Amintiți-vă din ce componente constau proteinele și acizii nucleici. Care este codul genetic? Care este esența reacțiilor de sinteză a matricei? Cum are loc sinteza ARN?

Proteinele sunt singurele substanțe organice ale unei celule (cu excepția acizilor nucleici), a căror biosinteză se realizează sub controlul direct al aparatului său genetic. Asamblarea moleculelor de proteine ​​în sine are loc în citoplasma celulei și este un proces în mai multe etape care necesită anumite condiții și o serie de componente.

Condiții și componente ale biosintezei proteinelor. Biosinteza proteinelor depinde de activitatea diferitelor tipuri de ARN. ARN-ul mesager (ARNm) servește ca intermediar în transmiterea informațiilor despre structura primară a unei proteine ​​și ca șablon pentru asamblarea acesteia. ARN de transfer (ARNt) transportă aminoacizi la locul de sinteză și asigură succesiunea conexiunilor acestora. ARN-ul ribozomal (ARNr) face parte din ribozomii pe care este asamblat lanțul polipeptidic. Procesul de sinteză a unui lanț polipeptidic efectuat pe un ribozom se numește traducere (din latină traducere - transmitere).

Pentru biosinteza directă a proteinelor, următoarele componente trebuie să fie prezente în celulă:

1. ARN mesager (ARNm) - un purtător de informații de la ADN la locul de asamblare a unei molecule de proteine;
2. ribozomi - organele în care are loc biosinteza proteinelor în sine;
3. un set de aminoacizi în citoplasmă;
4. transfer ARN (ARNt), care codifică aminoacizi și transferă-i la locul de biosinteză pe ribozomi;
5. enzime care catalizează procesul de biosinteză;
6. ATP este o substanță care furnizează energie tuturor proceselor.

Structura și funcțiile ARNt. Procesul de sinteză a oricărui ARN - transcripție (din latinescul transcripție - rescriere) - se referă la reacțiile matriceale (aceasta a fost menționată mai devreme). Acum să ne uităm la structura ARN-ului de transfer (ARNt) și la procesul de codificare a aminoacizilor.

ARN-urile de transfer sunt molecule mici formate din 70-90 de nucleotide. Moleculele de ARNt sunt pliate într-un anumit fel și seamănă cu forma unei frunze de trifoi (Fig. 62). Există mai multe bucle în moleculă. Cea mai importantă este bucla centrală, care conține anticodonul. Un anticodon este un triplet de nucleotide din structura ARNt care sunt complementare codonului unui aminoacid specific. Cu anticodonul său, ARNt este capabil să se lege de codonul ARNm.

Orez. 62. Structura moleculei de ARNt

La celălalt capăt al moleculelor de ARNt există întotdeauna un trio de nucleotide identice la care este atașat un aminoacid. Reacția se realizează în prezența unei enzime speciale folosind energia ATP (Fig. 63).

Orez. 63. Reacția de adăugare a unui aminoacid la ARNt

Asamblarea unui lanț polipeptidic pe un ribozom. Asamblarea ADN-ului începe cu conectarea unei molecule de ARNm cu un ribozom. Conform principiului complementarității, ARNt cu primul aminoacid este conectat printr-un anticodon la codonul ARNm corespunzător și intră în ribozom. ARN-ul mesager deplasează un triplet și introduce un nou ARNt cu un al doilea aminoacid. Primul ARNt se mișcă în ribozom. Aminoacizii se apropie unul de celălalt și între ei apare o legătură peptidică. Apoi ARNm se mișcă din nou exact un triplet. Primul ARNt este eliberat și părăsește ribozomul. Al doilea ARNt cu doi aminoacizi se deplasează la locul său, iar următorul ARNt cu al treilea aminoacid intră în ribozom (Fig. 64). Întregul proces se repetă din nou și din nou. ARN-ul mesager, deplasându-se secvenţial prin ribozom, introduce de fiecare dată un nou ARNt cu un aminoacid şi îl îndepărtează pe cel eliberat. Lanțul polipeptidic crește treptat pe ribozom. Întregul proces este asigurat de activitatea enzimelor și de energia ATP.

Orez. 64. Schema de asamblare a lanțului peptidic complet în ribozom: 1-4 secvență de etape

Asamblarea lanțului polipeptidic se oprește imediat ce unul dintre cei trei codoni stop intră în ribozom. Nu există ARNt asociat cu acestea. Ultimul ARNt și lanțul polipeptidic asamblat sunt eliberați, iar ribozomul este îndepărtat din ARNm. Lanțul polipeptidic suferă apoi modificări structurale și devine o proteină. Biosinteza proteinelor este completă.

