Синтез белка Цель. На основании знаний о строении и свойствах ДНК, а также о строении клетки выявить главные особенности процесса биосинтеза белка в клетке для понимания механизмов хранения и передачи информации Материал Б аминокислоты Информация ДНК и РНК Место рибосома Ферменты Энергия АТФ
Догма молекулярной биологии ДНК РНК БЕЛОК ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА, программируемый геномом процесс биосинтеза белков и(или) РНК. При синтезе белков экспрессия гена включает: • транскрипцию - синтез РНК с участием фермента РНК-полимеразы; • трансляцию - синтез белка на м РНК в рибосомах • посттрансляционную модификацию белков. Биосинтез РНК включает • транскрипцию РНК на матрице ДНК, • созревание и сплайсинг.
Оперон промотор Б- репрессор РНК полимераза оператор Днк Структурные гены Оперон – участок молекулы ДНК , который содержит один или группу генов , несущих информацию о структуре белка. Промотор – последовательность нуклеотидов ДНК, которую считывает фермент РНК- полимераза Структурными генами называются участки ДНК, кодирующие белковые цепи, т-РНК и р-РНК. Оператор – это участок ДНК, с которого начинается синтез м РНК.
Строение гена эукариот промотор Б- репрессор Экзон 1 интрон Экзон 2 интрон Днк Структурные гены Интрон нетранслирующиеся вставки(не кодируют структуру белка). Их значение до конца не понятно; возможно, они делят гены на отдельные участки, которые могут рекомбинировать в ходе эволюции с образованием новых генов. Около 10 %. – Экзон – участок ДНК, который кодирует и РНК и белок Этапы синтеза белка • Репликация • Транскрипция • Трансляция
Этапы транскрипции Связывание РНК – полимеразы с промотором Инициация – начало синтеза РНК Элонгация – рост РНК Терминация – завершение синтеза РНК промотор 5 3 3 РНК 5 полимераза Репликоновая вилка в ходе деления клеток начинается с разделения двух цепей ДНК, каждая из которых становится матрицей, синтезирующей нуклеотидную последовательность новых цепей. РЕПЛИКАЦИЯ
Транскрипция – переписывание информации с ДНК на РНК Пре - РНК Пре – РНК – это РНК, которая содержит экзоны и интроны Зрелая м РНК содержит только экзоны Интроны удаляются при помощи малой ядерной РНК. я-РНК комплементарна нуклеотидам на концах интронов – она временно Между репликацией и соединяется с ними, стягивая интрон в петлю. Концы кодирующих Сплайсинг – вырезание интронов фрагментов соединяются, после и чего интрон благополучно транскрипцией есть существенная сшивание экзонов удаляется из первом цепи. разница: в случае Процессинг – образование зрелой копируется вся молекула ДНК, во м РНК втором, как правило, отдельные гены. только
Транскрипция - (лат. переписывание)
Генетический код Система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью нуклеотидов и РНК Генетический код обладает рядом особенностей. Во-первых, в коде отсутствуют «знаки препинания» , то есть сигналы, показывающие Ниринберг 1961 г. начало и 4 аминокислоты 1 нуклеотид конец кодонов. Во-вторых, 3 16 аминокислот триплета (УАГ, УАА, УГА) не нуклеотидных 2 нуклеотида соответствуют никакой аминокислоте, а обозначают конец 64 аминокислоты З нуклеотида полипептидной цепи, а кодон АУГ сигнализирует о начале цепи либо (если он в середине последовательности) об аминокислоте метионине. Свойства генетического кода Многие аминокислоты могут кодироваться несколькими различными кодонами. • • • Триплетен аминокислот одинаковы у всех изученных организмов: от Все кодоны вируса до человека. Создаётся впечатление, что все организмы на Вырожден или избыточен Земле происходят от единого генетического предка. Впрочем, в Однозначен последнее время в митохондриях клеток человека были обнаружены Знаки препинания (терминирующие кодонысловарём. Их наличие кодоны, не совпадающие с «нормальным» УАА, УГА УАГ) представляет собой загадку для ученых. Внутри гена знаков нет Универсален
