Биосинтез белка

Формат документа: doc
Размер документа: 0.06 Мб




Прямая ссылка будет доступна
примерно через: 45 сек.



  • Сообщить о нарушении / Abuse
    Все документы на сайте взяты из открытых источников, которые размещаются пользователями. Приносим свои глубочайшие извинения, если Ваш документ был опубликован без Вашего на то согласия.

Как осуществляется биосинтез белков в клетке, и какова роль в этом процессе рибосом, РНК, ДНК, ферментов?

Биосинтез белка включает два основных этапа: ДНК (ген) ↔ иРНК ↔ белок
Транскрипцию
Трансляцию
Первый продукт гена – иРНК. Синтез иРНК происходит в ядре. Затем иРНК отделяется от ДНК и через поры ядерной мембраны поступает в цитоплазму, где прикрепляется к малой субъединице рибосомы. Процесс биосинтеза белка осуществляется на рибосомах, расположенных в цитоплазме и на ЭПС. Для биосинтеза белка требуются ДНК, иРНК, тРНК, рРНК, АТФ, ферменты, аминокислоты, рибосомы.
Процесс синтеза иРНК называется – транскрипцией (переписыванием). Осуществляется на одной из цепей ДНК (смысловой - кодогенной 3/----5/) на основе матричного синтеза, принципа комплементарности и антипараллельности. При участии фермента РНК – полимеразы. Этот фермент осуществляет сборку иРНК в направлении 5/----3/ концу. Вот почему транскрипция может происходить на одной из двух полинуклеотидных цепей ДНК, а именно на той, которая начинается с 3/ конца. Смысловая - кодогенная цепь ДНК является матрицей, на которой синтезируется иРНК, и сама иРНК также становится матрицей, с которой считывается информация о последовательности аминокислот в молекуле белка, поэтому биосинтез белка называют матричным. В основе матричного синтеза лежит принцип комплиментарности.
Транскрипция – это перенос наследственной информации с последовательности нуклеотидов молекулы ДНК в последовательность нуклеотидов молекулы иРНК на основе принципа комплиментарности и антипараллельности.
В результате ТРАНСКРИПЦИИ образуется иРНК – последовательность нуклеотидов, которой является точной копией матрицы ДНК. (Так, если в последовательности ДНК имеется азотистое основание - цитозин – то в иРНК - гуанин и, наоборот - в ДНК комплиментарной парой являются аденин и тимин. Однако в состав иРНК вместо тимина входит урацил комплиментарный аденину ДНК).
неинформативная цепь ДНК АТГ - ГТТ - ААЦ
I I I I I I I I I
матричная (смысловая кодогенная) ТАЦ - ЦАА - ТТГ кодоны ДНК
цепь ДНК
транскрипция иРНК АУГ ГУУ ААЦ кодоны иРНК (комплиментарные
тРНК УАЦ ЦАА УУГ ДНК)

мет - гли - лей белок - трипептид
(Транскрипция происходит не на всей молекуле ДНК (хромосоме), а лишь на одном участке, отвечающем определенному структурному гену. Транскрипция может происходить одновременно на нескольких участках молекулы ДНК, в разных молекулах, если считывается информация с других генов).

С Т Р У К Т У Р Н А Я Ч А С Т Ь Г Е Н А

3 / промотор /_ экзон _/_ интрон_ / _экзон_/_интрон_/_терминатор_/ 5/
кодогенная (матричная ДНК)

РНК полиме –5 //_ экзон _/_ интрон_ / _экзон_/_интрон_/_терминатор_/ 3 /
раза пре - информационная РНК (пре иРНК или про – и РНК)

В участке молекулы ДНК, соответствующему гену, перед структурной частью, располагается последовательность нуклеотидов ДНК – промотор.

Промотр – это участок ДНК, узнаваемый РНК полимеразой.

Структурная часть гена, в ней зашифрована последовательность аминокислот в молекуле белка, т.е. первичная структура белка.

Экзоны - информативные участки ДНК, несущие наследственную информацию

Интроны – неинформативные участки ДНК, не несущие наследственную информацию

Терминатор – участок ДНК с определённой последовательностью нуклеотидов, включающий один из стоп – кодонов (нонсенс - кодон) – УАА, УАГ, УГА
В результате транскрипции синтезируется пре - матричная РНК (пре - информационная РНК).
Далее происходят пострансляционные процессы (процессинг), направленные на созревание иРНК и образование зрелой стабильной и-РНК, способной выполнять роль матрицы, при биосинтезе белка (трансляции).
Процессинг – это удаление интронов (вырезание) неинформативных участков иРНК, соответствующих таковым ДНК и сплайсинг (сшивание) информативных участков РНК – экзонов. В результате образуется зрелая иРНК, не содержащая интронов.

На специальных генах синтезируются и два других типа РНК – тРНК и рРНК. Начало и конец синтеза всех типов РНК на матрице ДНК строго фиксированы специальными триплетами.
иРНК через поры ядерной мембраны поступает в цитоплазму, где прикрепляется к малой субъединице рибосомы. В рибосоме находится одновременно два кодона иРНК (или шесть нуклеотидов), остальная цепь иРНК остаётся в цитоплазме. Рибосома движется вдоль иРНК шагами, шаг равен одному триплету (кодону).
(РИБОСОМЫ - состоят из двух нуклеопротеидных субъединиц – малой и большой, состоящих из равных количеств белка и РНК, которые удерживаются вместе ионами магния).
В цитоплазме десятки тысяч рибосом, которые располагаются по одиночке и группами (полисомы). На одной иРНК может располагаться несколько рибосом (полисома) – их количество зависит от длины иРНК. На рибосомах происходит процесс сборки белка из аминокислот – трансляция.
Трансляция – сборка полипептидной цепи (белка) из аминокислот.
Трансляция – это перенос информации с последовательности нуклеотидов цепи иРНК в последовательность аминокислот молекулы белка. Трансляция осуществляется с помощью тРНК.
Трансляция включает три этапа: инициацию, элонгацию и терминацию.
ИНИЦИАЦИЯ
Инициация – начало трансляции. и РНК находит в цитоплазме малую субъединицу рибосомы, устанавливает связь с комплиментарным участком р РНК и прикрепляется к малой субъединице рибосомы. Входит в рибосому т РНК несущая аминокислоту и прикрепляется к и РНК. Малая субъединица рибосомы ассоциирует (соединяется) с большой субъединицей. Т.о. фаза инициации завершается образованием комплекса и РНК, рибосомы и подстановкой аминокислоты.
ЭЛОНГАЦИЯ
Элонгация - наращивание полипептидной цепи, путём постепенной подстановки аминокислот в соответствии с очередным кодоном и РНК, который встаёт против аминоацильного центра (АЦ). К этому кодону присоединяется соответствующая т РНК, имеющая комплиментарный кодону – антикодон. Она несёт определённую аминокислоту, которая располагается в АЦ. Далее т РНК передвигается в пептидильный центр, где между аминокислотами возникает пептидная связь – СО – NН - После прохождения через рибосому всей кодирующей части и РНК на рибосоме собирается пептидная цепь с определё1нной последовательностью аминокислот.


ТЕРМИНАЦИЯ
Терминация – завершение биосинтеза белка. Эта фаза наступает, когда в рибосому входит концевой участок и РНК, несущий стоп – кодон, не кодирующей никакой аминокислоты. На этом сборка белка прекращается.
Выстраивание аминокислот в соответствии с кодонами иРНК осуществляется на рибосомах при помощи тРНК.
Рибосома и РНК АУГ ГУУ ААЦ кодоны и РНК
тРНК УАЦ ЦАА УУГ антикодоны т РНК
I I I
мет вал асп аминокислоты
(т РНК – имеет форму, напоминающую лист клевера. При этом у нее на одном конце - акцепторный располагается аминокислота, а на другом – триплет- антикодон. Антикодоны тРНК комплиментарны кодонам иРНК).
Транспортные РНК вносят в рибосому аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК находящимся в рибосоме. Когда в рибосоме оказываются две аминокислоты, они ориентируются так, что карбоксильная группа одной располагается рядом с аминогруппой другой - в результате между ними возникает пептидная связь. Первая тРНК освободившись от аминокислоты, покидает рибосому, подходит третья, затем четвертая и т.д. пока не дойдет до точкового (нонсенс, стоп) кодона УАА, или УАГ, или УГА. После этого синтез белка прекращается. Активацию аминокислот производят специальные ферменты и молекула АТФ.
Синтез белковых молекул идет непрерывно и с большой скоростью. Синтез одной молекулы белка длится 3-4сек. В одну минуту образуется от 50 до 60 тыс. пептидных связей. Половина белков нашего тела обновляется за 80 дней. За всю свою жизнь человек обновляет свой белок около 200 раз.

В чём проявляется взаимосвязь энергетического обмена и биосинтеза белка?
1) энергия молекул АТФ, синтезируемых в процессе энергетического обмена, используется в процессе биосинтеза белка;
2) белки распадаются до аминокислот, которые используются в биосинтезе новых белков;
3) в процессе биосинтеза белка образуются ферменты, которые участвуют в реакциях энергетического обмена.









3



X