Биосинтез белка Белоусова Регина Головкина Вероника 10 В

Биосинтез белка —многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием молекул м. РНК и т. РНК. Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии.

Происходит в два этапа. В первый этап входит транскрипция и процессинг РНК. 1. Во время транскрипции фермент РНКполимераза синтезирует молекулу РНК, комплементарную последовательности соответствующего гена (участка ДНК). Терминатор в последовательности нуклеотидов ДНК определяет, в какой момент транскрипция прекратится.

2. После синтеза РНК на матрице ДНК происходит транспортировка молекул РНК в цитоплазму. В процессе трансляции информация, записанная в последовательности нуклеотидов, переводится в последовательность остатков аминокислот. Между транскрипцией и трансляцией молекула м. РНК претерпевает ряд последовательных изменений, которые обеспечивают созревание функционирующей матрицы для синтеза полипептидной цепочки. (процессинг РНК).

Второй этап включает трансляцию - это процесс синтеза белка на основе молекулы м. РНК. У прокариот м. РНК может считываться рибосомами в аминокислотную последовательность белков сразу после транскрипции, а у эукариот она транспортируется из ядра в цитоплазму.

Этапы Трансляции

Инициация 1. Узнавание стартового кодона (AUG), сопровождается присоединением т. РНК аминоацилированной метионином (М) и сборкой рибосомы из большой и малой субъединиц.

Элонгация 2. Узнавание текущего кодона соответствующей ему аминоацил-т. РНК (комплементарное взаимодействие кодона м. РНК и антикодона т. РНК увеличено). 3. Присоединение аминокислоты, принесённой т. РНК, к концу растущей полипептидной цепи.

4. Продвижение рибосомы вдоль матрицы, сопровождающееся высвобождением молекулы т. РНК. 5. Аминоацилирование высвободившейся молекулы т. РНК соответствующей ей аминоацил-т. РНК-синтетазой. 6. Присоединение следующей молекулы аминоацил-т. РНК, аналогично стадии (2). 7. Движение рибосомы по молекуле м. РНК до стоп-кодона (в данном случае UAG).

Терминация Узнавание рибосомой стоп-кодона сопровождается (8) отсоединением новосинтезированного белка и в некоторых случаях (9) диссоциацией рибосомы.

Сравнительная характеристика ДНК и РНК

Признаки ДНК РНК Местонахождение в клетке Ядро, митохондрии, хлоропласты Ядро, рибосомы, цитоплазмы, митохондрии, хролопласты Местонахождение в ядре Хромосомы Ядрышко Строение макромолекулы Двойной неразветвленный линейный полимер, свернутый правозакрученной спиралью Одинарная полинуклеотидная цепочка Мономеры Дезоксирибонуклеотиды Рибонуклеотиды Состав нуклеотид а Азонистое основание (пуриновоеаденин, гуанин, пиримидиновое – тимин, цитозин); дезоксирибоза (углевод); остаток фосфорной кислоты Азонистое основание (пуриновое-аденин, гуанин, пиримидиновое-урацил, цитозин); рибоза (углевод); остаток фосфорной кислоты Типы нуклеидов Адениловый (А), гуаниловый(Г), тимидиловый (Т), цитидиловый (Ц) Адениловый (А), гуаниловый (Г), уридиловый (Т), цитидиловый (Ц) Свойства Способная к самоудвоению по принципу комплементарности А=Т, Т=А, Г=Ц, Ц=Г Стабильна. Не способна к самоудвоению. Лабильна. Функции Химическая основа хромосомного генетического материала (гена); синтез ДНК, синтез РНК, информация о структуре белков. Информационная (и. РНК) – передает код наследственной информации о первичной структуре белковой молекулы, рибосомальная (р. РНК) – входит в состав рибосом; транспортная (т. РНК) – переносит аминокислоты к рибосомам; митохондриальная и платидная РНК – входят в состав рибосом этих органелл

ДНК

Дезоксирибонуклеи новая кислота (ДНК) — новая макромолекула , обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.

С химической точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы и фосфатной группы (фосфодиэфирные связи). В большинстве случаев макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула спирализована. В целом структура молекулы ДНК получила название «двойной спирали» .

В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин). Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин — только с цитозином.

Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, наиболее важными из которых являются информационные, или матричные (м. РНК), рибосомальные (р. РНК) и транспортные (т. РНК). Долгое время ДНК считалась запасником фосфора в организме. Даже в начале XX века многие биологи считали, что ДНК не имеет никакого отношения к передаче информации.

Расшифровка структуры ДНК (1953 г. ) стала одним из поворотных моментов в истории биологии. За выдающийся вклад в это открытие Фрэнсису Крику, Джеймсу Уотсону и Морису Уилкинсу была присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине 1962 г. Розалинд Франклин, которая получила рентгенограммы, без которых Уотсон и Крик не имели бы возможность сделать выводы о структуре ДНК, умерла в 1958 г. от рака, а Нобелевскую премию не дают посмертно.

ДНК может повреждаться разнообразными мутагенами, к которым относятся окисляющие и алкилирующие вещества, а также ультрафиолетовое и рентгеновское излучение. Тип повреждения ДНК зависит от типа мутагена. Например, ультрафиолет повреждает ДНК путём образования в ней димеров тимина

Биологические функции ДНК является носителем генетической информации, записанной в виде последовательности нуклеотидов с помощью генетического кода. С молекулами ДНК связаны два основополагающих свойства живых организмов — наследственность и изменчивость.

В ходе процесса, называемого репликацией ДНК, образуются две копии исходной цепочки, наследуемые дочерними клетками при делении, таким образовавшиеся клетки оказываются генетически идентичны исходной. Генетическая информация реализуется при экспрессии генов в процессах транскрипции (синтеза молекул РНК на матрице ДНК) и трансляции (синтеза белков на матрице РНК). #

В различных процессах, происходящих в клетке, например, рекомбинации и репарации, участвуют ферменты, способные разрезать и восстанавливать целостность нитей ДНК. Ферменты, разрезающие ДНК, носят название нуклеаз. Нуклеазы, которые гидролизуют нуклеотиды на концах молекулы ДНК, называются экзонуклеазами, а эндонуклеазы разрезают ДНК внутри цепи.

В природе эти ферменты защищают бактерии от заражения бактериофагами. А ДНКлигазы сшивают сахарофосфатные основания в молекуле ДНК, используя энергию АТФ. Группа ферментов, которые синтезируют цепи полинуклеотидов из нуклеозидтрифосфатов — ДНК-полимеразы.

При помощи методики, называемои идентификацией по ДНК, можно очень точно определить личность человека. Эта методика применяется в случаях, когда имеются сомнения относительно отцовства.

ДНК присутствует во всех клетках, поэтому в качестве исходного материала можно брать кровь, частицы кожи и даже капли пота. ДНК выделяется из образца, а затем добавляется энзим, который воздействует на участки между генами (4). Затем гены сортируются по размеру в электрическом поле.