Procesul de asamblare a unei molecule de proteină durează în medie de la 20 la 500 s și depinde de lungimea lanțului polipeptidic. De exemplu, o proteină de 300 de aminoacizi este sintetizată în aproximativ 15-20 de secunde. Proteinele sunt foarte diverse din punct de vedere structural și funcțional. Ele determină dezvoltarea uneia sau a alteia caracteristici a organismului, care stă la baza specificității și eterogenității celor vii.

Realizarea de informații ereditare în celulă. Implementarea informațiilor ereditare la viețuitoare se realizează în reacții de sinteză a matricei care au loc în celulă (Fig. 65).

Orez. 65. Implementarea programului ereditar în celulă: 1 - transcriere; 2 - reacția de adiție a aminoacizilor; 3 - difuzare; 4 - ADN; 5 - ARN mesager; 6 - transfer ARN; 7 - aminoacid; 8 - ribozom; 9 - proteină sintetizată

Reduplicarea conduce la construirea de noi molecule de ADN, care este necesară pentru copierea exactă a genelor și transferul lor la celulele fiice de la mamă în timpul diviziunii. Biosinteza proteinelor este, de asemenea, asociată cu codul genetic și cu genele. Prin reacțiile de transcripție și translație, care necesită ARN, aminoacizi, ribozomi, enzime și ATP, în celulă sunt sintetizate proteine ​​specifice. Ele determină trăsăturile sale caracteristice, deoarece în primul rând, în timpul biosintezei, are loc asamblarea proteinelor enzimatice responsabile de cursul reacțiilor vitale în celulă.

Biosinteza proteinelor face parte din procesul de implementare a programului genetic al celulei și al întregului organism. Acest proces, precum sinteza ARN și replicarea ADN-ului, este o reacție de sinteză șablon. Dar, spre deosebire de ultimele două reacții, biosinteza proteinelor are loc la nivel organoid-celular de organizare a viețuitoarelor.

Exerciții bazate pe materialul acoperit

1. Ce condiții sunt necesare pentru biosinteza proteinelor într-o celulă?
2. Explicați cum se adaugă aminoacizii la moleculele de ARNt.
3. Ce părți ale moleculei de ARNt determină poziția aminoacidului în lanțul polipeptidic?
4. De ce este necesar să se copieze cu exactitate informațiile genetice în timpul biosintezei proteinelor? Ce reacții asigură implementarea acestuia?
5. Cum se asamblează lanțul polipeptidic pe ribozom?
6. Care este principala diferență dintre reacțiile de sinteză a matricei și reacțiile de disimilare și fotosinteză? Justificati raspunsul.

Până la mijlocul anilor 50. Se credea că microzomii sunt centrul sintezei proteinelor. Mai târziu s-a constatat că nu toți microzomii participă la biosinteză, ci doar complexele ribonucleoproteice, pe care R. Robertson le-a numit ribozomi. Biochimistul intern A.S. Spirin în 1963 a izolat două subunități ribozomale și a stabilit structura acestora. Descoperirea unui polizom în celule, o structură constând din 5-70 de ribozomi, i-a permis lui J. Watson să sugereze că sinteza proteinelor are loc simultan pe mulți ribozomi care sunt asociați cu ARNm. Experimentele ulterioare au dezvăluit întregul mecanism de traducere.

Schema cursului:

1. TRANSSCRIEREA.

2. CONCEPTUL DE COMPLEMENTARITATE.

3. EMISIUNE.

4. SINTEZA MATRICELOR.

Cele mai complexe substanțe organice dintr-o celulă sunt proteinele. În timpul vieții unei celule, acestea sunt deformate, denaturate și sunt create altele noi pentru a le înlocui. Astfel, biosinteza proteinelor are loc constant - în fiecare minut celula sintetizează câteva mii de noi molecule de proteine. Sinteza proteinelor constă în mai multe etape.

Transcriere- Sinteza proteinelor are loc cu participarea ADN-ului, deoarece în molecula de ADN este scrisă structura proteinei, adică o anumită ordine de aranjare a aminoacizilor. Secțiunea unei molecule de ADN care poartă informații despre structura unei proteine ​​individuale se numește genomului.

Cu ADN-ul, informațiile despre structura proteinei care este creată sunt transferate către un alt acid nucleic - ARN. Astfel, ADN-ul este matricea care asigură „turnarea” sursei originale pe molecula de ARN. Dar ARN nu numai că copiază structura proteinei care este creată, ci și transferă această informație de la nucleul celulei la ribozomi. Acest tip de ARN se numește ARN mesager și poate conține câteva mii de nucleotide. Procesul de copiere a informațiilor de la ADN la ARN se numește transcriere.

Dacă fiecare aminoacid (sunt 20) ar avea propria „litera”, adică propria sa nucleotidă ADN, totul ar fi simplu: un anumit aminoacid ar fi copiat din nucleotida sa. Dar există doar 4 nucleotide, ceea ce înseamnă că numai 4 aminoacizi pot fi copiați pe ARN-ul celular. Cei 16 rămași nu au putut efectua această operațiune. Prin urmare, natura a inventat un alt mecanism de transmitere a informațiilor - folosind un cod special.

Codul ADN, inventat de natură în procesul de evoluție, este format din 3 „litere” - 3 nucleotide. Astfel, fiecărui aminoacid nu îi corespunde o singură nucleotidă, ci unei anumite combinații de 3 nucleotide, care se numesc „triplet”.

De exemplu: aminoacidul „Valină” este codificat de următoarea secvență de nucleotide - C-A-A (citozină - adenină - adenină). Aminoacid leucină - A-A-C (adenină - adenină - citozină). Prin urmare, dacă într-o anumită parte a ADN-ului ordinea nucleotidelor este: C-A-A-A-C-A-A-A-C-G-G-G, atunci prin împărțirea acestei serii în tripleți - „tripleți”, este posibil să se descifreze aminoacizii codificați – Valină – cisteină – leucină – prolină.

Pentru a transfera informații de la ADN la ARN, este necesar ca dispozitivele de transmitere și de recepție să fie reglate la aceeași lungime de undă prin complementaritatea. Adică, nucleotidele specifice ADN trebuie să corespundă cu nucleotidele specifice ARN. De exemplu: dacă într-un loc al lanțului ADN există o nucleotidă G (guanină), atunci nucleotida C (citozină) ar trebui să fie situată vizavi de aceasta în lanțul ARN.

Astfel, conform principiului complementarității, nucleotidele ARN vor fi dispuse astfel: G( ADN)- C( ARN), C( ADN)- G( ARN), A( ADN)- U( ARN), T( ADN)- A( ARN) (U-uridil, T-timidil). Astfel, același aminoacid - prolină dintr-o moleculă de ADN este scris ca un triplet G-G-G, iar după copiere pe ADN este codificat ca un triplet C-C-C.

Difuzare. Următoarea etapă este aceea că moleculele celulare de ARN părăsesc nucleul și intră în citoplasmă, unde intră în contact cu ribozomii. Materialul de construcție al celulei este trimis și la ribozomi - aminoacizi, din care moleculele de proteine ​​sunt asamblate în conformitate cu codul ARN celular. Transportul aminoacizilor la ribozomi este efectuat de un tip special de ARN - transport. Molecula sa este formată din lanțuri scurte unice de nucleotide. Fiecare dintre cei 20 de aminoacizi are propriul ARN de transfer; molecula de ARN de transfer este strict specifică. Înainte de a participa direct la asamblarea unei molecule de proteine, aminoacidul este încărcat de ATP. Această energie este furnizată de mitocondrii. Aminoacizii încărcați cu energie, însoțiți de ARN de transfer, sunt trimiși la ribozomi, unde are loc sinteza proteinelor.

Ribozomii constau din 2 lobi inegali, prin care o moleculă de ARN de transfer este atrasă, ca printr-o sferă. Acest proces poate fi comparat și cu trecerea unei benzi magnetice printr-un cap de preluare, doar că ARN-ul nu alunecă lin, ci în pași mici.

Astfel, există 3 tipuri de ARN - mesager, transport și ribozomal - acesta din urmă face parte din ribozomi.

Atunci când asamblează molecule de proteine, natura folosește principiul sinteza matriceală pentru a se asigura că moleculele de proteine ​​create se potrivesc îndeaproape cu designul care este prevăzut în structura unei molecule existente.

Schematic, întregul proces poate fi reprezentat astfel: ARN-ul sub formă de fir este împânzit cu corpuri de formă rotundă. Aceștia sunt ribozomi. 1 ribozom, înșirat pe firul de la capătul stâng, începe sinteza proteinelor. Pe măsură ce se mișcă de-a lungul catenei de ARN, o moleculă de proteină este asamblată. Apoi 2, 3... vin pe fir și fiecare își asamblează propria proteină, care este determinată de matrice. În același timp, fiecare ribozom care se deplasează de-a lungul catenei de ARN primește aminoacizi însoțiți de ARN de transfer. În acest caz, se adaugă doar aminoacidul care (după complementaritate) corespunde codului moleculei de ADN.

