Биосинтез белка

1.

2.

Биосинтез белка —
сложный
многостадийный
процесс синтеза
полипептидной цепи из
аминокислот,
происходящий на
рибосомах с участием
молекул мРНК и тРНК.
Процесс биосинтеза
белка требует
значительных затрат
энергии.

3.

Для того, чтобы синтезировался белок, информация о
последовательности нуклеотидов в его первичной структуре должна
быть доставлена к рибосомам. Этот процесс включает два этапа –
транскрипцию и трансляцию.
Транскрипция (переписывание) информации происходит путем синтеза
на одной из цепей молекулы ДНК одноцепочной молекулы РНК,
последовательность нуклеотидов которой точно соответствует
последовательности нуклеотидов матрицы – полинуклеотидной цепи
ДНК.
Она (и - РНК) является посредником, передающим информацию от ДНК
к месту сборки молекул белка в рибосоме. Синтез и - РНК
(транскрипция) происходит следующим образом. Фермент (РНК полимераза) расщепляет двойную цепочку ДНК, и на одной из ее цепей
(кодирующей) по принципу комплементарности выстраиваются
нуклеотиды РНК. Синтезированная таким образом (матричный синтез)
молекула и - РНК выходит в цитоплазму, и на один ее конец
нанизываются малые субъединицы рибосом.

4.

5.

Система записи генетической информации в ДНК (и - РНК) в виде
определенной последовательности нуклеотидов называется генетическим кодом.
Т.е. единица генетического кода (кодон) — это триплет нуклеотидов в ДНК или
РНК, кодирующий одну аминокислоту.
Всего генетический код включает 64 кодона, из них 61 кодирующий и 3 не
кодирующих (кодоны-терминаторы, свидетельствующие об окончании процесса
трансляции).
Кодоны-терминаторы в и - РНК: УАА, УАГ, УГА, в ДНК: АТТ, АТЦ, АЦТ.
Начало процесса трансляции определяет кодон-инициатор (АУГ, в ДНК —
ТАЦ), кодирующий аминокислоту метионин. Этот кодон первым входит в
рибосому. Впоследствии метионин, если он не предусмотрен в качестве первой
аминокислоты данного белка, отщепляется.

6.

Генетический код обладает
характерными свойствами.
1. Универсальность — код одинаков
для всех организмов. Один и тот же
триплет (кодон) в любом организме
кодирует одну и ту же аминокислоту.
2. Специфичность — каждый кодон
шифрует только одну аминокислоту.
3. Вырожденность — большинство
аминокислот могут кодироваться
несколькими кодонами. Исключение
составляют 2 аминокислоты —
метионин и триптофан, имеющие лишь
по одному варианту кодона.
4. Между генами имеются «знаки
препинания» — три специальных
триплета (УАА, УАГ, УГА), каждый из
которых обозначает прекращение
синтеза полипептидной цепи.
5. Внутри гена «знаков препинания»
нет.

7.

В цитоплазме на один из концов и - РНК (а
именно на тот, с которого начинается синтез
молекулы в ядре) вступает рибосома и
начинается синтез полипептида. По мере
продвижения по молекуле РНК рибосома
транслирует триплет за триплетом,
последовательно присоединяя аминокислоты к
растущему концу полипептидной цепи. Точное
соответствие аминокислоты коду триплета и РНК обеспечивается т - РНК.
Транспортные РНК (т - РНК) «приносят»
аминокислоты в большую субъединицу
рибосомы. Молекула т - РНК имеет сложную
конфигурацию. На некоторых участках ее
между комплементарными нуклеотидами
образуются водородные связи, и молекула по
форме напоминает лист клевера. На ее верхушке
расположен триплет свободных нуклеотидов
(антикодон), который соответствует
определенной аминокислоте, а основание
служит местом прикрепления этой
аминокислоты (рис. 1).

8.

Каждая т - РНК может переносить только свою аминокислоту.
Т-РНК активируется специальными ферментами, присоединяет
свою аминокислоту и транспортирует ее в рибосому. Внутри
рибосомы в каждый данный момент находится всего два
кодона и-РНК. Если антикодон т-РНК является
комплементарным кодону и-РНК, то происходит временное
присоединение т-РНК с аминокислотой к и-РНК. Ко второму
кодону присоединяется вторая т-РНК, несущая свою
аминокислоту. Аминокислоты располагаются рядом в большой
субъединице рибосомы, и с помощью ферментов между ними
устанавливается пептидная связь.
Одновременно разрушается связь между первой
аминокислотой и ее т-РНК, и т-РНК уходит из рибосомы за
следующей аминокислотой. Рибосома перемещается на один
триплет, и процесс повторяется. Так постепенно наращивается
молекула полипептида, в которой аминокислоты
располагаются в строгом соответствии с порядком
кодирующих их триплетов (матричный синтез) (рис. 2).