Биосинтез белков.

Информация о первичной структуре белковой молекулы закодирована последовательностью нуклеотидов(генетический код) в соответствующем участке молекулы ДНК -гене.

Свойства генетического кода:

Однозначность, т.е. каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.

Избыточность, так как число возможных комбинаций из 4 нуклеотидов по 3 равно 4 = 64, а аминокислот 20, то некоторые из них будут кодироваться 2, 3, 4 или 6 триплетами (валин кодируется 4 триплетами, а серин - 6).

Неперекрываемость - одновременно 1 нуклеотид входит в состав только одного триплета.

Универсальность - у всех организмов одинаковые триплеты кодируют одинаковые аминокислоты.

Однонаправленность - код читается только в одном направлении.

Наличие нонсенс (стоп) - кодонов - триплетов, которые не кодируют аминокислоты. Когда рибосома в процессе трансляции доходит до таких кодонов, то синтез белка прекращается. В молекуле РНК - УАА, УГА, УАГ.

Непрерывность(без знаков препинания) - при выпадении одного нуклеотида в процессе считывания его место занимает нуклеотид из соседнего кодона. Правильное считывание кода обеспечивается только в том случае, если он считывается со строго определенного пункта. Стартовыми кодонами в молекуле иРНК являются АУГ.

 

Транскрипция - процесс синтеза молекулы и-РНК, происходящий в ядре. ФерментРНК-полимераза подходит к молекуле ДНК и разрывает водородные связи, после чего молекула ДНК раскручивается на 2 цепочки. Одна из цепей ДНК являетсякодирующей (кодогенной). Она начинается с 3' конца, так как фермент РНК-полимераза движется именно в этом направлении, итранскрипция осуществляется в направлении 3' 5' а-иРНК образуется в направлении(5' → 3'). Из свободных нуклеотидов РНК, которые есть в кариолимфе, фермент строит молекулу и-РНК по принципукомплементарности азотистых оснований нуклеотидов(аденину ДНК соответствуетурацил РНК, тимину ДНК - аденин РНК, гуанину ДНК - цитозин РНК, цитозину ДНК - гуанин РНК).

Т.о, генетическая информация молекул ДНК преобразовалась в последовательность нуклеотидов молекулы и-РНК, которая затем выходит из ядра и направляется к рибосомам.

Рекогниция - процесс узнавания молекулами т-РНК своих аминокислот и присоединение их к одному из своих активных центров (акцепторный конец) т-РНК (смотри строение т-РНК).

Активацию аминокислот осуществляют ферментыаминоацил-тРНК-синтетазы (для каждой аминокислоты - свой фермент).

Механизм активации: фермент одновременно взаимодействует с соответствующей аминокислотой и с АТФ, которая теряет при этом фосфат. Тройной комплекс из фермента, аминокислоты и АТФ называетсяактивированной (богатой энергией) аминокислотой, которая способна спонтанно образовать в процессе последующей трансляции пептидную связь с соседней аминокислотой. Свободные неактивированные аминокислотыне могут прямо присоединяться к полипептидной цепи.

Тройной комплекс соединяется с т-РНК, и образовавшаяся аминоацил-тРНК идет в рибосому.

Следующий этап в биосинтезе белка - перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот полипептида -трансляция.

Трансляция - перевод генетической информации с языка последовательности нуклеотидов на язык последовательности аминокислот, (расшифровка генетического года). Происходит в цитоплазме на рибосомах. Участвуют: и-РНК, аминоацил-т-РНК, р-РНК, ферменты. Считывание информации с иРНК осуществляется в направлении 5' → 3'.

В рибосоме есть 2 активных центра:аминоацильный (фиксация т- РНК с аминокислотой) ипептидильный (образуются пептидные связи между аминокислотами).

Трансляция состоит из трех этапов: инициация, элонгация и терминация.

Инициация - объединение малой субъединицы рибосом, инициирующего триплета и-РНК (АУГ), метионин-аминоацил-т-РНК и большой субъединицы рибосомы.

Элонгация - наращивание полипептида. Эта фаза включает все реакции с момента образования первой пептидной связи до присоединения последней аминокислоты.

Внутри рибосомы находятся 2 кодона и-РНК: в аминоацильном и в пептидильном центрах. После инициации т-РНК с метионином расположена в пептидильном центре, аминоацильный центр свободен. К аминоацильному центру подходит другая т-РНК с аминокислотой и устанавливается там, если антикодон т-РНК комплементарен кодону и-РНК. С помощью ферментов между аминокислотами, находящимися в рибосоме, устанавливается пептидная связь. Для освобождения аминоацильного центра рибосома перепрыгивает на 1 триплет и-РНК вперед. Вследствие этого т-РНК с дипептидом переходят в пептидильный центр рибосомы. К свободному аминоацильному центру рибосомы подходит следующая тРНК с аминокислотой, и процесс повторяется.

На заключительном этапе трансляции(терминация) рибосома доходит до одного из «nonsens» - кодонов иРНК, к аминоацильному центру приходит особый белок, и синтез полипептида прекращается.