т РНК 30 видов Длина 76 – 85 нуклеотидов Третичная структура ЦГУ антикодон Антикодоновая петля ала иле ! Загрузочная площадка (аминоацил т РНК синтетаза) (акцепторный участок) антикодон комплементарен триплету , определяющего а. к кодовому
Синтез белка В ЭПС на экспорт В цитоплазме для нужд клетки РИБОСОМА малая субъединица Ф: генетическая декодирующая большая субъединица Ф: Биохимическая ферментативная Функциональный центр ФЦР (6 нуклеотидов) Пептидильный участок или Р- участок Аминоацильный участок или А участок
Этапы трансляции Активация аминокислот. Каждая из 20 аминокислот белка соединяется ковалентными связями к определённой т-РНК, используя энергию АТФ. Реакция катализуется специализированными ферментами, требующими присутствия ионов магния. Инициация белковой цепи. и-РНК, содержащая информацию о данном белке, связывается с малой частицей рибосомы и с инициирующей аминокислотой, прикреплённой к соответствующей т-РНК комплементарна с находящимся в составе и-РНК триплетом, сигнализирующим о начале белковой цепи. Элонгация. Полипептидная цепь удлиняется за счёт последовательного присоединения аминокислот, каждая из которых доставляется к рибосоме и встраивается в определённое положение при помощи соответствующей т-РНК. Элонгация осуществляется при помощи белков цитозоля (так называемые факторы элонгации). Терминация. После завершения синтеза цепи, о чём сигнализирует ещё один специальный кодон и-РНК, полипептид высвобождается из рибосомы. Сворачивание и процессинг. Чтобы принять обычную форму, белок должен свернуться, образуя при этом определённую пространственную конфигурацию. До или после сворачивания полипептид может претерпевать процессинг, осуществляющийся ферментами и заключающийся в удалении лишних аминокислот, присоединении фосфатных, метильных и других групп и т. п.
Трансляция ЭЛОНГАЦИЯ ИНИЦИАЦИЯ И РНК 5’ Р АУГ А И РНК 3’ 5’ Р А 3’ Р И РНК 5’ АУГ А ГУГ АГЦ Ц АЦ ГУГ УЦГ 3’ У АЦ У А Ц Ц АЦ мет вал H вал мет N H на 5 конец и РНК присоединяется малая субъединица, в Р участок заходит инициаторная т РНК, всегда метиониновая сер H N H Большая субъединица присоединяется. В А участок поступает т РНК. Антикодон и кодон связываются по принципу комплементарности. Образуется дипептид и рибосома переходит на следующий кодон , а метиониновая т РНК оказывается в цитоплазме.
• Терминация Когда стоп кодон попадает в А участок белковая цепь отделяется от т РНК и покидает рибосому. Происходит диссоциация субъединий.
Трансляция (лат. перенесение, перевод)
Ферменты, участвующие в синтезе белка Процессы Основные ферменты Субстраты Продукты Локализация процесса репликация Рестриктаза ДНК- полимераза ДНК-лигаза Хеликаза, топоизомераза и ДНК-связывающие белки ДНК Дочерняя ДНК Ядро, пластиды, митохондрии транскрипция РНК-полимераза ДНК м-РНК (первичный транскрипт), т-РНК, р-РНК Ядро, пластиды, митохондрии процессинг Эндонуклеаза (рестриктаза) м-РНК (первичный транскрипт) м-РНК (матрица для синтеза белка), т-РНК, р-РНК Ядро, цитоплазма, пластиды, митохондрии трансляция Аминоацил- т-РНК -трансфераза, белоксинтетаза м-РНК, т. РНК, минокислоты, АТФ Полипептид, (первичная структура белка) рибосомы посттрансляция Протеинкиназы метилазы гликозидазы Полипептид (первичная структура белка) Зрелый белок, имеющий вторичную, третичную или четвертичную структуру, модифицированный присоединением функциональных групп Цитоплазма, пластиды, митохондрии
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ • Знать и уметь объяснять процессы биосинтеза белка • Готовиться к отчету • С помощью таблицы генетического кода определить структуру молекулы ДНК, если известна следующая аминокислотная цепь Аланин – аргинин – треонин - лизин "Знание -самое превосходное из владений. Все стремятся к нему, само же оно не приходит". Э. Кинг
Скачать презентацию Синтез белка Цель На основании знаний о строении
Синтез белка.ppt