Acest proces se numește difuzat. Legătura aminoacizilor între ei are loc sub influența enzimelor. Când molecula de proteină este gata, ribozomul sare de pe catena de ARN și este eliberat pentru a asambla o nouă moleculă. Molecula de proteină finită se deplasează în partea celulei unde este necesară. Procesul de asamblare a unei molecule de proteină este foarte rapid - într-un sfert de secundă se formează o moleculă de proteină formată din 146 de aminoacizi.

Programul de asamblare a unei molecule de proteine ​​intră în ribozomi sub formă de ARN mesager. „Material de construcție” - aminoacizii sunt livrați la locul ansamblării ARN de transfer. Principiul matricei asigură construcția unei molecule proteice, care a fost determinată anterior de ADN. Producția de proteine ​​implică o cheltuială de energie și se realizează cu participarea enzimelor. Energia este furnizată de mitocondrii, iar purtătorul ei este substanța bogată în energie ATP.

Întrebări pentru auto-studiu:

1. Funcțiile proteinelor în celulă.

2. Etapele biosintezei proteinelor.

3. ADN: localizare în celulă, rol în biosinteza proteinelor.

4. Tipuri de ARN, funcțiile lor.

5. Transcrierea, participarea ADN-ului și ARN-ului.

6. Translația, rolul ribozomilor.

7. Conceptul de complementaritate.

Informațiile despre structura primară a unei molecule de proteine ​​sunt conținute în ADN, care este situat în nucleul unei celule eucariote. Un lanț sau catenă de ADN poate conține informații despre multe proteine. O genă este o secțiune (fragment) de ADN care poartă informații despre structura unei proteine. Molecula de ADN conține un cod pentru secvența de aminoacizi dintr-o proteină sub forma unei secvențe specifice de nucleotide. În acest caz, fiecare aminoacid din viitoarea moleculă de proteină corespunde unei secțiuni de trei nucleotide (triplet) din molecula de ADN.

Proces biosinteza proteinelor include o serie de evenimente succesive:

Replicarea ADN-ului (în nucleul celulei) transcriere ARN mesager (în citoplasmă cu ajutorul ribozomilor) translație proteică

Sinteza ARN-ului mesager (ARNm) are loc în nucleu. Se efectuează de-a lungul uneia dintre catenele de ADN cu ajutorul enzimelor și ținând cont de principiul complementarității bazelor azotate. Procesul de rescriere a informațiilor conținute în genele ADN într-o moleculă de ARNm sintetizată se numește transcriere. Evident, informația este transcrisă ca o secvență de nucleotide ARN. Catena de ADN in acest caz actioneaza ca un sablon. În procesul de formare, molecula de ARN include uracia în loc de baza azotată timina.

G - C - A - A - C - T – un fragment al unuia dintre lanțurile moleculei de ADN
- C - G - U - U - G - A – un fragment al unei molecule de ARN mesager.

Moleculele de ARN sunt individuale, fiecare dintre ele poartă informații despre o genă. Apoi, moleculele de ARNm părăsesc nucleul celulei prin porii membranei nucleare și sunt direcționate în citoplasmă către ribozomi. Aminoacizii sunt de asemenea eliberați aici folosind ARN de transfer (ARNt). O moleculă de ARNt este formată din 70-80 de nucleotide. Aspectul general al moleculei seamănă cu o frunză de trifoi.

În „sus” se află un aticodon (un triplet cod de nucleotide), care corespunde unui aminoacid specific. Prin urmare, fiecare aminoacid are propriul său ARNt specific. Procesul de asamblare a unei molecule de proteine ​​are loc în ribozomi și se numește difuzat. Mai mulți ribozomi sunt localizați secvenţial pe o moleculă de ARNm. Centrul funcțional al fiecărui ribozom poate găzdui doi tripleți de ARNm. Tripletul cod de nucleotide - o moleculă t-ARN care s-a apropiat de locul sintezei proteinelor, corespunde unui triplet de nucleotide i-ARN situat în prezent în centrul funcțional al ribozomului. Apoi, ribozomul de-a lungul lanțului de ARNm face un pas egal cu trei nucleotide. este separat de t-ARN și devine un lanț de monomeri proteici. T-ARN-ul eliberat se deplasează în lateral și, după un timp, se poate conecta din nou cu un anumit acid, care va fi transportat la loc. sinteza proteinei. Astfel, secvența de nucleotide din tripletul ADN corespunde secvenței de nucleotide din tripletul ARNm.

