Головна

Пластичний обмін. Біосинтез білків.

  1.  Білки: будова і властивості. Функції білків.
  2.  Біосинтез білків. Роль нуклеїнових кислот.
  3.  Біосинтез ДНК. Пошкодження і репарація ДНК.
  4.  Біосинтез піримідинових нуклеотидів.
  5.  Конформація глобулярних білків. Вторинна, третинна, четвертинна структури
  6.  Між населенням цих одиниць повинен розвиватися інтенсивний торговельний обмін.
  7.  Обмін речовин і енергії. Обмін білків. Лікарські засоби, що застосовуються для корекції азотистого балансу.

До основних процесів пластичного обміну належать біосинтез білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот, а також фотосинтез і хемосинтез.

Як приклад познайомимося з механізмом біосинтезу білків в клітині. Як відомо, молекула білка є полімером, в ролі мономерів полімерної молекули білка виступають амінокислоти. У вищих тварин і людини амінокислоти утворюються в результаті травлення, після чого кров приносить їх в клітини, де вони використовуються для побудови нових білків, характерних для даного організму. Клітини рослин не отримують амінокислоти в готовому вигляді, вони самі здатні їх синтезувати, використовуючи при цьому азот, аміак, нітрати. Білки виконують в організмі безліч важливих функцій: вони каталізують біохімічні реакції, здійснюють всі види клітинних рухів, створюють різні компоненти клітинних органел, іншими словами, від них залежить вся життєдіяльність організму. У клітині містяться кілька тисяч різних білків, причому кожен вид клітин має специфічні білки, властиві лише даному виду клітин. Здатність синтезувати тільки свої білки передається у спадок від клітини до клітини і зберігається протягом усього життя. Білки синтезуються в клітці постійно, приходячи на зміну «відпрацьованим своє» молекулам, структура і функції яких згодом порушуються. Такі молекули білків видаляються з клітки і замінюються новими повноцінними молекулами.

Структура молекули білка головним чином визначається послідовністю амінокислот в його поліпептидного ланцюга. Основна роль у визначенні цієї послідовності амінокислот належить ДНК, що знаходиться в ядрі клітини. Яким же чином аминокислотная послідовність білка закодована в структурі молекули ДНК? Оскільки ДНК і полімерна молекула білка є лінійними (нерозгалужені) молекули, природно напрошується думка, що порядок нуклеотидів в ДНК визначає порядок амінокислот в молекулі білка. До складу ДНК входить чотири види нуклеотидів - це значить, що «алфавіт» генетичного коду складається з чотирьох букв. Оскільки до складу білків входить 20 видів амінокислот, ясно, що кожна з них не може визначатися тільки однієї такої «буквою», бо в цьому випадку 16 «зайвих» амінокислот взагалі не мали б шансів потрапити в білок. Не можуть «слова» генетичного коду складатися і з двох букв, тому що з чотирьох букв можна скласти не більше 16-ти пар, що все ще дуже мало. Число ж різних сполучень по три з чотирьох «букв» одно 64, а цього вже вистачає з надлишком. Таким чином, кожна з двадцяти видів амінокислот має свій код у вигляді трьох сусідніх в ланцюжку ДНК нуклеотидів, які називаютьсякодонів або кодоном. генетичним кодом молекули білка в цілому є послідовність триплетів (кодонів) молекули ДНК.

В даний час код ДНК повністю розшифровано. Для кожної амінокислоти точно встановлений склад кодують її трійок нуклеотидів - кодон. У коді ДНК у багатьох випадках одна і та ж амінокислота закодована не одним кодоном, а кількома - двома, трьома, чотирма і навіть шістьма. Припускають, що така властивість коду має значення для підвищення надійності зберігання та передачі спадкової інформації. Оскільки молекули ДНК за своїми розмірами в багато разів перевершують розміри молекул білків, то слід зазначити, що одна і та ж молекула ДНК містить в собі код не однієї, а кількох молекул білка. Відрізок молекули ДНК, в якому міститься інформація про структуру однієї молекули білка, називається геном. Між генами перебувають «розділові знаки» - ділянки, які не несуть генетичну інформацію, а лише відокремлюють одні гени від інших. Їх називають спейсерами (від англ. Спейс - простір). У генетичному коді є три кодону (УАА, УАГ, УГА), кожен з яких означає закінчення синтезу молекули білка. Це так звані стоп-кодони. Кодон УАГ визначає місце початку синтезу черговий молекули білка.

Дослідження по розшифровці генетичного коду розкрили його основні властивості:

1. Кожна амінокислота кодується послідовністю із трьох нуклеотидів, яка називається кодоном або кодоном.

2. У всіх організмів одні й ті ж амінокислоти кодуються одними і тими ж кодонами, т. Е. Код універсальний.

3. Код є виродженим: одна амінокислота може кодуватися більш ніж одним кодоном.

4. Код не перекривається: зчитуються кодони один за іншим. Наприклад, з послідовності АУГГЦАЦГА зчитування відбувається тільки таким чином: АУГ / ГЦА / ЦДА. Зчитування типу АУГ / УГГ / ГГц або АУГ / ГГц / цяць не відбуваються.

Механізм біосинтезу білка був остаточно з'ясований в 50-і роки XX століття. Він складається з декількох етапів. Перший етап-транскрипція - Це синтез і-РНК на одній з ланцюгів молекули ДНК, який здійснюється за принципом комплементарное ™. Таким чином, інформація, що міститься в ДНК, як би перепісиваетсяна і-РНК. Потім молекула і-РНК покидає ядро ??і прямує до місця синтезу білка, т. Е. До рибосом. Сюди ж надходять і амінокислоти, з яких будується білок. У цитоплазмі завжди є достатня їх кількість, т. К. Кров постійно приносить амінокислоти в клітини з кишечника.

Транспорт амінокислот до місця синтезу білка здійснюється за допомогою транспортних РНК (т-РНК). Т-РНК - відносно невеликі молекули, що складаються приблизно з 30 нуклеотидів. Ланцюжок т-РНК в просторі згорнута в петлеподібну структуру, схожу за формою на лист конюшини. На його верхівці розташований так званий антикодон - тріклет, комплементарний одному з кодонів і-РНК, який відповідає певній амінокислоті. Саме цю амінокислоту здатна транспортувати дана т-РНК, приєднуючи її до себе в зоні акцепторного ділянки, розташованої у ніжки «листа конюшини». Так як в побудові білків беруть участь 20 видів амінокислот, значить в їх транспортуванні беруть участь 20 видів т-РНК, тому що кожен вид т-РНК здатна приєднувати і переносити тільки одну певну амінокислоту.

Наступний етап біосинтезу білка називаєтьсятрансляцією (Від лат. Транслятіо - передача). Під час цього етапу інформація про структуру білка, записана на і-РНК у вигляді послідовності кодонів, реалізується у вигляді послідовності амінокислот в синтезується молекулі білка. Процес складання білкової молекули починається з того, що рибосома вступає на ниткоподібну молекулу і-РНК з лівого кінця таким чином, що її мала і велика субодиниці виявляються по обидва боки молекули і-РНК. Рибосома пересувається по ній з кодону на кодон не плавно, а переривчасто, «кроками», роблячи при цьому короткі зупинки. Під час кожної з таких зупинок у функціональному центрі рибосоми (ділянці, де здійснюється трансляція) завжди одночасно перебувають два сусідніх кодону інформаційної РНК.

Кожен раз, коли рибосома призупиняє свій рух по і-РНК, в процес біосинтезу білка включаються т-РНК. Безперервним потоком, рухаючись один за одним, вони починають переміщатися в рибосому, несучи кожна свою амінокислоту. Затримається в рибосомі тільки та з них, антикодон якої виявиться комплементарним першому з двох кодонів і-РНК, які перебувають в даний момент в функціональному центрі рибосоми. На якусь мить між ними виникає комплементарная зв'язок, одночасно за допомогою ферменту від цієї т-РНК відчіплюється молекула амінокислоти. Звільнена від амінокислоти т-РНК знову-таки за допомогою певного ферменту від'єднується від молекули і-РНК і залишає рибосому. У цитоплазмі вона знову здатна приєднати до себе таку ж амінокислоту. Тим часом рибосома, закінчивши трансляцію першого кодону і-РНК, пересувається на черговий її кодон і знову за допомогою транспортних РНК продовжує підбирати потрібну амінокислоту. Між амінокислотами виникають ковалентні зв'язки, і полипептидная ланцюжок починає рости ланка за ланкою (рис. 15). Залежно від потреб клітини рибосома, використовуючи одну і ту ж молекулу інформаційної РНК, може побудувати скільки завгодно однакових молекул білка, але, як правило, робить це вона не одна. Одночасно по одній молекулі і-РНК можуть рухатися, синтезуючи однакові молекули білка, відразу кілька рибосом. У сукупності вони являють собою так звану полірібосом.

Для синтезу білка необхідні ферменти і енергія, яка звільняється при розщепленні АТФ.

Коли рибосома досягає стоп-кодону, синтез молекули білка закінчується, і рибосома, а разом з нею і синтезована молекула білка, залишають молекулу і-РНК. Після цього рибосома потрапляє на будь-яку іншу молекулу і-РНК, а молекула білка - на мембрани ЕПР з тим, щоб переміститися в ту частину клітини, де вона в даний момент необхідна.

ПИТАННЯ.

1. Пронумеруйте послідовність подій пластичного обміну:

А) виконання синтезованими сполуками їх біологічних функцій

Б) синтез «будівельних блоків» з проміжних сполук

В) синтез макромолекул білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, жирів з «будівельних блоків»

Г) синтез проміжних сполук з низькомолекулярних речовин

2. Визначте відповідність між молекулами і їх функціями в синтезі білка:

1) універсальний переносник енергії;

2) матриця для синтезу всіх типів РНК;

3) частину рибосоми, яка бере участь в синтезі білка, працює в цитоплазмі;

4) «підвозить» до місця синтезу білка амінокислоту і визначає в яке місце білкового ланцюжка її потрібно поставити, працює в цитоплазмі;

5) матриця для синтезу білка, працює в цитоплазмі разом з рибосомою

А) РНК, Б) т-РНК, В) рРНК, Г) ДНК

А Б В Г - ___ .

3. Позначте знаком «+» правильні відповіді, знаком «-» - неправильні.

А. Трансляція - це процес синтезу всіх типів РНК, який відбувається в ядрі клітини на матриці - молекулі ДНК

Б. У процесі трансляції інформація, яка міститься в іРНК, реалізується, синтезується відповідний білок

В. Синтез білка починається на стадії елонгації

Г. Синтез білка починається з освіти ініціюючого комплексу, який утворюється в результаті об'єднання іРНК з малою субодиницею рибосоми

4. Позначте знаком «+» все правильні відповіді.

1) Синтез нуклеїнових кислот в ядрі:

А. Трансляція Б. Транскрипція

В. Транслокация Г. Трансдукція

2) Трансляція протікає:

А. В ядрі Б. У цитоплазмі

В. С використанням рибосом Г. З витратою енергії

3) На вершині кожної молекули тРНК розташований:

А. Кодон Б. Антикодон

В. Ген Г. Стоп-кодон

4) Локалізація синтезу білків в клітині:

А. Гладка ендоплазматична сітка

Б. Шорсткувата ендоплазматична мережа

В. Ядро клітини

Г. Лізосоми

5. Розгляньте малюнок, напишіть назву процесу і зробіть позначення

___

1 - ___

2 - ___

3 - ___

4 - ___

6. Пронумеруйте послідовність подій в процесі синтезу білка

А. Трансляція

Б. Перетворення про- іРНК в зрілу мРНК

В. Освіта просторової структури молекули білка

Г. Транскрипція

Практична робота № 4




 ВИЗНАЧЕННЯ ЗМІСТУ ВОДИ У ВЛАСНОМУ ОРГАНІЗМІ |  Хід роботи |  Вуглеводи: різноманітність, властивості і функції |  Білки: будова і властивості. Функції білків. |  Визначення деяких органічних речовин та їх властивостей |  Нуклеїнові кислоти. Будова, властивості і функції ДНК. |  Властивості і функції РНК і АТФ. |  Роль вітамінів, гомоном і факторів росту в життєдіяльності організмів |  На реплікацію і транскрипцію |  Хімічний склад, будова і функції клітинних мембран. Транспорт речовин через мембрани |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати