Биосинтез белка - Клеточная теория - ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ

Биосинтез белков происходит во всех живых клетках, кроме безъядерных (эритроциты человека). В каждой клетке синтезируется несколько тысяч разновидностей белков. Способность к синтезу строго определенных белков закреплена наследственно.

Свойства любого белка зависят от его первичной структуры, то есть от последовательности аминокислот в его молекуле. Информация о первичной структуре белков определяется последовательностью нуклеотидов в ДНК, в которой содержится информация о последовательности аминокислот одного белка. У всех организмов на Земле генетическая информация записана только в одной из двух нитей спирали ДНК. Эту нить называют кодогенной, или информативной.

Ген — единица наследственности, участок молекулы ДНК, который содержит информацию о первичной структуре белка.

Каждой аминокислоте молекулы белка в молекуле ДНК соответствует комбинация из трех последовательно расположенных нуклеотидов ДНК — так называемый триплет. Триплеты в молекуле иРНК, кодирующие определенные аминокислоты, называются кодонами.

В состав ДНК входят 4 вида нуклеотидов, которыми теоретически можно закодировать 43 = 64 аминокислоты. Так как белки образованы всего двадцатью аминокислотами, то многие из аминокислот кодируются несколькими триплетами. Из 64 возможных кодовых триплетов генетического кода — 61 кодирует аминокислоты. Три кодона УАА, УГА, УАГ не кодируют аминокислоты, а прекращают синтез, определяя окончание молекулы белка. Их называют терминаторами (стоп-кодонами). Один триплет, соответствующий аминокислоте метионину, — инициатор, он обозначает место начала синтеза молекулы белка.

Свойства генетического кода:

Триплетность — каждая аминокислота молекулы белка кодируется тремя последовательно расположенными нуклеотидами ДНК — триплетом.

Однозначность — триплет соответствует только одной аминокислоте.

Вырожденность — некоторые аминокислоты кодируются несколькими триплетами (до шести).

Универсальность — генетический код един для всех живых существ на Земле.

Неперекрываемость — один нуклеотид не может быть в составе двух триплетов.

Прерывистость — между генами расположены «знаки препинания», или терминаторы — триплеты, обозначающие окончание синтеза молекулы белка.

Синтез белка начинается с транскрипции. Транскрипцией называется перенос информации о строении белка из последовательности нуклеотидов гена ДНК в последовательность нуклеотидов иРНК (т.е синтез иРНК по матрице одной из цепей ДНК). Процесс идет по принципу комплементарности с помощью фермента РНК-полимеразы и начинается с определенного участка ДНК. Синтезированная иРНК поступает в цитоплазму на рибосомы, где и идет синтез белковой молекулы. Собранные в полисомы рибосомы двигаются по иРНК, движение происходит последовательно, по триплетам.

Перенос информации из последовательности нуклеотидов иРНК в последовательность аминокислот белка во время его синтеза на рибосомах называется трансляцией. К рибосомам подходят тРНК, соединенные с аминокислотами. В месте контакта рибосомы с иРНК работает фермент, собирающий белок из аминокислот, доставляемых к рибосомам тРНК. При этом происходит сравнение кодона иРНК с антикодоном тРНК: если они комплементарны, фермент (синтетаза) «сшивает» аминокислоты, а рибосома продвигается вперед на один кодон.

Таким образом, трансляция — это перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот синтезируемого белка.

Скорость движения рибосом по иРНК составляет приблизительно 5-6 триплетов в секунду, поэтому на синтез белковой молекулы, состоящей из сотен аминокислот, уходит всего несколько минут. Синтез белка требует участия большого числа ферментов и затрат энергии.