Конспект занятия по биологии на тему Биосинтез белка (11 класс)

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА.

Последовательность нуклеотидов в полинуклеотидной цепи называется ГЕНЕТИЧЕСКИМ КОДОМ. Последовательность расположения аминокислот в белке определяется последовательностью нуклеотидов в молекуле ДНК.

ДНК состоит из 4-х типов нуклеотидов. Каждую аминокислоту кодируют 3 нуклеотида - ТРИПЛЕТ. Отрезок молекулы ДНК, несущий в себе информацию о первичной структуре белка, молекулы т-РНК или р-РНК, называется ГЕНОМ.

Генетический код характеризуется следующими СВОЙСТВАМИ:

1. Код является ● ТРИПЛЕТНЫМ - каждая аминокислота кодируется сочетанием из трёх нуклеотидов, которые называются триплетом или кодоном.

2. Код является ● МНОЖЕСТВЕННЫМ («вырожденным» или «избыточным») - одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (от 2 до 6). Исключение составляют метионин и триптофан, которые кодируются только одним триплетом.

3. Код является ● СПЕЦИФИЧНЫМ (однозначным) - каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.

4. Код является ● НЕПЕРЕКРЫВАЮЩИМСЯ - один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух соседних триплетов.

5. Код ● УНИВЕРСАЛЕН для всех живых организмов и вирусов существующих на Земле: одинаковые триплеты кодируют одинаковые аминокислоты.

6. Между генами существуют участки, которые не несут генетической информации. Они лишь отделяют одни участки от других, как «знаки препинания». Их называют • СПЕЙСЕРАМИ (АТТ, АТЦ, АЦТ). •ТРИПЛЕТЫ-ТЕРМИНАТОРЫ (СТОП-КОДОНЫ - УАА, УАГ, УГА) означают прекращение синтеза полипептидной цепи. • ТРИПЛЕТ-ИНИЦИАТОР (АУГ) определяет место начала синтеза следующей полипептидной цепи.

В основе синтеза белка лежат реакции матричного синтеза. Молекула ДНК служит матрицей для синтеза и-РНК, которая по принципу комплементарности синтезируется на участке одной из цепей ДНК. Далее и-РНК служит матрицей для синтеза полипептидной цепи из аминокислот, последовательность которых соответствует последовательности триплетов на и-РНК.

ЭТАПЫ СИНТЕЗА БЕЛКА.

1. ТРАНСКРИПЦИЯ - перевод последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность нуклеотидов и-РНК.

2. ТРАНСЛЯЦИЯ - перевод последовательности нуклеотидов в и-РНК в последовательность аминокислот молекулы белка.

● Белок-синтезирующая система включает в себя: и-РНК; набор из 20 аминокислот; минимум 20 разных т- РНК; набор минимум 20 различных ферментов - аминоацил-т-РНК-синтетаз, «узнающих» одну какую-либо аминокислоту и одну т-РНК; рибосомы; АТФ, ГТФ; цитоплазматические факторы инициации, элонгации, терминации; ионы магния.

СИНТЕЗ БЕЛКА.

► ТРАНСКРИПЦИЯ. Часть двойной спирали • ДНК теряет связь с белками-гистонами и раскручивается за счёт разрыва водородных связей между азотистыми основаниями. Обнажается короткий участок одной из цепей. Вдоль этой цепи движется • фермент РНК-ПОЛИМЕРАЗА, соединяя между собой нуклеотиды в растущую цепь и-РНК, последовательность нуклеотидов которой является точной копией последовательности нуклеотидов матрицы (гена). • На специальных генах синтезируются т -РНК и р-РНК. Синтезированная в ядре и-РНК отделяется от ДНК.• ДНК приобретает свою первоначальную структуру. Из ядра • и-РНК поступают в цитоплазму через поры ядерной оболочки, где прикрепляются к рибосомам. Молекула и-РНК может связываться одновременно с несколькими рибосомами, такой комплекс называется ПОЛИСОМОЙ.

► ТРАНСЛЯЦИЯ.

Начинается со СТАРТОВОГО КОДОНА АУГ. т-РНК имеет АКЦЕПТОРНЫЙ КОНЕЦ (ЦЦА), к которому присоединяется активированная энергией АТФ аминокислота. ● АКТИВАЦИЮ АМИНОКИСЛОТ осуществляют специфичные ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы. Активированная аминокислота способна спонтанно образовать пептидную связь, что приводит к синтезу полипептидной цепи. В противоположной части молекулы т-РНК располагается специфический триплет (АНТИКОДОН), ответственный за прикрепление по принципу комплементарности к определённому триплету и-РНК (кодону).

● т-РНК с активированной аминокислотой антикодоном присоединяется к кодону и-РНК. Затем к той же рибосоме прикрепляется вторая т-РНК с аминокислотой в соответствии со следующим кодоном. В функциональном центре рибосомы оказываются две аминокислоты, между которыми возникает ПЕПТИДНАЯ СВЯЗЬ. Первая т-РНК, освободившись от аминокислоты, покидает рибосому. Далее к образованному дипептиду аналогичным путём пристраивается третья, четвёртая и т. д. аминокислоты, принесённые в рибосому своими т-РНК. ● Процесс продолжается до тех пор, пока в рибосому не попадёт один из трёх терминирующих кодонов: УАА, УАГ или УГА, - после чего синтез белка прекращается. В области этих триплетов под действием ● факторов терминации происходит расщепление связи между пептидом и последней т-РНК

После завершения синтеза белка ● и-РНК под действием ферментов распадается на отдельные нуклеотиды.

Синтезированные белки поступают в каналы эндоплазматической сети, где происходит их дозревание, приобретение вторичной, третичной и четвертичной структур.

Синтез одной молекулы белка длится всего 3-4 с.