Нуклеиновые кислоты. Биосинтез белка.

СЛОВАРЬ

ГЕН – участок молекулы ДНК, в котором записана информация об одной полипептидной цепи и, следовательно, молекулы иРНК

(есть гены рРНК и тРНК).

прокариоты

эукариоты

гены

гены

Интроны

Нет экзонов и интронов

Экзоны

Не несут генетическую информацию

Несут генетическую информацию

Первый этап биосинтеза белка—транскрипция .

Транскрипция —это переписывание информации с последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность нуклеотидов РНК.

В определенном участке ДНК под действием ферментов белки-гистоны отделяются, водородные связи рвутся, и двойная спираль ДНК раскручивается. Одна из цепочек становится матрицей для построения и-РНК. Участок ДНК в определенном месте начинает раскручиваться под действием ферментов.

матрица

А

Т

Г

Г

А

Ц

Г

А

Ц

Т

ДНК

Транскрипция- синтез молекулы информационной РНК с участка молекулы ДНК

• ДНК в ядре

А - Т - А - Г - Ц - А - Т - Т - Г - Г - Ц - Т - Т - А - Т

|| || || ||| ||| || || || ||| ||| ||| || || || ||

Матрица Т - А - Т - Ц - Г - Т - А - А - Ц - Ц - Г - А - А - Т - А

и- РНК : : : : : : : : : : : : : : :

А - У - А - Г - Ц - А - У - У - Г - Г - Ц - У - У - А - У

_____ _____ _____ _____ _____ ______

Принцип

комплементарности

сохраняется.

Связи временные

Транспорт и-РНК в цитоплазму на ЭПС

Молекула ДНК

Комплементарная мРНК (иРНК)

Белок

рисунок с сайта vohuman.org

http://img.lenta.ru/news/2005/10/20/dna/picture.jpg

Трансляция- реализация генетического кода ДНК (и-РНК) в виде последовательности аминокислот

и-РНК в цитоплазме

А - У - А - Г - Ц - А - У - У - Г - Г - Ц - У - У - А - У

аминокислоты 1 2 3 4 5

Матрица

Белок иле - ала - лей - ала - тир

(пептидная цепь) пептидная связь

Сборка белка осуществляется на

рибосомах ЭПС при участии т-РНК,

Ферментов и энергии АТФ

Таблица аминокислот

Т-РНК

Генетический код

Репликация ДНК-синтез молекулы ДНК в ядре

• ДНК

А - Т - А - Г - Ц - А - Т - Т - Г - Г - Ц - Т - Т - А - Т 1-ая цепь

|| || || ||| ||| || || || ||| ||| ||| || || || || водородные связи

Т - А - Т - Ц - Г - Т - А - А - Ц - Ц - Г - А - А - Т - А 2-ая цепь

Связи между азотистыми основаниями нуклеотидов

образуются по принципу КОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ -

«геометрического дополнения»

А

Т

Г

Ц

Трансляция

Второй этап биосинтеза– трансляция.

Трансляция– перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот белка.

В цитоплазме аминокислоты под строгим контролем ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз соединяются с тРНК, образуя аминоацил-тРНК. Это очень видоспецифичные реакции: определенный фермент способен узнавать и связывать с соответствующей тРНК только свою аминокислоту.

Ц

Г

У

Ц

А

У

А

и-РНК

Ц

У

У

Г

А

а/к

а/к

У

Г

У

А

Ц

У

У

Г

а/к

А

У

Г

Далее тРНК движется к и-РНК и связывается комплементарно своим антикодоном с кодоном и-РНК. Затем второй кодон соединяется с комплексом второй аминоацил-тРНК, содержащей свой специфический антикодон.

Антикодон – триплет нуклеотидов на верхушке тРНК.

Кодон – триплет нуклеотидов на и-РНК.

Водородные связи между

комплементарными нуклеотидами

Ц

Г

У

Ц

А

У

А

и-РНК

Ц

У

А

Г

У

У

Г

У

Ц

А

У

А

а/к

а/к

а/к

После сборки мРНК водородные связи между азотистыми основаниями ДНК и мРНК рвутся, и новообразованная мРНК через поры в ядре уходит в цитоплазму, где прикрепляется к рибосомам. А две цепочки ДНК вновь соединяются, восстанавливая двойную спираль, и опять связываются с белками-гистонами.

мРНК присоединяется к поверхности малой субъединицы в присутствии ионов магния. Причем два ее триплета нуклеотидов оказываются обращенными к большой субъединице рибосомы.

Mg 2+

мРНК

рибосомы

цитоплазма

ЯДРО

У

Г

После присоединения к мРНК двух тРНК под действием фермента происходит образование пептидной связи между аминокислотами; первая аминокислота перемещается на вторую тРНК, а освободившаяся первая тРНК уходит. После этого рибосома передвигается по нити для того, чтобы поставить на рабочее место следующий кодон.

Ц

Г

Ц

У

У

А

А

Ц

И-РНК

У

У

А

Г

У

А

Ц

А

У

У

Г

а/к

а/к

а/к

Пептидная

связь

Такое последовательное считывание рибосомой заключенного в и-РНК «текста» продолжается до тех пор, пока процесс не доходит до одного из стоп-кодонов ( терминальных кодонов). Такими триплетами являются триплеты УАА, УАГ,УГА.

Одна молекула мРНК может заключать в себе инструкции для синтеза нескольких полипептидных нитей. Кроме того, большинство молекул и-РНК транслируется в белок много раз, так как к одной молекуле и-РНК прикрепляется обычно много рибосом.

и-РНК на рибосомах

Наконец, ферменты разрушают эту

молекулу и-РНК, расщепляя ее до

отдельных нуклеотидов.

белок

2

Удлинение полипептидной цепи

3

1

Окончание синтеза

Начало синтеза

http://images.nature.web.ru/nature/2000/12/13/0001157658/1.gif

Порядок чередования групп А, У, Г и Ц в получаемой РНК полностью зависит от строения исходной ДНК

В

акцептор

а) нуклеотидная последовательность

б) вторичная структура

в) трёхмерная пространственная структура

Б

антикодон

А

РНК

иРНК (мРНК)

тРНК

рРНК

РНК, отвечающая за перенос информации о первичной структуре белков от ДНК к местам синтеза белков

РНК, функцией которой является транспортировка аминокислот к месту синтеза белка и участие в наращивании полипептидной цепи

Основная функция - осуществление процесса трансляции - считывания информации с мРНК аминокислотами.

Составляет 3-5% всей РНК в клетке.

Составляет примерно 15% всей клеточной РНК.

Составляет 80% всей РНК клетки

Интрон — участок ДНК, который является частью гена, но не содержит информации о последовательности аминокислот белка. Он удаляется из состава транскрипта при сплайсинге

http://cs1431.vkontakte.ru/u484491/44508969/x_67e9a3b4.jpg

СЛОВАРЬ

СПЛАЙСИНГ (от англ. splice-соединять, сращивать), удаление из молекулы РНК ин тронов (участков РНК, к-рые практически не несут генетич. информации) и соединение оставшихся участков, несущих генетич. информацию (экзо-нов), в одну молекулу.

ГЕН – участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру одного белка.

• Генетический код- последовательность трёх нуклеотидов, входящих в состав ДНК и кодирующих аминокислоту – триплет .

• Каждый триплет кодирует одну аминокислоту.
• ЦАУ УАУ УУУ

Свойства генетического кода.

• Триплетность : каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов. Три стоящих подряд нуклеотида – «имя» одной аминокислоты.
• Специфичность: один триплет кодирует только одну аминокислоту.
• Избыточность: каждая аминокислота может определяться более чем одним триплетом.
• Неперекрываемость: любой нуклеотид может входить в состав только одного триплета.
• Универсальность: у животных и растений, у грибов и бактерий один и тот же триплет кодирует один и тот же тип аминокислоты, т.е. генетический код одинаков для всех живых существ на Земле.
• Полярность: из 64 кодовых триплетов 61 кодон – кодирующие, кодируют аминокислоты, а 3 нуклеотида – бессмысленные, не кодируют аминокислоты, «знаки препинания» (УАА, УГА, УАГ).

(физик-теоретик )

В 1954 году опубликовал статью, где первым поднял вопрос генетического кода, доказывая, что "при сочетании 4 нуклеотидов тройками получаются 64 различные комбинации, чего вполне достаточно для "записи наследственной информации"

http://www.intuit.ru/department/history/ithistory/10/10-12.jpg

Роберт Уильям Холли (США)

Хар Гобинд Корана (США)

Маршалл Уоррен Ниренберг (США)

За расшифровку генетического кода и его функции в синтезе белков.

Формирование вторичной, третичной и четвертичной структуры белка при участии ферментов и с затратой энергии

третичная

вторичная

четвертичная

http://www.ebio.ru/images/08010502.jpg

СЛОВАРЬ

КОДОН – участок из трех нуклеотидов (триплет) в молекуле иРНК

АНТ и КОДОН - ( греч. anti – «против) участок молекулы тРНК, состоящий из трех нуклеотидов и узнающий соответствующий ему кодон.

АКЦЕПТОР (АКЦЕПТОРНАЯ НИТЬ) – конец нити тРНК, присоединяющий к себе аминокислоту.

Процесс биосинтеза белков уникален!

• Белок инсулин синтезировали в 1963 году. Он состоит из 51 аминокислоты соединенных друг с другом в 2 цепочки. Над этой реакцией работали 10 человек в течение 3 лет, а выход чистого инсулина был всего 0,02 %. В клетках человека этот белок собирается за 4 секунды.