Биосинтез белка

Матричный синтез — это способ образования полимерных молекул (ДНК, РНК, белков), строение которых определяется строением матрицы (ДНК или иРНК).

К процессам матричного синтеза относятся:

репликация ДНК

синтез всех видов РНК

биосинтез белка

Все реакции матричного типа происходит с участием ферментов.

Рассмотрим процесс синтеза белка.

Биосинтез белка ‒ это многостадийный процесс синтеза белков, протекающий в живых организмах. Процесс биосинтеза белка требует значительных затрат энергии АТФ.

Для того, чтобы синтезировался белок, информация о последовательности нуклеотидов в его первичной структуре должна быть доставлена к рибосомам. Этот процесс включает два этапа ‒ транскрипцию и трансляцию.

Транскрипция — это синтез молекулы РНК на матрице ДНК.

Переписывание информации происходит путем синтеза на одной из цепей молекулы ДНК одноцепочечной молекулы РНК, последовательность нуклеотидов которой точно соответствует последовательности нуклеотидов матрицы ‒ полинуклеотидной цепи ДНК. В молекуле РНК комплементарным аденину является урацил.

А=У

Г≡Ц

Внимание! Транскрипцией называют синтез на матрице ДНК всех видов РНК, а не только иРНК.

Последовательность транскрипции:

Расщепление двойной цепи ДНК при помощи ферментов → выстраивание нуклеотидов иРНК по матричной (транскрибируемой) цепи ДНК при помощи РНК-полимеразы.

иРНК выходит в цитоплазму и несёт информацию к рибосоме – месту синтеза белка.

Трансляция — перевод последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК в последовательность аминокислот в полипептиде.

Участники процесса:

иРНК – является матрицей (инструкцией) для построения белка. В иРНК есть кодоны – последовательность из трёх нуклеотидов, несущих информацию об аминокислотах.

тРНК – доставляют аминокислоты к месту синтеза белка. В тРНК есть антикодоны, комплементарные кодонам в иРНК. К акцепторному концу (3’-конец) тРНК присоединена соответствующая аминокислота. Например, кодону АУГ соответствует антикодон УАЦ и аминокислота метионин (МЕТ). тРНК с антикодоном УАЦ не может переносить другие аминокислоты.

Ферменты – катализируют химические процессы на разных этапах синтеза.

Рибосомы – удерживают иРНК, тРНК и ферменты в нужном положении, пока не произойдёт образование пептидной связи между соседними аминокислотами.

Перед началом синтеза белка иРНК выходит из ядра в цитоплазму и направляется к рибосоме. Малая субъединица рибосомы садится на иРНК и скользит по ней от 5’- к 3’-концу. Трансляция происходит в несколько последовательных этапов:

1. инициация – начало считывания:

Синтез белка начинается не с самого начала 5’-конца иРНК, а спустя несколько нуклеотидов. Малая субъединица рибосомы движется по иРНК и ищет стартовый триплет – инициирующий кодон (АУГ), с которого начинается синтез белка. Когда она его узнаёт, подходит тРНК с аминокислотой и присоединяется к кодону иРНК. Тут в процесс включается большая субъединица рибосомы – она присоединяется к малой так, что иРНК оказывается заключённой между ними. В каждый момент времени внутри рибосомы находится два кодона иРНК.

2. элонгация – собственно трансляция:

К рибосоме подходит вторая тРНК с новой аминокислотой. Её антикодон комплементарен второму кодону иРНК. Первая аминокислота переносится к соседней, с помощью ферментов возникает пептидная связь, первая тРНК освобождается и выходит из рибосомы. Рибосома продвигается на один триплет в том же направлении (к 3'-концу), подходят новые тРНК и удлиняют полипептидную цепочку новыми аминокислотами.

На одной цепочке иРНК могут одновременно находиться несколько рибосом. Такой комплекс называется полисомой. В этом случае синтезируются несколько одинаковых белков, но каждый находится на своём этапе синтеза.

3. терминация – завершение синтеза пептидной цепи:

Дойдя до специального стоп-кодона (терминирующего кодона), рибосома завершает трансляцию и освобождает полипептидную цепь. Рибосомы распадаются на большую и малую субъединицы, отделяются от иРНК, и теперь готовы повторить весь процесс заново.

Итог: в молекуле полипептида аминокислоты расположены в строго заданном триплетами иРНК порядке (матричный синтез).

ДНК иРНК белок

Нарушение биохимических процессов в клетке под влиянием мутагенов и наркогенных веществ

Мутагены и наркогенные вещества могут нарушать биохимические процессы в клетке.

Наркогенные вещества – растительные или синтетические вещества, оказывающие негативное влияние на процессы в клетках.

Мутагены – вещества, вызывающие изменения в нуклеотидной последовательности ДНК.

Под воздействием мутагенов и наркогенных веществ количество мутаций увеличивается и возрастает прямо пропорционально дозе мутагенов.

Мишенью действия мутагенов в клетке являются главным образом ДНК и некоторые белки.

Примеры нарушения биохимических процессов в клетках при воздействии мутагенов и наркогенных веществ:

могут подавлять синтез ДНК и это прерывает белок-синтетические процессы

влияют на процессы транскрипции и трансляции, изменяя их скорость

ингибируют (подавляют) процессы трансляции, инициацию трансляции, элонгацию

угнетают обмен белков и углеводов

могут нарушать процессы кроссинговера и расхождения хромосом в анафазе

ингибируют процессы сперматогенеза и овогенеза

при температурном воздействии на клетки может произойти выпадение пуринов (аденина и гуанина) из ДНК

ультрафиолетовые лучи могут разрывать водородные связи между комплементарными нитями ДНК, что приводит к остановке репликации ДНК, в результате чего ядро теряет способность к делению, и клетка погибает

в результате ионизирующего излучения образуются высокоактивные химические вещества (ионы Н+, ОН-, свободные радикалы), которые могут вызывать разрыв нитей веретена деления, разрыв цепи ДНК, изменять азотистые основания

Интернет-энциклопедия по школьным предметам от Maximum Education. Учебник поможет решить домашнее задание, подготовиться к контрольной и вспомнить прошлые темы.

Биосинтез белка