za tRNA zipo katika saitoplazimu. Kutumikia kama adapta, TRNAs maalum hufunga kwa utaratibu kwenye template ya mRNA na kuongeza asidi amino inayofanana na mnyororo wa polipeptidi. Kwa hiyo, RNAs ni molekuli ambazo kwa kweli “hutafsiri” lugha ya RNA katika lugha ya protini. Kwa kila tRNA kufanya kazi, ni lazima iwe na asidi yake maalum ya amino iliyounganishwa nayo. Katika mchakato wa tRNA “malipo,” kila molekuli ya tRNA inaunganishwa na asidi yake sahihi ya amino.

Kanuni ya Maumbile

Kwa muhtasari kile tunachojua hadi hatua hii, mchakato wa seli wa transcription huzalisha RNA ya mjumbe (mRNA), nakala ya molekuli ya simu ya jeni moja au zaidi yenye alfabeti ya A, C, G, na uracil (U). Tafsiri ya mRNA template waongofu nucleotide makao maumbile habari katika bidhaa protini. Utaratibu wa protini unajumuisha asidi amino 20 zinazotokea kwa kawaida; kwa hiyo, inaweza kusema kuwa alfabeti ya protini ina herufi 20. Kila asidi amino hufafanuliwa na mlolongo wa nucleotide tatu unaoitwa codon ya triplet. Uhusiano kati ya codon ya nucleotide na asidi ya amino inayofanana inaitwa kanuni ya maumbile.

Kutokana na idadi tofauti za “barua” katika mRNA na protini “alphabets,” mchanganyiko wa nucleotides ulifanana na asidi amino moja. Kutumia msimbo wa nucleotide tatu inamaanisha kuwa kuna jumla ya mchanganyiko wa 64 (4 × 4 × 4) iwezekanavyo; kwa hiyo, amino asidi iliyotolewa ni encoded na zaidi ya moja ya nucleotide triplet (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Takwimu hii inaonyesha kanuni ya maumbile ya kutafsiri kila nucleotide triplet, au codon, katika mRNA ndani ya asidi amino au ishara ya kukomesha katika protini ya asili. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NIH)

Tatu kati ya 64 codons kusitisha protini awali na kutolewa polipeptide kutoka mashine tafsiri. Triplets hizi huitwa codons za kuacha. Codon nyingine, Agosti, pia ina kazi maalum. Mbali na kubainisha methionini ya asidi amino, pia hutumika kama kodoni ya mwanzo kuanzisha tafsiri. Muundo wa kusoma wa tafsiri umewekwa na codon ya mwanzo wa Agosti karibu na mwisho wa 5' wa mRNA. Kanuni ya maumbile ni ya kawaida. Kwa ubaguzi machache, karibu aina zote hutumia kanuni sawa ya maumbile ya awali ya protini, ambayo ni ushahidi wenye nguvu kwamba maisha yote duniani yanashiriki asili ya kawaida.

Mfumo wa Protini awali

Kama ilivyo na awali ya mRNA, awali ya protini inaweza kugawanywa katika awamu tatu: uanzishwaji, upungufu, na kukomesha. Mchakato wa tafsiri ni sawa katika prokaryotes na eukaryotes. Hapa tutachunguza jinsi tafsiri hutokea katika E. coli, mwakilishi wa prokaryote, na kutaja tofauti yoyote kati ya tafsiri ya prokaryotic na eukaryotic.

Protini awali huanza na malezi ya tata ya kuanzishwa. Katika E. coli, tata hii inahusisha subunit ndogo ya ribosome, template ya mRNA, mambo matatu ya uanzishwaji, na mwanzilishi maalum tRNA. Mwanzilishi tRNA kuingiliana na Agosti kuanza codon, na viungo kwa aina maalum ya methionine amino asidi ambayo ni kawaida kuondolewa kutoka polipeptidi baada ya tafsiri ni kamili.