În procesul complex de biosinteză a proteinelor se realizează funcțiile multor substanțe și organele celulare.

Biosinteza proteinelor

Biosinteza proteinelor

În metabolismul organismului, rolul principal revine proteinelor și acizilor nucleici. Substanțele proteice formează baza tuturor structurilor vitale ale celulei; ele fac parte din citoplasmă. Proteinele au reactivitate neobișnuit de mare. Sunt înzestrați cu funcții catalitice, adică sunt enzime, prin urmare proteinele determină direcția, viteza și coordonarea și conjugarea strânsă a tuturor reacțiilor metabolice.

Rolul principal al proteinelor în fenomenele vieții este asociat cu bogăția și diversitatea funcțiilor lor chimice, cu capacitatea excepțională de a diverse transformări și interacțiuni cu alte substanțe simple și complexe care alcătuiesc citoplasma.

Acizii nucleici fac parte din cel mai important organ al celulei - nucleul, precum și citoplasma, ribozomii, mitocondriile etc. Acizii nucleici joacă un rol important, primar în ereditate, variabilitatea corpului și sinteza proteinelor.

Procesul de sinteză a proteinelor este un proces foarte complex în mai multe etape. Are loc în organele speciale – ribozomi. Celula conține un număr mare de ribozomi. De exemplu, E. coli are aproximativ 20.000 dintre ele.

Cum are loc sinteza proteinelor în ribozomi?

Moleculele de proteine ​​sunt în esență lanțuri polipeptidice formate din aminoacizi individuali. Dar aminoacizii nu sunt suficient de activi pentru a se combina unul cu celălalt pe cont propriu. Prin urmare, înainte de a se conecta între ele și de a forma o moleculă de proteină, aminoacizii trebuie activați. Această activare are loc sub acțiunea unor enzime speciale. În plus, fiecare aminoacid are propria sa enzimă adaptată în mod specific la el.

Sursa de energie pentru aceasta (ca și pentru multe procese din celulă) este adenozin trifosfat (ATP).

Ca urmare a activării, aminoacidul devine mai labil și, sub acțiunea aceleiași enzime, se leagă de t-ARN.

Este important ca fiecare aminoacid să corespundă unui tARN strict specific. Ea găsește aminoacidul „ei” și îl transferă în ribozom. Prin urmare, un astfel de ARN se numește ARN de transport.

În consecință, diverși aminoacizi activați intră în ribozom, conectați la ARNt-urile lor. Ribozomul este ca un transportor pentru asamblarea unui lanț proteic din diverși aminoacizi care intră în el (Fig. 13 A și B).

,

Se pune întrebarea: ce determină ordinea de legare a aminoacizilor individuali între ei? La urma urmei, această ordine determină ce proteină va fi sintetizată în ribozom, deoarece specificitatea sa depinde de ordinea aminoacizilor din proteină. Celula conține mai mult de 2000 de proteine ​​specifice cu structuri și proprietăți diferite.

Se dovedește că, simultan cu t-ARN, pe care se „așează” aminoacidul său, ribozomul primește un „semnal” de la ADN, care este conținut în nucleu. În conformitate cu acest semnal, cutare sau cutare proteină, cutare sau cutare enzimă este sintetizată în ribozom (deoarece enzimele sunt proteine).

Influența direcțională a ADN-ului asupra sintezei proteinelor nu se realizează direct, ci cu ajutorul unui intermediar special, acea formă de ARN, care se numește mesager sau ARN mesager (m-ARN sau i-ARN).

ARN-ul mesager este sintetizat în nucleu sub influența ADN-ului, astfel încât compoziția sa reflectă compoziția ADN-ului. Molecula de ARN este ca o turnare a formei de ADN.

ARNm-ul sintetizat intră în ribozom și, parcă, transmite acestei structuri un plan - în ce ordine aminoacizii activați care intră în ribozom ar trebui să fie conectați între ei pentru ca o anumită proteină să fie sintetizată. În caz contrar, informația genetică codificată în ADN este transferată la ARNm și apoi la proteine.

