Биосинтез белка

Формат документа: pdf
Размер документа: 0.05 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.

Биоси нте з б ел ка
Понятие о гене. Генетический код.
Наследственная информация живого организма
находится в молекулах ДНК. ДНК – это полимер,
составными элементами (мономерами) которого
являются 4 типа дезоксирибонуклеотидов, чередование
или последовательность которых вдоль цепи уникальна
и специфична для каждой молекулы ДНК и каждого ее
участка. Функциональная единица ДНК, т.е. единица
хранения наследственной информации – ген. Ген –
участок молекулы ДНК,кодирующий первичную
структуру белка, молекул транспортной и
рибосомальной РНК. Различные достаточно длинные
участки молекулы ДНК ответственны за синтез разных
белков. В уникальной структуре гена заключена
информация о структуре кодируемого им белка. Место
нахождения ДНК в клетке высших эукариотических
организмов – клеточное ядро. У прокариотических
организмов ДНК находится в нуклеоиде.
Всем живым организмам свойственна единая система
записи наследственной информации в молекуле ДНК,
которая называется генетический код. Генетический код
определяет, в какой последовательности аминокислоты
будут выстраиваться в строящейся молекуле белка. Эта
последовательность соответствует последовательности
http s://v k.c o m /e xa m _bio lo gy

нуклеотидов в гене, но поскольку существует 20 видов
аминокислот, а нуклеотидов всего 4, то каждой
аминокислоте соответствует три нуклеотида (триплет).
Триплетность – одно из свойств генетического кода.
Кроме того, для генетического кода характерна
компактность (между триплетами нет свободных
нуклеотидов, которые бы не входили в состав
какого-либо триплета), неперекрываемость (триплеты
одного гена не перекрываются, не имеют общих
нуклеотидов), однозначность (каждый отдельный
триплет кодирует только одну аминокислоту). В связи с
тем, что четыре вида нуклеотидов могут сформировать
64 разные комбинации триплетов, существует еще одно
свойство генетического кода – вырожденность (одна
аминокислота может быть кодирована несколькими
триплетами). Очень важное свойство генетического
кода – его универсальность. Способ кодирования
аминокислот одинаков у всех без исключения живых
организмов. Универсальный генетический код – это
одно из важнейших доказательств единства
происхождения живых организмов.
Биосинтез белка. Матричный принцип. Процесс
образования белковых молекул в живой клетке – это
способ реализации наследственной информации,
записанной в молекуле ДНК. В биосинтезе белка
принимают участие, кроме ДНК, все типы
http s://v k.c o m /e xa m _bio lo gy

РНК(матричные или информационные, транспортные,
рибосомальные), разнообразные ферменты, энергию
для биосинтеза поставляют молекулы АТФ.
Биосинтез белка происходит в три этапа, которые
называются транскрипция, процессинг и трансляция.
Первым этапом на пути к реализации наследственной
информации является так называемый процесс
транскрипции или «переписывания». В этом процессе
на цепи ДНК как на матрице, происходит синтез
химически родственного полимера – РНК. Молекула РНК
представляет собой одну цепь, мономерами которой
являются четыре вида рибонуклеотидов, которые
являются небольшой модификацией
дезоксирибонуклеотидов. Последовательность их
расположения в образующейся цепи РНК в точности
повторяет последовательность расположения
соответствующих дезоксирибонуклеотидов одной из
двух цепей ДНК. Таким путем нуклеотидная
последовательность генов копируется в виде молекул
РНК, т.е. информация, записанная в структуре данного
гена, целиком переписывается на РНК. С каждого гена
может сниматься большое, теоретически
неограниченное количество таких «копий» - молекул
РНК.
http s://v k.c o m /e xa m _bio lo gy

