Матрична синтеза: опис, карактеристике и својства

Матрична синтеза је формирање биополимера, редослед јединица у којем се одређује примарна структура другог молекула. Потоњи дјелује као матрица, "диктирајући" потребан редослијед састављања ланца. У живим ћелијама, на основу овог механизма позната су три биосинтетска процеса.

Који се молекули синтетишу на основу матрице

Реакције синтезе матрикса укључују:

• репликација - удвостручење генетског материјала;
• транскрипција - синтеза рибонуклеинских киселина;
• емитовање - производња протеинских молекула.

Репликација је трансформација једног ДНА молекуле на два идентична једни другима за које је од велике важности животни циклус ћелија (митоза, мејоза, удвостручење плазмида, дељење бактеријске ћелије, итд.). Многи процеси се заснивају на "репродукцији" генетског материјала, а синтеза матрице вам омогућава да створите тачну копију било које молекуле ДНК.

Транскрипција и транслација су две фазе имплементације генома. Истовремено, насљедне информације забиљежене у ДНК претварају се у специфичну скупину протеина, од које зависи фенотип организма. Овај механизам се назива "ДНА-РНА-протеин" и једна је од централних догми молекуларне биологије.

Имплементација овог принципа се постиже помоћу синтезе матрикса, која коњугира процес формирања новог молекула са "оригиналним узорком". Основа овог упаривања је основни принцип комплементарности.

Главни аспекти синтезе молекула заснованих на матрици

Информације о структури синтетизованог молекула садржане су у низу веза саме матрице, од којих је сваки изабран одговарајући елемент "кћерког" ланца. Ако се хемијска природа синтетизованих и матричних молекула подудара (ДНК-ДНК или ДНК-РНК), коњугација се јавља директно, јер сваки нуклеотид има пар са којим се може контактирати.

Фор синтеза протеина Неопходан је медијатор, један део у интеракцији са матрицом преко нуклеотидног механизма кореспонденције, а други везује протеинске везе. Тако у овом случају функционише принцип комплементарности нуклеотида, иако не повезује директно везе матрице и синтетизираних ланаца.

Фазе синтезе

Сви процеси синтезе матрикса подељени су у три фазе:

• иницијација (почетак);
• издужење;
• завршетак.

Иницијација је припрема за синтезу, чија природа зависи од типа процеса. Главни циљ ове фазе је да се систем ензима-супстрата доведе у радно стање.

Током издужења, синтеза синтетизованог ланца се директно изводи, при чему се ковалентна веза (пептид или фосфодиестер) затвара између јединица које су изабране у складу са матричном секвенцом. Престанак доводи до застоја у синтези и ослобађању производа.

Улога комплементарности у механизму синтезе матрикса

Принцип комплементарности заснива се на селективној кореспонденцији азотних база нуклеотида једна са другом. Дакле, само тимин или урацил (двострука веза) је погодан као аденин као пар, а цитозин (3 трострука веза) је погодан за гуанин.

У процесу синтезе нуклеинских киселина са везама једноланчане матрице, комплементарни нуклеотиди се везују, редањем у специфичној секвенци. Према томе, на основу ААЦГТТ ДНК сегмента, само ТТГЦАА се може добити током репликације, а УУГЦАА - током транскрипције.

Као што је горе наведено, синтеза протеина се одвија уз учешће посредника. Ту улогу игра транспортна РНА, која има место за везивање амино киселине и нуклеотидни триплет (антикодон), дизајниран да се веже за РНК.

У овом случају, комплементарна селекција се одвија не један по један, већ по три нуклеотида. Пошто је свака амино киселина специфична само за један тип тРНА, а антикодон одговара специфичном триплету у РНК, протеин се синтетише са специфичном секвенцом јединица која је инкорпорирана у геном.

Како се репликација дешава

Матрица ДНК синтезе се одвија уз учешће различитих ензима и помоћних протеина. Кључне компоненте су:

• ДНК хеликаза - одмотава двоструку спиралу, уништава везе између ланаца молекула;
• ДНК лигаза - "шива" рупе између фрагмената Оказакија;
• Примемаз - синтетише семе, неопходно за рад фрагмента који синтетише ДНК;
• ССБ протеини - стабилизују једночлани фрагменти ДНА;
• ДНК полимераза - синтетизује ланац кћерке матрице.

Хелицасе, примасе и ССБ протеини припремају терен за синтезу. Као резултат, сваки од ланаца оригиналног молекула постаје матрица. Синтеза се изводи великом брзином (од 50 нуклеотида у секунди).

Рад ДНК полимеразе се одвија у смеру од краја 5`к 3`-. Због тога се на једном од (водећих) ланаца синтеза одвија дуж одмотавања и непрекидно, а на другој (заостаје) - у супротном правцу иу одвојеним фрагментима, названим "Оказаки".

Структура у облику слова И формирана на месту откривања ДНК назива се репликацијска вилица.

Механизам транскрипције

Кључни ензим за транскрипцију је РНА полимераза. Потоњи је више типова и разликује се по структури прокариота и еукариота. Међутим, механизам његовог деловања је свуда исти и састоји се у изградњи ланца комплементарно одабраних рибонуклеотида са затварањем фосфодиестерске везе између њих.

Молекула ДНК је молекула матрикса за овај процес. На основу тога могу се створити различити типови РНК, а не само информациони, који се користе у синтези протеина.

Област матрице од које је РНК секвенца "деградирана" се назива транскрипт. Садржи промотор (место за везивање РНА полимеразе) и терминатор на коме синтеза престаје.

Броадцаст

Синтеза протеина матрикса у прокариотима и еукариотима се изводи у специјализованим органоидима, рибозомима. Потоњи се састоје од две подјединице, од којих једна служи да веже тРНА и РНК, а друга (велика) учествује у формирању пептидних веза.

Почетку транслације претходи активација аминокиселина, тј. Њихово везивање за одговарајућу транспортну РНК са формирањем макроергичке везе, због енергије чије се реакције транспептидације затим спроводе (везивање за ланац следеће везе).

Протеински фактори и ГТП су такође укључени у процес синтезе. Енергија потоњег је неопходна за напредовање рибозома дуж ланца РНА шаблона.