СИНТЕЗ БЕЛКА

Синтез белка - один из основных процессов метаболизма в клетке. Это - матричный синтез. Для синтеза белка необходимы ДНК, иРНК, тРНК, рРНК (рибосомы), аминокислоты, ферменты, ионы магния, энергия АТФ. Основная роль в определении структуры белка принадлежит ДНК.

Информация об аминокислотной последовательности в молекуле белка закодирована в молекуле ДНК. Способ записи информации называют кодированием. Генетический код - это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в информационной РНК.

В состав РНК входят нуклеотиды 4 типов: А, Г, Ц, У. В состав белковых молекул входит 20 аминокислот. Каждая из 20 аминокислот зашифрована последовательностью 3 нуклеотидов, называемых триплетом, или кодоном. Из 4 нуклеотидов можно создать 64 различные комбинации по 3 нуклеотида в каждой (43=64).

Свойства генетического кода

1. Генетический код триплетный:

Триплеты нуклеотидов Аминокислоты
  • УЦУ
  • ГЦУ
  • ГУЦ
  • серин
  • аланин
  • валин

2. Код вырожден. Это означает, что каждая аминокислота кодируется более чем одним кодоном (от 2 до 6):

Триплеты нуклеотидов Аминокислоты
  • УУГ
  • УУА
  • ЦУУ
  • ЦУЦ
} Лейцин

36

3. Код не перекрывающийся. Это значит, что последовательно расположенные кодоны являются последовательно расположенными триплетами нуклеотидов:

кодоны УУЦ УЦУ УУГ
аминокислоты фенилаланин серин лейцин

4. Универсален для всех клеток (человека, животных, растений).

5. Специфичен. Один и тот же триплет не может соответствовать нескольким аминокислотам.

6. Синтез белка начинается со стартового (начального) кодона АУГ, который кодирует аминокислоту метионин.

7. Заканчивается синтез белка одним из трех стоп-кодонов, не кодирующих аминокислоты: УАГ, УАА, УГА.

Таблица генетического кода
Аминокислота Кодоны иРНК
  • Фенилаланин
  • Лейцин
  • Изолейцин
  • Метионин
  • Валин
  • Серин
  • Пролин
  • Треонин
  • Аланин
  • Тирозин
  • Гистидин
  • Глицин
  • Аспарагин
  • Лизин
  • Аспарагиновая кислота
  • Глутамин
  • Цистеин
  • Триптофан
  • Аргининовая кислота
  • Аргинин
  • УУГ, УУЦ
  • УУА, УУГ, ЦУУ, ЦУЦ
  • УЦА, ЦУГ, АУУ, УАЦ, АУА
  • АУГ
  • ГУУ, ГУЦ, ГУА, ГУГ
  • УЦУ, УЦЦ, УЦА, УЦГ
  • ЦЦУ, ЦЦЦ, ЦЦА, ЦЦГ
  • АЦУ, АЦЦ, АЦА, АЦГ
  • ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ
  • УАУ, УАЦ
  • ЦАУ, ЦАЦ
  • ЦАА, ЦАГ
  • ААУ, ААЦ
  • ААА, ААГ
  • ГАУ, ГАЦ
  • ГАА, ГАГ
  • УГУ, УГЦ
  • УГГ
  • ЦГУ, ЦГЦ, ЦГА, ЦГГ
  • АГА, АГГ

37

Участок ДНК, содержащий информацию о структуре определенного белка, называют геном. Ген непосредственного участия в синтезе белка не принимает. Посредником между геном и белком является информационная РНК (иРНК). ДНК играет роль матрицы для синтеза иРНК в ядре клетки. Молекула ДНК на участке гена раскручивается. С одной из ее цепей переписывается информация на иРНК в соответствии с принципом комплементарности между азотистыми основаниями нуклеиновых кислот. Этот процесс называют транскрипцией. Транскрипция происходит в ядре клетки при участии фермента РНК-полимеразы и с использованием энергии АТФ (рис. 37).

Рис. 37. Транскрипция.

Рис. 37. Транскрипция.

38

Синтез белка осуществляется в цитоплазме на рибосомах, где иРНК служит матрицей (рис. 38). Перевод последовательности триплетов нуклеотидов в молекуле иРНК в специфическую последовательность аминокислот называют трансляцией. Синтезированная иРНК выходит через поры в ядерной оболочке в цитоплазму клетки, объединяется с рибосомами, образуя полирибосомы (полисомы). Каждая рибосома состоит из двух субъединиц - большой и малой. иРНК присоединяется к малой субъединице в присутствии ионов магния (рис. 39).

Рис. 38. Синтез белка.

Рис. 38. Синтез белка.

39

Рис. 39. Основные структуры, участвующие в белковом синтезе.


Рис. 39. Основные структуры, участвующие в белковом синтезе.

В цитоплазме находятся транспортные РНК (тРНК). Каждая аминокислота имеет свою тРНК. У молекулы тРНК на одной из петель имеется триплет нуклеотидов (антикодон), который комплементарен триплету нуклеотидов на иРНК (кодону).

Аминокислоты, находящиеся в цитоплазме, активируются (взаимодействуют с АТФ) и с помощью фермента аминоацил-тРНК-синтетазы присоединяются к тРНК. Первый (стартовый) кодон иРНК - АУГ - несет информацию об аминокислоте метионине (рис. 40). К этому кодону подходит молекула тРНК, содержащая комплементарный антикодон и несущая первую аминокислоту метионин. Это обеспечивает соединение большой и малой субъединиц рибосомы. Второй кодон иРНК присоединяет тРНК, содержащую антикодон, комплементарный этому кодону. тРНК содержит вторую аминокислоту. Между первой и второй аминокислотами образуется пептидная связь. Рибосома прерывисто, триплет за триплетом, перемещается по иРНК. Первая тРНК освобождается и выходит в цитоплазму, где может соединяться со своей аминокислотой.

По мере продвижения рибосомы по иРНК к полипептидной цепочке присоединяются аминокислоты, соответствующие триплетам иРНК и привезенные тРНК (рис. 41).

"Считывание" рибосомой информации, заключенной в иРНК, происходит до тех пор, пока не дойдет до одного из трех стоп-кодонов (УАА, УГА, УАГ). Полипептидная цепь

40

Рис. 40. Синтез белка.

Рис. 40. Синтез белка.
А - связывание аминоацил - тРНК;
Б - образование пептидной связи между метионином и 2-ой аминокислотой;
В - перемещение рибосомы на один кодон.

выходит из рибосомы и приобретает структуру, свойственную данному белку.

Непосредственная функция отдельного гена состоит в кодировании структуры определенного белка-фермента, который катализирует одну биохимическую реакцию, протекающую в определенных условиях среды.

Ген (участок ДНК) → иРНК → белок-фермент → биохимическая реакция → наследственный признак.

41

Рис. 41. Трансляция.
Рис. 41. Трансляция.

Вопросы для самоконтроля

  1. Где в клетке происходит синтез белка?
  2. Где записана информация о синтезе белка?
  3. Какие свойства имеет генетический код?
  4. С какого кодона начинается синтез белка?
  5. Какими кодонами заканчивается синтез белка?
  6. Что такое ген?
  7. Как и где происходит транскрипция?
  8. Как называют триплеты нуклеотидов в молекуле иРНК?
  9. Что такое трансляция?
  10. Каким образом к тРНК присоединяется аминокислота?
  11. Как называют триплет нуклеотидов в молекуле тРНК?
  12. Какая аминокислота обеспечивает соединение большой и малой субъединиц рибосомы?
  13. Как происходит образование полипептидной цепочки белка?

42

Ключевые слова темы "Синтез белка"

  • азотистые основания
  • аланин
  • аминокислоты
  • антикодон
  • белок
  • биохимическая реакция
  • валин
  • ген
  • генетический код
  • действие
  • ДНК
  • запись
  • информация
  • ионы магния
  • иРНК
  • кодирование
  • кодон
  • лейцин
  • матрица
  • метаболизм
  • метионин
  • наследственный признак
  • нуклеиновые кислоты
  • пептидная связь
  • петля
  • полирибосома
  • поры
  • последовательность
  • посредник
  • принцип комплементарности
  • рибосомы
  • рРНК
  • серин
  • синтез
  • сочетание
  • способ
  • структура
  • субъединица
  • транскрипция
  • трансляция
  • триплет
  • тРНК
  • участок
  • фенилаланин
  • ферменты
  • цепочка
  • цитоплазма
  • энергия АТФ
  • ядро

43



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved