Биосинтез белка в клетке

Биосинтез белков в клетке состоит из двух этапов:

1. Транскрипция.

2. Трансляция.

1. Транскрипция - это переписывание информации о первичной структуре белка с определенного участка ДНК (гена) на и-РНК по принципу комплементарности при помощи фермента РНК - полимеразы.

Считывание наследственной информации начинается с определенного участка ДНК, который называется промотор. Он располагается перед геном и включает около 80 нуклеотидов. Фермент РНК - полимераза узнает промотор, прочно с ним связывается и расплавляет его, разъединяя, нуклеотиды комплементарных цепей ДНК, затем этот фермент начинает двигаться вдоль гена и по мере разъединения цепей ДНК на одной из них, которая называется смысловой, синтезируется и-РНК. Готовая и-РНК через поры ядерной оболочки выходит в цитоплазму и пронизывает малую субъединицу рибосомы, а те участки гена, на которых полимераза образовала и-РНК, вновь закручиваются в спираль, и-РНК может пронизывать сразу несколько рибо­сом и этот комплекс называется полисома. В цитоплазме аминокислоты активизируются ферментом аминоацил-т-синтетаза и присоединяются к длинному концу т-РНК (рис.24). Рис. 24. Механизм транскрипции

2. Трансляция - это перевод наследственной информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот.

Трансляция начинается со стартового кодона АУГ, к которому своим антикодоном УАЦ присоединяется нагруженная метионином т-РНК. В большой субъединице рибосомы имеется аминоацильный и пептидильный центры. Сначала I амино­кислота (метионин) попадает в аминоацильный центр, а затем вместе со своей т-РНК перемешается в пептидильный центр. Аминоацильный центр освобождается и может при­нять следующую т-РНК со своей аминокислотой. Вторая т-РНК, нагруженная 2-ой аминокислотой, поступает в большую субъединицу рибосомы и своим антикодоном соединяется с комплементарным кодоном и-РНК. Сразу же при помощи фермента пептидил - трансферазы предшествующая аминокислота своей карбоксильной группой (СООН) соединяется с аминогруппой (NH₂) вновь пришедшей аминокислоты. Между ними образуется пептидная связь (-CO-NH-). В результате т-РНК, принесшая метионин, освобождается, а в аминоацильном центре к т-РНК присоединяются две аминокислоты (дипептид). Для дальнейшего процесса роста полипептидной цепи требуется освободить аминоацильный центр. Большая и малая субъединица рибосомы прокручивается относительно друг друга (по типу завода часов) триплет нуклеотидов на и-РНК продвигается вперед, на его место становится следующий триплет нуклеотидов. В освободившийся аминоацильный центр следующая т-РНК приносит в соответствии с кодономи и-РНК аминокислоту, которая при помощи пептидной связи соединяется с предыдущей, а вторая т-РНК уходит из рибосомы. Далее рибосома снова продвигается на один кодон и процесс повторяется. Происходит последовательное присоединение аминокислот к полипептидной цепи в строгом соответствии с последовательностью колонов на и-РНК.

Когда на рибосоме оказывается один из триплетов (УАА, УАГ, УГА) ни одна т-РНК не может занять место в аминоацильном центре, т.е. не существует антикодонов комплементарных этим генетическим кодам, поэтому синтез белков завершается. Синтезированные из аминокислот полипептидные цепи в дальнейшем поступают в комплекс Гольджи, где возникают вторичная, третичная, четвертичная структуры белка. Здесь же формируются комплексы белковых молекул с углеводами и жирами. Весь процесс биосинтеза белка представляется в виде схемы: ДНК - и - РНК - полипептидная цепь - белок - комплекс белков с другими веществами (рис. 25).

Рис. 25. Схема синтеза белка в рибосоме:

А - рибосома;

Б - и-РНК;

В - фермент (белок синтетаза);

Г - т-РНК, несущие аминокислоты в рибосому;

Д - белок.

 

Вопросы для повторения:

1.Из каких простых органических соединений состоят белки?

2.Что такое пептиды?

3.Что такое первичная структура белка?

4.Как образуется вторичная, третичная структуры белка?

5.Что такое денатурация белка?

6. Какие функции белков известны?

7.Какие химические соединения называются углеводами?

8.Какие клетки наиболее богаты углеводами?

9.Что такое моносахариды? Приведите примеры.

10.Что такое дисахариды? Приведите примеры.

11.Какой простой углевод служит мономером крахмала, гликогена, целлюлозы?

12.Укажите функции углеводов?

13.Что такое жиры?

14.Опишите их химический состав.

15.Какие функции выполняют жиры?

16.В каких клетках и тканях наиболее велико количество жиров?

17.Что такое нуклеиновые кислоты?

18.Какие простые органические соединения служат элементарной составной частью нуклеиновых кислот?

19.Какие типы нуклеиновых кислот известны?

20.Чем отличается строение молекулы ДНК и РНК?

21.Назовите функции ДНК.

22.Какие виды РНК имеются в клетке?

23.Охарактеризуйте свойства генетического кода.

24.Опишите синтез белка.