Синтез белка
TRANSCRIPT
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?