Тема 5. Биосинтез белка
1. Генетический код и его свойства.
Каждая клетка содержит тысячи белков. Свойства белков определяются их первичной структурой, т. е. последовательностью аминокислот в их молекулах.
В свою очередь наследственная информация о первичной структуре белка заключена в последовательности нуклеотидов в ДНК. Эта информация получила название генетической, а участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре одного белка, называется ген.
Ген — это участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре одного белка.
Ген — это единица наследственной информации организма.
Каждая молекула ДНК содержит множество генов. Совокупность всех генов организма составляет его генотип.
Генетический код — это система записи генетической информации о последовательности расположения аминокислот в белках в виде последовательности нуклеотидов в ДНК или РНК.
Каждой аминокислоте белка соответствует последовательность из трёх расположенных друг за другом нуклеотидов ДНК — триплет.
Каждый триплет нуклеотидов кодирует определённую аминокислоту, которая будет встроена в растущую белковую цепь.
Оказалось, что многим аминокислотам соответствует не один, а несколько кодонов. Предполагается, что такое свойство генетического кода (избыточность) повышает надёжность хранения и передачи генетической информации при делении клеток.
Пример:
аминокислоте аланину соответствует 4 триплета — ЦГА, ЦГГ, ЦГТ и ЦГЦ. Получается, что случайная ошибка в третьем нуклеотиде кодона не сможет привести к изменениям в структуре белка — всё равно это будет кодон аланина.
К настоящему времени составлена карта генетического кода, то есть известно, какие триплеты в ДНК соответствуют той или иной из 20 аминокислот, входящих в состав белков.
Так как в молекуле ДНК содержатся сотни генов, то в её состав обязательно входят триплеты — стоп-кодоны, являющиеся «знаками препинания» и обозначающие начало или конец того или иного гена.
Свойства генетического кода:
1. Код триплетен – то естьодна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами.
2. Код универсален - все живые организмы (от бактерии до человека) используют единый генетический код.
3. Код избыточен - одна аминокислота кодируется более чем одним триплетом.
4. Код однозначен - каждый триплет соответствует только одной аминокислоте.
5. Код имеет «знаки «препинания» - в генетическом коде существует 3 триплета, появление которых означает прекращение синтеза белка. Такие триплеты находятся в конце гена и выполняют функцию знаков препинания.
Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК определяет её специфичность, а также специфичность белков организма, которые кодируются этой последовательностью. Эти последовательности индивидуальны и для каждого вида организмов, и для отдельных особей вида.
Транскрипция
Биосинтез белка — это один из видов пластического обмена, в ходе которого наследственная информация, закодированная в генах ДНК, реализуется в определённую последовательность аминокислот в белковых молекулах.
Процесс биосинтеза белка состоит из двух этапов: транскрипции и трансляции.
Каждый этап биосинтеза катализируется соответствующим ферментом и обеспечивается энергией АТФ.
Биосинтез происходит в клетках с огромной скоростью. В организме высших животных в одну минуту образуется до 60 тыс. пептидных связей.
Транскрипция — это образование молекулы и-РНК посредством снятия (списывания) информации с ДНК.
Носителем генетической информации является ДНК, расположенная в клеточном ядре.
В ходе транскрипции участок двуцепочечной ДНК «разматывается», а затем на одной из цепочек синтезируется молекула иРНК.
Информационная (матричная) РНК состоит из одной цепи и синтезируется на ДНК в соответствии с правилом комплементарности.
Формируется цепочка иРНК, представляющая собой точную копию второй (нематричной) цепочки ДНК (только вместо тимина включён урацил). Так информация о последовательности аминокислот в белке переводится с «языка ДНК» на «язык РНК».
Так как в одной молекуле ДНК может находиться множество генов, очень важно, чтобы синтез иРНК начался со строго определённого места ДНК. Поэтому в начале каждого гена находится особая специфическая последовательность нуклеотидов, называемая промотором.
Фермент продолжает синтезировать иРНК до тех пор, пока не дойдёт до очередного «знака препинания» в молекуле ДНК — терминатора (это последовательность нуклеотидов, указывающая на то, что синтез иРНК нужно прекратить).
3. Трансляция