Биосинтез белка
Биосинтез белка (от греч. bios – жизнь, synthesis – соединение) – образование молекул белка в живых клетках с помощью ферментов и внутриклеточных структур ДНК рибосомы РНК
Информация
Информация о первичной структуре белка закодирована в молекуле ДНК в виде триплетов (кодонов). Триплет (кодон) – участок из трех нуклеотидов в молекуле ДНК. Один триплет молекулы ДНК кодирует одну аминокислоту молекулы белка: 1 триплет 1 аминокислота
Ген ДНК: АТГ – ГГЦ – ТГА – ГЦА – ТЦГ
Белок: тир ДНК: про тре арг сер ген ген
Белок: Ген – участок молекулы ДНК, в котором закодирована информация о структуре одного белка: 1ген 1 белок
Генетический код
Первое основание
- У(А)
- Ц(Г)
- А(Т)
- Г(Ц)
Второе основание
- У(А)
- Ц(Г)
- А(Т)
- Г(Ц)
Третье основание
- У(А)
- Ц(Г)
- А(Т)
- Г(Ц)
Свойства генетического кода
- Информация закодирована
- Триплетность в виде триплетов
- Один триплет может однозначность кодировать одну аминокислоту
- Для большинства аминокислот существует вырожденность (избыточность), несколько триплетов
Свойства генетического кода
- Нуклеотид входит в неперекрываемость состав только одного триплета
- Прерывистость между генами имеются знаки препинания
- Универсальность код одинаков для всех живых организмов
Генетический код
- 20 аминокислот
- 64 триплета
- Стартовые и стоп-кодоны: УАГ, УГА, УАА – не кодируют аминокислоты и указывают на начало и конец синтеза молекулы белка
Этапы биосинтеза
ДНК находится в ядре, а синтез белка происходит в цитоплазме, поэтому существует посредник и-РНК, передающий информацию с ДНК на рибосомы
I этап – транскрипция
Цепи ДНК в области активного гена освобождаются от гистонов, водородные связи разрываются и цепи ДНК расходятся. Транскрипция происходит только с кодогенной цепи ДНК
Транскрипция (списывание) – процесс считывания информации о первичной структуре белка с молекулы ДНК молекулой и-РНК (синтез молекулы и-РНК на основе молекулы ДНК). Во время транскрипции происходит перенос генетической информации с молекулы ДНК на и-РНК
Транскрипция происходит с помощью фермента ДНК-полимеразы по принципу комплементарности
ДНК: АЦЦ–АТА–ГТЦ –ЦАА – ГГА и-РНК: УГГ –УАУ –ЦАГ –ГУУ – ЦЦУ
Реакции, в которых одна молекула полимера служит матрицей (основой) для синтеза другой молекулы, называются реакциями матричного типа. ДНК служит матрицей для синтеза и-РНК
И-РНК переносит информацию из ядра на рибосомы и становится матричной РНК (м-РНК)
Этап 2 – Трансляция
Трансляция – это процесс перевода нуклеотидной последовательности и-РНК на аминокислотную последовательность и сборка молекулы белка на рибосомах.
- В трансляции участвуют т-РНК молекулы, все виды РНК, рибосомы, аминокислоты и-РНК рибосома.
Трилистник т-РНК
- Состоит из 75 нуклеотидов и имеет вид клеверного листа и-РНК.
Трилистник т-РНК Кодовый триплет (антикодон) ГУЦ Антикодон т-РНК комплементарен триплету на и–РНК.
- Существует 61 тип т-РНК с разными валентными антикодонами.
- Акцепторный конец служит для присоединения аминокислоты.
Стадии трансляции
Инициация
- Малая субъединица рибосомы нанизывается на м-РНК и скользит до точки инициации (начала) биосинтеза.
- Стартовый кодон АУГ соответствует метиониновой т-РНК, которая связывается со стартовым кодоном.
Присоединение большой субъединицы рибосомы, что образует целостную рибосому с двумя активными триплетами в функциональном центре.
Терминация
- Биосинтез завершается на стоп-кодонах.
- Рибосома разделяется на субъединицы.
Полисома
- Это молекула и-РНК, на которой находятся несколько рибосом, синтезирующих одинаковые белки.
Роль участников синтеза белков
- Содержат информацию о ДНК первичной структуре белка.
- Служат матрицей для синтеза и-РНК.
- Переносят информацию о структуре белка из ядра на рибосомы.
- Осуществляют сборку молекулы белка.
Роль участников синтеза белков
т-РНК
- Присоединяют аминокислоту и транспортируют ее на рибосомы.
- Осуществляют сборку молекулы белка.
Ферменты
- Катализируют процессы биосинтеза.
Аминокислоты и АТФ
- Служат строительным материалом для молекулы белка.
- Обеспечивают энергией процессы биосинтеза белка.
