Трнк перенос аминокислот к месту сборки ирнк

Сегодня предлагаем ознакомится со статьей на тему: трнк перенос аминокислот к месту сборки ирнк с профессиональным описанием и объяснением.

Синтез белка

Участок молекулы ДНК имеет следующий состав:
Г-А-Т-Г-А-А-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т-Т-Ц. Перечислите не менее трех последствий, к которым может привести случайная замена седьмого нуклеотида тимина на цитозин (Ц).

[1]

1) произойдет генная мутация — изменится кодон третьей аминокислоты;
2) в белке произойдёт замена одной аминокислоты на другую (иле на вал), в результате изменится первичная структура белка;
3) могут измениться все остальные структуры белка, что повлечет за собой появление у организма нового признака.
4*) если после сплайсинга этот нуклеотид окажется третим нуклеотидом триплета или некодирующим участком ДНК, то может не произойти никаких изменений.
5*) если это часть управляющего участка (промотор, оператор), то синтез белка может прекратиться.
=======
*Сложно! Если не понимаете, то запоминать не надо!

Чем объясняется огромное разнообразие белков, образующихся в живых организмах? Укажите не менее трех причин.

[2]

1) В состав белков входит 20 видов аминокислот. Количество вариантов белка, состоящего из ста аминокислот, составляет 20 100 .
2) В состав белков могут входить разнообразные небелковые компоненты, например, углеводы в гликопротеинах, гем в гемоглобине.
3) Генные мутации, постоянно происходящие в организмах, приводят к изменению структуры белка, кодируемого данным геном.

Какова роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка?

ДНК содержит информацию для синтеза белка, иРНК переносит эту информацию к рибосоме, рРНК входит в состав рибосом, тРНК доставляет к рибосоме аминокислоты.

Почему реакции биосинтеза белка называют матричными?

В основе реакций матричного синтеза лежит комплементарное взаимодействие между нуклеотидами. Образуются полимеры, строение которых полностью определяется строением исходного вещества – матрицы. ДНК является матрицей для синтеза иРНК, а иРНК является матрицей для синтеза белка.

Что служит матрицей для синтеза и-РНК?

и-РНК синтезируется на матрице ДНК в процессе транскрипции.

Какие процессы происходят на рибосоме при биосинтезе белка?

1. К кодону, находящемуся в А-участке рибосомы, по принципу комплементарности присоединяется антикодон тРНК, несущей определенную аминокислоту.
2. рРНК катализирует образование пептидной связи между двумя находящимися радом (в А- и П-участках) аминокислотами. При этом вся цепочка, находившаяся в П-участке, «перевешивается» на аминокислоту, находящуюся в А-участке.
3. Рибосома сдвигается на один кодон. Пустая тРНК, стоявшая в П-участке, уходит в цитоплазму, тРНК с полипептидом оказывается в П-участке, а в А-участке оказывается новый, еще не транслированный кодон.

В каких случаях изменение последовательности нуклеотидов ДНК не влияет на структуру и функции соответствующего белка?

1) Если изменился третий нуклеотид триплета и получился триплет, кодирующий ту же самую аминокислоту.
2) Если изменения произошли в интроне, который будет вырезан в процессе сплайсинга.

В каких реакциях обмена веществ осуществляется связь между ядром, ЭПС, рибосомами, митохондриями?

В реакциях биосинтеза белка: в ядре синтезируется иРНК, в шероховатой ЭПС на рибосомах синтезируется белок, митохондрии поставляют АТФ для этих процессов.


В пробирку поместили рибосомы из разных клеток, весь набор аминокислот и одинаковые молекулы и-РНК и т-РНК, создали все условия для синтеза белка. Почему в пробирке будет синтезироваться один вид белка на разных рибосомах?

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

Рибосома осуществляет сборку молекулы белка в соответствии с информацией, записанной в иРНК. Поскольку иРНК поместили одинаковые, то и белки будут одинаковые.

