Згадайте, з яких компонентів складаються білки та нуклеїнові кислоти. Що таке генетичний код? У чому суть реакцій матричного синтезу? Як відбувається синтез РНК?

Білки – єдині органічні речовини клітини (крім нуклеїнових кислот), біосинтез яких здійснюється під прямим контролем її генетичного апарату. Сама збірка білкових молекул здійснюється в цитоплазмі клітини і є багатоетапним процесом, для якого потрібні певні умови і ряд компонентів.

Умови та компоненти біосинтезу білка.Біосинтез білка залежить від різних видів РНК. Інформаційна РНК (іРНК) служить посередником у передачі інформації про первинну структуру білка та матрицею для його збирання. Транспортна РНК (тРНК) переносить амінокислоти до місця синтезу та забезпечує послідовність їх сполук. Рибосомальна РНК (рРНК) входить до складу рибосом, на яких відбувається складання поліпептидного ланцюга. Процес синтезу поліпептидного ланцюга, який здійснюється на рибосомі, називають трансляцією (від лат. трансляціо - передача).

Для безпосереднього біосинтезу білка необхідно, щоб у клітині були такі компоненти:

1. інформаційна РНК (іРНК) - переносник інформації від ДНК до місця збирання білкової молекули;
2. рибосоми – органоїди, де відбувається власне біосинтез білка;
3. набір амінокислот у цитоплазмі;
4. транспортні РНК (тРНК), що кодують амінокислоти та переносять їх до місця біосинтезу на рибосоми;
5. ферменти, що каталізують процес біосинтезу;
6. АТФ - речовина, що забезпечує енергією всі процеси.

Будова та функції тРНК.Процес синтезу будь-яких РНК – транскрипція (від латів. транскрипцій – переписування) – відноситься до матричних реакцій (про це було сказано раніше). Тепер розберемо будову транспортної РНК (ТРНК) та процес кодування амінокислот.

Транспортні РНК є невеликими молекулами, що складаються з 70-90 нуклеотидів. Молекули тРНК згорнуті певним чином і нагадують формою конюшинний лист (рис. 62). У молекулі виділяються кілька петель. Найбільш важливою є центральна петля, в якій розташовується антикодон. Антикодон називають трійку нуклеотидів у структурі тРНК, комплементарно відповідних кодону певної амінокислоти. Своїм антикодон тРНК здатна з'єднуватися з кодоном іРНК.

Мал. 62. Будова молекули тРНК

На іншому кінці молекул тРНК завжди є трійка однакових нуклеотидів, до яких приєднується амінокислота. Реакція здійснюється за наявності спеціального ферменту з використанням енергії АТФ (рис. 63).

Мал. 63. Реакція приєднання амінокислоти до тРНК

Складання поліпептидного ланцюга на рибосомі.Складання цін починається зі з'єднання молекули іРНК з рибосомою. За принципом комплементарності тРНК з першою амінокислотою з'єднується антикодоном з відповідним кодоном іРНК і входить до рибосому. Інформаційна РНК зсувається однією триплет і вносить нову тРНК з другою амінокислотою. Перша тРНК пересувається у рибосомі. Амінокислоти зближуються один з одним, між ними виникає пептидна зв'язок. Потім іРНК знову пересувається рівно на один триплет. Перша тРНК звільняється та залишає рибосому. Друга тРНК із двома амінокислотами пересувається на її місце, а в рибосому входить наступна тРНК із третьою амінокислотою (рис. 64). Весь процес знову і знову повторюється. Інформаційна РНК, послідовно просуваючись через рибосому, щоразу вносить нову тРНК з амінокислотою і виносить звільнену. На рибосомі поступово росте поліпептидний ланцюг. Весь процес забезпечується діяльністю ферментів та енергією АТФ.

Мал. 64. Схема складання полнпептидпои ланцюга іа рибосомі: 1-4 послідовність етапів

Складання поліпептидного ланцюга припиняється як тільки в рибосому потрапляє один із трьох стоп-кодонів. З ними не пов'язана жодна тРНК. Звільняється останній тРНК і зібраний поліпептидний ланцюг, а рибосома знімається з іРНК. Поліпептидний ланцюг потім зазнає структурних змін і перетворює на білок. Біосинтез білка закінчено.

Процес складання однієї молекули білка триває в середньому від 20 до 500 с і залежить від довжини поліпептидної ланцюга. Наприклад, білок із 300 амінокислот синтезується приблизно за 15-20 с. Білки структурно та функціонально дуже різноманітні. Вони визначають розвиток тієї чи іншої ознаки організму, що є основою специфічності та неоднорідності живого.

Реалізація спадкової інформації у клітині.Реалізація спадкової інформації у живому здійснюється у реакціях матричного синтезу, що протікають у клітині (рис. 65).

Мал. 65. Реалізація спадкової програми у клітині: 1 - транскрипція; 2 – реакція приєднання амінокислоти; 3 – трансляція; 4 - ДНК; 5 – інформаційна РНК; 6 – транспортна РНК; 7 – амінокислота; 8 – рибосома; 9 - синтезований білок

Редуплікація веде до побудови нових молекул ДНК, що необхідно для точного копіювання генів та їх передачі дочірнім клітинам від материнської під час поділу. Біосинтез білка також пов'язаний з генетичним кодом та генами. За допомогою реакцій транскрипції та трансляції, для яких необхідні РНК, амінокислоти, рибосоми, ферменти та АТФ, у клітині синтезуються специфічні білки. Вони визначають її характерні ознаки, тому що в першу чергу при біосинтезі відбувається складання білків-ферментів, які відповідають за перебіг життєвих реакцій у клітині.

Біосинтез білка є частиною процесу реалізації генетичної програми клітини та всього організму. Цей процес, як синтез РНК, і редуплікація ДНК, належить до реакцій матричного синтезу. Але на відміну двох останніх реакцій біосинтез білка протікає на органоидно-клеточном рівні організації живого.

Вправи з пройденого матеріалу

1. Які умови необхідні для біосинтезу білка у клітині?
2. Розкажіть, як відбувається приєднання амінокислот до молекул тРНК.
3. Які ділянки молекули тРНК визначають положення амі нокислоти в поліпептидному ланцюзі?
4. Чому необхідне точне копіювання генетичної інформації при біосинтезі білка? Які реакції забезпечують її реалізацію?
5. Як відбувається складання полі пептидного ланцюга на рибосомі?
6. У чому основна відмінність реакцій матричного синтезу від реакцій дисиміляції та фотосинтезу? Відповідь обґрунтуйте.

До середини 50-х років. вважалося, що центром синтезу білка є мікросоми. Пізніше було встановлено, що у біосинтезі беруть участь в повному обсязі мікросоми, лише рибонуклеопротеидные комплекси, які Р. Робертсон назвав рибосомами. Вітчизняний біохімік О.С. Спірін в 1963 р. виділив дві рибосомальні субодиниці і встановив їхню будову. Виявлення в клітинах полісоми - структури, що складається з 5-70 рибосом, дозволило Дж. Вотсон висловити припущення, що синтез білка протікає одночасно на безлічі рибосом, які пов'язані з іРНК. У ході подальших експериментів було встановлено весь механізм трансляції.

План лекції:

1. ТРАНСКРИПЦІЯ.

2. ПОНЯТТЯ ПРО КОМПЛЕМЕНТАРНІСТЬ.

3. ТРАНСЛЯЦІЯ.

4. МАТРИЧНИЙ СИНТЕЗ.

Найбільш складні органічні речовини у клітині – білки. У процесі життєдіяльності клітини вони деформуються, денатуруються і змінюють їм створюються нові. Таким чином, біосинтез білків йде постійно – щохвилини клітина синтезує кілька тисяч нових білкових молекул. Синтез білка складається з кількох етапів.

Транскрипція– Синтез білка відбувається за участю ДНК, оскільки саме в молекулі ДНК записано структуру білка, тобто певний порядок розташування амінокислот. Ділянка молекули ДНК, яка несе в собі інформацію про структуру індивідуального білка, називається геном.

