Пластический обменСинтез белка

Метаболизм

Биосинтез белкаЭто создание молекул белка на основеинформации о последовательностиаминокислот в его первичной структуре,заключенной в структуре ДНК.

Необходимые компоненты:рибосомы,энергия АТФ,аминокислоты,ферменты,различные виды РНК

Генетический кодДНК РНК Белок

Каждой аминокислоте в полипептиднойцепочке соответствует комбинация из трехнуклеотидов в молекуле ДНК – триплет

Зависимость между триплетами нуклеотидов и аминокислотами – генетический код

Свойства генетического кода

1. Триплетность 2. Однозначность (1 триплет- кодон-

соответствует 1 аминокислоте)3. Вырожденность (избыточность) одну

аминокислоту кодируют несколько кодонов4. Универсальность5. Неперекрываемость.6. Виды кодонов (триплетов): кодирующие,

терминирующие (УАА,УГА,УАГ), инициатор (метиониновый)

Схема синтеза белка

Ядро

ДНК

иРНК

тРНК

Рибосома

Цитоплазма

Белок

Трансляция

АК

Транскрипция — это переписывание информации с последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность нуклеотидов РНК.

1. Отделение белков-гистонов, связывающих ДНК под действием ферментов.

2. Разрыв водородных связей между двумя цепями.

3. Раскручивание двойной спирали4. Одна из цепочек – становится

«матрицей» для синтеза И-РНК

ТРАНСКРИПЦИЯ

Этапы синтеза И-РНК1. Связь фермента РНК-полимеразы с

геном-промотором (геном, начинающим синтез И-РНК)

2. Инициация (начало синтеза И-РНК на базе цепи ДНК)

3. Элонгация (удлинение цепи И-РНК)4. Терминация (завершение синтеза

цепи И-РНК)

На основе матрицы под действием фермента РНК-полимеразы из свободных нуклеотидов по принципу комплементарности начинается сборка И-РНК.

А

Т

Г

Г

А

Ц

Г

А

Ц

Т

У

А

Ц

Ц

У

Г

Ц

У

Г

А

и-РНК

Водородная связь

Сложно-эфирная связь

Созревание И-РНК (процессинг)

Сплайсинг – вырезание фрагментов И-РНК, не содержащих информацию о белке.

М-РНК (матричная)

мРНК

После сборки мРНК водородные связи между азотистыми основаниями ДНК и мРНК рвутся, и новообразованная мРНК через поры в ядре уходит в цитоплазму, где прикрепляется к рибосомам. А две цепочки ДНК вновь соединяются, восстанавливая двойную спираль, и опять связываются с белками-гистонами.

МРНК присоединяется к поверхности малой субъединицы в присутствии ионов магния. Причем два ее триплета нуклеотидов оказываются обращенными к большой субъединице рибосомы.

ЯДРО

рибосомы

цитоплазма

Mg2+

Трансляция– перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот белка.

В цитоплазме аминокислоты под строгим контролем ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз соединяются с тРНК, образуя аминоацил-тРНК.

и-РНКАА ГГ УУ УУ ЦЦ АА

УУЦЦ АА

ААГГ УУ

а/ка/к а/ка/к

а/а/кк

УУ УУ ГГ

АА ЦЦ УУ УУ ГГ ЦЦ

Трансляция

Далее тРНК движется к и-РНК и связывается комплементарно своим антикодоном с кодоном и-РНК. Затем второй кодон соединяется с комплексом второй аминоацил-тРНК, содержащей свой специфический антикодон.

Антикодон– триплет нуклеотидов на верхушке тРНК.

Кодон– триплет нуклеотидов на и-РНК.

и-РНКАА ГГ УУ УУ ЦЦ АА

УУ ЦЦ АА

АА ГГ УУ

а/а/кк

а/ка/к

а/а/кк

УУ УУ ГГ

АА ЦЦ УУ УУ ГГ ЦЦ

Водородные связи междукомплементарными нуклеотидами

После присоединения к мРНК двух тРНК под действием фермента происходит образование пептидной связи между аминокислотами; первая аминокислота перемещается на вторую тРНК, а освободившаяся первая тРНК уходит. После этого рибосома передвигается по нити для того, чтобы поставить на рабочее место следующий кодон.

И-РНКАА ГГ УУ УУ ЦЦ АА

УУ ЦЦ АААА

ГГ УУ

а/ка/к

а/а/кк

УУ УУ ГГ

АА ЦЦ УУ УУ ГГ ЦЦ

Пептидная связь

а/а/кк

Такое последовательное считывание рибосомой заключенного в и-РНК «текста» продолжается до тех пор, пока процесс не доходит до одного из стоп-кодонов (терминальных кодонов). Такими триплетами являются триплеты УАА, УАГ,УГА.

и-РНК на рибосомахи-РНК на рибосомах

белок

Наконец, ферменты разрушают этуНаконец, ферменты разрушают этумолекулу и-РНК, расщепляя ее до молекулу и-РНК, расщепляя ее до отдельных нуклеотидов.отдельных нуклеотидов.

Данные о строении белков1. Молекулярная масса одной аминокислоты – 120 г/мол2. В среднем один белок содержит 400 аминокислот;3. Вычисление молекулярной массы белка:

где Мmin – минимальная молекулярная масса белка,а – атомная или молекулярная масса компонента,в – процентное содержание компонента.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

ЗАДАЧА 1Участок ДНК имеет такую

последовательность нуклеотидов:ААА-ГТЦ-АГТ-ЦЦА-ТГТОпределите последовательность

нуклеотидов в И-РНК, последовательность аминокислот в белке, количество Т-РНК.

ЗАДАЧА 2Фрагмент гена ДНК имеет следующую

последовательность нуклеотидов ТЦГ ГТЦ ААЦ ТТА ГЦТ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и аминокислот в полипептидной цепи белка.

ЗАДАЧА 3Кодирующая цепь ДНК имеет

последовательность нуклеотидов: ТАГ ТТЦ ТЦГ АГА. Как изменится структура молекулы белка, если произойдет удвоение восьмого нуклеотида в цепи ДНК. Объясните результаты.

ЗАДАЧА 4Какова молекулярная масса гена и его

длина, если в нем закодирован белок с молекулярной массой 1500 г/моль?

ЗАДАЧА 5В состав белковой молекулы входит 204

аминокислоты. Определите длину белковой молекулы, количество нуклеотидов в и-РНК и гене ДНК, длину И-РНК, а также количество молекул Т-РНК принявших участие в синтезе данного белка.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕУчасток молекулы белка имеет следующую

последовательность аминокислот: глутамин-фенилаланин-лейцин-тирозин-аргинин. Определите одну из возможных последовательностей нуклеотидов в молекуле ДНК.

Под воздействием мутагенных факторов во фрагменте гена: АГА ТАГ ГТА ЦГТ ТЦГ произошла замена четвёртого триплета на триплет АЦЦ. Объясните, как изменится структура молекулы белка.

Ген ДНК включает 450пар нуклеотидов. Какова длина, молекулярная масса гена и сколько аминокислот закодировано в нём?