Задачи на транскрипцию и трансляцию

Генетический код (иРНК)
Первое
основание
Второе основание Третье
основание
У Ц А Г
У Фен Сер Тир Цис У
Фен Сер Тир Цис Ц
Лей Сер А
Лей Сер Три Г
Ц Лей Про Гис Арг У
Лей Про Гис Арг Ц
Лей Про Глн Арг А
Лей Про Глн Арг Г
А Иле Тре Асн Сер У
Иле Тре Асн Сер Ц
Иле Тре Лиз Арг А
Мет Тре Лиз Арг Г
Г Вал Ала Асп Гли У
Вал Ала Асп Гли Ц
Вал Ала Глу Гли А
Вал Ала Глу Гли Г

Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАЦЦЦТЦАЦТТГ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

ДНК Т А Ц Ц Ц Т Ц А Ц Т Т Г
иРНК А У Г Г Г А Г У Г А А Ц
тРНК У А Ц Ц Ц У Ц А Ц У У Г
АК мет гли вал асн

Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК: ААТГЦАГГТЦАЦТЦАТГ. В результате мутации одновременно выпадают второй и пятый нуклеотиды. Запишите новую последовательность нуклеотидов в цепи ДНК. Определите по ней последовательность нуклеотидов в иРНК и последовательность аминокислот в полипептиде. Для выполнения задания используйте таблицу генетического кода.

Читайте так же:  Л карнитин с какого возраста можно
ДНК А Т Г А Г Г Т Ц А Ц Т Ц А Т Г
иРНК У А Ц У Ц Ц А Г У Г А Г У А Ц
АК тир сер сер глу тир

Одна из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ЦАТ- ГГЦ-ТГТ-ТЦЦ-ГТЦ… Объясните, как изменится структура молекулы белка, если произойдет удвоение четвертого триплета нуклеотидов в цепи ДНК?

Молекула белка удлинится на одну аминокислоту (аргинин). Форма третичной структуры белка изменится.

ДНК Ц А Т Г Г Ц Т Г Т Т Ц Ц Т Ц Ц Г Т Ц
иРНК Г У А Ц Ц Г А Ц А А Г Г А Г Г Ц А Г
АК вал про тре арг арг глн

В биосинтезе полипептида участвовали тРНК с антикодонами УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, кото­рый несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц) в двуцепочной молекуле ДНК. Ответ поясните.

тРНК У У А Г Г Ц Ц Г Ц А У У Ц Г У
иРНК А А У Ц Ц Г Г Ц Г У А А Г Ц А
ДНК Т Т А Г Г Ц Ц Г Ц А Т Т Ц Г Т
А А Т Ц Ц Г Г Ц Г Т А А Г Ц А

тРНК комплементарна иРНК, иРНК комплементарна кодирующей цепочке ДНК, две цепочки ДНК комплементарны друг другу. Количество аденина в двуцепочечной молекуле ДНК равно количеству тимина, количество гуанина равно количеству цитозина. Аденина и тимина по 7 штук, гуанина и цитозина по 8 штук.

В биосинтезе фрагмента молекулы белка участвовали последовательно молекулы тРНК с антикодонами ААГ, ААУ, ГГА, УАА, ЦАА. Определите аминокислотную последовательность синтезируемого фрагмента молекулы белка и нуклеотидную последовательность участка двухцепочечной молекулы ДНК, в которой закодирована информация о первичной структуре молекулы белка. Объясните последовательность ваших действий. Для решения задачи используйте таблицу генетического кода.

тРНК А А Г А А У Г Г А У А А Ц А А
иРНК У У Ц У У А Ц Ц У А У У Г У У
ДНК А А Г А А Т Г Г А Т А А Ц А А
Т Т Ц Т Т А Ц Ц Т А Т Т Г Т Т
аминокислоты фен лей про иле вал

1. По тРНК по принципу комплементарности находим иРНК.
2. По кодонам иРНК находим аминокислоты с использованием таблицы.
3. По иРНК по принципу комплементарности находим кодирующую цепь ДНК.
4. По кодирующей цепи ДНК по принципу комплементарности находим некодирующую цепь ДНК.

Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: АЦГЦЦГЦТААТТЦАТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

ДНК А Ц Г Ц Ц Г Ц Т А А Т Т Ц А Т
тРНК У Г Ц Г Г Ц Г А У У А А Г У А

На цепочке ДНК по принципу комплементарности строится тРНК. Третий антикодон ГАУ будет присоединяться к кодону ЦУА. В таблице генетического кода находим, что кодону ЦУА соответствует аминокислота лейцин.

В результате мутации во фрагменте молекулы белка аминокислота треонин (тре) заменилась на глутамин (глн). Определите аминокислотный состав фрагмента молекулы нормального и мутированного белка и фрагмент мутированной иРНК, если в норме иРНК имеет последовательность ГУЦАЦАГЦГАУЦААУ. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

иРНК Г У Ц А Ц А Г Ц Г А У Ц А А У
нормальный белок вал тре ала иле асн

После мутации фрагмент молекулы белка будет иметь состав вал-глн-ала-иле-асн. Глутамин кодируется кодонами ЦАА и ЦАГ, следовательно, мутированная иРНК будет ГУЦЦААГЦГАУЦААУ или ГУЦЦАГГЦГАУЦААУ.

Трнк перенос аминокислот к месту сборки ирнк

§ 16. ПЕРЕНОС ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В КЛЕТКЕ: ТРАНСляцИЯ

Читайте так же:  Креатин в продуктах таблица

Синтез белка (трансляция) в клетке представляет собой, пожалуй, самый сложный биосинтетический процесс. В нем участвует очень большое число белков, иРНК, тРНК, рРНК в составе рибосом и другие молекулы. При его протекании затрачивается большое количество энергии. Различают несколько стадий биосинтеза белка: активация аминокислот, инициация, элонгация и терминация.

Соответствие между полинуклеотидной и полипептидной последовательностями

Синтез белка отличается от других матричных процессов (репликации, транскрипции) тем, что между матрицей (иРНК) и продуктом (белком) нет комплементарного соответствия. Для расшифровки нуклеотидной последовательности необходим генетический код. Он устанавливает соответствие между нуклеотидной последовательностью иРНК и синтезируемой на ней полипептидной цепью. Единицей генетического кода является кодон. Кодон представляет собой последовательность, состоящую из трех нуклеотидов, т.е. триплет. Всего существует 64 кодона. Из них 61 кодон используется для кодирования аминокислот. Три же кодона не кодируют ни одну из аминокислот и служат сигналом для остановки синтеза полипептидной цепи. Это так называемые терминирующие, или нонсенс-кодоны. Каждому кодону (из 61) соответствует строго определенная аминокислота, например, триплету УУУ соответствует аминокислота фенилаланин (таблица 6), т.е. код однозначен. Следовательно, зная последовательность иРНК, можно определить аминокислотную последовательность закодированного в ней полипептида:

Трансляция иРНК (считывание информации) начинается с инициирующего триплета – АУГ, и далее расшифровывается каждый последующий триплет в направлении от 5’-конца молекулы иРНК к 3’-концу, заканчивается синтез полипептида на одном из трех терминирующих кодонов (рис. 52). Синтез же полипептидной цепи начинается с N-конца.

Рис. 52. Кодирующая последовательность начинается с инициирующего триплета и заканчивается терминирующим

Как ранее отмечалось, существуют 20 стандартных аминокислот. Этим 20 аминокислотам соответствует 61 кодон. Таким образом, почти каждой стандартной аминокислоте соответствует несколько кодонов, т.е. одна аминокислота может быть закодирована несколькими кодонами. Из этого следует, что нельзя однозначно перевести аминокислотную последовательность данного белка в нуклеотидную последовательность иРНК.

Примечание: Терм. 1 – терминирующий кодон

Иниц. 2 – инициирующий кодон

Информационная РНК

Информационные РНК (их еще называют матричные РНК (мРНК)) служат матрицами для биосинтеза полипептидных цепей. Они содержат линейную последовательность кодонов, которые и определяют первичную структура белка. иРНК – это одноцепочечные молекулы. Одна молекула иРНК может кодировать одну или несколько полипептидных цепей. Если иРНК несет информацию об одной полипептидной цепи, то ее называют моноцистронной, если о двух или более – полицистронной. иРНК прокариот бывают часто полицистронными, иРНК эукариот являются моноцистронными. На 3’- и 5’- концах иРНК содержат некодирующие последовательности. Полицистронные иРНК также могут содержать нетранслируемые межгенные области, которые разделяют участки, кодирующие полипептидные цепи. иРНК эукариот на 5’-конце имеет кэп, а на 3’- конце – полиА. На рис. 53 представлены схемы строения иРНК прокариот и эукариот.

Рис. 53. Информационные РНК

Транспортные РНК

тРНК трансформируют генетическую информацию, закодированную в иРНК, в информацию о первичной структуре белка.

тРНК – это небольшие молекулы, состоящие из 73 – 93 нуклеотидов, что соответствует относительной молекулярной массе 24000 – 31000. Каждой аминокислоте соответствует одна или более тРНК. На рис. 54 показано строение тРНК. Молекула тРНК имеет вид клеверного листа. Между азотистыми основаниями в ее молекуле образуются водородные связи. На 3’-конце всех тРНК находится тринуклеотидная последовательность Ц-Ц-А. В тРНК выделяют акцепторную и антикодоновую ветви. К акцепторной ветви присоединяется аминокислота. А антикодоновая ветвь содержит антикодон, — триплет нуклеотидов, который комплементарен соответствующему кодону иРНК. Более подробно о назначении акцепторной ветви и антикодона поговорим чуть позже.

Интересно знать! Обнаружены тРНК, которые обусловливают нестандартное считывание кодовой таблицы, причем антикодоны этих тРНК некомплементарны считываемым кодонам. Обнаружены и альтернативы в чтении кода. Так терминирующий кодон УГА у разных объектов кодирует необычную аминокислоту – селено-цистеин, но только при условии, что этот кодон оказывается в определенной точке гена.

Рибосомы

Рибосомы – это субклеточные структуры, являющиеся местом синтеза белка. Рибосомы состоят из двух субъединиц – большой и малой. В состав рибосом входят белки и рРНК (рис. 55). В прокариотических рибосомах присутствуют три вида рРНК, в эукариотических – 4. рРНК играют важную роль в структуре и биосинтетической функции рибосом.

Видео удалено.
Видео (кликните для воспроизведения).

Рис. 55. Рибосомы

Активация аминокислот

На этой стадии каждая из 20 аминокислот присоединяется к определенной тРНК. При этом используется энергия АТФ. Эти реакции катализируются 20 различными ферментами, называемыми аминоацил-тРНК-синтетазами. Каждая аминоацил-тРНК-синтетаза способна узнавать только одну определенную аминокислоту и соответствующую ей тРНК. Они присоединяют аминокислотный остаток к 2’- или 3’-гидроксильной группе 3’-концевого нуклеотида. Суммарная реакция активации аминокислоты выглядит так:

Инициация белкового синтеза

Процессы трансляции эукариотической иРНК и прокариотической иРНК в общих чертах сходны. Инициация начинается с присоединения к малой субъединице рибосомы иРНК и первой аминоацил-тРНК (аа-тРНК), антикодон которой комплементарен инициирующему кодону АУГ (рис. 56). После связывания антикодона тРНК с инициирующим кодоном происходит присоединение большой субъединицы рибосомы. Образовался инициирующий комплекс, в котором инициирующая аа-тРНК находится в Р (пептидильном)-центре, а А (аминоацильный) – центр свободен. Инициирующей аа-тРНК у эукариот является метионил-тРНК, у прокариот – формилметионил-тРНК, образующийся при модификации метионил-тРНК. Для осуществления инициации трансляции необходима энергия. Ее поставляет ГТФ. Поставляемая энергия высвобождается при гидролизе ГТФ до ГДФ и фосфата.

Читайте так же:  Физико химическая классификация аминокислот

Рис. 56. Инициация трансляции. Инициирующей аа-тРНК у эукариот является метионил-тРНК

Элонгация белкового синтеза

Терминация

Терминация белового синтеза наступает, как только в А-центре окажется один из терминирующих кодонов: УАГ, УГА, УАА. В этом процессе участвуют специфические белки – факторы терминации. В результате терминации происходит гидролитическое отщепление полипептида от тРНК, тРНК отделяется от рибосомы, рибосома диссоциируют на субъединицы. Поставщиком энергии для терминации синтеза белка так же, как и для инициации и элонгации, является ГТФ.

§16. Биосинтез белка

Вспомните, из каких компонентов состоят белки и нуклеиновые кислоты. Что такое генетический код? В чем сущность реакций матричного синтеза? Как происходит синтез РНК?

Белки — единственные органические вещества клетки (кроме нуклеиновых кислот), биосинтез которых осуществляется под прямым контролем ее генетического аппарата. Сама сборка белковых молекул осуществляется в цитоплазме клетки и представляет собой многоэтапный процесс, для которого нужны определенные условия и ряд компонентов.

Условия и компоненты биосинтеза белка. Биосинтез белка зависит от деятельности различных видов РНК. Информационная РНК (иРНК) служит посредником в передаче информации о первичной структуре белка и матрицей для его сборки. Транспортная РНК (тРНК) переносит аминокислоты к месту синтеза и обеспечивает последовательность их соединений. Рибосомальная РНК (рРНК) входит в состав рибосом, на которых происходит сборка полипептидной цепи. Процесс синтеза полипептидной цепи, осуществляемый на рибосоме, называют трансляцией (от лат. трансляцио — передача).

Для непосредственного биосинтеза белка необходимо, чтобы в клетке присутствовали следующие компоненты:

  1. информационная РНК (иРНК) — переносчик информации от ДНК к месту сборки белковой молекулы;
  2. рибосомы — органоиды, где происходит собственно биосинтез белка;
  3. набор аминокислот в цитоплазме;
  4. транспортные РНК (тРНК), кодирующие аминокислоты и переносящие их к месту биосинтеза на рибосомы;
  5. ферменты, катализирующие процесс биосинтеза;
  6. АТФ — вещество, обеспечивающее энергией все процессы.

Строение и функции тРНК. Процесс синтеза любых РНК — транскрипция (от лат. транскрипций — переписывание) — относится к матричным реакциям (об этом было сказано ранее). Теперь разберем строение транспортной РНК (тРНК) и процесс кодирования аминокислот.

Транспортные РНК представляют собой небольшие молекулы, состоящие из 70—90 нуклеотидов. Молекулы тРНК свернуты определенным образом и напоминают по форме клеверный лист (рис. 62). В молекуле выделяются несколько петель. Наиболее важной является центральная петля, в которой располагается антикодон. Антикодоном называют тройку нуклеотидов в структуре тРНК, комплементарно соответствующих кодону определенной аминокислоты. Своим антикодоном тРНК способна соединяться с кодоном иРНК.

Рис. 62. Строение молекулы тРНК

На другом конце молекул тРНК всегда находится тройка одинаковых нуклеотидов, к которым присоединяется аминокислота. Реакция осуществляется в присутствие специального фермента с использованием энергии АТФ (рис. 63).

Рис. 63. Реакция присоединения аминокислоты к тРНК

Сборка полипептидной цепи на рибосоме. Сборка цени начинается с соединения молекулы иРНК с рибосомой. По принципу комплементарности тРНК с первой аминокислотой соединяется антикодоном с соответствующим кодоном иРНК и входит в рибосому. Информационная РНК сдвигается на один триплет и вносит новую тРНК со второй аминокислотой. Первая тРНК передвигается в рибосоме. Аминокислоты сближаются друг с другом, между ними возникает пептидная связь. Затем иРНК вновь передвигается ровно на один триплет. Первая тРНК освобождается и покидает рибосому. Вторая тРНК с двумя аминокислотами передвигается на ее место, а в рибосому входит следующая тРНК с третьей аминокислотой (рис. 64). Весь процесс вновь и вновь повторяется. Информационная РНК, последовательно продвигаясь через рибосому, каждый раз вносит новую тРНК с аминокислотой и выносит освободившуюся. На рибосоме постепенно растет полипептидная цепь. Весь процесс обеспечивается деятельностью ферментов и энергией АТФ.

Рис. 64. Схема сборки полнпептидпои цепи иа рибосоме: 1—4 последовательность этапов

Сборка полипептидной цепи прекращается как только в рибосому попадает один из трех стоп-кодонов. С ними не связана ни одна тРНК. Освобождается последняя тРНК и собранная полипептидная цепь, а рибосома снимается с иРНК. Полипептидная цепь затем претерпевает структурные изменения и превращает в белок. Биосинтез белка закончен.

Читайте так же:  Нужно ли пить аргинин в дни отдыха

Процесс сборки одной молекулы белка длится в среднем от 20 до 500 с и зависит от длины полипептидной цеп и. Например, белок из 300 аминокислот синтезируется приблизительно за 15—20 с. Белки структурно и функционально очень разнообразны. Они определяют развитие того или иного признака организма, что является основой специфичности и неоднородности живого.

Реализация наследственной информации в клетке. Реализация наследственной информации в живом осуществляется в реакциях матричного синтеза, протекающих в клетке (рис. 65).

Рис. 65. Реализация наследственной программы в клетке: 1 — транскрипция; 2 — реакция присоединения аминокислоты; 3 — трансляция; 4 — ДНК; 5 — информационная РНК; 6 — транспортная РНК; 7 — аминокислота; 8 — рибосома; 9 — синтезированный белок

Редупликация ведет к построению новых молекул ДНК, что необходимо для точного копирования генов и их передачи дочерним клеткам от материнской при делении. Биосинтез белка также связан с генетическим кодом и генами. Посредством реакций транскрипции и трансляции, для которых необходимы РНК, аминокислоты, рибосомы, ферменты и АТФ, в клетке синтезируются специфические белки. Они определяют ее характерные признаки, т. к. в первую очередь при биосинтезе происходит сборка белков-ферментов, отвечающих за протекание жизненных реакций в клетке.

Биосинтез белка является частью процесса реализации генетической программы клетки и всего организма. Этот процесс, как и синтез РНК, и редупликация ДНК, относится к реакциям матричного синтеза. Но в отличие от двух последних реакций биосинтез белка протекает на органоидно-клеточном уровне организации живого.

Упражнения по пройденному материалу

  1. Какие условия необходимы для биосинтеза белка в клетке?
  2. Расскажите, как происходит присоединение аминокислот к молекулам тРНК.
  3. Какие участки молекулы тРНК определяют положение ами нокислоты в полипептидной цепи?
  4. Почему необходимо точное ко пирование генетической информации при биосинтезе белка? Какие ре акции обеспечивают ее реализацию?
  5. Как происходит сборка поли пептидной цепи на рибосоме?
  6. В чем основное отличие реакций мат ричного синтеза от реакций диссимиляции и фотосинтеза? Ответ обоснуйте.

До середины 50-х гг. считалось, что центром синтеза белка являются микросомы. Позднее было установлено, что в биосинтезе участвуют не все микросомы, а только рибонуклеопротеидные комплексы, которые Р. Робертсон назвал рибосомами. Отечественный биохимик А.С. Спирин в 1963 г. выделил две рибосомальные субъединицы и установил их строение. Обнаружение в клетках полисомы — структуры, состоящей из 5-70 рибосом, позволило Дж. Уотсону высказать предположение, что синтез белка протекает одновременно на множестве рибосом, которые связаны с иРНК. В ходе дальнейших экспериментов был установлен весь механизм трансляции.