Установите соответствие
ЭТАПЫ:
- транскрипция
- трансляция
ХАРАКТЕРИСТИКА:
А) процесс протекает в ядре
Б) осуществляется в цитоплазме
В) по принципу комплементарности на ДНК синтезируется и-РНК
Г) благодаря действию ферментов участок ДНК раскручивается
Д) аминокислоты к месту сборки белка доставляют т-РНК
Е) рибосома скользит по и-РНК как по матрице
Жизнь – есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своей сути в постоянном самообновлении химических составляющих частей этих тел – Ф. Энгельс
Функции белка в клетке:
- Пепсин, катализирующий расщепление белка в желудке
- Лизоцим, антибиотик слюны и слез
Биосинтез белка и его этапы
Биосинтез — это процесс образования органических веществ в живых клетках с помощью ферментов. Он играет ключевую роль в жизнедеятельности организмов. В данной статье мы рассмотрим биосинтез белка и его этапы.
Биосинтез белка
Биосинтез белка — это сложный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислотных остатков. Он происходит на рибосомах клеток живых организмов с участием молекул мРНК и тРНК.
Этапы биосинтеза белка
Информация о структуре белка
- Содержит информацию о структуре белка.
- Служит матрицей для синтеза белка.
Молекулы мРНК и тРНК
- Переносчик информации от ДНК к месту сборки белковой молекулы.
- Содержит генетический код.
Рибосомы
- Органоид, где происходит собственно биосинтез белка.
Ферменты
- Катализируют биосинтез белка.
Аминокислоты
- Строительный материал для построения белковой молекулы.
Энергия
- Обеспечивает все процессы.
Процессы биосинтеза
Раскручивание участка ДНК
- Процесс удвоения ДНК.
Репликация ДНК
- Участок ДНК реплицируется с добавлением новых цепей.
Транскрипция
- Перенос генетической информации с ДНК на РНК.
На первом этапе биосинтеза, транскрипции, под действием ферментов белки-гистоны происходит раскручивание участка ДНК. Одна из цепочек ДНК становится матрицей для построения и-РНК.
Биосинтез белка: процесс трансляции
Затем на основе матрицы под действием фермента РНК-полимеразы из свободных нуклеотидов по принципу комплементарности начинается сборка мРНК.
Между азотистыми основаниями ДНК и РНК возникают водородные связи, а между нуклеотидами самой матричной РНК образуются сложно-эфирные связи.
Сборка мРНК
После сборки мРНК водородные связи между азотистыми основаниями ДНК и мРНК рвутся, и новообразованная мРНК через поры в ядре уходит в цитоплазму, где прикрепляется к рибосомам. А две цепочки ДНК вновь соединяются, восстанавливая двойную спираль, и опять связываются с белками-гистонами.
Присоединение к рибосомам
М РНК присоединяется к поверхности малой субъединицы в присутствии ионов магния. Причем два ее триплета нуклеотидов оказываются обращенными к большой субъединице рибосомы.
Удлинение полипептидной цепи
Трансляция — считывание генетической информации с иРНК и создание (сборка) полимерной цепи на рибосомах.
Трансляция
Второй этап биосинтеза– трансляция. Трансляция– перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот белка.
В цитоплазме аминокислоты под строгим контролем ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз соединяются с тРНК, образуя аминоацил-тРНК. Это очень видоспецифичные реакции: определенный фермент способен узнавать и связывать с соответствующей тРНК только свою аминокислоту.
Процесс трансляции
Далее тРНК движется к и-РНК и связывается комплементарно своим антикодоном с кодоном и-РНК. Затем второй кодон соединяется с комплексом второй аминоацил-тРНК, содержащей свой специфический антикодон.
После присоединения к мРНК двух тРНК под действием фермента происходит образование пептидной связи между аминокислотами; первая аминокислота перемещается на вторую тРНК, а освободившаяся первая тРНК уходит. После этого рибосома передвигается по нити для того, чтобы поставить на рабочее место следующий кодон.
Такое последовательное считывание рибосомой заключенного в и-РНК текста продолжается до тех пор, пока процесс не доходит до одного из стоп-кодонов ( терминальных кодонов). Такими триплетами являются триплеты УАА, УАГ,УГА.
Одна молекула мРНК может заключать в себе инструкции для синтеза нескольких полипептидных нитей. Кроме того, большинство молекул и-РНК транслируется в белок много раз, так как к одной молекуле и-РНК прикрепляется обычно много рибосом.
Полисома из печени содержит 12 рибосом, которые выглядят темными пятнами. А цепочка иРНК на снимке не видна.
На одной и-РНК «работают» несколько рибосом. Такой комплекс называется полисома. После завершения синтеза иРНК распадается на нуклеотиды.
Весь цикл процессов, связанных с синтезом одной белковой молекулы, занимает в среднем 1-3 с.
Посттрансляционная модификация — формирование вторичной, третичной и четвертичной структуры белка при участии ферментов и с затратой энергии.
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД – система записи генетической информации в молекуле нуклеиновой кислоты о строении молекулы полипептида, количестве, последовательности расположения и типах аминокислот.
СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА
