Белок биосинтезі және оның кезеңдері. Тірі жасушадағы белоктардың биосинтезі Ақуыз биосинтезі дегеніміз не

Мазмұны: 1. Ақуыздың қызметі Ақуыздың қызметі Ақуыздың қызметі 2. Ақуыз биосинтезі Ақуыз биосинтезі Ақуыз биосинтезі 2.1. Ақуыз биосинтезін ашушылар 2.1. Ақуыз биосинтезін ашушылар Ақуыз биосинтезін ашушылар Ақуыз биосинтезін ашушылар 2.2. Транскрипция 2.2. Транскрипция Транскрипция 2.3. Хабар 2.3. Хабар тарату 3. Өзіңізді сынаңыз Өзіңізді сынаңыз

БЕЛГІЛІК БИОСИНТЕЗ ДНҚ репликациясы – негізгі ДНҚ молекуласының матрицасында жасушаның бөлінуі кезінде пайда болатын дезоксирибонуклеин қышқылының еншілес молекуласының синтезі процесі. Бұл жағдайда ДНҚ-да шифрланған генетикалық материал екі еселеніп, еншілес жасушалар арасында бөлінеді. ДНҚ репликациясын ДНҚ полимераза ферменті жүзеге асырады.

Ақуыз биосинтезін ашқандар Франсуа Якоб (1920 ж. т.) - француз микробиологы Жак Люсьен Монод () - француз биохимигі және микробиологы

Транскрипция Белок биосинтезінің бірінші кезеңі – транскрипция. Транскрипция – ақпаратты ДНҚ нуклеотидтерінің тізбегінен РНҚ нуклеотидтерінің тізбегіне қайта жазу. A T G G A C G A C T ДНҚ-ның белгілі бір бөлігінде ферменттердің әсерінен гистон белоктары бөлініп, сутектік байланыстар үзіліп, ДНҚ қос спиралі ыдырайды. Тізбектердің бірі мРНҚ құрылысының шаблонына айналады. Белгілі бір жердегі ДНҚ бөлімі ферменттердің әсерінен ашыла бастайды. ДНҚ матрицасы

Содан кейін матрица негізінде РНҚ-полимераза ферментінің әсерінен комплементарлылық принципі бойынша бос нуклеотидтерден мРНҚ құрастыру басталады. A T G G A C G A C T U A C U G C U G A i-РНҚ ДНҚ мен РНҚ-ның азотты негіздері арасында сутектік байланыстар, ал эфирлік байланыстар хабаршы РНҚ-ның нуклеотидтері арасында түзіледі. Сутегі байланысы Эфирлік байланыс

мРНҚ мРНҚ құрастырылғаннан кейін ДНҚ мен мРНҚ-ның азотты негіздері арасындағы сутектік байланыстар үзіліп, жаңадан пайда болған мРНҚ ядродағы саңылаулар арқылы цитоплазмаға еніп, рибосомаларға бекітіледі. Ал екі ДНҚ тізбегі қайта қосылып, қос спиральді қалпына келтіреді және қайтадан гистон ақуыздарымен байланысады. мРНҚ магний иондарының қатысуымен кіші суббірліктің бетімен байланысады. ЯДРЫ рибосома цитоплазмасы Mg 2+

Аударма Биосинтездің екінші кезеңі аударма болып табылады. Трансляция - нуклеотидтер тізбегін ақуыз аминқышқылдарының тізбегіне аудару. Цитоплазмада аминқышқылдары тРНҚ-мен біріктіріледі. Бұл өте түрге тән реакциялар: белгілі бір фермент тек өзінің амин қышқылын ғана танып, сәйкес тРНҚ-мен байланыстыруға қабілетті. и-РНҚ AGU U Ts A U TsA A G U a/k a/k a/k U U G A C U U G C

Әрі қарай тРНҚ мРНҚ-ға ауысады және өзінің антикодонымен мРНҚ кодонымен комплементарлы байланысады. Содан кейін екінші кодон өзінің арнайы антикодоны бар екінші аминоацил-тРНҚ кешенімен байланысады. Антикодон – тРНҚ жоғарғы жағындағы нуклеотидтердің үштігі. Кодон – мРНҚ-дағы нуклеотидтердің триплеті. мРНҚ AGU U C A U C A G U a/k a/k U U G A C U U G C комплементарлы нуклеотидтер арасындағы сутектік байланыстар

мРНҚ-ға екі тРНҚ қосылғаннан кейін ферменттің әсерінен аминқышқылдары арасында пептидтік байланыс түзіледі; бірінші аминқышқылы екінші тРНҚ-ға ауысады, ал босатылған бірінші тРНҚ кетеді. Осыдан кейін рибосома келесі кодонды жұмыс орнына орналастыру үшін жіп бойымен қозғалады. I-RNA AGU U C A U C A G U a/k a/k U U G A C U U G C пептидтік байланыс a/k

Рибосоманың мРНҚ-дағы «мәтінді» бұл ретті оқуы процесс тоқтау кодондарының (терминал кодондары) біріне жеткенше жалғасады. Мұндай үштіктер UAA, UAG, UGA үштіктері. Бір мРНҚ молекуласында бірнеше полипептидтік тізбектердің синтезіне арналған нұсқаулар болуы мүмкін. Рибосомалардың ақуызындағы мРНҚ Ақырында, ферменттер бұл мРНҚ молекуласын бұзады, оны жеке нуклеотидтерге ыдыратады.

3. Бақылау сынағы 1. Транскрипция кезінде m-РНҚ молекуласының синтезіне арналған матрица: а) бүкіл ДНҚ молекуласы бүкіл ДНҚ молекуласы б) ДНҚ молекуласының бір тізбегі толығымен ДНҚ молекуласының бір тізбегі в. ) ДНҚ тізбегінің бірінің бөлімі ДНҚ тізбегінің бірінің бөлімі г) кейбір жағдайларда ДНҚ молекуласының бір тізбегі, басқаларында ДНҚ молекуласының барлығы.кейбір жағдайда ДНҚ тізбегінің бірі. ДНҚ молекуласы, басқаларында бүкіл ДНҚ молекуласы. 2. Транскрипция жүреді: а) ядродағы ядрода б) рибосомалардағы рибосомаларда б) цитоплазмада цитоплазмада г) тегіс ЭР арналарында 3. t- антикодонындағы нуклеотидтер тізбегі. РНҚ қатаң комплементарлы: а) триплет, белокты кодтайтын триплет, белокты кодтайды б) осы т-РНҚ байланысқан амин қышқылы; осы т-РНҚ байланысқан амин қышқылы б) нуклеотидтер тізбегі геннің нуклеотидтер тізбегі г) трансляцияны жүзеге асыратын м-РНҚ кодоны, трансляцияны жүзеге асыратын м-РНҚ кодоны

4. Жасушада трансляция жүргізіледі: а) ядродағы ядрода б) рибосомалардағы рибосомаларда б) цитоплазмадағы цитоплазмада г) тегіс ЭР арналарында 5. Трансляция кезінде белоктың полипептидтік тізбегін құрастыруға арналған матрица: а) екі тізбек ДНҚ, екі ДНҚ тізбегі б) ДНҚ молекула тізбегінің бірі, ДНҚ молекула тізбегінің бірі б) м-РНҚ молекуласы, м-РНҚ молекуласы г) кейбір жағдайларда ДНҚ тізбегінің бірі, басқаларында м-РНҚ молекуласы, кейбір жағдайларда ДНҚ тізбегінің бірі, басқаларында м-РНҚ молекуласы 6. Жасушадағы ақуыз биосинтезі кезінде АТФ энергиясы: а) жұмсалады. б) сақталады в) тұтынылады және бөлінбейді, тұтынылады және бөлінбейді г) синтездің кейбір кезеңдерінде ол жұмсалады, басқаларында ол синтездің кейбір кезеңдерінде бөлінеді, басқаларында - ерекшеленеді. 7. Қажет еместерді жою: рибосомалар, т-РНҚ, м-РНҚ, аминқышқылдары, ДНҚ.рибосомалар т-РНҚ м-РНҚ амин қышқылдарыДНҚ