Для создания белковой молекулы свободные
аминокислоты, присутствующие в клетке, должны
поступить в рибосому и уже там должны быть
расставлены в цепочку определенным образом, в
соответствии с последовательностью нуклеотидов в
информационной РНК. Поступление аминокислот в
рибосому осуществляется с помощью молекул
транспортных РНК. Аминокислоты присоединяются к
одному из концовт−РНК, по одной аминокислоте на
одну молекулу т−РНК. При этом сначала происходит
ферментативное взаимодействие аминокислоты с
молекулой АТФ, а затем «активированная»
аминокислота соединяется т−РНК: образуется т−РНК.
Для каждого из 20-ти видов аминокислот существуют
свои ферменты, осуществляющие реакцию с участием
только данной аминокислоты. Таким образом,
существует не менее 20 ферментов. Каждый из этих
ферментов может вести реакцию не с любой молекулой
т−РНК, а лишь с теми, которые несут строго
определенное сочетание нуклеотидов в цепи. Т.е.
каждый фермент различает природу аминокислоты и
нуклеотидную последовательность т−РНК, а в
результате аминокислота оказывается прикрепленной
только к своей специфической т−РНК.
http s://v k.c o m /e xa m _bio lo gy

На противоположном от аминокислоты конце т−РНК
находится антикодон – триплет нуклеотидов,
комплиментарный кодону матричной РНК. Антикодон
является маркером, несущим информацию о том, какая
аминокислота прикреплена к этой молекуле т−РНК.
т−РНК поступают в рибосомы. Рибосомы представляют
собой наномашины для биосинтеза белка. Этот процесс
носит название «трансляция». Ее суть – перевод с
четырехбуквенного алфавита цепей нуклеиновых
кислот на двадцатибуквенный алфавит белковых цепей.
В процессе трансляции участвуют все 3 известных
класса РНКРНК.
Во взаимодействии между кодоном м−РНК и
антикодоном т−РНК снова главную роль играет принцип
комплементарности, именно поэтому т-РНК безошибочно
подводит к мРНК нужную аминокислоту, которая
соответствует считываемому участку, т.е. тРНК является
промежуточным звеном при «узнавании» каждой
аминокислотой своего триплета на мРНК.
Сам акт присоединения молекулы тРНК к
расположенному в данном месте рибосомы триплету
мРНК приводит к такой взаимной ориентации и тесному
контакту между аминокислотой и строящейся цепью
белка, что между ними возникает ковалентная
http s://v k.c o m /e xa m _bio lo gy

пептидная связь. В итоге белковая цепь удлиняется на
одну аминокислоту. Молекула тРНК, принесшая в
рибосому предыдущий аминокислотный остаток,
вытесняется из рибосомы, на ее месте появится новая
тРНК, а цепь мРНК будет продвинута относительно
рибосомы на один триплет вправо. В результате ее
продвижения в рибосоме окажется следующий триплет
и к нему немедленно по принципу комплементарности
присоединится соответствующая тРНК с аминокислотой.
Это снова приведет к образованию пептидной связи
между строящейся цепью м−РНК снова «шагнет» на
один триплет. Таким путем осуществляется
последовательное, триплет за триплетом, протягивание
цепи мРНК через рибосому, в результате которого, цепь
мРНК «протягивается» целиком от начала до конца.
Одновременно и сопряженно с этим происходит
последовательное, аминокислота за аминокислотой
наращивание белковой цепочки.
В клетке биосинтез белка осуществляется одновременно
на нескольких рибосомах, надетых как бусинки на одну
м−РНК, следовательно, с одной матрицы может
одновременно синтезироваться несколько молекул
одного и того же белка.
Синтез полипептида - это формирование первичной
структуры белка. Далее формируется вторичная и
http s://v k.c o m /e xa m _bio lo gy

третичная структуры белка, а в некоторых случаях и
четвертичной. Процесс сворачивания белковой
молекулы называется фолдингом.
Правильному сворачиванию способствуют специальные
белки - шапероны. Окончательное созревание белков
осуществляется в результате посттрансляционной
модификации с участием разнообразных ферментов,
которые ацетилируют, фосфорилируют, гликозилируют
белки, присоединяют к ним хромафорные группы и т.д.
Модифицированные белки способны выполнять
заданные им функции.
Таким образом, совокупность метаболических процессов
обеспечивает клетку всеми необходимыми субстратами
для функционирования и построения структур,
метаболической энергией в виде АТФ, запасными,
защитными веществами, то есть, обеспечивает ее
жизнедеятельность.

http s://v k.c o m /e xa m _bio lo gy
X