Этап II. Трансляция

Читайте также:
  1. Гены, хромосомы, рибосомы, транскрипция, трансляция, митоз, мейоз.
  2. ТРАНСЛЯЦИЯ НАМЕРЕНИЯ
  3. ТРАНСЛЯЦИЯ НАМЕРЕНИЯ

ЭТАПЫ СИНТЕЗА БЕЛКА В КЛЕТКЕ

Этап I. Транскрипция

Передача информации о структуре белка от ДНК к рибосомам осуществляется посредством информационной или матричной рибонуклеиновой кислоты (иРНК или мРНК). Синтез иРНК называется транскрипцией. Фактически транскрипция – переписывание информации о структуре белка с цепи ДНК на иРНК.

Молекула иРНК, комплементарнаяодной из цепей исходной (матричной) ДНК. Транскрипцию осуществляет фермент ДНК-зависимая РНК-полимераза. Синтез иРНК молекулами РНК-полимеразы начинается в определенных местах ДНК, называемых промоторами, и завершается на особых нуклеотидных последовательностях – терминаторах. Совокупность нуклеотидов ДНК, заключенных между промотором и терминатором, называют транскрипционной единицей или транскриптоном.

Процесс транскрипции подразделяют на следующие стадии:

1. Связывание фермента РНК-полимеразы с промотором ДНК, отделение глобул белков-гистонов.

2. Расплетание двойной спирали ДНК за счет разрыва водородных связей между азотистыми основаниями.

3. Фермент РНК-полимераза движется вдоль цепи ДНК и присоединяет рибонуклеотиды к растущей цепи иРНК по принципу комплементарности. Этот процесс называется элонгацией – удлинением синтезируемой молекулы иРНК. Стадия элонгации заканчивается после достижения РНК-полимеразой конечного кодона (триплета (3 нуклеотида)) – называемого терминатором транскрипции. Затем синтезированная РНК и фермент РНК-полимераза освобождаются из транскрипционного комплекса.

4. Участки ДНК, несущие информацию о строении белка — экзоны, разделены бессмысленными интронами. В процессе транскрипции считывается информация как с экзонов, так и с интронов. Образуется предшественник иРНК — про-иРНК. Молекулы про-иРНК претерпевают созревание — процессинг. В ядре из про-иРНК происходит вырезание интронов и объединение экзонов — сплайсинг. К концу 3′ («хвосту») образовавшейся иРНК прикрепляется особая группировка поли-А(большое количество адениловых нуклеотидов) и к 5′ концу («голове») цепи иРНК присоединяется защитная химическая группировка КЭП («шляпка» — метилированные (содержащие CH3— группу) нуклеотиды для защиты иРНК от разрушения ее ферментами-рестриктазами).

5. иРНК соединяется с белком, образуя информосому. Она выходит через поры в ядерной оболочке в цитоплазму.

Этап II. Трансляция

1. иРНК высвобождается из информосомы и одноцепочечная неспирализованная молекула иРНК присоединяется к участку малой субъединицы рибосомы, который примыкает к большой субъединице. К рибосоме прикрепляется небольшой участок цепи мРНК, содержащий один кодон, состоящий из трех азотистых оснований. Один кодон соответствует одной аминокислоте. Однако некоторые аминокислоты кодируются несколькими разными кодонами. Таким образом, первый этап трансляции заключается в образовании комплекса между мРНК и рибосомой.

Читайте так же:  Л аргинин лучший для потенции

2. Активация аминокислот. Перенос аминокислот в цитоплазме к рибосомам осуществляется транспортными РНК (тРНК), состоящими из 70-80 нуклеотидов. Они составляют почти 10 % от всей клеточной РНК и растворены в гиалоплазме. Поэтому тРНК еще называют растворимой РНК. В состав белков входят 20 аминокислот и каждой аминокислоте соответствует своя тРНК. Благодаря определенному расположению комплементарных нуклеотидов полинуклеотидная цепочка тРНК образует вторичную структуру, получившей название «клеверного листа». Рентгеноструктурный анализ позволил установить также третичную структуру тРНК. Она оказалась составленной из двух стеблей наподобие латинской буквы L.

