Биосинтез белка. Генетический код

1. Биосинтез белка

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ
КОД
БИОСИНТЕЗ БЕЛКА

2.

3.

4.

5.

Реакции матричного синтеза
Во время этих реакций происходит синтез полимерных
молекул по плану, заложенному в структуре других
полимерных молекул-матриц.
На одной матрице может быть синтезировано неограниченное
количество молекул-копий.
К этой категории реакций относятся:
1. репликация,
2.транскрипция,
3.трансляция,
4.обратная транскрипция.
Центральная догма молекулярной биологии:
ДНК РНК белок.

6.

7. Биосинтез белка состоит из этапов:

• 1. Транскрипция (переписывание информации с ДНК на
иРНК).
• 2. Сплайсинг (процессинг) - (только у эукариот) –
созревание иРНК: удаление из нее участков, не
кодирующих белок (интронов) и сшивание экзонов,
которые кодируют аминокислоты.
• 3. Экспорт иРНК из ядра в цитоплазму (только у эукариот).
• 4. Соединение иРНК с рибосомой, тРНК с аминокислотами.
• 5. Трансляция (синтез белка). Внутри рибосомы к кодонам
иРНК по принципу комплементарности присоединяются
антикодоны тРНК. Рибосома соединяет между собой
аминокислоты, принесенные тРНК, получается белок.
• 6. Посттрансляционная модификация — формирование
вторичной, третичной и четвертичной структуры белка при
участии ферментов и с затратой энергии.

8.

9.

10. Этапы биосинтеза

Транскрипция
Трансляция
Пострансляционная
модификация

11. Транскрипция

• Транскрипция («списывание») — процесс
синтеза РНК с использованием ДНК в
качестве матрицы (перенос генетической
информации с ДНК на РНК).
• Несомненно, транскрипция происходит в
соответствии с принципом
комплементарности азотистых оснований:
А - У, Т - А, Г - Ц, Ц - Г .

12.

13.

Транслируемая область начинается на 5’–конце кодономинициатором, заканчивается на 3’–конце кодономтерминатором.

14.

Транскрипция осуществляется в несколько
этапов:
• Инициация (лат. injicere — вызывать)
Образуется несколько начальных кодонов иРНК.
• Элонгация (лат. elongare — удлинять)
Нити ДНК последовательно расплетаются,
освобождая место для передвигающейся РНКполимеразы. Молекула иРНК быстро растет.
• Терминация (лат. terminalis —
заключительный)
Достигая особого участка цепи ДНК терминатора, РНК-полимераза получает сигнал к
прекращению синтеза иРНК. Транскрипция
завершается. Синтезированная иРНК
направляется из ядра в цитоплазму.

15. Трансляция (от лат. translatio — перенос, перемещение)

• Куда же отправляется новосинтезированная
иРНК в процессе транскрипции?
• На следующую ступень - в процесс
трансляции. Он заключается в синтезе
белка на рибосоме по матрице иРНК.
Последовательность кодонов иРНК
переводится в последовательность
аминокислот.

16. Этапы трансляции

• Инициация
Информационная РНК (иРНК, синоним - мРНК (матричная РНК))
присоединяется к рибосоме, состоящей из двух субъединиц. Вне процесса
трансляции субъединицы рибосом находятся в разобранном состоянии.
• Первый кодон иРНК, старт-кодон, АУГ оказывается в центре рибосомы,
после чего тРНК приносит аминокислоту, соответствующую кодону АУГ метионин.
• Элонгация
Рибосома делает шаг, и иРНК продвигается на один кодон: такое в фазу
элонгации происходит десятки тысяч раз. Молекулы тРНК приносят новые
аминокислоты, соответствующие кодонам иРНК. Аминокислоты соединяются
друг с другом: между ними образуются пептидные связи, молекула белка
растет.
Доставка нужных аминокислот осуществляется благодаря точному
соответствию 3 нуклеотидов (кодона) иРНК 3 нуклеотидам (антикодону)
тРНК. Язык перевода между иРНК и тРНК выглядит как: А (аденин) - У
(урацил), Г (гуанин) - Ц (цитозин). В основе этого также лежит принцип
комплементарности.

17.

18.

19. Транслокация

• Движение рибосомы вдоль молекулы иРНК
называется транслокация. Нередко в
клетке множество рибосом садятся на одну
молекулу иРНК одновременно образующаяся при этом структура
называется полирибосома (полисома). В
результате происходит одновременный
синтез множества одинаковых белков.

20. Терминация

• Синтез белка - полипептидной цепи из
аминокислот - в определенный момент
завершатся. Сигналом к этому служит
попадание в центр рибосомы одного из так
называемых стоп-кодонов: УАГ, УГА, УАА.
Они относятся к нонсенс-кодонам
(бессмысленным), которые не кодируют ни
одну аминокислоту. Их функция завершить синтез белка.

21.

22.

23.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ…
• Всего в природе найдено около 200 аминокислот, но
только 20 из них являются протеиногенными, т.е.
только 20 из них попали в таблицу генетического кода
и участвуют в построении белков в живых организмах.
• Любой белок начинает синтезироваться с
аминокислоты метионин (со старт-кодона - АУГ), в
дальнейшем, если она не нужна, то она отрезается
• Благодаря стоп-кодонам (УАА, УГА, УАГ) завершается
синтез белка

24.

25.

Повторение
Письменное задание:
Участок молекулы ДНК имеет вид:
–Т–А–Ц –А–А–Т–Г– Ц–Ц–А–Т–Т–
|| || ||| || || || ||| ||| ||| || || ||
–А–Т– Г –Т–Т–А–Ц–Г –Г– Т–А–А–
1. Запишите молекулу и-РНК, образовавшуюся в
результате транскрипции (кодогенной считать
верхнюю цепочку молекулы ДНК).
2. Обозначьте кодон-инициатор и стоп-кодон.
3. Запишите название полипептида, закодированного в
данном участке ДНК.

26.

Проверка
1. и-РНК имеет вид:
–А–У–Г–У–У–А–Ц–Г–Г–У–А–А–
2. – А – У – Г – У – У – А – Ц – Г – Г – У – А – А –
кодон инициатор
кодон терминатор
3. Полипептид:
мет – лей – арг
(метионин – лейцин – аргинин )

27.

Повторение
Письменное задание (в тетради):
Полипептид состоит из следующих аминокислот:
метионин – гистидин - триптофан
1. Запишите участок молекулы ДНК, кодирующий
данный пептид.
Проверка :
ДНК:
–Т–А–Ц –Г–Т–А–А–Ц–Ц–А–Т–Т–
|| || ||| ||| || || || ||| ||| || || ||
–А–Т–Г –Ц–А–Т–Т–Г – Г–Т–А–А–

28.

Теперь самостоятельно:
Какова последовательность
нуклеотидов и-РНК, записанной на
отрезке ДНК:
Т-А-Ц-Г-Г-А-Т-Ц-А-Ц-Г-А.
Какова аминокислотная
последовательность молекулы
белка?
Какие т-РНК участвовали в биосинтезе
белка?