Биосинтез белка. Система записи последовательности аминокислот в белке

1.

Биосинтез
белка
ВВ №5

2.

Биосинтез
белка
Транскрипц
ия
Трансляци
я

3.

система записи последовательности аминокислот в
белке с помощью последовательности нуклеотидов
в генетическом коде
Генетический
код
участок молекулы ДНК, в котором
закодирована информация о
последовательности аминокислот в белке
Ген
Трипл
ет
три любых последовательных нуклеотида, но
обычно термин используется для ДНК
Кодо
н
три нуклеотида в иРНК, которые кодируют
аминокислоту
Антикод
он
Экзон
ы
три нуклеотида в центральной петле тРНК, которые
соответствуют кодону (становится напротив кодона,
поэтому и антикодон)
кодирующи
е участки
гена
некодирующ
ие участки
гена
Интрон
ы

4.

Промото
р
Участок гена, с которой начинается
транскрипция
Участок гена, на котором завершается
транскрипция
Стар
ткодо
н
кодон, с которого
начинается
трансляция
кодон, которым
трансляция
заканчивается
Терминат
ор
Стоп
кодо
н

5.

Свойство
Триплетность
Однозначность
(cпецифичность)
Избыточность
(вырожденность
)
Полярность
Пояснение
группа из 3-х нуклеотидов кодирует одну аминокислоту
3 НК = 1 АК → ЦГА = Арг (аргинин)
Один триплет кодирует определённую аминокислоту
триплет ГГЦ = Гли (глицин) - и больше ничего!
Одну и ту же аминокислоту можно закодировать несколькими
видами триплетов
Фен можно закодировать двумя кодонами: УУУ и УУЦ
Триплеты считываются только в одном направлении!
триплет АГЦ = серин, а если перевернуть, то получится ЦГА =
аргинин
Непрерывность
Триплеты считываются один за другим, последовательно, то есть
непрерывно
Неперекрываемо
сть
Каждый нуклеотид может входит в состав только одного триплета
Пример: АУГААГЦГУ
Универсальность
Генетический код одинаков для всех живых организмов

6.

7.

Транскрипци
я
Этап
ы
Инициац
ия
Элонгаци
я
?
?
?
?
?
Терминац
ия

8.

Процессин
г
интрон
ов
экзоно
в
пре-РНК
зрелая
РНК

9.

Трансляц
ия
Этап
ы
Инициац
ия
?
?
?
?
Элонгаци
я
?
?
Терминац
ия

10.

Трансляц
ия

11.

12.

13.

14.

Центральная
Задача
№1
петля тРНК
1.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.
1) По принципу комплементарности (с учётом антипараллельности) на основе
транскрибируемой цепи ДНК находим участок центральной петли тРНК:
➖ тРНК: 5’-ЦГА АГГ УГА ЦАА УГУ-3’
2) Если третий триплет соответствует антикодону тРНК 5’-УГА-3’, то для нахождения
кодона иРНК сначала запишем тРНК в обратном направлении (3’→5’), получим 3’-АГУ- 5’
➖ По принципу комплементарности определяем кодон иРНК: 5'–УЦА–3’.
3) По таблице генетического кода кодону 5'-УЦА-3' соответствует аминокислота Сер,
которую и будет переносить данная тРНК.

15.

Задача
№2
Старткодон
Синтез молекулы белка всегда начинается с аминокислоты мет.
Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется молекула белка, имеет следующую последовательность
нуклеотидов (верхняя цепь матричная (транскрибируемая)):
5’-ААТАЦГЦГТТЦАТЦГ-3’
3’-ТТАТГЦГЦААГТАГЦ-5’
Найдите первый кодирующий триплет на смысловой цепи ДНК. Установите кодирующую последовательность
нуклеотидов иРНК и аминокислотную последовательность молекулы белка, которые синтезируются на данном
фрагменте ДНК. Объясните последовательность решения задачи. Для выполнения задания используйте таблицу
генетического кода. При написании последовательностей нуклеиновых кислот указывайте направление цепи.
1) По таблице генетического кода можно установить, что аминокислоту Мет кодирует
кодон иРНК 5'-АУГ-3’.
По принципу комплементарности можно определить, что кодон 5’-АУГ-3’ соответствует
триплету 3'-ТАЦ-5' транскрибируемой цепи ДНК, который соответствует триплету 5'-АТГ-3'
2)
На основании
ДНК, начиная с триплета 3'-ТАЦ-5', по принципу
смысловой
цепи транскрибируемой
ДНК
комплементарности можно установить последовательность кодирующей
последовательности нуклеотидов иРНК: 5'-АУГ ААЦ ГЦГ УАУ-3'.
3)По таблице генетического кода можно найти последовательность аминокислот: мет-аснала-тир.