Каждая тРНК имеет триплет оснований – антикодон (рис. 1), ответственный за прикрепление к комплементарному кодону иРНК. Для того, чтобы аминокислота (АК) присоединилась к тРНК необходима ее активация или обогащение энергией. Активация аминокислоты происходит за счет ее реакции с аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ) — вещества с макроэргическими связями. Реакция идет при участии фермента аминоацилсинтетазы (кодазы):

Образовавшийся аминоациладенилат остается связанным с ферментом и вступает в реакцию с тРНК с образованием аминоацил-тРНК.

Рис. 1. Присоединение аминокислоты к т-РНК

3. Инициация – начало сборки молекулы белка.Комплекс аминокислоты с тРКН (аминоацил-тРНК) антикодоном присоединяется к кодону мРНК на малой субъединице рибосомы. Если они комплементарны друг другу, аминокислота остается в рибосоме. После того как первая аминокислота со своей тРНК вошла в малую субъединицу рибосомы, происходит смыкание малой и большой субъединиц рибосомы. После смыкания субъединиц тРНК вместе с аминокислотой переносится на большую субъединицу.

4. Элонгация – удлинение белковой (полипептидной) цепи (рис. 2):иРНК перемещается на один кодон. В результате в малую субъединицу входит следующий кодон, кодирующий другую аминокислоту. К этому кодону с помощью антикодона присоединяется вторая тРНК со своей аминокислотой. В рибосоме оказываются две аминокислоты, ориентированные друг около друга таким образом, что карбоксильная группа первой аминокислоты оказывается рядом с аминогруппой второй аминокислоты. В результате сближения этих групп аминокислоты соединяются пептидной связью. тРНК покидают рибосому. Присоединение аминокислотных остатков — элонгация повторяется многократно, пока не образуется полипептидная цепочка белка.

Рис. 2. Схема синтеза полипептидной цепи в рибосоме (по В. В. Полевому).

5. Окончание образования полипептидной цепочки — терминация связано с тем, что в малую субъединицу вступает терминальный кодон иРНК. Образовавшаяся полипептидная цепочка покидает рибосому.

Большое значение имеет объединение рибосом в цепочкиполисомы. В этом случае одна молекула иРНК может последовательно присоединяться к ним и служить матрицей для синтеза нескольких одинаковых молекул белка. Когда синтез белка закончен, иРНК распадается. Синтез белковой молекулы идет с большой скоростью и поэтому время жизни иРНК невелико (от нескольких секунд до 1-2 минут). Однако, на определенных фазах развития растений (например, в набухающих и прорастающих семенах) синтезируются так называемые долгоживущие молекулы иРНК.В заключение можно сказать, что из поколения в поколение передаются молекулы ДНК, которые несут в себе информацию о составе белковых молекул. План построения белка записан в ДНК с помощью триплетного кода, представленного чередованием азотистых оснований. Под влиянием внешних условий или спонтанно ДНК может изменяться. Эти изменения могут быть полезными, бесполезными и вредными. Полезные изменения, дающие организмам преимущество в борьбе за существование, могут закрепляться по наследству в ходе естественного или искусственного отбора.

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.008 сек.)

Источники


  1. Кузнецов, Станислав Подготовка будущих специалистов по физической культуре и спорту / Станислав Кузнецов. — М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2011. — 164 c.

  2. Дальке, Рудигер Генеральная уборка для вашего тела. Здоровое питание vs Диета. Проблемы пищеварения (комплект из 3 книг) / Рудигер Дальке , Роберт Хесль. — М.: ИГ «Весь», 2014. — 816 c.

  3. Лысов, П.К. Анатомия (с основами спортивной морфологии). Учебник. В 2-х томах. Том 2 / П.К. Лысов. — М.: Академия (Academia), 2010. — 889 c.
Трнк перенос аминокислот к месту сборки ирнк
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here