Molecula de ARN mesager intră în ribozom și, parcă, îl coase. Acel segment al acestuia care se află în prezent în ribozom, definit de un codon (triplet), interacționează destul de specific cu un triplet care este similar structural cu acesta (anticodon) în ARN-ul de transfer, care a adus aminoacidul în ribozom. ARN de transfer cu aminoacidul său se apropie de un codon specific al ARNm și se conectează cu acesta; un alt t-ARN cu un aminoacid diferit este adăugat la următoarea secțiune adiacentă a i-ARN și așa mai departe, până când întregul lanț de i-ARN este citit și până când toți aminoacizii sunt redusi în ordinea corespunzătoare, formând un moleculă proteică. Și ARNt, care a livrat aminoacidul într-o anumită parte a lanțului polipeptidic, este eliberat din aminoacidul său și iese din ribozom. Apoi, din nou în citoplasmă, aminoacidul dorit se poate alătura acestuia și din nou îl poate transfera în ribozom. În procesul de sinteză a proteinelor, nu unul, ci mai mulți ribozomi - poliribozomi - sunt implicați simultan.

Principalele etape ale transferului de informații genetice: sinteza pe ADN ca matrice a i-ARN (transcripție) și sinteza în ribozomi a unui lanț polipeptidic conform programului conținut în i-ARN (traducere), sunt universale pentru toate ființele vii. . Cu toate acestea, relațiile temporale și spațiale ale acestor procese diferă între pro- și eucariote.

La organismele cu nucleu în picioare (animale, plante), transcripția și translația sunt strict separate în spațiu și timp: sinteza diferitelor ARN-uri are loc în nucleu, după care moleculele de ARN trebuie să părăsească nucleul, trecând prin membrana nucleară (Fig. 13 A). ARN-urile sunt apoi transportate în citoplasmă la locul sintezei proteinelor – ribozomi. Abia după aceasta începe următoarea etapă - difuzarea.

La bacterii, a căror substanță nucleară nu este separată de citoplasmă printr-o membrană, transcripția și translația au loc simultan (fig. 13 B).

Diagramele moderne care ilustrează activitatea genelor sunt construite pe baza unei analize logice a datelor experimentale obținute prin metode biochimice și genetice. Utilizarea unor metode subtile de microscopie electronică permite să vedem literalmente activitatea aparatului ereditar al celulei. Recent, au fost obținute imagini microscopice electronice care arată cum pe matricea ADN bacteriană, în acele zone în care moleculele de ARN polimerază (o enzimă care catalizează transcripția ADN-ului în ARN) sunt atașate de ADN, are loc sinteza moleculelor de ARNm. . Catenele de ARNm, situate perpendicular pe molecula liniară de ADN, se deplasează de-a lungul matricei și cresc în lungime. Pe măsură ce catenele de ARN se lungesc, ribozomii li se alătură, care, la rândul lor, se deplasează de-a lungul catenei de ARN către ADN și conduc la sinteza proteinelor.

Din tot ce s-a spus, rezultă că locul sintezei proteinelor și a tuturor enzimelor din celulă sunt ribozomii. Figurat vorbind, acestea sunt ca niște „fabrici” de proteine, ca un atelier de asamblare, unde sunt furnizate toate materialele necesare pentru asamblarea lanțului polipeptidic de proteine ​​și aminoacizi. Natura proteinei sintetizate depinde de structura i-ARN, de ordinea de aranjare a nucleoizilor în ea, iar structura i-ARN reflectă structura ADN-ului, astfel încât în ​​cele din urmă structura specifică a proteinei, adică, ordinea de aranjare a diferiților aminoacizi în acesta, depinde de ordinea locației nucleoizilor în ADN, de structura ADN-ului.

Teoria prezentată a biosintezei proteinelor se numește teoria matricei. Această teorie se numește matrice deoarece acizii nucleici joacă rolul de matrice în care se înregistrează toate informațiile referitoare la succesiunea resturilor de aminoacizi dintr-o moleculă de proteină.

Crearea unei teorii matrice a biosintezei proteinelor și descifrarea codului de aminoacizi este cea mai mare realizare științifică a secolului XX, cel mai important pas către elucidarea mecanismului molecular al eredității.

Viața plantelor: în 6 volume. - M.: Iluminismul. Editat de A. L. Takhtadzhyan, redactor-șef, membru corespondent. Academia de Științe a URSS, prof. A.A. Fedorov. 1974 .

