Энергетическое обеспечение биосинтеза белка и нуклеиновых кислот

1. Энергетическое обеспечение биосинтеза белка и нуклеиновых кислот

Быкова Н.В
371742-3БХ

2.

Биосинтез нуклеиновых кислот
ДНК
Азотистое
основание
А,Г, Ц, Т
РНК
Азотистое
основание
А, Г, Ц, У
Углевод
дезоксирибоза
Углевод
рибоза
Фосфорная кислота
Фосфорная кислота

3.

Биосинтез пуриновых нуклеотидов
На синтез ИМФ тратится
6 молекул АТФ.
ГТФ -3 АТФ
АТФ -1 ГТФ, 1 АТФ

4.

Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов
На синтез УМФ
тратится 2 АТФ.
УТФ – 2АТФ
ЦТФ -1АТФ
ТТФ – 2 АТФ

5.

Биосинтез ДНК
Репликация - это процесс самоудвоения ДНК.
Этапы:
1) Инициация
2) Элонгация
3) Терминация
Источники энергии:
дАТФ, дТТФ, дГТФ, дЦТФ
Репарация ДНК – процесс исправления ошибок, случайно
возникающих при репликации ДНК и после ее завершения.
1)Специфическая ДНК-эндонуклеаза обнаруживает повреждение в цепи ДНК и
гидролизует фосфодиэфирную связь с 5'-конца от повреждения ДНК.
2. Экзонуклеаза удаляет участок цепи ДНК с повреждением (несколько
нуклеотидных остатков по обе стороны от места повреждения).
3. К 3'-концу образовавшейся «бреши» присоединятся ДНК-полимераза и,
используя дНТФ в качестве субстратов и доноров энергии, заполнят «брешь».
4. Одиночный разрыв между вновь синтезированной и основной цепями ДНК
устраняет ДНК-лигаза, использующая АТФ в качестве источника энергии.

6.

Биосинтез РНК
Транскрипция - процесс переписывания генетической
информации, закодированной в виде определенной
последовательности дезоксирибонуклеотидов ДНК, на молекулу
РНК.
Необходимые элементы:
• матрица – одна из цепей ДНК,
• растущая цепь – РНК,
• субстрат для синтеза –
рибонуклеотиды (УТФ, ГТФ, ЦТФ,
АТФ),
• источник энергии – УТФ, ГТФ,
ЦТФ, АТФ.
• ферменты РНК-полимеразы и
белковые факторы транскрипции
Выделяют три стадии транскрипции:
1)инициация
2)элонгация
3)терминация

7.

Биосинтез белка — это один из видов
пластического
обмена,
в
ходе
которого
наследственная информация, закодированная в
генах ДНК, реализуется в определенную
последовательность аминокислот в белковых
молекулах.

8.

Этапы синтеза белка
Трансляция
инициация
элонгация
Необходимые элементы
Аминокислоты
Нуклеиновые кислоты
Много ферментов
терминация
Много энергии (АТФ, ГТФ)
Ионы Mg+2

9.

10.

А – антикодон; Б – участок соединения с
аминокислотойА – антикодон; Б – участок
соединения с аминокислотой

11.

Инициация трансляции
заключается в объединении двух находящихся до этого
порознь в цитоплазме субчастиц рибосомы на определенном
участке мРНК и присоединении к ней первой аминоацил-тРНК.
Энергетические затраты – 1 ГТФ

12.

Элонгация трансляции
Элонгация представляет собой циклически повторяющиеся события при
которых происходит:
1)присоединение аминоацил-тРНК к кодону мРНК, аминокислота
встраивается в А-центр рибосомы. Источником энергии служит ГТФ.
2) Фермент пептидилтрансфераза осуществляет перенос метионина с
метионил-тРНК (в П-центре) на вторую аминоацил-тРНК (в А-центре) с
образованием пептидной связи между метионином и второй аминокислотой.
При этом уже активированная СООН-группа метионина связывается со
свободной NH2-группой второй аминокислоты. Здесь источником энергии
служит макроэргическая связь между аминокислотой и тРНК.
3)Фермент транслоказа перемещает мРНК относительно рибосомы таким
образом, что первый кодон АУГ оказывается вне рибосомы, второй кодон
(на рисунке ) становится напротив П-центра, напротив А-центра
оказывается третий кодон (на рисунке ). Для этих процессов необходима
затрата энергии ГТФ. Так как вместе с мРНК перемещаются закрепленные
на ней тРНК, то инициирующая первая тРНК выходит из рибосомы, вторая
тРНК с дипептидом помещается в П-центр.
Энергетические затраты – 2 ГТФ

13.

Терминация трансляции
Синтез белка продолжается до тех пор, пока рибосома не достигнет на мРНК
особых терминирующих кодонов – стоп-кодонов УАА, УАГ, УГА. Когда
рибосома доходит до терминирующего кодона м-РНК, происходит распад
комплекса, полипептидная цепь отделяется от м-РНК (матрицы) за счет
энергии ГТФ, освобождается готовый полипептид и идет в цитозоль.
Энергетические затраты – 1 ГТФ.

14.

Энергетические затраты в процессе
трансляции:
nАК + nАТФ (активация) + ГТФ(инициация) +
2(n-1) ГТФ (элонгация) + ГТФ (терминация) →
полипептид + nАМФ + nФФн + 2nГДФ + 2nФн.