8. Комплементарлылық принципі бойынша м-РНҚ-ның белгілі бір бөлімімен комплементарлы байланысатын үш нуклеотидтен тұратын тРНҚ молекуласының бөлімі... деп аталады 9. ДНҚ молекуласындағы азотты негіздердің орналасу реті келесідей: ATTAACTGCTAT. . м-РНҚ-да азотты негіздердің орналасу реті қандай болады? а) TAATTGTCGATAATTGCGATA ә) GCCGTTTATCGCCGCCGTTTATCGTS c) UAAUCCGUTUTUAAUCCGUTUT г) UAAUUGCGAUAAUAUUGCGAUA

Ақуыз синтезінің механизмін түсіну көптеген ғалымдардың ұзақ және күрделі жұмыстарының нәтижесі болып табылады. Бұл тамаша жетістік қазір биология ғылымының іргелі принциптерінің бірі болып табылады. Бірақ әлі де бұл процестің көп бөлігі біздің білімімізден тыс қалады. Қорытынды

Жасушадағы белок биосинтезі матрицалық типті реакциялардың тізбегі болып табылады, оның барысында тұқым қуалайтын ақпаратты молекуланың бір түрінен екіншісіне тізбектей беру генетикалық анықталған құрылымы бар полипептидтердің түзілуіне әкеледі.

Ақуыз биосинтезі – генетикалық ақпаратты жүзеге асырудың немесе экспрессияның бастапқы кезеңі. Белок биосинтезін қамтамасыз ететін негізгі матрицалық процестерге ДНҚ транскрипциясы мен мРНҚ трансляциясы жатады. ДНҚ транскрипциясы ДНҚ-дан ақпаратты мРНҚ-ға (хабарлама немесе хабаршы РНҚ) көшіруді қамтиды. мРНҚ трансляциясы ақпаратты мРНҚ-дан полипептидке тасымалдауды қамтиды. Белок биосинтезі кезіндегі матрицалық реакциялардың ретін диаграмма түрінде көрсетуге болады.

ДНҚ-ның транскрипцияланбаған тізбегі

ДНҚ-ның транскрипцияланған тізбегі

ДНҚ транскрипциясы

мРНҚ кодондары

мРНҚ аудармасы

тРНҚ антикодондары

ақуыз аминқышқылдары

метионин

Диаграмма ақуыздың құрылымы туралы генетикалық ақпарат ДНҚ үштіктерінің тізбегі ретінде сақталатынын көрсетеді. Бұл жағдайда ДНҚ тізбегінің біреуі ғана транскрипцияға шаблон қызметін атқарады (мұндай тізбек транскрипцияланған деп аталады). Екінші тізбек транскрипцияланғанға комплементарлы және мРНҚ синтезіне қатыспайды.

мРНҚ молекуласы рибосомаларда полипептидтер синтезі үшін шаблон ретінде қызмет етеді. Белгілі бір амин қышқылын кодтайтын мРНҚ үштіктері кодондар деп аталады. Трансляцияға тРНҚ молекулалары қатысады. Әрбір тРНҚ молекуласында нуклеотидтер тізбегі белгілі бір мРНҚ кодонына комплементарлы болатын тану триплеті, антикодон бар. Әрбір тРНҚ молекуласы қатаң анықталған амин қышқылын тасымалдауға қабілетті. тРНҚ-ның амин қышқылымен қосындысы аминоацил-тРНҚ деп аталады.