Vedeți ce este „biosinteza proteinelor” în alte dicționare:

Schema sintezei proteinelor de către un ribozom Biosinteza proteinelor este un proces complex în mai multe etape de sinteză a unui lanț polipeptidic din ... Wikipedia

Un set de reacții de polimerizare a aminoacizilor în lanțul polipeptidic al unei molecule de proteine, care au loc în celulele pe organite specializate, ribozomi; încălcarea B. b. stă la baza multor boli ale oamenilor, animalelor și plantelor... Dicționar medical mare

Procesul de sinteză a compușilor organici naturali de către organismele vii. Calea biosintetică a unui compus este o secvență de reacții care duc la formarea acestui compus, de obicei enzimatică (determinată genetic), dar ocazional... ... Wikipedia

- [ceai; m. Formarea diferitelor substanţe organice în organismele vii. B. veverita. Mecanismul de biosinteză. * * * biosinteză - formarea de substanțe necesare organismului în celulele vii cu participarea biocatalizatorilor enzimatici. De obicei, ca rezultat... Dicţionar enciclopedic

biosinteza- (ceai; m. Formarea diferitelor substanţe organice în organismele vii. Bioza/teza proteinelor. Mecanismul de biosinteză... Dicționar cu multe expresii

Biosinteza ribozomală- * biosinteză fishosomal * biosinteză ribozomală ansamblu de particule ribozomale din ARN și componente proteice. La eucariote și procariote, este coordonat în așa fel încât să nu se acumuleze nici proteine ​​în exces, nici acizi nucleici în exces. E. coli are sinteza proteinelor... ... Genetica. Dicţionar enciclopedic

Acest termen are alte semnificații, vezi Proteine ​​(sensuri). Proteinele (proteine, polipeptide) sunt substanțe organice cu molecul înalt, formate din alfa aminoacizi legați într-un lanț printr-o legătură peptidică. În organismele vii... ... Wikipedia

Cristale din diverse proteine ​​crescute pe stația spațială Mir și în timpul zborurilor navetei NASA. Proteinele foarte purificate formează cristale la temperaturi scăzute, care sunt folosite pentru a obține un model al proteinei. Proteine ​​(proteine, ... ... Wikipedia

I Veverite (Sciurus) este un gen de mamifere din familia veverițelor din ordinul rozătoarelor. Distribuit în pădurile din Europa, Asia și America. Aproximativ 50 de specii. Adaptat unui stil de viață arboricol. Lungimea corpului de până la 28 cm. Blana este de obicei groasă, unele sunt pufoase.… … Marea Enciclopedie Sovietică

Biosinteza proteinelor și codul genetic

Definiția 1

Biosinteza proteinelor– proces enzimatic de sinteză a proteinelor într-o celulă. Acesta implică trei elemente structurale ale celulei - nucleu, citoplasmă, ribozomi.

În nucleul celulei, moleculele de ADN stochează informații despre toate proteinele care sunt sintetizate în acesta, criptate folosind un cod de patru litere.

Definiția 2

Cod genetic este secvența de nucleotide dintr-o moleculă de ADN, care determină secvența de aminoacizi dintr-o moleculă de proteină.

Proprietățile codului genetic sunt următoarele:

Codul genetic este triplet, adică fiecare aminoacid are propriul său triplet de cod ( codon), constând din trei nucleotide adiacente.

Exemplul 1

Aminoacidul cisteina este codificat de tripletul A-C-A, valină - de tripletul C-A-A.

Codul nu se suprapune, adică nucleotida nu poate face parte din două triplete vecine.

Codul este degenerat, adică un aminoacid poate fi codificat de mai multe triplete.

Exemplul 2

Aminoacidul tirozina este codificat de două triplete.

Codul nu are virgule (semne de separare), informațiile se citesc în triplete de nucleotide.

Definiția 3

Gene – o secțiune a unei molecule de ADN care este caracterizată printr-o secvență specifică de nucleotide și determină sinteza unui lanț polipeptidic.

Codul este universal, adică același pentru toate organismele vii - de la bacterii la oameni. Toate organismele au aceiași 20 de aminoacizi, care sunt codificați de aceleași tripleți.

Etapele biosintezei proteinelor: transcripție și translație

Structura oricărei molecule de proteină este codificată în ADN, care nu este implicat direct în sinteza sa. Acesta servește doar ca șablon pentru sinteza ARN.

Procesul de biosinteză a proteinelor are loc pe ribozomi, care sunt localizați în principal în citoplasmă. Aceasta înseamnă că, pentru a transfera informația genetică de la ADN la locul sintezei proteinelor, este nevoie de un intermediar. Această funcție este îndeplinită de ARNm.

