Слайд 1
БИОСИНТЕЗ БЕЛКА
Слайд 2
Биосинтез белка – ферментативный процесс синтеза белков в клетке. В нём участвуют три структурные элемента клетки – ядро, цитоплазма, рибосомы.
Слайд 5
Генетический код – это последовательность расположения нуклеотидов в молекуле ДНК, которая определяет последовательность аминокислот в молекуле белка.
Слайд 6
СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА Генетический код триплетный , то есть каждой аминокислоте соответствует свой кодовый триплет (кодон), состоящий из трёх расположенных рядом нуклеотидов. Пример 1 Аминокислота цистеин кодируется триплетом А-Ц-А, валин – триплетом Ц-А-А.
Слайд 8
СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА Код не перекрывается , то есть нуклеотид не может входить в состав двух соседних триплетов. Код вырожден , то есть одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами. Пример 2. Аминокислота тирозин кодируется двумя триплетами.
Слайд 9
СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА Код не имеет запятых (разделительных знаков), считывание информации происходит тройками нуклеотидов . Замечание 1 Существуют три несодержательные кодоны ( УАГ, УАА, УГА ), которые не кодируют аминокислоты и, возможно, действуют как «стоп-кодон», разделяя гены в молекуле ДНК.
Слайд 10
СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА Код является универсальным , то есть единым для всех живых организмов – от бактерий до человека. У всех организмов есть одни и те же 20 аминокислот, которые кодируются одними и теми же триплетами.
Слайд 11
Ген – участок молекулы ДНК, который характеризуется определённой последовательностью нуклеотидов и определяет синтез одной полипептидной цепи. .
Слайд 12
БИОСИНТЕЗ БЕЛКА ЭТАПЫ ТРАНСКРИПЦИЯ ТРАНСЛЯЦИЯ
Слайд 13
ТРАНСКРИПЦИЯ Процесс синтеза молекулы иРНК на одной цепи молекулы ДНК на основании принципа комплементарности называется транскрипцией , или переписыванием. Транскрипция происходит в ядре клетки.
Слайд 14
ЧТО НЕОБХОДИМО ДНК Ферменты РНК-полимераза Свободные дезоксирибонуклеозидфосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ)
Слайд 15
На специальных генах синтезируются и два другие типа РНК – тРНК и рРНК.
Слайд 16
Транскрипция может одновременно происходить и на нескольких генах одной хромосомы и на генах разных хромосомах. Если в молекуле ДНК есть азотистое основание цитозин, то в иРНК – гуанин и наоборот. Комплементарной парой в ДНК является аденин – тимин, а РНК вместо тимина содержит урацил.
Слайд 17
На специальных генах синтезируются и два другие типа РНК – тРНК и рРНК. Начало и окончание синтеза всех типов РНК на матрице ДНК строго фиксированы специальными триплетами, которые контролируют запуск (инициирующие) и остановку (терминальные) синтеза. Они выполняют функции «разделительных знаков» между генами. Соединение тРНК с аминокислотами происходит в цитоплазме. Молекула тРНК формой напоминает листик клевера, на его верхушке расположен антикодон – триплет нуклеотидов, который кодирует аминокислоту, которую переносит данная тРНК.
Слайд 19
Сколько видов аминокислот, столько существует и тРНК. Замечание 4 . Поскольку много аминокислот могут кодироваться несколькими триплетами, то количество тРНК больше 20 (известно около 60 тРНК). Соединение тРНК с аминокислотами происходит с участием ферментов. Молекулы тРНК транспортируют аминокислоты к рибосомам.
Слайд 20
ТРАНСЛЯЦИЯ Трансляция – это процесс, в результате которого информация о структуре белка, записанная в иРНК в виде последовательности нуклеотидов, реализуется в виде последовательности аминокислот в молекуле белка, которая синтезируется. Этот процесс осуществляется в рибосомах.
Слайд 21
ЧТО НЕОБХОДИМО Рибосома иРНК Аминокислоты тРНК Ферменты Источник энергии (АТФ)
Слайд 22
Кодон АУГ – инициатор, с которого начинается синтез любого полипептида
Слайд 23
Одна и та же рибосома способна синтезировать разные белки. После завершения синтеза белка рибосома отделяется от иРНК, а белок поступает в эндоплазматическую сеть.
Слайд 24
Таким образом, последовательность кодонов иРНК определяет последовательность включения аминокислот в цепь белка. Синтезированные белки поступают в каналы эндоплазматического ретикулюма. Одна молекула белка в клетке синтезируется за 1 — 2 минуты.
Слайд 26
Центральная догма молекулярной биологии Один ген молекулы ДНК кодирует один белок, отвечающий за одну химическую реакцию в клетке. Фрэнсис Крик
Слайд 27
ДНК иРНК БЕЛОК транскрипция трансляция В ядре В цитоплазме на рибосомах
Слайд 28
ЗАДАЧА 1 Известна последовательность расположения нуклеотидов в молекуле и-РНК (ЦГГАУЦЦАУУГЦ). Определите структуру гена и количество аминокислот в белке.
Слайд 29
Решение : и-РНК: Ц-Г-Г-А-У-Ц-Ц-А-У-У-Г-Ц ДНК: Г-Ц-Ц-Т-А-Г- Г-Т-А-А-Ц-Г (1 цепь) Ц-Г-Г-А-Т-Ц-Ц-А-Т-Т-Г-Ц (2 цепь) Каждая аминокислота кодируется триплетом, разбиваем ДНК на тройки (12:3=4) и получаем 4
Слайд 30
ЗАДАЧА 2 В молекуле ДНК содержится 17% аденина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле содержится других нуклеотидов.
Слайд 31
Решение По правилу Чаргаффа количество аденина равно количеству тимина (А=Т), следовательно, тимина в этой молекуле содержится 17%. На всю цепь ДНК приходится 100%, значит на гуанин и цитозин приходится: 100% — 17% — 17% = 66%. Учитывая, что их количества равны, то 66: 2= 33% , т.е. Ц=Г=33%. Ответ: в данной молекуле ДНК содержится кроме 17% аденина, 17% — тимина, 33% — гуанина и 33% — цитозина.
Слайд 32
ЗАДАЧА 3 Какую длину имеет участок молекулы ДНК, в котором закодирована первичная структура белка, если молекула этого белка состоит из 75 аминокислот (один нуклеотид имеет длину 0,34 нм)? Сколько т-РНК будет участвовать в процессе синтеза этого белка? Ответ поясните.
Слайд 33
РЕШЕНИЕ: Одну аминокислоту кодируют три нуклеотида. 75Х3=225 Вычислим длину участка молекулы ДНК, состоящий из 225 нуклеотидов. 225Х0.34=76.5нм тРНК переносит только одну аминокислоту 75тРНК
1.
2.
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 примерно
15% всей клеточной
РНК.
Составляет 80% всей
РНК клетки
Составляет 3-5%
всей РНК в клетке.
3.
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
Нет экзонов и
интронов
Интроны
Экзоны
Не несут
генетическую
информацию
Несут
генетическую
информацию
4.
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
5.
СЛОВАРЬ
СПЛАЙСИНГ (от англ. splice-соединять,
сращивать), удаление из молекулы РНК
интронов (участков РНК, к-рые практически не
несут генетич. информации) и соединение
оставшихся участков, несущих генетич.
информацию (экзо-нов), в одну молекулу.
6.
7.
СЛОВАРЬ
Синтез белка – это сложный
многоступенчатый процесс образования
белковой молекулы (полимера) из
аминокислот (мономеров), который
подразделяется на несколько этапов.
8.
ЭТАПЫ СИНТЕЗА БЕЛКА
Необходимые условия
ТРАНСКРИПЦИЯ
Нуклеиновые кислоты
ТРАНСЛЯЦИЯ
Много ферментов
ИНИЦИАЦИЯ
Много энергии (АТФ)
ЭЛОНГАЦИЯ
Рибосомы
ТЕРМИНАЦИЯ
Аминокислоты
ПОСТРАНСЛЯЦИОННАЯ
МОДИФИКАЦИЯ
Ионы Mg2+
9.
СЛОВАРЬ
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД – система
записи генетической информации в
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.
10.
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
11. 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).
12.
(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
http://www.intuit.ru/department/history/ithistory/10/10наследственной
12.jpg
информации»
13. Нобелевская премия
Роберт Уильям
Холли (США)
Хар Гобинд
Корана (США)
Маршалл Уоррен
Ниренберг (США)
За расшифровку генетического кода и его
функции в синтезе белков.
14.
Первый этап биосинтеза белка—транскрипция.
Транскрипция—это
переписывание
информации
с
последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность
нуклеотидов РНК.
В определенном участке ДНК под
действием
ферментов
белкигистоны 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.
ДНК
матрица
Г
Г
Т
А
Ц
Г
А
Ц
Т
А
15. Репликация ДНК-синтез молекулы ДНК в ядре
• ДНК
А-Т-А-Г-Ц-А-Т-Т-Г-Г-Ц-Т-Т-А-Т
|| || || ||| ||| || || || ||| ||| ||| || || || ||
Т-А-Т-Ц-Г-Т-А-А-Ц-Ц-Г-А-А-Т-А
1-ая цепь
водородные связи
2-ая цепь
Связи между азотистыми основаниями нуклеотидов
образуются по принципу КОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ «геометрического дополнения»
А
Т
Г
Ц
16. 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 : : : : : : : : : : : : : : :
Принцип
А-У-А-Г-Ц-А-У-У-Г-Г-Ц-У-У-А-У
комплементарности
сохраняется.
Связи временные
_____
_____
Транспорт и-РНК в
цитоплазму на ЭПС
_____
_____ _____
______
17.
Порядок
чередования
групп А, У, Г и
Цв
получаемой
РНК
полностью
зависит от
строения
исходной ДНК
18.
Молекула
ДНК
Комплементарная
мРНК (иРНК)
Белок
рисунок с сайта vohuman.org http://img.lenta.ru/news/2005/10/20/dna/picture.jpg
19.
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.
Mg2+
мРНК
рибосомы
цитоплазма
ЯДРО
20. 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
Матрица
аминокислоты
1
2
3
4
5
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
21. 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.
и-РНК
Г Ц
Ц
У
А У
ЦА
У
АГ У
а/к
а/к
УУГ
Ц А
У
ГУ
А
а/
к
22.
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
и-РНК
Г Ц
Ц
У
А У
ЦА
У
АГ У
УУГ
Ц А
А
а/
к
У
а/
к
а/к
23.
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.
И-РНК
ЦА
У
АГ У
Ц А
А
Г Ц
Ц
У
А У
У
УУГ
а/
к
Пептидная
связь
а/к
а/
к
24.
Такое последовательное считывание рибосомой заключенного в иРНК «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
белок
Наконец, ферменты разрушают эту
молекулу и-РНК, расщепляя ее до
отдельных нуклеотидов.
25.
Удлинение
полипептидной цепи
2
3
1
Начало синтеза
http://images.nature.web.ru/nature/2000/12/13/0001157658/1.gif
Окончание
синтеза
26.
В
акцептор
а) нуклеотидная
последовательность
б) вторичная структура
в) трёхмерная
пространственная
структура
Б
антикодон
А
27.
Формирование вторичной, третичной и четвертичной
структуры белка при участии ферментов и с затратой
энергии
вторичная
третичная
четвертичная
http://www.ebio.ru/images/08010502.jpg
28.
СЛОВАРЬ
КОДОН – участок из трех нуклеотидов
(триплет) в 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.
29. 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.
30. Задание
Сколько нуклеотидов содержит ген, в котором
запрограммирован белок инсулин?
Дано:
Белок
51аминокислоты.
инсулин
состоит
из
Найти:
Количество нуклеотидов, содержащихся в гене,
в котором запрограммирован белок инсулин?
31.
Какова скорость синтеза белка у высших организмов, если 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 12 минуты.
— Инсулин является первым белком, синтезированным
искусственно. Но для этого потребовалось провести около 5000
операций, над которыми трудились 10 человек в течение 3 лет.
32.
3. Контрольный тест
1. Матрицей для синтеза молекулы 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
33.
4. Трансляция в клетке осуществляется:
а) в ядре
б) на 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…
34.
9. Последовательность азотистых оснований в
молекуле ДНК следующая: АТТААЦГЦТАТ. Какова
будет последовательность азотистых оснований в мРНК?
а) ТААТТГЦГАТА
б) ГЦЦГТТАТЦГЦ
в) УААУЦЦГУТУТ
г) УААУУГЦГАУА
35.
Первое
основание
У(А)
Ц(Г)
А(Т)
Г(Ц)
Второе основание
У(А)
Г(Ц)
Третье
основание
Ц(Г)
А(Т)
Фен
Фен
Лей
Лей
Сер
Сер
Сер
Сер
Тир
Тир
—
—
Цис
Цис
—
Три
У(А)
Ц(Г)
А(Т)
Г(Ц)
Лей
Лей
Лей
Лей
Иле
Иле
Иле
Мет
Про
Про
Про
Про
Тре
Тре
Тре
Тре
Гис
Гис
Глн
Глн
Асн
Асн
Лиз
Лиз
Арг
Арг
Арг
Арг
Сер
Сер
Арг
Арг
У(А)
Ц(Г)
А(Т)
Г(Ц)
У(А)
Ц(Г)
А(Т)
Г(Ц)
Вал
Вал
Вал
Ала
Ала
Ала
Асп
Асп
Глу
Гли
Гли
Гли
У(А)
Ц(Г)
А(Т)
36.
Решить задачи: 1. Считая, что средняя относительная
молекулярная масса 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?
37.
4.Фрагмент ДНК имеет следующую последовательность
нуклеотидов АГЦЦГАЦТТГЦЦ. Установите 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).
38.
Информационные источники:
Литература:
Биология в таблицах и схемах. Сост. Онищенко А.В. (2004, 128с.)
Биология для поступающих в вузы (способы решения задач по
генетике). Киреева Н.М. (2009, 50с.)
Биология: Задания и упражнения. Пособие для поступающих в
вузы. Богданова Т.Л. (1991, 350с.)
Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в
вузы. Болгова И.В. (2006, 256с.)
Интернет-источники
слайды презентации- http://mirbiologii.ru/skachat-prezentaciyu-na-temu-biosintezbelka-po-biologii-9-klassa.html
http://mirbiologii.ru/prezentaciya-po-biologii-9-klass-biosintez-belka.html
Теоретические основы: http://bio-faq.ru/zubr/zubr049.html
http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_biology/1288/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D1%8
1%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%B7
Тестирование: http://www.egeteka.ru/learning/course/biology/course96/lesson964/
Задачи: http://bio.1september.ru/articles/2009/06/11
http://bio.reshuege.ru/test?theme=179
Рисунки:
http://images.nature.web.ru/nature/2000/12/13/0001157658/1.gif
http://www.ebio.ru/images/08010502.jpg
http://cs1431.vkontakte.ru/u484491/44508969/x_67e9a3b4.jpg
http://www.intuit.ru/department/history/ithistory/10/10-12.jpg
http://img.lenta.ru/news/2005/10/20/dna/picture.jpg
Сдаем ГИА, ЕГЭ Биосинтез белка Автор Курская (Долгорукова) С. В. , учитель биологии и географии высшей категории МОУ гимназия № 2 г. Екатеринбурга
СЛОВАРЬ Биосинтез — образование органических веществ, происходящее в живых клетках с помощью ферментов и внутриклеточных структур От греч. bios – «жизнь» , synthesis «соединение» Пластический обмен (ассимиляция или анаболизм) – совокупность реакций биологического синтеза (Пример – биосинтез белка). Биосинтез углеводов Энергия света Солнце Биосинтез белков Энергия химических связей АТФ
СЛОВАРЬ Биосинтез белка — сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислотных остатков, происходящий на рибосомах клеток живых организмов с участием молекул м. РНК и т. РНК. Участники биосинтеза белка РНК – р. РНК, т. РНК, и. РНК Рибосомы Ферменты Аминокислоты v. Белки недолговечны, время их существования ограничено. v. В каждой клетке постоянно синтезируются тысячи различных белковых молекул. v. В начале 50 -х гг. ХХ в. Ф. Крик сформулировал центральную догму молекулярной биологии: ДНК → РНК → белок. http: //wsyachina. narod. ru/biology/life_genesis_12/5. jpg
Раскручивание участка ДНК Дочерние цепи Родительская цепь СЛОВАРЬ Репликация — процесс удвоения ДНК http: //wsyachina. narod. ru/technology/sequencing_dna_1/1. jpg Участок ДНК реплицируется посредством «расстегивания» двойной цепи и достраивания новых цепей
Биосинтез белка v. Участок ДНК, несущий информацию о первичной структуре конкретного белка, называется геном. v. Гены не только хранят информацию о последовательности аминокислот в полипептидной цепочке, но и кодируют некоторые виды РНК: р. РНК, входящие в состав рибосом, и т. РНК, отвечающие за транспорт аминокислот. http: //s 56. radikal. ru/i 154/0809/24/d 559 d 1 e 29537. jpg
Этапы биосинтеза 1 СЛОВАРЬ Транскрипция ( «списывание» ) — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы (перенос генетической информации с ДНК на РНК). В ядре 2 Трансляция — «считывание» генетической информации с и. РНК с созданием (сборка) полимерной цепи на рибосомах. В цитоплазме 3 Посттрансляционная модификация — формирование вторичной, третичной и четвертичной структуры белка при участии ферментов и с затратой энергии. В цитоплазме
Генетический код • Генетический код — система записи информации о последовательности аминокислот в полипептиде последовательностью нуклеотидов ДНК или РНК. В настоящее время эта система записи считается расшифрованной. Свойства генетический код vтриплетность: каждая аминокислота кодируется сочетанием из трех нуклеотидов (триплетом, кодоном); vоднозначность (специфичность): триплет соответствует только одной аминокислоте; vвырожденность (избыточность): аминокислоты могут кодироваться несколькими (до шести) кодонами; vуниверсальность: система кодирования аминокислот одинакова у всех организмов Земли; vнеперекрываемость: последовательность нуклеотидов имеет рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов; vиз 64 кодовых триплетов 61 — кодирующие, кодируют аминокислоты, а 3 — некодирующие (кодонами-терминаторами), поскольку блокируют синтез полипептида во время трансляции. Кроме того, есть кодон-инициатор (АУГ, в ДНК — ТАЦ), с которого трансляция начинается. Кодоны-терминаторы в и — РНК: УАА, УАГ, УГА, в ДНК: АТТ, АТЦ, АЦТ.
Триплетный код • Генетический код: словарь перевода с языка оснований на язык аминокислот. A — аденин, C — цитозин, G — гуанин, U — урацил (аналог тимина в РНК) • Первый нуклеотид в триплете — один из четырех левого вертикального ряда, второй — один из верхнего горизонтального ряда, третий — из правого вертикального. http: //elementy. ru/images/news/genetic_code_codon_rus. jpg
Рибосома • Уникальный «сборочный аппарат» • Выстраивает определенные аминокислоты в длинную полимерную цепь белка в соответствии с принципом комплементарности Малая субъединица Большая субъединица v Субъединицы рибосомы способны разделяться и объединяться. v В цитоплазме — как отдельно, так и вместе. v. Для начала синтеза белка субъединицы должны быть разъединены. v. Отдельная малая субъединица связывает м. РНК в начале трансляции и находит стартовый кодон. Затем присоединяется большая субъединица, и уже полная рибосома осуществляет биосинтез белка. v. Участок, ответственный за образование пептидной связи, расположен в большой субъединице.
Реакции матричного синтеза v. Химические реакции, происходящих в клетках живых организмов, в результате которых происходит синтез полимерных молекул по плану, заложенному в структуре других полимерных молекул-матриц. v На одной матрице синтезируется неограниченное количество молекул-копий (репликация, транскрипция, трансляция и обратная транскрипция). Реакция матричного синтеза Процесс Основные компоненты Репликация Синтез ДНК на матрице ДНК Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты, ферменты Транскрипция Синтез РНК на матрице ДНК Участок ДНК, Рибонуклеозидтрифосфаты, ферменты Трансляция Синтез полипептида на матрице РНК Рибосомы, и. РНК, аминокислоты, т. РНК, АТФ, ГТФ, ферменты Обратная транскрипция Синтез ДНК на матрице РНК Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты, ферменты
Строение гена эукариот v. Ген — участок молекулы ДНК, кодирующий первичную последовательность аминокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в молекулах т. РНК и р. РНК. v. ДНК одной хромосомы может содержать несколько тысяч генов, располагающихся в линейном порядке. v. Место гена в определенном участке хромосомы называется локусом. Особенности генов эукариот 1) наличие достаточно большого количества регуляторных блоков 2) мозаичность (чередование кодирующих участков с некодирующими).
СЛОВАРЬ v. Экзоны (Э) — участки гена, несущие информацию о строении полипептида. v. Интроны (И) — участки гена, не несущие информацию о строении полипептида. v. Промотор (П) — участок гена, к которому присоединяется фермент РНКполимераза, представляет собой особое сочетание нуклеотидов. v. Энхансеры — регуляторные элементы (РЭ), ускоряют транскрипцию. v. Сайленсеры — регуляторные элементы (РЭ), тормозящие транскрипцию. v. Число экзонов и интронов различных генов разное. v. Экзоны чередуются с интронами v. Общая длина интронов в два и более раз больше экзонов v. Перед первым экзоном и последнего экзона — нуклеотидные последовательности (ЛП – лидерные; ТП — трейлерной). v. Единица транскрипции – ЛП + ТП + Э + И.
Стадии биосинтеза 1) Предварительный этап (активация аминокислот) v. Реакция происходит в цитоплазме клеток без связи с рибосомами v. Включает связывание их со специфическими т. РНК при участии фермента аминоацил-т. РНКсинтетазы. v. Ключевой процесс кодирования, так как в этот момент устанавливается соответствие между аминокислотой и антикодоном т. РНК, и если процесс будет происходить неправильно, то во всех белках появятся ошибки (например, одна из аминокислот будет вставляться по «чужому» кодону, кодирующему другую аминокислоту). v. Расщепляется АТФ, и образующаяся аминоацил -т. РНК содержит энергию, обеспечивающую рост белковой цепи (поэтому называется активацией аминокислот).
2)Стадии трансляции Собственно процесс трансляции включает 3 стадии: инициации, элонгации, терминации и происходит на рибосомах. Стадия инициации v. Начало трансляции. v. Синтез белка начинается с того момента, когда к 5′-концу присоединяется и-РНК присоединяется малая субъединица рибосомы, в Р-участок которой заходит метиониновая т-РНК. В результате образуется инициирующий комплекс: м. РНК – рибосома – метионил-т. РНК
Стадии элонгации 1) Присоединение новой аминоацил-т. РНК в А-участок в соответствии с кодоном, который там оказался. При этом происходит комплементарное взаимодействие антикодона т. РНК с кодоном в м. РНК 2) Транспептидацией («перевешиванием пептида»). Образование пептидной связи с перевешиванием растущего пептида с т. РНК в Ручастке на новопришедшую аминоацил-т. РНК в А-участке за счет каталитической активности большой субъединицы рибосомы. Главную роль здесь играет р. РНК. 3) Транслокация — шаг рибосомы на один триплет в сторону 3′-конца м. РНК. Всё, что было в А-участке, оказывается в Р-участке, а Аучасток теперь свободен для присоединения новой аминоацил-т. РНК. Цикл замыкается. Рабочий (элонгационный) цикл рибосомы
Рибосома Часто на одной м. РНК последовательно друг за другом синтезируют белок несколько рибосом. Это позволяет более эффективно использовать м. РНК и синтезировать в единицу времени больше белковых молекул. Такие структуры, состоящие из одной м. РНК и нескольких работающих на ней рибосом, называются полисомами. v. Процесс элонгации продолжается пока в А-участок не попадет стоп-кодон, для которого в клетке нет т. РНК с комплементарным антикодоном. v. Стоп-кодонами являются три кодона: UAA, UAG, UGA. На этих кодонах процесс элонгации останавливается, и начинается завершающий этап биосинтеза белка (терминация).
Стадия терминации v. Окончание синтеза белка. v. В действие вступают вспомогательные белки (факторы терминации). v. Они узнают стоп-кодоны, связываются в рибосоме на место т. РНК в А-участке. v. Происходит гидролиз связи синтезированного пептида с т. РНК. v. Освободившаяся т. РНК покидает рибосому, а образовавшийся пептид освобождается и начинает самостоятельное существование. v. Рибосома диссоциирует на субъединицы и освобождает м. РНК.
Результат трансляции v. Формирование пептидной цепи со строго определённой последовательностью аминокислотных остатков. v. Фолдинг — сворачивание пептидной цепи в правильную трёхмерную структуру. v. Если белок — из нескольких субъединиц, фолдинг включает и объединение их в единую макромолекулу. v. Небольшие белковые молекулы (около 100 аминоацильных остатков), могут самостоятельно принимать трёхмерную структуру, фолдинг более крупных требует участия шаперонов (белки теплового шока)
Шапероны v. Важнейшая группа шаперонов — шаперонины (бочонки, составленные из двух колец). v Сворачивающийся белок попадает внутрь шаперонина, «вход» закрывается специальной «шапочкой» либо смыканием краев блоков, из которых состоят кольца, чтобы белковая молекула не покинула шаперонин раньше времени. В таком защищенном состоянии белок может окончательно принять нативную конформацию. Рисунок. Схематическое изображение двух типов шаперонинов — I и II. а — Шаперонины I типа характерны для бактерий; б — Шаперонины II типа, характерные для архей и эукариот
Шапероны v. Обеспечивают правильный фолдинг вновь образованных белков v. Обеспечивают ренатурацию ранее синтезированных белков, подвергшихся в клетке частичной денатурации под действием различных факторов (перегрев, облучение, действие свободных радикалов и т. д. ) v. Транспорт белков через мембраны v. Сборка олигомерных белков СЛОВАРЬ Нативное состояние (от латинского nativus – «врожденный» ), native state — это термин, использующийся в биохимии, характеризирующий состояние биомолекулы, обычно белка, когда эта молекула сохраняет структуру, необходимую для функционирования в живой клетке. Потеря нативного состояния называется денатурацией.
Посттрансляционная модификация v. Известно более двухсот вариантов посттрансляционных модификаций белков (изменение структуры белка). v. Посттрансляционные модификации могут регулировать продолжительность существования белков в клетке, их ферментативную активность и взаимодействия с другими белками. v. В ряде случаев посттрансляционные модификации являются обязательным этапом созревания белка, в противном случае он оказывается функционально неактивным. v. Могут быть — широко распространёнными, редкими, уникальными. v. Один и тот же белок может подвергаться многочисленным модификациям. v. Посттрансляционные модификации делят на: -модификации главной цепи; -модификации боковых цепей аминокислот; -присоединение небольших белков.
Использованные ресурсы http: //images. google. ru/imglanding? imgurl=http: //festival. 1 september. ru/articles/310332/Image 218. gif&imgrefurl=http: //fest ival. 1 september. ru/articles/310332/&usg=__c. VYMi 6 Ed. R 3 TPl 2 LYt. Kq. YAm. NM 9 Xc%3 D&h=632&w=972&sz=84&hl=ru&sig 2=RH Bpa. Vnp. W 3 CPo 7 z. Lhnn. HQA&um=1&tbnid=Prx 2_Jk. Pvyxv. YM: &tbnh=97&tbnw=149&prev=/images%3 Fq%3 D%25 D 1%2582%25 D 1%2580%25 D 0%25 B 8%25 D 0%25 BF%25 D 0%25 BB%25 D 0%25 B 5%25 D 1%2582%26 ndsp%3 D 18%26 hl%3 Dru%26 lr%3 D%26 sa %3 DN%26 start%3 D 54%26 um%3 D 1%26 newwindow%3 D 1&ei=lur. MSv. Dk. INHi. Qb. Jk 9 zd. BA&q=%D 1%82%D 1%80%D 0%B 8%D 0%BF%D 0%BB%D 0%B 5%D 1%82&ndsp=18&lr=&sa=N&start=51&um=1&newwi ndow=1# — биосинтез белка http: //vse-pro-geny. ru/uppload/Image/Dictionary/kletka-hromosoma-gen-DNK%20(ru). jpg – ген http: //bio-arts. narod. ru/base_bio-arts_0001/ba 00012_w 400 h 438. jpg — рибосома http: //forceful. ru/files/imagefield/DNA. jpg — ДНК http: //topnews. in/files/dna_2. jpg — ДНК http: //kachalka. com. ua/uploads/posts/2009 -03/1236201861_1231765021 -copy. jpg — капсулки http: //www. aerobika. org/siteimg/news/2008/12/01/366_2008_12_01_11_24_01. jpg — ДНК в руках человека http: //elementy. ru/images/eltbook/dna_600. jpg — репликация ДНК http: //www. nivagold. ru/raznoe/rasnoe. html — анимации http: //foto. rambler. ru/public/darbi 2006/12/DNA-web. jpg — модель ДНК https: //upload. wikimedia. org/wikipedia/ru/thumb/2/2 b/Translation_overall_scheme. jpg/400 px. Translation_overall_scheme. jpg — трансляция https: //foxford. ru/uploads/tinymce_image/134/_____14_____3. jpg – элонгация http: //yanko. lib. ru/books/biolog/nagl_biochem/245. jpg — активация аминокислот https: //foxford. ru/uploads/tinymce_image/136/_____14_____5. jpg – полисома https: //foxford. ru/wiki/biologiya/translyatsiya-biosintez-belka — Фоксфорд. Учебник. http: //images. nature. web. ru/nature/2001/01/25/0001159501/4. gif — терминация https: //biomolecula. ru/img/content/2037/01. ko-transljacionnyj-folding. png 0 фолдинг https: //biomolecula. ru/articles/problema-foldinga-belka — сайт «Биомолекула» https: //biomolecula. ru/articles/problema-foldinga-belka — Илья Кренёв. Проблема фолдинга белка… (Сайт «Биомолекула» )
Ребенок за 1 год удваивает в росте и утраивает в весе.
Почему так быстро
растет ребенок? Как
за такое короткое
время это возможно?
Существовать не тяжело, Жить – самое простое дело. Зарделось солнце и взошло И теплотой пошло по телу.
Б. Пастернак
- « Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен веществ с окружающей их природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков». Ф.Энгельс.
- « Живые тела представляют собой открытые системы, построенные из биополимеров: белков и нуклеиновых кислот». Волькенштейн.
Биосинтез белка.
Цели урока:
- Изучить основные этапы биосинтеза белка.
- Показать роль нуклеиновых кислот и органоидов клетки в биосинтезе белка.
- Научиться решать задания на синтез белка в форме ЕГЭ.
Белок
ДНК
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).
Транскрипция (лат. переписывание)
Транскрипция – процесс синтеза и-РНК.
- Информация о структуре белков хранится в виде ДНК в ядре клетки, а синтез белков происходит на рибосомах в цитоплазме.
- Дан участок молекулы ДНК:
-АТТ-ГЦЦ-ЦАА-ТГТ-
- Определить последовательность нуклеотидов в и-РНК.
Трансляция (лат. перенесение, перевод)
Трансляция — процесс синтеза белка.
Молекула и-РНК соединяется с рибосомой тем концом, с которого должен начаться синтез белка. Аминокислоты, необходимые для сборки белка, доставляются к рибосоме
специальными транспортными РНК (т-РНК).
Укажите: 1. Участок молекулы т-РНК, к которому присоединяется аминокислота.
2. Антикодон
т-РНК
Задание №1
Дан участок цепи ДНК:
-ТГЦ-ГГА-ТТТ-АЦТ-ГАЦ-
Как выглядит первичная структура белка, синтезированного с этого участка цепи?
Задание №2
Запишите последовательность нуклеотидов
в и-РНК, с которой был синтезирован белок:
-глутамин-валин-гистидин-пролин-треонин-
Схема синтеза белка в рибосоме
Синтез белка на полисоме
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.
Задание
Сколько нуклеотидов содержит ген, в котором запрограммирован белок инсулин?
Дано: Белок инсулин состоит из 51аминокислоты.
Найти:
Количество нуклеотидов, содержащихся в гене,
в котором запрограммирован белок инсулин?
Матричный синтез.
- Процессы удвоения ДНК, синтеза РНК и белков в неживой природе не встречаются. Они относятся к так называемым реакциям матричного синтеза.
- Матрицами, т. е. теми молекулами, которые служат основой для получения множества копий, являются ДНК и РНК. Матричный тип реакции лежит в основе способности живых организмов воспроизводить себе подобных.
Ребенок за 1 год удваивает в росте и утраивает в весе.
Почему так быстро
растет ребенок? Как
за такое короткое
время это возможно?
Проверь себя
- Первый этап биосинтеза называется:
А. Трансляция
В. Транскрипция
С. Ассимиляция
2. Транскрипция осуществляется:
А. В ядре
В. В митохондриях
С. Н а рибосомах
3. Трансляция осуществляется:
А. В ядре
В. Н а рибосомах
С. В митохондриях
4. Рибосома по цепи и-РНК перемещается
А. Плавно
В. Скачками с одного триплета на другой
С. Скачками через триплет
5. Какова последовательность нуклеотидов и-РНК, записанной на отрезке ДНК:
Т-А-Ц-Г-Г-А-Т-Ц-А-Ц-Г-А
1. А-Т-Г-Ц-Ц-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т
2. А-У-Г-Ц-Г-У-А-Г-У-Г-Ц-У
3. А-У-Г-Ц-Ц-У-А-Г-У-Г-Ц-У
6. Дан отрезок ДНК: Ц-Г-А-Т-Т-А-Г-Ц-Г-Г-А-А-Ц-А-Ц. Какова аминокислотная последовательность молекулы белка?
1. Лей-асн-арг-вал-лей
2. Ала-вал-про-асп
3. Ала-асн-арг-лей-вал
(воспользуйтесь таблицей генетического кода)
Проверка теста
Цели урока: подводим итоги
- Изучить основные этапы биосинтеза белка.
- Показать роль нуклеиновых кислот и органоидов клетки в биосинтезе белка.
- Научиться решать задания на синтез белка в форме ЕГЭ.
1
Материал по курсу «БИОЛОГИЯ», 11 класс, тема: «БИОСИНТЕЗ БЕЛКА»
2
МиозинАктинПероксидазаГемоглобинИнсулинГамма-глобулинЛипопротеины
3
белки транспорт ферменты строительство антитела гормоны движение
4
БИОСИНТЕЗ БЕЛКА
5
Франсуа Жакоб (р.1920) – французский микробиолог Жак Люсьен Моно ( ) – французский биохимик и микробиолог
6
ДНК матрица и РНК матрица белок
7
Транскрипция Первый этап биосинтеза белкатранскрипция. Транскрипцияэто переписывание информации с последовательности 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
8
Затем на основе матрицы под действием фермента РНК- полимеразы из свободных нуклеотидов по принципу комплементарности начинается сборка мРНК. А Т Г Г А Ц Г А Ц Т У А Ц Ц У Г Ц У Г А и-РНК Между азотистыми основаниями ДНК и РНК возникают водородные связи, а между нуклеотидами самой матричной РНК образуются сложно- эфирные связи. Водородная связь Сложно-эфирная связь
9
мРНК 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. ЯДРО рибосомы цитоплазма Mg 2+
10
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. и-РНК АГУ У Ц А У ЦА А Г У а/к а/к а/ к У У Г А Ц У У Г Ц
11
Translācija GGC ACA GUC CGU UCU CCA UGA ACU UCG AGU AAG CUC GCA GAC UUC GGC GCA GAC UUC AGC CCG UGA amin RFC kodons antikodons mRNS ribosoma
12
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. и-РНК АГУ У Ц А У Ц А А Г У а/ к а/к У У Г А Ц У У Г Ц Водородные связи между комплементарными нуклеотидами
13
GGC ACA GUC CGU UCU CCA UGA ACU UCG AGU AAG CUC GCA GAC UUC GGC AGC amin UGA amin peptīda saite
14
GGC ACA GUC CGU UCU CCA UGA ACU UCG AGU AAG CUC GCA GAC UUC GGC AGC amin UGA amin
15
GGC ACA GUC CGU UCU CCA UGA ACU UCG AGU AAG CUC GCA GAC UUC GGC AGC amin UGA amin ACU
16
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. И-РНК АГУ 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
17
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 белок Наконец, ферменты разрушают эту молекулу и-РНК, расщепляя ее до отдельных нуклеотидов.
18
Любая полипептидная цепь начинается с метионина, который в дальней-шем отщепляется. Синтез полипептида идет от N- конца к С — концу, то есть пептидная связь обращается между карбоксильной группой первой и аминогруппой второй аминокислоты. Таким образом, процесс синтеза белка представляет собой серию ферментативных реакций, идущих с затратой энергии АТФ.
19
Белых Надежда Викторовна учитель биологии Красногвардейской специальной общеобразовательной школы- интерната 25 VI вида
Биосинтез белка
Продолжить формирование знаний о механизмах биосинтеза белка, показав роль иРНК и тРНК, а так же раскрыть механизмы матричного синтеза полипептидной цепи на рибосомах.
— Рассмотреть принцип, лежащий в основе процесса синтеза и-РНК;
— Определить свойства генетического кода;
— Сформировать знания о механизмах трансляции и транскрипции;
Синтез белка – это сложный многоступенчатый процесс образования белковой молекулы (полимера) из аминокислот (мономеров), который подразделяется на несколько этапов.
ПОСТРАНСЛЯЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД – система записи генетической информации в молекуле ДНК (иРНК) в виде определенной последовательности нуклеотидов ТРИПЛЕТ — каждой аминокислоте в полипептидной цепи соответствует комбинация из трех нуклеотидов.
ПОСТРАНСЛЯЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ
Участники биосинтез белка
Ферменты
Аминокислоты
Биосинтез
белка
РНК – рРНК, тРНК, иРНК
Рибосомы
Биосинтез белка
ДНК → иРНК → белок
Раскручивание участка ДНК
Дочерние цепи
Родительская цепь
Участок ДНК реплицируется посредством «расстегивания» двойной цепи и достраивания новых цепей
Этапы биосинтеза
Транскрипция
Трансляция
Пострансляционная модификация
Транскрипция («списывание») — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы (перенос генетической информации с ДНК на РНК).
Трансляция — «считывание» генетической информации с иРНК с создание (сборка) полимерной цепи на рибосомах.
Посттрансляционная модификация — формирование вторичной, третичной и четвертичной структуры белка при участии ферментов и с затратой энергии.
Рибосома
- Уникальный «сборочный аппарат»
- Выстраивает определенные аминокислоты в длинную полимерную цепь белка в соответствии с принципом комплементарности
Малая субъединица
Большая субъединица
Триплетный код
- Многие из 64 триплетных кодонов соответствуют одной и той же аминокислоте
- Генетический код: словарь перевода с языка оснований на язык аминокислот. A — аденин, C — цитозин, G — гуанин, U — урацил (аналог тимина в РНК)
Биосинтез белка