Опорный конспект по теме "БИОСИНТЕЗ БЕЛКА "

Тема:                  БИОСИНТЕЗ БЕЛКА

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ:

Ген – (биол.) – наследственный фактор, функционально неделимая единица генетического материала.

-          (хим.) – участок молекулы ДНК, который содержит информацию о первичной структуре белка (участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, молекулы т-РНК или р-РНК).

-          Определенная последовательность нуклеотидов в молекуле НК.

     Установлено, что между генами имеются участки, которые не несут наследственной информации (НИ), а  только отделяют одни гены от других, т.е. играют роль своеобразных разделительных знаков (каких?).

Генетический код – это:

1)      свойственная ЖО единая система записи и сохранения наследственной информации в виде последовательности нуклеотидов в ДНК, определяющей последовательность расположения АК в белковой цепи;

2)      последовательность нуклеотидов в молекулах НК, определяющая порядок введения аминокислотных остатков в полипептидную цепь во время ее синтеза;

3)      принцип записи информации на ДНК.

Суть генетического кода:

Каждая АК кодируется 3 нуклеотидами, расположенными подряд.

Характеристики генетического кода:

1)      триплетность ( одна АК кодируется 3 рядом расположенными нуклеотидами);

2)      вырожденность (одной АК может соответствовать несколько триплетов);

3)      универсальность (характерен для всех ЖО:  единый для всех ЖО от бактерий до человека);

4)      неперекрываемость (кодоны одного гена не могут одновременно входить в соседний);

непрерывность (считывание идет с одной точки и непрерывно в одном направлении в пределах одного гена).

Кодон (триплет) – 3 рядом расположенных нуклеотида, кодирующих 1 АК.

 

Всего существует 64 варианта кодонов (триплетов), которые внесены в таблицу генетического кода, составленную по структуре и-РНК (работа с таблицей учебника на с. 114).

Варианты кодонов (64 = 4³)

 

61 – кодирует АК: -          1 АК может кодироваться несколькими триплетами (примеры) (значение?),  т.е., различные кодоны могут кодировать 1 АК. -          триплет АУГ определяет начало синтеза полипептидной цепи.

3 – стоп-кодоны (триплеты УАА, УАГ, УГА),  которые сигнализируют о прекращении синтеза полипептидной цепи.

Антикодон – участок молекулы т-РНК, состоящий из 3 нуклеотидов и узнающий соответствующий ему участок из 3 нуклеотидов (кодон) в молекуле и-РНК, с которыми комплементарно взаимодействует.

СТРУКТУРЫ И ВЕЩЕСТВА, УЧАСТВУЮЩИЕ В БИОСИНТЕЗЕ БЕЛКА

Важнейшую роль в процессе биосинтеза белка играют нуклеиновые кислоты (НК)  ( какие?).

     На ДНК записана информация о белках.  ДНК представляет собой запись структуры белка  4-х буквенным кодом, причем каждую АК кодирует группа из 3 букв (кодон).

ДНК	Хранит и передает информацию о первичной структуре молекулы белка, а также о строении р-РНК и т-РНК.
и-РНК	Копирует НИ с участка молекулы ДНК-гена и переносит ее к месту сборки полипептида.
т-РНК	Присоединяет АК и переносит их в рибосомы, удерживает воедино комплекс и-РНК–полипептид. Единственный «двуязычный» (почему?) переводчик в клетке.
р-РНК	Структурная основа рибосом.
Ферменты	Биокатализаторы, без которых биосинтез невозможен.
Аминокислоты	Мономеры белка (сколько существует АК?).
АТФ	Энергоноситель.
Рибосомы	Белоксинтезирующий аппарат любой клетки.
Гранулярная ЭПС	В основном на ней и осуществляется синтез белков.

 

ФОРМУЛА БИОСИНТЕЗА БЕЛКА

Комплементарность
ДНК (1-я цепь)	и-РНК (кодон)	т-РНК (антикодон)	ДНК (2-я цепь)
А = …	У	А	Т
Т = …	А	У	А
Г  …	Ц	Г	Ц
Ц …	Г	Ц	Г

Задачи и задания для самостоятельного решения

Вопрос: Что обозначено цифрами и буквами на СХЕМЕ БИОСИНТЕЗА БЕЛКА?