Definiția 4

Procesul de sinteză a unei molecule de ARNm pe o catenă a unei molecule de ADN bazat pe principiul complementarității se numește transcriere, sau rescriere.

Transcripția are loc în nucleul celulei.

Procesul de transcripție se desfășoară simultan nu pe întreaga moleculă de ADN, ci doar pe o mică secțiune a acesteia, care corespunde unei anumite gene. În acest caz, o parte din dubla helix ADN se desfășoară și o secțiune scurtă a unuia dintre lanțuri este expusă - acum va servi ca șablon pentru sinteza ARNm.

Apoi, enzima ARN polimeraza se deplasează de-a lungul acestui lanț, conectând nucleotidele într-un lanț de ARNm, care se alungește.

Nota 2

Transcripția poate apărea simultan pe mai multe gene de pe același cromozom și pe gene de pe diferiți cromozomi.

ARNm rezultat conține o secvență de nucleotide care este o copie exactă a secvenței de nucleotide de pe șablon.

Nota 3

Dacă molecula de ADN conține citozină de bază azotată, atunci ARNm conține guanină și invers. Perechea complementară din ADN este adenină - timină, iar ARN-ul conține uracil în loc de timină.

Alte două tipuri de ARN sunt, de asemenea, sintetizate pe gene speciale - ARNt și ARNr.

Începutul și sfârșitul sintezei tuturor tipurilor de ARN pe șablonul ADN sunt fixate strict de tripleți speciali care controlează începutul (inițializarea) și oprirea (terminalul) sintezei. Ele acționează ca „semne de divizare” între gene.

Combinația de ARNt cu aminoacizi are loc în citoplasmă. Molecula de ARNt are forma unei frunze de trifoi, cu a anticodon– un triplet de nucleotide care codifică aminoacidul pe care îl poartă acest ARNt.

Există tot atâtea tipuri de aminoacizi câte ARNt există.

Nota 4

Deoarece mulți aminoacizi pot fi codificați de mai multe triplete, numărul de ARNt este mai mare de 20 (se cunosc aproximativ 60 de ARNt).

Conexiunea ARNt cu aminoacizii are loc cu participarea enzimelor. Moleculele de ARNt transportă aminoacizi la ribozomi.

Definiția 5

Difuzare este un proces prin care informațiile despre structura unei proteine, înregistrate în ARNm ca o secvență de nucleotide, sunt implementate ca o secvență de aminoacizi în molecula de proteină care este sintetizată.

Acest proces are loc în ribozomi.

În primul rând, ARNm se atașează de ribozom. Primul ribozom, care sintetizează proteine, este „înșirat” pe ARNm. Pe măsură ce ribozomul se deplasează până la capătul ARNm care a devenit liber, un nou ribozom este „înșirat”. Un ARNm poate conține simultan mai mult de 80 de ribozomi care sintetizează aceeași proteină. Un astfel de grup de ribozomi conectați la un ARNm se numește poliribozom, sau polizom. Tipul de proteină care este sintetizată este determinat nu de ribozom, ci de informațiile înregistrate pe ARNm. Același ribozom este capabil să sintetizeze diferite proteine. După ce sinteza proteinelor este finalizată, ribozomul este separat de ARNm, iar proteina intră în reticulul endoplasmatic.

Fiecare ribozom este format din două subunități - mici și mari. Molecula de ARNm se atașează de subunitatea mică. La locul de contact dintre ribozom și iARN există 6 nucleotide (2 tripleți). Unul dintre ei este abordat constant din citoplasmă de ARNt cu aminoacizi diferiți și atins cu anticodonul codonului ARNm. Dacă tripleții codon și anticodon se dovedesc a fi complementari, apare o legătură peptidică între aminoacidul părții deja sintetizate a proteinei și aminoacidul care este eliberat de ARNt. Combinația de aminoacizi într-o moleculă de proteină se realizează cu participarea enzimei sintetazei. Molecula de ARNt renunță la aminoacid și se deplasează în citoplasmă, iar ribozomul mută un triplet de nucleotide. Acesta este modul în care lanțul polipeptidic este sintetizat secvenţial. Toate acestea continuă până când ribozomul ajunge la unul dintre cei trei codoni stop: UAA, UAG sau UGA. După aceasta, sinteza proteinelor se oprește.

Nota 5

Astfel, secvența codonilor ARNm determină secvența de includere a aminoacizilor în lanțul proteic. Proteinele sintetizate pătrund în canalele reticulului endoplasmatic. O moleculă de proteină dintr-o celulă este sintetizată în 1 - 2 minute.