uabooks.top

Idézzétek fel! Hogyan megy végbe a mitózis és a meiózis? Milyen a DNS- és RNS-mo-lekula felépítése? Hogyan osztódnak a mitokondriumok és a plasztiszok?

A nukleinsavak bioszintézise típusuktól függetlenül a komplementaritás elvén alapul, amikor is egy polinukleotidlánc mátrixként szolgál a másik szál

szintéziséhez. A nukleinsavak szintézisének építő elemeiül a ribózt (az RNS szintéziséhez) és a dezoxiribózt (az DNS szintéziséhez) tartalmazó nukleotidok szolgálnak. A nukleinsavak szintézisébe bekapcsolódik az ATP és olyan más nukleotidok, amelyek nem egy, hanem három ortofoszforsav-maradékot tartalmaznak, mint a GTF (guanin trifoszfát), CTF (citozintrifoszfát), TTF (timintri-foszfát) és UTF (uraciltrifoszfát). Mindezek nukleotid-monofoszfátokból keletkeznek, akárcsak az ATP. A polinukleotid-lánc szintézise során a nukleotid (egy foszforsav-maradékkal) a lánchoz kapcsolódik, miközben két ortofoszfor-sav-maradék válik le.

Szinte minden élőlény képes enzimatikus reakciók során nukleotidokat szintetizálni. A nukleinsavakat alkotó nukleotidok elődei az aminosavak és a foszfo-rilizáltribóz. Ezen kívül a nukleinsavak lebomlása során a nitrogéntartalmú bázisok nem bomlanak le. hanem új nukleotidok szintéziséhez használódnak fel. Először a ribóz tartalmú nukleotidok szintetizálódnak. Egy részük a megfelelő reakciók során dezoxiribóz tartalmú nukleotidokká alakul.

A DNS-szintézis a DNS-molekula megkettőződésén (replikációján) alapul, amelynek következtében a DNS utód-molekulák az anyamolekula pontos másolataivá válnak (22.1 ábra). A replikáció során az anya DNS két szála kismoleku-lájú fehérjék és enzimek segítségével széttekeredik, és mindkettő az új szál mátrixaként szolgál. A szintézis iniciációjához (elkezdéséhez) a matrix szétteke-redett szálához egy rövid komplementer RNS molekula - primer — szintézise szükséges. Erre azért van szükség, mert a DNS replikációt katalizáló enzimnek (DNS-polimeráz) nem egy-, hanem kétláncú molekulát kell felépítenie.

A DNS-polimeráz enzim biztosítja a nukleotidok folyamatos kapcsolódását a szintetizálódó lánchoz, és katalizálja a foszfodiészter kötések kialakulását az utolsó és a következő nukleotid között. A bekapcsolódó nukleotid típusát a mátrixként szolgáló szál határozza meg: a kapcsolódó nukleotidnak komplementernek kell lennie a mátrixként szolgáló szál adott pontjában lévővel. Az egyik szál folyamatosan szintetizálódik, a másik pedig olyan mértékben, ahogyan a DNS-szál bomlik. 1000-2000 nukleotidból álló rövid szakaszok keletkeznek, amelyek később egyesülnek. Tehát ennek eredményeképpen két azonos utód-DNS molekula keletkezik, amelyek mindegyike az anya-DNS pontos másolata (22.1 ábra).

A replikáció folyamata szemikonzervatív, mert a DNS két utód molekulája egy-

egy láncot kap az anya-molekulától, a másik lánc pedig a komplementaritás elve szerint szintetizálódik a szabad nukleotidokból.

Az RNS bioszintézise. Az RNS

minden típusa (mRNS, tRNS, rRNS) a komplementaritás elve alapján szintetizálódik a DNS-molekula alapján. Ezeket meghatározott enzimek biztosítják. Először az elő RNS-ek (pro-RNS) szintetizálódnak, amelyek később funkcionálisan aktív molekulákká alakulnak át.

Az RNS bioszintézise a transzkripció során történik - a genetikai információ a DNS egyik szálának bizonyos szakaszáról átíródik a szintetizálódó RNS-mole-kulára (22.2. ábra). A transzkripció kulcseleme az RNS-polimeráz enzim, amely a transzkripció során, a DNS-polimerázhoz hasonlóan, biztosítja a szintetizálódó RNS-molekulák nukleotidjainak összekapcsolódását a mátrixul szolgáló egyik DNS-szál nukleotid sorrendjének megfelelően.

A transzkripciót megvalósító DNS-szakasz a gén. Minden génnek van egy saját kódoló szakasza, amely annak tartalmi része, és egy szabályozó szakasza, amelytől függ a transzkripció iniciációja - azaz az RNS-polimeráz enzim elődleges kapcsolódása a DNS-hez.

Minden gén transzkripció iniciációjának folyamatát speciális fehérjék, transzkripciós tényezők ellenőrzik. Ezek elősegítik vagy éppen ellenkezőleg, gátolják az RNS-polimeráz kötődését. Ez a folyamatokat szabályozó mechanizmusok egyike. Az RNS-polimeráz kötődését követően elkezd mozogni a kettős spirál mentén. Ekkor az enzimmel való kölcsönhatás helyén, a DNS két lánca szétteke-redik, és egyikük mátrixul szolgál, ami meghatározza a nukleotidok sorrendjét a szintetizálódó RNS-szál végéig. Az RNS-szintézis a DNS speciális szakaszán áll le, amely szintén a gén része, és e folyamat leállásának (terminációjának) jelzéséül szolgál. A DNS másik (kódoló) szála a transzkripció során inaktív marad. Nukleotid összetétele megfelel a szintetizált RNS molekuláénak.

Az eukarióták mRNS molekuláinak többsége a sejtmagban a kromoszómák DNS-én szintetizálódik, ahonnan ezek a molekulák a citoplazmába szállítódnak. A mitokondriális és a kloroplasztisz mRNS-ek ezen organellumok belsejében maradnak.

Tehát, a biológiai rendszerekben a biokémiai reakciók sajátos típusa zajlik, amikor is az egyik vegyület molekulái egy másik molekula szintézisének alapját képezik. így az anya-DNS egyik lánca a másik utód-DNS vagy különböző RNS-molekulák szintézisének alapjául szolgál. Az ilyen biokémiai folyamatok a mátrix szintézis nevet kapták. Ezek a reakciók ipari módszerekre emlékeztetnek, amikor egyetlen matrix alapján több alkatrészt gyártanak le, bankjegyeket nyomnak vagy pénzérmeket vernek. Ugyanígy a matrix-reakciók során az új

molekulák mátrixul szolgáló molekula felépítése szerint keletkeznek: a szintetizálandó molekula monomerjeinek sorrendje pontosan megegyezik a mátrixul szolgáló molekula monomerjeinek sorrendjével.

1. Hogyan szintetizálódnak a DNS-moleku-lák? 2. Hogyan szintetizálódnak az RNS-mole-kulák? 3. Miben különbözik a DNS- és az RNS-molekulák bioszintézise? 4. Mi a szerepük az enzimeknek a nukleinsavak bioszintézisében? 5. Mik a mátrix-szintézis reakciói? Mi a biológiai jelentőségük?

A DNS-molekula csak az interfázisban kettőződik meg. Mit gondoltok miért?

Tankönyv 10. osztálya számára Biológia és ökológia Osztapcsenko, Bálán,  Kompanec, Ruskovszkij