16.

Задача
№3
Мутация
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.
1) По принципу комплементарности на основе 4 триплета исходного фрагмента
транскрибируемой цепи ДНК: 3'-ЦТА-5' (смысловой цепи: 5'-ГАТ-3'), находим кодон иРНК: 5'ГАУ-3’,
2) По таблице генетического кода определяем, что он кодирует
аминокислоту Асп.
3)В иРНК в четвёртом кодоне (5'-ГАУ-3’) нуклеотид А заменился на У (5’-ГУУ-3’, )
Во фрагменте ДНК в четвёртом триплете смысловой цепи 5'-ГАТ-3' нуклеотид А заменился
на Т (5’-ГТТ-3)
В транскрибируемой цепи в четвёртом триплете 3’-ЦТА-5' нуклеотид Т заменился на А (5’4) Свойство генетического кода — универсальность (Код един для всех организмов,
ЦАА-3' )
живущих на Земле).

17.

Задача
№4
Антикодо
ны
Молекулы тРНК, несущие соответствующие антикодоны, входят в рибосому в следующем порядке: ГУА, УАЦ, УГЦ,
ГЦА. Определите последовательность нуклеотидов смысловой и транскрибируемой цепей ДНК, иРНК и аминокислот
в молекуле синтезируемого фрагмента белка. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу
генетического кода. При выполнении задания учитывайте, что антикодоны тРНК антипараллельны кодонам иРНК.
1) По принципу комплементарности определяем последовательность иРНК на основе
антикодонов тРНК, но сначала сориентируем антикодоны тРНК в направлении 3’→5’ так,
чтобы иРНК получилась в направлении 5’→3’
тРНК: 3’-АУГ -5’, 3’-ЦАУ -5’, 3’-ЦГУ -5’, 3’-АЦГ -5’
иРНК: 5’–УАЦ-ГУА-ГЦА-УГЦ–3’
2) На основе иРНК по принципу комплементарности находим транскрибируемую ДНК, а
потом на её основе находим смысловую.
Смысловая ДНК: 5’−ТАЦ-ГТА-ГЦА-ТГЦ−3’
Транскрибируемая ДНК: 3’−АТГ-ЦАТ-ЦГТ-АЦГ−5’
По таблице генетического кода на основе кодонов иРНК находим последовательность
аминокислот в пептиде:
Тир-Вал-Ала-Цис

18.

Задача
№5
РНКВирусы
Некоторые вирусы в качестве генетического материала несут РНК. Такие вирусы, заразив клетку, встраивают ДНКкопию своего генома в геном хозяйской клетки. В клетку проникла вирусная РНК следующей последовательности: 5’
− АУГГЦУУУУГЦА − 3’.
Определите, какова будет последовательность вирусного белка, если матрицей для синтеза иРНК служит цепь,
комплементарная вирусной РНК. Напишите последовательность двуцепочечного фрагмента ДНК, укажите 5’ и 3’
концы цепей. Ответ поясните.
1. По принципу комплементарности на основе вирусной РНК находим нуклеотидную
последовательность транскрибируемой ДНК, а на основе транскрибируемой
последовательность смысловой ДНК:
Транскрибируемая ДНК 3’− ТАЦ ЦГА ААА ЦГТ − 5’.
Смысловая ДНК: 5’−АТГ ГЦТ ТТТ ГЦА−3’
2) По принципу комплементарности на основе транскрибируемой ДНК находим
нуклеотидную последовательность иРНК:
иРНК: 5’−АУГ ГЦУ УУУ ГЦА−3’.
3) По таблице Генетического кода на основе иРНК определяем последовательность
вирусного белка:
Вирусный белок: Мет-Ала-Фен-Ала

19.

Задача
№5
Палиндром
В цепи РНК и ДНК могут иметься специальные комплементарные участки – палиндромы, благодаря которым у молекулы может
возникать вторичная структура.
Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли т-РНК, имеет следующую последовательность
нуклеотидов (нижняя цепь – матричная):
5ʹ–ТЦГААГТАГТТЦТТЦГА–3ʹ
3ʹ–АГЦТТЦАТЦААГААГЦТ–5ʹ
Установите нуклеотидную последовательность участка т-РНК, который синтезируется на данном фрагменте. Найдите на данном участке
палиндром и установите вторичную структуру центральной петли т-РНК. Определите аминокислоту, которую будет транспортировать
эта т-РНК в процессе биосинтеза белка, если антикодон равноудалён от концов палиндрома.
–У
–
–
–
–
–
–
–
1) По транскрибируемой цепи ДНК по принципу комплементарности определяем
нуклеотидную последовательность участка центральной петли т-РНК:
центральная петля тРНК: 5ʹ–УЦГААГУАГУУЦУУЦГА–3ʹ
2) Палиндромом являются комплементарные участки тРНК : 5ʹ–УЦГААГ–3ʹ (3ʹ–АГЦУУЦ–5ʹ),
оставшиеся некомплементарные нуклеотиды образуют –петлю
тРНК
А
У
–
У–Ц–Г–А– –
3) Построим вторичную
А–Г
Г
структуру тРНК:
–
А–Г–Ц–У–
4) В центре петли находим антикодон
т-РНК 5ʹ–АГУ–3ʹ, иУпо принципу комплементарности
У–Ц
определяем
кодон
и-РНК: 3ʹ–УЦА–5ʹ
(сориентируем
в направлении
5’→3’, дляаминокислота
определения тре, которую
5) По таблице
генетического
кода кодону
и-РНК соответствует
аминокислоты
- 5ʹ–АЦУ–3ʹ)
будет переносить
данная т-РНК

20.

По способу получения энергии
типы
питания:
Автотрофно
е
От греч.
«аутос» - сам
+
«трофи» - пища
Гетеротрофно
е
От греч.
«гетеро» - другой
+
«трофи» - пища
Миксотрофн
ое
От греч.
«миксис» смешение
+
«трофи» - пища

21.

Автотрофное питание
делится
на:
Фототрофн
ое
От греч.
«фотос» свет
+
«трофи» пища
Хемотрофно
е
От греч.
«хемея» химия?
+
«трофи» пища

22.

Гетеротрофы
по способу
поглощени
я:
Фаготрофы
(голозои)
От греч.
«фагос» пожирающий
+
«трофи» - пища
Осмотрофы
От греч.
«осмос» давление
+
«трофи» пища

23.

Угадай
кто?

24.

Угадай
кто?

25.

Бактерии в круговороте
азота
1. N2 → NH4+
Азотфиксирующие:
мертвые органические вещества
2. → NH4+
Аммонифицирующи
е: NH + → NO -→ NO 4
2
3
3. NO - или NO - →N
2
3
2
Нитрифицирующие:

26.

Разбираемся:
Денитрифицирую
щие
Нитрифицирую
щие
Клубеньков
ые
Азотфиксирующ
ие
Аммонифицирующ
ие

27.

это специализированные белки,
присутствующие во всех организмах и
катализирующие биохимические реакции
Фермент
ы
Фермент
Апоферме
нт
Кофермент
или
кофактор
Ферменты - это глобулярные
или фибриллярные белки?

28.

Строение и механизм
работы

29.

Фактор
ы
1. Почему очень высокую
температуру
необходимо сбивать?
2. Что будет, если рН
крови немного
изменится в ту или иную
сторону?
3. Почему ферменты,
которые работают в
ротовой полости, не
работают в желудке?