Тема. Биологический синтез белков: характеристикапроцессов.
- Давайте вспомним какие функции выполняют белки в клетках живых организмов?(строительная).
- Вспомните, из чего состоят молекулы белка? (из аминокислот)
Этапы биосинтеза белка.
Данные, полученные с помощью различных экспериментов показали, что процесс биосинтеза белка проходит два этапа и включает первый этап – транскрипцию и второй этап – трансляцию.
Для биосинтеза белка необходимо:
аминокислоты, энергия, информация (ДНК и - РНК)
Носителем генетической информации является ДНК, которые расположены в ядре клеток у эукариот. А процесс биосинтеза белка происходит в цитоплазме на рибосомах. И необходимо либо промежуточное звено, либо передаточное звено, которое переносит информацию с ДНК на рибосомы и этим звеном является и-РНК. Для того, чтобы синтезировать и-РНК участок двуцепочной молекулы ДНК раскручивается, а затем на одной из цепочек ДНК по принципу комплиментарности синтезируется молекула и-РНК. Это происходит следующим образом: против Г молекулы ДНК становится Ц молекулы РНК, А – У, Т-А, Ц-Г – таким образом формируется цепочка и-РНК. Так информация о последовательности аминокислот в белке переводится с языка ДНК на язык РНК. Этот процесс получил название ТРАНСКРИПЦИИ.
Транскрипция – механизм, с помощью которого последовательность оснований в одной из цепей молекулы ДНК «переписывается» в комплементарную ей последовательность оснований и-РНК.
Для транскрипции необходимо присутствие фермента РНК полимеразы, т. к. в 1 молекуле ДНК может находиться множество генов очень важно, чтобы РНК-полимераза начала синтез и-РНК со строго определенного места ДНК иначе в структуре и- РНК будет записана информация о белке, которого нет в природе и который, конечно же клетке не нужен. Поэтому в начале каждого гена находится особая специфичная последовательность нуклеотидов, которая называется промотером. РНК-полимераза узнает промотер, взаимодействует с ним и таким образом начинает синтез цепочки и-РНК с нужного места. Фермент продолжает синтезировать и-РНК, присоединяет к ней новые нуклеотиды до тех пор, пока не дойдет до очередного знака припенания в молекуле ДНК терминатора. – эта последоваельность нуклеотидов указывает на то, что следует прекратить синтез и-РНК. Уэукариот и-РНК вначале будет взаимодействовать с ядерными белками и через ядерные поры выходит в цитоплазму, где она взаимодействует с рибосомами и осуществляется биосинтез белка.
Трансляция – перевод последовательности нуклеотидов молекулы и-РНК в последовательность аминокислот молекул белка.
ТРАНСЛЯЦИЯ – механизм, с помощью которого последовательность нуклеотидов (триплетов) в молекуле и-РНК переводиться в последовательность аминокислот в молекуле белка.
Этот процесс происходит на рибосомах в цитоплазме. Участники трансляции: все виды РНК (и-РНК, р-РНК, т-РНК), различные аминокислоты, ферменты (с помощью которых строится белковая цепь) и ионы магния (для активности ферментов).
В процессе выделяют 3 стадии:
Инициация ЭлангацияТерминация
Инициация - начинается с присоединения рибосомы к тому участку и-РНК, с которой начинается синтез белка, причем присоединение идет с присутствием ионов магния. Начало будущего белка обозначается триплетом АУГ, который является знаком начала трансляции. Т.К. этот кодон кодирует аминокислоту метионин, то все белки, за исключением специальных случаев, начинаются с метионина. Таким образом, инициация – точка отсчета синтеза белка. Для дальнейшей характеристики процесса инициации нужно вспомнить строение т-РНК (напоминает клеверный лист, есть антикодон комплементарный кодону и-РНК с которым он связывается. Поскольку первый кодон и-РНК АУГ, то антикодон т-РНК УАЦ. К хвосту т-РНК присоединена соответствующая аминокислота. В активном центре рибосомы размещаются 2 триплета (кодона) и-РНК и,соответственно, 2 т-РНК.
Что же происходит после присоединения 2 т-РНК несущих 2 аминокислоты кодонам и-РНК, располагающимся в активном центре рибосомы?
Метионин переносится на аминокислоту второй т-РНК между ними образуется пептидная связь, затем первая т-РНК уходит в цитоплазму, где она присоединяет снова аминокислоту, а рибосома продвигается дальше на один кодон к которому присоединяется следующая т-РНК, несущая свою аминокислоту. Так происходит элангация (удлинение цепи). Элангация продолжается, рибосома продвигается вдоль матричной РНК, задерживаясь на каждом ее участке, который включает в себя 2 кодона, т.е. 6 нуклеотидов. Время задержки составляет всего 0,2 секунды. За это время молекула т-РНК антикодон которой комплементарен кодону, находящемуся в рибосоме, успевает распознать его. Такое последовательное считывание рибосомой заключенного в и-РНК текста продолжается до тех пор, пока процесс не доходит до одного из СТОП-кодонов. (УАА, УАГ,УГА) – эти кодоны не кодируют аминокислоты, они только лишь показывают, что синтез белка должен быть завершен.
Итак, давайте повторим основные стадии процесса трансляции: