Презентация на тему Биосинтез белка

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

информацию
ГЕН – участок молекулы ДНК, в котором записана информация

об одной полипептидной цепи и, следовательно, молекулы иРНК
(есть гены рРНК и тРНК).

СЛОВАРЬ

но не содержит информации о последовательности аминокислот белка. Он

удаляется из состава транскрипта при сплайсинге

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

РНК интронов (участков РНК, к-рые практически не несут генетич.

информации) и соединение оставшихся участков, несущих генетич. информацию (экзо-нов), в одну молекулу.

белковой молекулы (полимера) из аминокислот (мономеров), который подразделяется на

несколько этапов.

СЛОВАРЬ

(АТФ)
Рибосомы
Аминокислоты

Ионы Mg2+

молекуле нуклеиновой кислоты о строении молекулы полипептида, количестве, последовательности

расположения и типах аминокислот.

*Генетическая информация записана только в одной (кодогенной, информативной или значащей) цепи ДНК, вторая цепь не несет генетической информации.

ДНК и кодирующих аминокислоту – триплет.

Каждый триплет кодирует одну

аминокислоту.

ЦАУ УАУ УУУ

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

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).

вопрос генетического кода, доказывая, что "при сочетании 4 нуклеотидов

тройками получаются 64 различные комбинации, чего вполне достаточно для "записи наследственной информации"

Георгий Антонович Гамов

(физик-теоретик )

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

синтезе белков.
Нобелевская премия
Роберт Уильям Холли (США)
Хар Гобинд Корана

(США)

Маршалл Уоррен Ниренберг (США)

нуклеотидов ДНК в последовательность нуклеотидов РНК.



А
Т
Г
Г
А
Ц

Г
А

Ц
Т


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

ДНК

1-ая цепь
|| || || |||

||| || || || ||| ||| ||| || || || || водородные связи
Т-А-Т-Ц-Г-Т-А-А-Ц-Ц-Г-А-А-Т-А 2-ая цепь

А

Т

Г

Ц

Связи между азотистыми основаниями нуклеотидов
образуются по принципу КОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ -
«геометрического дополнения»

ДНК
и-РНК : : : :

: : : : : : : : : : :
А-У-А-Г-Ц-А-У-У-Г-Г-Ц-У-У-А-У
_____ _____ _____ _____ _____ ______

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

Транспорт и-РНК в цитоплазму на ЭПС

Принцип
комплементарности
сохраняется.
Связи временные

Ц в получаемой РНК полностью зависит от строения исходной

ДНК

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.

ЯДРО

рибосомы

цитоплазма

Mg2+

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

Белок иле - ала - лей - ала - тир
(пептидная цепь) пептидная связь

Т-РНК

Генетический код

Сборка белка осуществляется на
рибосомах ЭПС при участии т-РНК,
Ферментов и энергии АТФ

Таблица аминокислот

Матрица

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.

и-РНК

А

Г

У

У

Ц

А

У

Ц

А

А

Г

У

а/к

а/к

а/к

У

У

Г

А

Ц

У

У

Г

Ц

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.

и-РНК

А

Г

У

У

Ц

А

У

Ц

А

А

Г

У

а/к

а/к

а/к

У

У

Г

А

Ц

У

У

Г

Ц

Водородные связи между
комплементарными нуклеотидами

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.

И-РНК

А

Г

У

У

Ц

А

У

Ц

А

А

Г

У

а/к

а/к

У

У

Г

А

Ц

У

У

Г

Ц

Пептидная
связь

а/к

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

белок

Наконец, ферменты разрушают эту
молекулу и-РНК, расщепляя ее до
отдельных нуклеотидов.

тРНК
антикодон

акцептор

при участии ферментов и с затратой энергии
вторичная
третичная
четвертичная
http://www.ebio.ru/images/08010502.jpg

молекуле иРНК
АНТиКОДОН- (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.

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.

запрограммирован белок инсулин?
Дано: Белок инсулин состоит из 51аминокислоты.

Найти:
Количество нуклеотидов, содержащихся в гене,
в котором запрограммирован белок инсулин?

на сборку инсулина, состоящего из 51 аминокислотного остатка, затрачивается

7,3 с?
Решение задачи:
5I : 7,3 = 7 (аминокислот в 1 сек.).
(Ответ: в 1 сек. сливается 7 аминокислот.)
- Действительно, скорость передвижения рибосомы по u -РНК составляет 5–6 триплетов в секунду, а на синтез белковой молекулы, состоящей из сотен аминокислот, клетке требуется 1-2 минуты.
- Инсулин является первым белком, синтезированным искусственно. Но для этого потребовалось провести около 5000 операций, над которыми трудились 10 человек в течение 3 лет.

м-РНК при транскрипции служит:
а) вся молекула ДНК
б) полностью одна

из цепей молекулы ДНК
в) участок одной из цепей ДНК
г) в одних случаях одна из цепей молекулы ДНК, в других– вся молекула ДНК.

2. Транскрипция происходит:
а) в ядре
б) на рибосомах
в) в цитоплазме
г) на каналах гладкой ЭПС

3. Последовательность нуклеотидов в антикодоне т-РНК строго комплементарна:
а) триплету, кодирующему белок
б) аминокислоте, с которой связана данная т-РНК
в) последовательности нуклеотидов гена
г) кодону м-РНК, осуществляющему трансляцию

рибосомах
в) в цитоплазме
г) на каналах гладкой ЭПС
5. При трансляции

матрицей для сборки полипептидной цепи белка служат:
а) обе цепочки ДНК
б) одна из цепей молекулы ДНК
в) молекула м-РНК
г) в одних случаях одна из цепей ДНК, в других– молекула м-РНК
6. При биосинтезе белка в клетке энергия АТФ:
а) расходуется
б) запасается
в) не расходуется и не выделяется
г) на одних этапах синтеза расходуется, на других– выделяется
7. Исключите лишнее: рибосомы, т-РНК, м-РНК, аминокислоты, ДНК.
8. Участок молекулы т-РНК из трех нуклеотидов, комплементарно
связывающийся с определенным участком м-РНК по принципу
комплементарности называется…

АТТААЦГЦТАТ. Какова будет последовательность азотистых оснований в м-РНК?
а) ТААТТГЦГАТА
б)

ГЦЦГТТАТЦГЦ
в) УААУЦЦГУТУТ
г) УААУУГЦГАУА

аминокислоты около 110, а нуклеотида – около 300, прикиньте,

что тяжелее: белок или его ген?
2. Под воздействием азотистой кислоты цитозин превращается в гуанин. Какое строение будет иметь участок синтезируемого белка, если должен был создаваться белок вируса табачной мозаики с последовательностью аминокислот: серин–глицин–аспарагин– изолейцин–треонин–пролин–серин, но все цитозиновые нуклеотиды соответствующего участ-ка РНК вируса табачной мозаики подверглись указанному химическому превращению?
3. Белок состоит из 158 аминокислот. Какую длину имеет определяющий его ген, если расстояние между двумя соседними нуклеотидами (изменение вдоль оси спирали) составляет 3,4 A?

нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую

будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.
5. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГЦУААУГУУЦУУУАЦ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).