З ДНК інформація про структуру білка, що створюється, переписується на іншу нуклеїнову кислоту - РНК. Таким чином, ДНК є матрицею, яка забезпечує "відливання" першоджерела на молекулу РНК. Але РНК як копіює структуру створюваного білка, а й передає цю інформацію з ядра клітини в рибосоми. Така РНК називається інформаційною, вона може містити кілька тисяч нуклеотидів. Процес переписування інформації з ДНК на РНК називається транскрипцією.

Якби кожній амінокислоті (їх 20) відповідала своя «літера», тобто свій нуклеотид ДНК – все було б просто: певна амінокислота списувалася зі свого нуклеотиду. Але нуклеотидів всього 4. Отже, на клітинну РНК може бути переписано лише 4 амінокислоти. Інші 16 не могли б здійснити цю операцію. Тому природа винайшла інший механізм передачі – за допомогою спеціального коду.

Винайдений природою в процесі еволюції код ДНК складається з трьох «літер» - трьох нуклеотидів. Таким чином, кожній амінокислоті відповідає не один нуклеотид, а певне поєднання трьох нуклеотидів, які називаються «триплетом».

Наприклад: амінокислота "Валін" кодується наступною послідовністю нуклеотидів - Ц-А-А (цитозин - аденін - аденін). Амінокислота лейцин – А-А-Ц (аденін – аденін – цитозин). Тому, якщо в певній частині ДНК порядок нуклеотидів буде: Ц-А-А-Ц-А-А-Ц-Г-Г-Г, то розбивши цей ряд на трійки – «триплети», можна розшифрувати закодовані амінокислоти - Валін - цистеїн - лейцин - пролін.

Для того щоб передати інформацію з ДНК на РНК, необхідно, щоб пристрої, що передають і сприймають, були налаштовані на одну хвилю за допомогою комплементарності. Тобто певним нуклеотидам ДНК повинні відповідати конкретні нуклеотиди РНК. Наприклад: якщо в одному місці ланцюга ДНК стоїть нуклеотид Г (гуанін), то проти нього в ланцюжку РНК повинен розташовуватися нуклеотид Ц (цитозин).

Таким чином, нуклеотиди РНК згідно з принципом комплементарності розташовуватимуться наступним чином: Г(ДНК)- Ц(РНК), Ц(ДНК)- Г(РНК), А(ДНК)- У(РНК), Т(ДНК)- А(РНК) (У-Уріділ, Т-тимідил). Таким чином, та сама амінокислота – пролін у молекулі ДНК записується триплетом Г-Г-Г, а після перепису на ДНК кодується триплетом Ц-Ц-Ц.

Трансляція. Наступний етап полягає в тому, що молекули клітинної РНК залишають ядро ​​і виходять у цитоплазму, де вступають у контакт із рибосомами. До рибосом також направляється і будівельний матеріал клітини – амінокислоти, з яких збираються молекули білка відповідно до коду клітинної РНК. Транспортування амінокислот до рибосом здійснює особливий вид РНК - транспортний. Молекула її є короткими одинарними ланцюжками нуклеотидів. Кожна з 20 амінокислот має свою транспортну РНК, молекула транспортної РНК суворо специфічна. Перед тим, як взяти безпосередню участь у складанні молекули білка, амінокислота заряджається за рахунок АТФ. Цю енергію постачають мітохондрії. Заряджені енергією амінокислоти у супроводі транспортної РНК прямують до рибосом, де відбувається синтез білка.

Рибосоми складаються з 2 нерівних часток, через які, як крізь намистинку, просмикується молекула транспортної РНК. Ще цей процес можна порівняти з проходженням магнітної стрічки крізь звукознімальну головку, тільки РНК ковзає не плавно, а кроками.

Таким чином, є 3 види РНК – інформаційна, транспортна та рибосомальна – остання входить до складу рибосом.

При збиранні білкових молекул природа використовує принцип матричного синтезу, щоб забезпечити точну відповідність створюваних молекул білка з планом, який закладено у структурі вже існуючої молекули.

Схематично весь процес можна так: ниткоподібна РНК унизана тілами округлої форми. Це рибосоми. 1 рибосома, нанизана на нитку з лівого кінця починає синтез білка. У міру її просування по нитці РНК відбувається збирання білкової молекули. Потім на нитку входить 2, 3... і кожна збирає свій білок, визначений матрицею. Одночасно в кожну рибосому, що рухається ниткою РНК, надходять амінокислоти, що супроводжуються транспортним РНК. При цьому приєднується тільки та амінокислота, яка (відповідно до комплементарності) відповідає коду молекули ДНК.

Цей процес називається трансляцією. Поєднання амінокислот між собою відбувається під впливом ферментів. Коли молекула білка готова, рибосоми зіскакує з нитки РНК, і вона звільняється для збирання нової молекули. Готова молекула білка переміщається в ділянку клітини, де вона потрібна. Процес збирання молекули білка йде дуже швидко - за чверть секунди утворюється молекула білка, що складається із 146 амінокислот.

Програма складання молекули білка надходить у вигляді інформаційної РНК рибосоми. «Будівельний матеріал» – амінокислоти доставляються до місця збирання транспортної РНК. Матричний принцип забезпечує таку побудову білкової молекули, яка була раніше визначена ДНК. Виробництво білка пов'язане з витрачанням енергії та здійснюється за участю ферментів. Енергію постачають мітохондрії, а переносником її є багата на енергію речовина АТФ.

Запитання для самопідготовки:

1. Функції білка у клітині.

2. Етапи біосинтезу білка.

3. ДНК: розташування у клітині, що у біосинтезі білка.

4. Різновиди РНК, їх функції.

5. Транскрипція, участь ДНК та РНК.

6. Трансляція, роль рибосом.

7. Поняття комплементарності.

Інформація про первинну структуру білкової молекули міститься в ДНК, що знаходиться в ядрі еукаріотичної клітини. Один ланцюжок – нитка ДНК може містити інформацію про багато білків. Ген - це ділянка (фрагмент) ДНК, що несе інформацію про будову одного білка. У молекулі ДНК записаний код про послідовність амінокислот у білку у вигляді певної послідовності нуклеотидів. При цьому кожній амінокислоті в майбутній білковій молекулі відповідає ділянка трьох нуклеотидів (триплет) в молекулі ДНК.

Процес біосинтеза білкавключає ряд послідовно протікають подій:

Реплікація ДНК (в ядрі клітини) транскрипціяінформаційна РНК (у цитоплазмі за допомогою рибосом) трансляція білок

Синтез інформаційної РНК (і-РНК) відбувається у ядрі. Він здійснюється за однією з ниток ДНК за допомогою ферментів та з урахуванням принципу компліментарності азотистих основ. Процес переписування інформації, що міститься в генах ДНК на молекулу, що синтезується, і-РНК називається транскрипцією. Вочевидь, що інформація переписується як послідовності нуклеотидів РНК. Нитка ДНК у цьому випадку виступає як матриця. У молекулу РНК у процесі її утворення замість азотистої основи – тиміну включається урація.

Г - Ц - А - А - Ц - Т - фрагмент одного з ланцюжків молекули ДНК
- Ц - Р - У - У - Р - А – фрагмент молекули інформаційної РНК.

Молекули РНК індивідуальні, кожна з них несе інформацію про один ген. Далі молекули і-РНК виходять з ядра клітини через пори оболонки ядра і прямують до цитоплазми рибосом. Сюди з допомогою транспортних РНК (т-РНК) доставляються амінокислоти. Молекула т-РНК складається з 70-80 нуклеотидів. Загальний вигляд молекули нагадує лист конюшини.

На «верхівці» розташований атикодон (кодовий триплет нуклеотидів), який відповідає певній амінокислоті. Отже, кожної амінокислоти існує своя, конкретна т-РНК. Процес збирання молекули білка йде в рибосомах і називається трансляцією. В одній молекулі и-РНК послідовно розташовуються кілька рибосом. У функціональному центрі кожної рибосоми здатні поміститися два триплети і-РНК. Кодовий триплет нуклеотидів – молекули т-РНК, що підійшла до місця синтезу білка, відповідає триплету нуклеотидів і-РНК, що знаходиться зараз у функціональному центрі рибосоми. Тоді рибосома по ланцюжку і-РНК робить крок, що дорівнює трьом нуклеотидам. відокремлюється від т-РНК і стає в ланцюжок мономерів білка. Т-РНК, що звільнилася, йде вбік і через деякий час може знову з'єднатися з певною кислотою, яку транспортуватиме до місця синтезу білка. Таким чином, послідовність нуклеотидів у триплеті ДНК відповідає послідовності нуклеотидів у триплеті і-РНК.

У найскладнішому процесі біосинтезу білка реалізуються функції багатьох речовин та органоїдів клітини.

Біосинтез білка

Біосинтез білка

В обміні речовин організму провідна роль належить білкам та нуклеїновим кислотам. Білкові речовини становлять основу всіх життєво важливих структур клітини, вони входять до складу цитоплазми. Білки мають надзвичайно високу реакційну здатність. Вони наділені каталітичними функціями, тобто є ферментами, тому білки визначають напрям, швидкість і найтіснішу узгодженість, сполученість всіх реакцій обміну речовин.

Провідна роль білків у явищах життя пов'язана з багатством та різноманітністю їх хімічних функцій, з винятковою здатністю до різних перетворень та взаємодій з іншими простими та складними речовинами, що входять до складу цитоплазми.

Нуклеїнові кислоти входять до складу найважливішого органу клітини - ядра, а також цитоплазми, рибосом, мітохондрій і т. д. Нуклеїнові кислоти відіграють важливу, першорядну роль у спадковості, мінливості організму, у синтезі білка.

Процес синтезу білка є складним багатоступеневим процесом. Здійснюється він у спеціальних органелах – рибосомах. У клітині міститься велика кількість рибосом. Наприклад, у кишкової палички їх близько 20 тисяч.

Як відбувається синтез білка в рибосомах?

Молекули білків по суті є поліпептидні ланцюжки, складені з окремих амінокислот. Але амінокислоти недостатньо активні, щоб поєднатися між собою самостійно. Тому, перш ніж з'єднатися один з одним та утворити молекулу білка, амінокислоти мають активуватися. Ця активація відбувається під впливом спеціальних ферментів. Причому кожна амінокислота має свій, специфічно налаштований її у фермент.

Джерелом енергії для цього (як і для багатьох процесів у клітині) є аденозинтрифосфат (АТФ).

Внаслідок активування амінокислота стає більш лабільною і під дією того ж ферменту зв'язується з т-РНК.

Важливим є те, що кожній амінокислоті відповідає суворо специфічна т-РНК. Вона знаходить свою амінокислоту і переносить її в рибосому. Тому така РНК отримала назву транспортної.

Отже, рибосому надходять різні активовані амінокислоти, з'єднані зі своїми т-РНК. Рибосома являє собою ніби конвеєр для складання ланцюжка білка з різних амінокислот, що надходять до нього (рис. 13 А і Б).

,

Виникає питання: чого залежить порядок зв'язування між собою окремих амінокислот? Адже саме цей порядок і визначає, який білок буде синтезований у рибосомі, тому що від розташування амінокислот у білку залежить його специфіка. У клітині міститься понад 2000 різних за будовою та властивостями специфічних білків.

Виявляється, що одночасно з т-РНК, на якій «сидить» своя амінокислота, рибосому надходить «сигнал» від ДНК, яка міститься в ядрі. Відповідно до цього сигналу в рибосомі синтезується той чи інший білок, той чи інший фермент (оскільки ферменти є білками).

Напрямний вплив ДНК на синтез білка здійснюється не безпосередньо, а за допомогою особливого посередника тієї форми РНК, яка отримала назву матричної або інформаційної РНК (м-РНК або і-РНК).

Інформаційна РНК синтезується в ядрі йод впливом ДНК, тому її склад відбиває склад ДНК. Молекула РНК є як би зліпок з форми ДНК.

Синтезована і-РНК надходить у рибосому і як би передає цій структурі план - в якому порядку повинні з'єднуватися один з одним активовані амінокислоти, що надійшли в рибосому, щоб синтезувався певний білок. Інакше генетична інформація, закодована в ДНК, передається на і-РНК і далі на білок.

Молекула інформаційної РНК надходить у рибосому і прошиває її. Той її відрізок, який знаходиться в даний момент у рибосомі, визначений кодоном (триплет), взаємодіє абсолютно специфічно з відповідним до нього за будовою триплетом (антикодоном) транспортної РНК, яка принесла в рибосому амінокислоту. Транспортна РНК зі своєю амінокислотою підходить до певного кодону іРНК і з'єднується з ним; до наступної, сусідній ділянці і-РНК приєднується інша т-РНК з іншою амінокислотою і так далі, до тих пір, поки не буде рахований весь ланцюжок і-РНК і поки не нанижуться всі амінокислоти у відповідному порядку, утворюючи молекулу білка. А т-РНК, яка доставила амінокислоту до певної ділянки поліпептидного ланцюга, звільняється від своєї амінокислоти і виходить е рибосоми. Потім знову в цитоплазмі до неї може приєднатися потрібна амінокислота і вона знову перенесе її в рибосому. У процесі синтезу білка бере участь одночасно одна, а кілька рибосом - полирибосомы.

Основні етапи передачі генетичної інформації: синтез на ДНК як на матриці і-РНК (транскрипція) та синтез у рибосомах поліпептидного ланцюга за програмою, що міститься в і-РНК (трансляція), універсальні для всіх живих істот. Однак тимчасові та просторові взаємини цих процесів різняться у про- та еукаріотів.

У організмів, що володіють ядром (тварини, рослини), транскрипція і трансляція строго розділені в просторі і часі: синтез різних РНК відбувається в ядрі, після чого молекули РНК повинні залишити межі ядра, пройшовши через ядерну мембрану (рис. 13 А) . Потім у цитоплазмі РНК транспортуються до місця синтезу білка-рибосомів. Лише після цього надходить наступний етап – трансляція.

У бактерій, ядерна речовина яких не відокремлена від цитоплазми мембраною, транскрипція та трансляція йдуть одночасно (рис. 13 Б).

Сучасні схеми, що ілюструють роботу генів, побудовані виходячи з логічного аналізу експериментальних даних, отриманих з допомогою біохімічних і генетичних методів. Застосування тонких електронно-мікроскопічних методів дозволяє буквально побачити роботу спадкового апарату клітини. Останнім часом отримані електронно-мікроскопічні знімки, на яких видно, як на матриці бактеріальної ДНК, у тих ділянках, де до ДНК прикріплені молекули РНК-полімерази (ферменту, що каталізує транскрипцію ДНК в РНК) відбувається синтез молекул і-РНК. Нитки і-РНК, розташовані перпендикулярно до лінійної молекули ДНК, просуваються вздовж матриці та збільшуються у довжині. У міру подовження ниток РНК до них приєднуються рибосоми, які, просуваючись, у свою чергу, вздовж нитки РНК до ДНК, ведуть синтез білка.

З усього сказаного випливає, що місцем синтезу білків та всіх ферментів у клітині є рибосоми. Образно висловлюючись, це «фабрики» білка, як складальний цех, куди надходять усі матеріали, необхідні для збирання поліпептидного ланцюжка білка іе амінокислот. Природа синтезованого білка залежить від будови і-РНК, від порядку розташування в ній нуклеоїдів, а будова і-РНК відображає будову ДНК, так що в кінцевому підсумку специфічна будова білка, тобто порядок розташування в ньому різних амінокислот, залежить від порядку розташування нуклеоїдів у ДНК, від будови ДНК.

Викладена теорія біосинтезу білка отримала назву матричної теорії. Матричною ця теорія називається тому, що нуклеїнові кислоти відіграють як би роль матриць, в яких записано всю інформацію щодо послідовності амінокислотних залишків у молекулі білка.

Створення матричної теорії біосинтезу білка та розшифрування амінокислотного коду є найбільшим науковим досягненням XX століття, найважливішим кроком на шляху до з'ясування молекулярного механізму спадковості.

Життя рослин: у 6-ти томах. - М: Просвітництво. За редакцією А. Л. Тахтаджяна, головний редактор чл.-кор. АН СРСР, проф. А.А. Федоров. 1974 .

Дивитись що таке "Біосинтез білка" в інших словниках:

Схема синтезу білка рибосомою Біосинтез білка складний багатостадійний процес синтезу поліпептидного ланцюга з … Вікіпедія

Сукупність реакцій полімеризації амінокислот в поліпептидний ланцюг молекули білка, що протікають у клітинах на спеціалізованих органел рибосомах; порушення Би. б. лежить в основі багатьох хвороб людини, тварин та рослин. Великий медичний словник

Процес синтезу природних органічних сполук живими організмами. Шлях біосинтезу сполуки це послідовність реакцій, що призводить до утворення цієї сполуки, як правило, ферментативних (генетично детермінованих), але зрідка… … Вікіпедія

- [Те], а; м. Утворення різних органічних речовин у живих організмах. Б. Білка. Механізм біосинтезу. * * * Біосинтез утворення необхідних організму речовин у живих клітинах за участю біокаталізаторів ферментів. Зазвичай у результаті ... ... Енциклопедичний словник

біосинтез- (Те) а; м. Утворення різних органічних речовин у живих організмах. Біосі/нтез білка. Механізм біосинтезу. Словник багатьох виразів

Рибосомний біосинтез- * рибасомний біосинтез * ribosomal biosynthesis збірка рибосомних частинок з РНК та білкових компонентів. У еукаріотів і прокаріотів координується т. обр., Що не накопичується ні надлишок білка, ні надлишок нуклеїнових кислот. У E. coli синтез білків. Генетика. Енциклопедичний словник

Цей термін має й інші значення, див. Білки (значення). Білки (протеїни, поліпептиди) є високомолекулярними органічними речовинами, що складаються зі з'єднаних у ланцюжок пептидним зв'язком альфа амінокислот. В живих організмах ... Вікіпедія

Кристали різних білків, вирощені на космічній станції «Мир» та під час польотів шатлів НАСА. Високоочищені білки за низької температури утворюють кристали, які використовують для отримання моделі даного білка. Білки (протеїни, … … Вікіпедія

I Білки (Sciurus) рід ссавців сімейства білицьких загону гризунів. Поширені у лісах Європи, Азії та Америки. Близько 50 видів. Пристосовані до деревини життя. Довжина тіла до 28 см. Хутро зазвичай густе, у деяких пухнасте. Велика Радянська Енциклопедія

Біосинтез білка та генетичний код

Визначення 1

Біосинтез білка– ферментативний процес синтезу білків у клітині. У ньому беруть участь три структурні елементи клітини – ядро, цитоплазма, рибосома.

У ядрі клітини в молекулах ДНК зберігається інформація про всі білки, які в ній синтезуються, зашифрована за допомогою чотирилітерного коду.

Визначення 2

Генетичний код– це послідовність розташування нуклеотидів у молекулі ДНК, яка визначає послідовність амінокислот у молекулі білка.

Властивості генетичного коду такі:

Генетичний код триплетний, тобто кожній амінокислоті відповідає свій кодовий триплет ( кодон), що складається з трьох розташованих поруч нуклеотидів.

Приклад 1

Амінокислота цистеїн кодується триплетом А-Ц-А, валін - триплетом Ц-А-А.

Код не перекривається, тобто нуклеотид не може входити до складу двох сусідніх триплетів.

Код вироджений, тобто одна амінокислота може кодуватись кількома триплетами.

Приклад 2

Амінокислота тирозин кодується двома триплетами.

Код не має ком (розділових знаків), зчитування інформації відбувається трійками нуклеотидів.

Визначення 3

Ген – ділянка молекули ДНК, яка характеризується певною послідовністю нуклеотидів та визначає синтез одного поліпептидного ланцюга.

Код є універсальним, тобто єдиним всім живих організмів – від бактерій до людини. У всіх організмів є одні й ті самі 20 амінокислот, які кодуються одними й тими самими триплетами.

Етапи біосинтезу білка: транскрипція та трансляція

Структура будь-якої білкової молекули закодована в ДНК, яка не бере участі безпосередньо в її синтезі. Вона є лише матрицею для синтезу РНК.

Процес біосинтезу білка відбувається на рибосомах, які розташовані переважно у цитоплазмі. Отже, для передачі до місця синтезу білка генетичної інформації з ДНК потрібен посередник. Цю функцію виконує іРНК.

Визначення 4

Процес синтезу молекули иРНК однією ланцюга молекули ДНК виходячи з принципу комплементарності називається транскрипцією, або листуванням.

Транскрипція відбувається у ядрі клітини.

Процес транскрипції здійснюється одночасно не на всій молекулі ДНК, а лише на її невеликій ділянці, що відповідає певному гену. При цьому відбувається розкручування частини подвійної спіралі ДНК і коротка ділянка одного з ланцюгів оголюється - тепер вона виконуватиме роль матриці для синтезу іРНК.

Потім уздовж цього ланцюга рухається фермент РНК-полімераза, що з'єднує нуклеотиди в іРНК ланцюг, яка подовжується.

Зауваження 2

Транскрипція може одночасно відбуватися і на кількох генах однієї хромосоми та на генах різних хромосомах.

Утворена іРНК містить послідовність нуклеотидів, яка є точною копією послідовності нуклеотидів на матриці.

Примітка 3

Якщо в молекулі ДНК є азотна основа цитозин, то в іРНК - гуанін і навпаки. Комплементарною парою в ДНК є аденін - тімін, а РНК замість тиміну містить урацил.

На спеціальних генах синтезуються і два інші типи РНК – тРНК та рРНК.

Початок та закінчення синтезу всіх типів РНК на матриці ДНК суворо фіксовані спеціальними триплетами, які контролюють запуск (ініціюючі) та зупинку (термінальні) синтезу. Вони виконують функції розділових знаків між генами.

З'єднання тРНК з амінокислотами відбувається у цитоплазмі. Молекула тРНК формою нагадує лист конюшини, на її верхівці розташований антикодон– триплет нуклеотидів, що кодує амінокислоту, яку переносить дана тРНК.

Скільки видів амінокислот стільки існує і тРНК.

Примітка 4

Оскільки багато амінокислот можуть кодуватися кількома триплетами, кількість тРНК більше 20 (відомо близько 60 тРНК).

Сполука тРНК з амінокислотами відбувається за участю ферментів. Молекули тРНК транспортують амінокислоти до рибосом.

Визначення 5

Трансляція- Це процес, в результаті якого інформація про структуру білка, записана в іРНК у вигляді послідовності нуклеотидів, реалізується у вигляді послідовності амінокислот в молекулі білка, яка синтезується.

Цей процес здійснюється у рибосомах.

Спочатку іРНК приєднується до рибосоми. На іРНК нанизується перша рибосома, яка синтезує білок. У міру просування рибосоми на кінець іРНК, що звільнився, «нанизується» нова рибосома. На одній іРНК можуть бути одночасно більше 80 рибосом, які синтезують один і той же білок. Така група рибосом, з'єднаних з однією іРНК, називається полірибосомою, або полісомою. Вид синтезованого білка визначається не рибосомою, а інформацією, записаною на іРНК. Одна й та сама рибосома здатна синтезувати різні білки. Після завершення синтезу білка рибосома відокремлюється від іРНК, а білок надходить в ендоплазматичну мережу.

Кожна рибосома складається з двох субодиниць – малої та великої. Молекула іРНК приєднується до малої субодиниці. У місці контакту рибосоми та іРН знаходяться 6 нуклеотидів (2 триплети). До одного з них постійно підходять з цитоплазми тРНК з різними амінокислотами і стосуються антикодон кодону іРНК. Якщо триплети кодону та антикодону виявляються комплементарними, між амінокислотою вже синтезованої частини білка та амінокислотою, яка доставляється тРНК, виникає пептидна зв'язок. З'єднання амінокислот у молекулу білка здійснюється за участю ферменту синтетази. Молекула тРНК віддає амінокислоту і перетворюється на цитоплазму, а рибосома пересувається однією триплет нуклеотидів. Так послідовно синтезується поліпептидний ланцюг. Продовжується все це доти, доки рибосома не дійде до одного з трьох кодонів, що термінують: УАА, УАГ або УГА. Після цього синтез білка припиняється.

Примітка 5

Таким чином, послідовність кодонів іРНК визначає послідовність включення амінокислот у білковий ланцюг. Синтезовані білки надходять до каналів ендоплазматичного ретикулюму. Одна молекула білка у клітині синтезується за 1 - 2 хвилини.