Katika prokaryotes na eukaryotes, misingi ya elongation ya polipeptidi ni sawa, kwa hiyo tutaangalia upungufu kutoka kwa mtazamo wa E. coli. Subunit kubwa ya ribosomal ya E. coli ina compartments tatu: tovuti A hufunga TRNAs zinazoingia kushtakiwa (trNAs na amino asidi maalum zilizounganishwa). Tovuti ya P hufunga TRNAs zilizoshtakiwa zinazobeba asidi za amino ambazo zimeunda vifungo na mlolongo unaoongezeka wa polipeptidi lakini bado hawajaachana na tRNA zao zinazofanana. Tovuti ya E hutoa TRNAs zilizojitenga ili waweze kurejeshwa na asidi za amino za bure. Ribosome hubadilisha codon moja kwa wakati, kuchochea kila mchakato unaotokea katika maeneo matatu. Kwa kila hatua, tRNA iliyoshtakiwa inaingia tata, polipeptidi inakuwa asidi moja ya amino tena, na tRNA isiyochajwa inatoka. Nishati kwa kila dhamana kati ya amino asidi inatokana na GTP, molekuli inayofanana na ATP (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Kwa kushangaza, vifaa vya kutafsiri E. coli huchukua sekunde 0.05 tu kuongeza kila asidi amino, maana yake ni kwamba polipeptidi ya asidi amino 200 inaweza kutafsiriwa katika sekunde 10 tu.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Tafsiri huanza wakati Anticodon ya RNA inatambua codon kwenye mRNA. Subunit kubwa ya ribosomal hujiunga na subunit ndogo, na tRNA ya pili inaajiri. Kama mRNA inakwenda jamaa na ribosome, mnyororo wa polypeptide hutengenezwa. Kuingia kwa sababu ya kutolewa katika tovuti A kuishia tafsiri na vipengele dissociate.

Kuondolewa kwa tafsiri hutokea wakati codon ya kuacha (UAA, UAG, au UGA) imekutana. Wakati ribosome inakabiliwa na codon ya kuacha, polipeptidi inayoongezeka hutolewa na subunits za ribosome hutenganisha na kuacha mRNA. Baada ya ribosomu nyingi kumaliza tafsiri, mRNA imeharibika hivyo nyukleotidi zinaweza kutumika tena katika mmenyuko mwingine wa transcription.

DHANA KATIKA HATUA

Andika jeni na kutafsiri kwa protini kwa kutumia pairing ya ziada na kanuni za maumbile kwenye tovuti hii.

Muhtasari

Dogma kuu inaelezea mtiririko wa habari za maumbile katika seli kutoka jeni hadi mRNA hadi protini. Jeni hutumiwa kutengeneza mRNA kwa mchakato wa transcription; mRNA hutumiwa kuunganisha protini kwa mchakato wa tafsiri. Kanuni ya maumbile ni mawasiliano kati ya codon tatu ya nucleotide mRNA na asidi amino. Kanuni ya maumbile ni “kutafsiriwa” na molekuli za tRNA, ambazo zinahusisha codon maalum na asidi maalum ya amino. Kanuni ya maumbile imeharibika kwa sababu 64 codoni tatu katika mRNA zinabainisha asidi amino 20 tu na codoni tatu za kuacha. Hii inamaanisha kuwa zaidi ya codon moja inafanana na asidi ya amino. Karibu kila spishi duniani hutumia msimbo huo wa maumbile.

Wachezaji katika tafsiri ni pamoja na template ya mRNA, ribosomes, trNAs, na mambo mbalimbali ya enzymatic. Subunit ndogo ya ribosomal hufunga kwenye template ya mRNA. Tafsiri huanza katika kuanzisha Agosti juu ya mRNA. Uundaji wa vifungo hutokea kati ya asidi za amino za usawa zilizoelezwa na template ya mRNA kulingana na kanuni ya maumbile. Ribosomu inakubali trNAs zilizoshtakiwa, na inapoendelea kando ya mRNA, huchochea kuunganishwa kati ya asidi amino mpya na mwisho wa polipeptidi inayoongezeka. MrNA nzima inatafsiriwa katika “hatua” tatu za nucleotide za ribosome. Wakati codon ya kuacha imekutana, sababu ya kutolewa hufunga na hutenganisha vipengele na hutoa protini mpya.

faharasa

codon

nucleotides tatu mfululizo katika mRNA inayofafanua kuongeza ya asidi maalum ya amino au kutolewa kwa mnyororo wa polypeptidi wakati wa tafsiri

kanuni za maumbile

amino asidi zinazohusiana na codons tatu za nucleotide za mRNA

RRNA

RNA ribosomal; molekuli ya RNA kwamba kuchanganya na kuunda sehemu ya ribosomu

kuacha codon

moja ya tatu codons mRNA kwamba bayana kusitisha tafsiri

kuanza codon

Agosti (au, mara chache GUG) kwenye mRNA ambayo tafsiri huanza; daima hufafanua methionine

RNA

kuhamisha RNA; molekuli ya RNA ambayo ina mlolongo maalum wa anticodon wa nucleotide tatu ili kuunganisha na codon ya mRNA na pia hufunga kwa asidi maalum ya amino

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenStaxConcepts