Пластический обмен (биосинтез белка и решение задач на биосинтез)

1.

Биология
ЕГЭ
Урок 8
ЕГЭ
Пластический обмен (биосинтез белка и
решение задач на биосинтез)

2.

Трансляция (биосинтез белка)
Трансляция — это синтез полипептидных цепей белков,
выполняемый по матрице иРНК в рибосомах.
2

Трансляция (биосинтез белка)
Аминокислоты, необходимые для синтеза белка,
доставляются в рибосомы с помощью т-РНК.
Молекула т-РНК имеет форму листа клевера, на
вершине которого имеется последовательность из
трех нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам
кодона в и-РНК. Эта последовательность
называется антикодоном. Фермент кодаза
опознает т-РНК и присоединяет к ней
соответствующую аминокислоту (тратится энергия
одной молекулы АТФ).
3

4.

Трансляция (биосинтез белка)
Биосинтез белка начинается с того (у бактерий), что кодон АУГ,
расположенный на первом месте в копии с каждого гена, занимает
место на рибосоме в донорном участке и к нему
присоединяется т-РНК, несущая формилметионин (это
измененная форма аминокислоты метионина). После завершения
синтеза белка формилметионин отщепляется от полипептидной
цепочки.
4

5.

Трансляция (биосинтез белка)
На рибосоме имеются два участка для связывания двух молекул тРНК: донорный и акцепторный.
В акцепторный участок поступает т-РНК с аминокислотой и
присоединяется к своему кодону и-РНК. Аминокислота этой т-РНК
присоединяет к себе растущую цепь белка, между ними возникает
пептидная связь. т-РНК, к которой присоединен растущий белок,
перемещается справа налево вместе с кодоном и-РНК в донорный участок
рибосомы. В освободившийся акцепторный участок приходит новая т-РНК с
аминокислотой, и все повторяется заново. Когда на рибосоме оказывается
один из знаков препинания, ни одна из т-РНК с аминокислотой не может
занять акцепторный участок. Синтез белка завершается, и полипептидная
цепь отрывается и покидает рибосому.
5

6.

Трансляция (биосинтез белка)
Если на одной и-РНК одновременно находится несколько рибосом, то
такую структуру называют полисомой. Полисома позволяет
синтезировать большее количество молекул белка за меньшее время.
6

7.

Трансляция (биосинтез белка)
Клетки разных тканей организма синтезируют разные белки (так,
амилаза синтезируется клетками слюнных желез; инсулин — клетками
поджелудочной железы и т. п.). При этом все клетки организма образовались
из зиготы путем ее многократного деления митозом, т. е. имеют одинаковый
генетический набор. Эти отличия связаны с тем, что в разных клетках
транскрипции подвергаются разные участки ДНК, т. е. образуются разные иРНК, по которым и синтезируются белки.
Таким образом, в каждой клетке реализуется только часть наследственной
информации, а не вся информация целиком.
7

8.

Транскрипция. Созревание РНК
Транскрипция — это процесс синтеза и-РНК по
матрице ДНК.
8

9.

Транскрипция. Созревание РНК
У эукариот происходит в ядре,
митохондриях и хлоропластах, у прокариот
— в цитоплазме. Двойная спираль ДНК
состоит из матричной (некодирующей,
антисмысловой) и нематричной (кодирующей,
смысловой) цепей. Матричная цепь ДНК
служит основой (матрицей) для синтеза и-РНК.
Кодирующая (нематричная) цепь ДНК по
последовательности нуклеотидов совпадает с
и-РНК, с одним лишь отличием в нуклеотидах:
в ДНК содержится тимин, в и-РНК — урацил.
9

10.

Транскрипция. Созревание РНК
Транскрипция состоит из трех фаз:
★
★
★
10
инициация — начало синтеза и-РНК.
Во время этой стадии фермент
РНКполимераза прикрепляется к
промотору (это участок в начале
гена) матричной цепи ДНК;
элонгация — это синтез молекулы иРНК по правилу комплементарности;
терминация — завершение синтеза
и-РНК и ее отделение от матричной
цепи ДНК. В результате у эукариот
образуется пре-иРНК, а у прокариот
— зрелая и-РНК.

11.

Посттранскрипционные процессы у эукариот
После образования пре-и-РНК начинается
созревание или процессинг и-РНК. При этом
из молекулы РНК удаляются интронные
участки (не несущие информацию о
структуре белка) с последующим
соединением экзонных участков (этот
процесс называют сплайсингом).
Одновременно происходит кепирование и
полиаденирование.
Кепирование — это прикрепление к 5′концу молекулы и-РНК одного или
нескольких модифицированных
нуклеотидов, что обеспечивает правильную
установку уже зрелой и-РНК в рибосоме.
Полиаденирование — это присоединение к
3′-концу и-РНК нескольких десятков или
сотен аденозиновых нуклеотидов. Этот
процесс удлиняет время существования
данной и-РНК в клетке, позволяя уменьшить
затраты ресурсов и энергии на ее синтез.
После завершения этих процессов
зрелая иРНК выходит из ядра и
направляется к месту синтеза белка (к
11рибосомам).

12.

Типы РНК
В результате транскрипции в клетке
образуются все виды РНК. Основными из
них являются:
❏ Матричные, или информационные
РНК (сокращенно мРНК, или иРНК), в
которых закодирована
последовательность аминокислот в
белке.
❏ Транспортные РНК (сокращенно
тРНК), переносящие активированные
аминокислоты к месту синтеза белка.
❏ Рибосомные РНК (сокращенно рРНК),
образующие рибосомы, частицы, в
которых происходит биосинтез белка.
12

13.

Решение задач

14.

Правила пользования таблицей: Первый нуклеотид в триплете берётся из левого
вертикального ряда; второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого
вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится
искомая аминокислота.
Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой
синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов
(верхняя цепь смысловая, нижняя транскрибируемая).
5’-ЦГААГГТГАЦААТГТ-3’
3’-ГЦТТЦЦАЦТГТТАЦА-5’
Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте,
обозначьте 5’ и 3’ концы этого фрагмента и определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в
процессе биосинтеза белка, если третий триплет с 5’ конца соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните.
Для решения задания используйте таблицу генетического кода.
14

15.

16.

Правила пользования таблицей: Первый нуклеотид в триплете берётся из левого
вертикального ряда; второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого
вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится
искомая аминокислота.
Фрагмент начала гена имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь — смысловая,
нижняя — транскрибируемая):
5’ − ТААТГАЦЦГЦАТАТАТЦЦАТ −3’
3’ − АТТАЦТГГЦГТАТАТАГГТА −5’
Ген содержит информативную и неинформативную части для трансляции. Информативная часть гена
начинается с триплета, кодирующего аминокислоту Мет. С какого нуклеотида начинается информативная
часть гена? Определите последовательность аминокислот во фрагменте полипептидной цепи. Ответ
поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
16

17.

18.

Правила пользования таблицей: Первый нуклеотид в триплете берётся из левого
вертикального ряда; второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого
вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится
искомая аминокислота.
Исходный фрагмент молекулы ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов (верхняя цепь —
смысловая, нижняя — транскрибируемая):
5’ − ГЦГГГЦТАТГАТЦТГ − 3’
3’ − ЦГЦЦЦГАТАЦТАГАЦ − 5’
В результате замены одного нуклеотида в ДНК четвёртая аминокислота во фрагменте полипептида
заменилась на аминокислоту Вал. Определите аминокислоту, которая кодировалась до мутации. Какие
изменения произошли в ДНК, иРНК в результате замены одного нуклеотида? Благодаря какому свойству
генетического кода одна и та же аминокислота у разных организмов кодируется одним и тем же триплетом?
Ответ поясните. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.
18

19.

20.

21.

22.

23.

24.

Правила пользования таблицей: Первый нуклеотид в триплете берётся из левого
вертикального ряда; второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого
вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится
искомая аминокислота.
Фрагмент генетического аппарата вируса, представленного молекулой РНК, имеет нуклеотидную
последовательность:
5' − АУГГУАГЦУУУУАУА − 3'
Определите нуклеотидную последовательность фрагмента двуцепочечной молекулы ДНК, которая
синтезируется в результате обратной транскрипции на вирусной РНК, укажите 5' и 3' концы. Установите
последовательность нуклеотидов в иРНК и аминокислот во фрагменте белка вируса, если матрицей для
синтеза иРНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК. Ответ поясните. Для решения задания
используйте таблицу генетического кода.
24

25.

26.

Правила пользования таблицей: Первый нуклеотид в триплете берётся из левого
вертикального ряда; второй — из верхнего горизонтального ряда и третий — из правого
вертикального. Там, где пересекутся линии, идущие от всех трёх нуклеотидов, и находится
искомая аминокислота.
Известно, что комплементарные цепи нуклеиновых кислот антипараллельны (концу в одной цепи соответствует 3ʹ конец
другой цепи). Синтез нуклеиновых кислот начинается с 5ʹ конца. Рибосома движется по иРНК в направлении от 5ʹ к 3ʹ
концу. Все виды РНК синтезируются на ДНКматрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок
центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов (нижняя цепь — матричная):
5’-ЦГААГГТГАЦААТГТ-3’
3’-ГЦТТЦЦАЦТГТТАЦА-5’
Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте и
определите аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет с 5ʹ
конца соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.
При написании нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.
26

27.

English Русский Rules