Sự phát triển của protein (có ví dụ)

Sự phát triển của Protein (có ví dụ)!

Sự tiến hóa là một quá trình thay đổi. Ở cấp độ phân tử, quá trình này liên quan đến việc chèn, xóa hoặc thay thế các nucleotide trong DNA. Nếu DNA mã hóa một polypeptide, những sự kiện này có thể gây ra sự thay đổi trong chuỗi axit amin.

Theo thời gian, những thay đổi như vậy có thể tích lũy, dẫn đến một phân tử có chút giống với tổ tiên của nó. So sánh các thành phần axit amin của protein trong các sinh vật ngày nay cho phép chúng ta giả định các sự kiện phân tử xảy ra trong quá khứ.

Số lượng sửa đổi axit amin trong các dòng gốc có thể được sử dụng như một thước đo thời gian kể từ khi sự khác biệt của hai loài từ một tổ tiên chung. Về nguyên tắc, các phân tử protein kết hợp một bản ghi lịch sử tiến hóa của chúng. Do đó, protein có thể được coi là "dấu vân tay hóa học" của lịch sử tiến hóa, bởi vì chúng mang các chuỗi axit amin đã thay đổi do kết quả của những thay đổi di truyền.

Sự phát triển của protein:

Protein cung cấp một lĩnh vực thích hợp cho nghiên cứu tiến hóa hơn các đại phân tử khác như axit nucleic vì protein không đồng nhất cả về cấu trúc và chức năng, và dễ phân lập để phân tích. Gần đây, một số protein đã được đặc trưng bởi phương pháp phân tích trình tự.

Quy trình chung để thiết lập trình tự axit amin của polypeptide đòi hỏi, trước tiên, phá vỡ protein thành các đoạn peptide nhỏ bằng enzyme và sau đó xác định trình tự axit amin trong mỗi peptide được phân tách bằng sắc ký. Trình tự axit amin trong mỗi peptide được xác định thường là với sự trợ giúp của một bộ máy được gọi là trình tự protein hoặc trình tự.

So sánh các trình tự (hiện có sẵn từ các nhóm sinh học khác nhau, từ vi sinh vật đến động vật có vú) cho phép nghiên cứu mối liên hệ giữa cấu trúc và chức năng và để suy ra cách thức protein phát triển.

Các quy luật về sự tiến hóa của protein chi phối tương tự như các đặc điểm có thể di truyền được và sự liên kết của các sinh vật khác nhau hướng về dòng dõi của chúng từ một tổ tiên chung. Nói chung, các tính năng sau đây đã được lưu ý:

1. Các protoin giống hệt nhau không được tìm thấy giữa các loài sống khác nhau. Nhưng protein tương đồng với một số điểm tương đồng xảy ra trong các sinh vật đa dạng.

2. Các vị trí khác nhau trong chuỗi axit amin khác nhau tùy theo số lần thay thế axit amin có thể diễn ra mà không làm suy giảm chức năng của chuỗi polypeptide. Vì vậy, một số protein cho phép thay thế nhiều hơn những người khác.

3. Do cấu trúc ba chiều của protein được đóng gói chặt chẽ, một sự thay đổi trải qua bởi một axit amin nằm bên trong có khả năng ảnh hưởng đến dư lượng ở các vị trí lân cận. Những thay đổi tiến hóa như vậy do đó xảy ra theo cặp.

4. Cấu trúc tương tự được thể hiện bởi các enzyme thực hiện chức năng tương tự.

Ví dụ về sự tiến hóa của protein:

1. Insulin:

Protein đầu tiên được giải trình tự là insulin chỉ bao gồm 51 axit amin. (Sanger và Thompson 1953). So sánh trình tự axit amin của insulin ở nhiều loại động vật có vú cho thấy ngoại trừ một chuỗi ba axit amin, protein giống hệt nhau ở mỗi loài.

2. Huyết sắc tố:

So sánh giữa huyết sắc tố của động vật có xương sống, E. Zuckerkandl (1965), đã tính trung bình 22 sự khác biệt giữa các chuỗi huyết sắc tố người (a và P) và huyết sắc tố tương tự của ngựa, lợn, gia súc và thỏ. Do đó, người ta đã kết luận rằng hemoglobin của con người tách khỏi những con vật bằng khoảng một thay đổi axit amin trong 7 triệu năm.

Lý thuyết tự nhiên về tiến hóa protein:

Sự tiến hóa của protein cũng đã được nghiên cứu ở một số protein khác như cytochrom- c, myoglobin, a-globin, carbonic anhyd MU, histone, v.v. Điều này dẫn đến việc xây dựng lý thuyết trung lập về tiến hóa protein của Kimura (1968).

Lý thuyết này, còn được gọi là thuyết tiến hóa phi Darwin, cho rằng đối với bất kỳ gen nào, một tỷ lệ lớn các đột biến có thể gây hại cho người mang mầm bệnh của họ; những đột biến này được loại bỏ hoặc giữ ở tần số rất thấp bằng cách chọn lọc tự nhiên. Tuy nhiên, một phần lớn các đột biến được coi là tương đương thích nghi, tức là tốc độ tiến hóa bằng với tốc độ đột biến.