1 А                           2                Б 3 4	Совокупность генов. Информация записанная генетическим кодом
	С каждого гена снимается  и-РНК-копия.
	Посредник, переносящий генетическую информацию от ДНК к белоксинтезирующему аппарату.
	Построение на рибосомах на т-РНК сколь угодно большого количества полипептидных цепей данного вида.
	Первичная структура белка.
	Конечный продукт биосинтеза.

 

Решите задачи.

1.     Используя таблицу генетического кода, укажите участок ДНК, в котором закодирована информация о следующей последовательности АК в белке:

-         арг –три – тир – гис – фен –.

2.     Какая последовательность АК зашифрована следующей последовательностью нуклеотидов в и-РНК:  -А-У-Г-Ц-У-У-У-А-Г-У-У-А-Г-А-Г-У-Г- ?

3.     Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок инсулин, состоящий из 51 АК? Какую длину имеет этот ген? (расстояние между 2 нуклеотидами составляет 0,34 нм).

4.      Один из участков цепи молекулы ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов:  АГГЦАТЦАТТАГЦЦГ … .  Какое строение будет иметь двухцепочечный участок молекулы ДНК? Как осуществляется биосинтез соответствующего белка? Какой белок закодирован в этой цепи?

5.     Какова молекулярная масса гена (2 цепей ДНК), если в одной цепи его запрограммирован белок с молекулярной массой 1500? ( средняя молекулярная масса 1 нуклеотида около 345, а АК –  около 100).

6.     Белок содержит 400 АК. Какую длину имеет ген, под контролем которого синтезируется этот белок?

Рекомендации к решению задач по молекулярной биологии:

ДНК (1-я)
и-РНК
т-РНК
ДНК (2-я)
АК (Б)	Составляется в соответствии с генетическим кодом (см. таблицу), разделив структуры … по … (почему?).

ЭТАПЫ БИОСИНТЕЗА БЕЛКА

Этап	Происходящие процессы (их суть)	Механизм процесса
I. Транскрипция	- передача (переписывание) информации о структуре белка с молекулы ДНК на и-РНК; - синтез молекулы РНК на ДНК по принципу комплементарности, при котором происходит переписывание информации о первичной структуре одной полипептидной цепи на одну молекулу РНК.	Двойная цепь ДНК на определенном участке разъединяется и вдоль одной (почему?) из цепей ДНК начинается синтез молекулы и-РНК по принципу комплементарности (вспомнить). Определенный участок ДНК (ген) является матрицей для соответствующей и-РНК. Синтезированные молекулы и-РНК переходят из ядра в цитоплазму, а ДНК восстанавливает свою структуру (почему?).
II. Активация АК		Активированные ферментами молекулы АК соединяются с молекулами т-РНК (каждая АК – одна т-РНК) (вспомнить строение молекулы  т-РНК). Активированные АК, связанные с    т-РНК, поступают в рибосомы.
III. Трансляция	-синтез полипептидных цепей. -синтез белка на рибосомах в соответствии с информацией, записанной в РНК.	Молекула и-РНК двигается между 2 субъединицами рибосом и к ней последовательно присоединяются молекулы т-РНК с АК. При этом (как?) кодоны и-РНК вступают в связь с антикодонами т-РНК (чем при этом определяется последовательность расположения АК?). АК образуют пептидные связи за счет энергии АТФ (что с ней происходит?) и в результате с рибосомы сходит полипептидная цепь ( какая структура белка?). При трансляции в рибосоме происходит комплементарное связывание т-РНК с кодоном на и-РНК. При этом происходит перенос на АК данной т-РНК аминокислоты с т-РНК, связанной с предыдущим кодоном. Таким образом удлиняется молекула белка.
IV.	Образование вторичной-четвертичной структур синтезированной белковой молекулы (как?).	НО! Молекулы синтезированного  белка еще не активны. Для перевода их в функционально активное состояние необходимо взаимодействие в ферментами, которые: 1)    отщепят лишние АК-ные остатки; 2)    введут функциональные группы (какие?); 3)    присоединят углеводы, липиды и др.  Необходимая энергия освобождается при расщеплении АТФ.