Биосинтез белка и реализация наследственной информации в клетке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Биосинтез белка и реализация наследственной информации в клетке

Обязательным условием существования всех живых организмов является способность синтезировать белковые молекулы. Белки в организме выполняют тысячи разнообразных функций, делая нас такими, какие мы есть. Мы отличаемся друг от друга ростом и цветом кожи, формой носа и цветом глаз; мы все индивидуальны, и в то же время очень похожи. Наше сходство и наши различия - это сходство и различия нашего белкового состава. Каждый вид живых организмов обладает своим специфическим набором белков, который и определяет уникальность этого вида. Но при этом белки, выполняющие сходные функции в разных организмах, которые могут быть очень похожи, а порой практически одинаковы, кому бы они ни принадлежали. Причём меньше всего различий в белках, обеспечивающих жизненно важные физиологические функции.

Гены

Ген - это элементарная единица наследственной информации.

Он представляет собой участок ДНК, задающий последовательность определённого полипептида либо функциональной РНК. Гены (точнее, аллели генов) определяют наследственные признаки организмов, передающиеся от родителей потомству при размножении.

Существуют Регуляторные и Структурные гены.

Структурные гены -- гены, кодирующие клеточные белки с ферментативными или структурными функциями. К ним же относят гены, кодирующие структуру рРНК и тРНК.

Регуляторный гены - гены, регулирующие или модифицирующие активность других генов; продукт регуляторного гена может как активировать, так и репрессировать биохимические процессы в клетке, позволяя ей тем самым приспосабливаться к изменениям окружающей среды, например к изменениям количества и качества поступающих в нее питательных веществ. Существующие в геноме регуляторные гены участвуют в регуляции активности генов на всех стадиях функционирования клеток. Типичным примером регуляторного гена. могут служить гомеозисные гены. Иногда регуляторные гены вносятся в клетки вирусами, что нередко вызывает нарушение нормального метаболизма в них.

Структура гена

Ген представляет собой последовательность нуклеотидов ДНК размером от нескольких сотен до миллиона пар нуклеотидов, в которых закодирована генетическая информация о первичной структуре белка.

Для регулярного правильного считывания информации в гене должны присутствовать: ген наследственный полипептид

кодон инициации, множество смысловых кодонов и кодон терминации. Три подряд расположенных нуклеотида представляют собой кодон, который и определяет, какая аминокислота будет располагаться в данной позиции в белке.

"Кадон инициации"

это последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как стартовая площадка для начала специфической, или осмысленной, транскрипции.

"Оператор"

Это последовательность нуклеотидов ДНК, с которой связывается регуляторный белок - репрессор или активатор

"Белок репресор"

Это регуляторный белок, связывающийся в ДНК с последовательностью оператора и блокирующий транскрипцию прилежащих генов.

"РНК-полимераза"

"Структурные гены"

Как и говорилось ранее они кодируют клеточные белки с ферментативными или структурными функциями.

"Терминатор"

Нужен для прекращения синтеза молекулы РНК.

"РНК-полимераза" -- фермент, осуществляющий синтез молекул РНК.

Свойство генетического кода.

Генетический код

совокупность правил, согласно которым в живых клетках информация переводится с языка нуклеотидов в язык аминокислот (белоков). Собственно перевод (который называется трансляцией) осуществляет рибосома, которая соединяет аминокислоты в цепочку согласно инструкции, записанной в кодонах мРНК(матричная рнк). Соответствующие аминокислоты доставляются в рибосому молекулами тРНК(транспортная рнк).

У всех живых организмов генетический код имеет только незначительные различия, что свидетельствует о наличии общего предка.

Свойства генетического кода.

Триплетность - Каждая аминокислота кодируется последовательностью из 3-х нуклеотидов.

Триплет или кодон - последовательность из трех нуклеотидов, кодирующая одну аминокислоту.

Код не может быть моноплетным, поскольку 4 (число разных нуклеотидов в ДНК) меньше 20. Код не может быть дуплетным, т.к. 16 (число сочетаний и перестановок из 4-х нуклеотидов по 2) меньше 20. Код может быть триплетным, т.к. 64 (число сочетаний и перестановок из 4-х по 3) больше 20.

Универсальность

Генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности - от вирусов до человека.

Вырожденность

Все аминокислоты, за исключением метионина и триптофана, кодируются более чем одним триплетом: 2 аминокислоты по 1 триплету = 2 9 аминокислот по 2 триплета = 18 1 аминокислота 3 триплета = 3 5 аминокислот по 4 триплета = 20 3 аминокислоты по 6 триплетов = 18 Всего 61 триплет кодирует 20 аминокислот.

Однозначность:

Каждый триплет кодирует лишь одну аминокислоту или является терминатором трансляции.

Исключение составляет кодон AUG. У прокариот в первой позиции (заглавная буква) он кодирует формилметионин, а в любой другой - метионин.

Непрерывность:

Между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.

Перекрываемость:

Один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов.

Биосинтез белка.

Это сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислот, происходящий на рибосомах с участием молекул иРНК и тРНК. Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии.

Этапы биосинтеза белка

Биосинтез белка прозодит в 2 основных этапа. "Транскрипция" и "Трансляция".

Транскрипция - это биосинтез молекул иРНК на соответствующих участках ДНК.

Протекает в ядре, митохондриях, пластидах с участием фермента РНК-полимеразы.

Трансляция - это биосинтез полипептидной цепи на молекуле иРНК.

Протекает в цитоплазме, при наличии рибосом, активной т РНК, ионов Мg.

Особенности реакции матречного синтеза.

В первую очередь надо сказать, что матречный синтез свойственнен только живым организмам. Он способствуют высокой скорости реакций, обеспечивают специфическую последовательность мономеров. И отражает основные свойство живого - воспроизведение себе подобных.

На слайде изображена структура матрицы.

Состоит из:

Матрица лидирующей цепи.

Матрицы запаздывающий цепи.

И родительское двойной цепи.

Трансляция.

Это процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной РНК, осуществляемый рибосомой.

Он протекает в цитоплазме. При этом необходимо наличие рибосом и иРНК

В цитоплазме должны присутствовать тРНК и аминокислоты. Все процессы идут с затратой энергии и в присутствии ферментов.

Транскрипция.

Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. РНК-полимераза движется по молекуле ДНК в направлении.

Состоит из стадий: инициации, элонгации и терминации.

Единицей транскрипции является оперон(фрагмент молекулы ДНК, состоящий из промотора), транскрибируемой части и терминатора.

Транскрипция проходит в ядре клетки.

С использованием ДНК - матрицы.

При этом присутствует фермент "РНК - полимераза", а так же свободные дезоксирибонуклеозидфосфаты.

Как выглядит тРНК.

Наверху расположен антикодон(ИАЦ)

Внизу располагается площадка для прикрепления аминокислоты

Это процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной РНК, осуществляемый рибосомой.

Протекает в 3 стадии:

Инициация.

Илонгация.

Терминация.

Трансляция.

Инициация

Во время этого этапа происходит узнавание рибосомой стартового кодона и начало синтеза. Происходит соединение иРНК с 2мя субъединицами рибосомы и образование комплекса.

Трансляция

Терминация

На этом этапе происходит узнавание терминирующего кодона (стоп-кодона) и отделение продукта. Синтез заканчивается, когда на иРНК возникают стоп-кодоны - УАА, УАГ, УГА.

После чего рибосомы соскакивают с иРНК и распадаются на 2 субъединицы.

Полипептидная цепь одновременно снимается с рибосомы и поступает на ЭПС, где дозревает и приобретает все структуры белка.

Размещено на Allbest.ru