тРНҚ молекуласының жалпы конформациясы жапырақшадағы беде жапырағына ұқсайды. «Жапырақтың жоғарғы жағында» антикодон бар. Әртүрлі антикодондары бар тРНҚ-ның 61 түрі бар. «Жапырақ жапырақшасына» амин қышқылы бекітіледі (рибосомаларда полипептид синтезіне 20 аминқышқылдары қатысады). Белгілі бір антикодоны бар әрбір тРНҚ молекуласы қатаң анықталған амин қышқылына сәйкес келеді. Сонымен бірге белгілі бір амин қышқылы әдетте әртүрлі антикодондары бар тРНҚ-ның бірнеше түріне сәйкес келеді. Амин қышқылы ферменттер – аминоацил-тРНҚ синтетазалары арқылы тРНҚ-ға ковалентті түрде қосылады. Бұл реакция тРНҚ аминоациляциясы деп аталады.

Рибосомаларда сәйкес аминоацил-тРНҚ молекуласының антикодоны белгілі бір ақуызды пайдаланып, мРНҚ-ның белгілі бір кодонына бекітіледі. мРНҚ мен аминоацил-тРНҚ-ның осылай байланысуы кодонға тәуелді деп аталады. Рибосомаларда аминқышқылдары бір-бірімен пептидтік байланыстар арқылы байланысады, ал босатылған тРНҚ молекулалары бос амин қышқылдарын іздеуге шығады.

Ақуыз биосинтезінің негізгі кезеңдерін толығырақ қарастырайық.

1-кезең. ДНҚ транскрипциясы. Транскрипцияланған ДНҚ тізбегінде ДНҚ-тәуелді РНҚ полимеразаның көмегімен комплементарлы мРНҚ тізбегі аяқталады. мРНҚ молекуласы транскрипцияланбаған ДНҚ тізбегінің дәл көшірмесі болып табылады, айырмашылығы оның құрамында дезоксирибонуклеотидтердің орнына тиминнің орнына урацил бар рибонуклеотидтер болады.

2-кезең. мРНҚ-ның өңделуі (жетілуі). Синтезделген мРНҚ молекуласы (бастапқы транскрипт) қосымша трансформациядан өтеді. Көп жағдайда бастапқы мРНҚ молекуласы жеке фрагменттерге кесіледі. Кейбір фрагменттер - интрондар - нуклеотидтерге ыдырайды, ал басқалары - экзондар - жетілген мРНҚ-ға тігіледі. Экзондарды «түйінсіз» қосу процесі деп аталады қосу.

Сплайсинг эукариоттар мен архебактерияларға тән, бірақ кейде прокариоттарда болады. Біріктірудің бірнеше түрі бар. Альтернативті сплайсингтің мәні бастапқы мРНҚ-ның бірдей аймақтары интрондар да, экзондар да болуы мүмкін. Сонда бір ДНҚ аймағы жетілген мРНҚ-ның бірнеше түріне және сәйкесінше бір белоктың бірнеше әртүрлі формаларына сәйкес келеді. Трансплайсингтің мәні әр түрлі гендермен (кейде тіпті әртүрлі хромосомалардан) кодталған экзондардың бір жетілген мРНҚ молекуласына қосылуы болып табылады.

3-кезең. мРНҚ трансляциясы. Трансляция (барлық матрицалық процестер сияқты) үш кезеңді қамтиды: инициация (бастау), ұзарту (жалғастыру) және аяқталу (соңы).

Инициация. Инициацияның мәні полипептидтің алғашқы екі аминқышқылдары арасында пептидтік байланыстың түзілуі.

Бастапқыда инициациялық кешен түзіледі, оның құрамына: шағын рибосомалық суббірлік, спецификалық белоктар (инициация факторлары) және амин қышқылы метионинмен арнайы инициатор метионин тРНҚ – Met-tRNAMet кіреді. Инициация кешені мРНҚ-ның басталуын таниды, оған бекітіледі және ақуыз биосинтезінің бастау нүктесіне (басына) сырғанайды: көп жағдайда бұл AUG бастапқы кодоны. мРНҚ-ның бастапқы кодоны мен метионин тРНҚ-ның антикодоны арасында сутектік байланыстардың түзілуімен кодонға тәуелді байланыс жүреді. Содан кейін үлкен рибосомалық суббірліктің қосылуы орын алады.

Суббірліктер біріктірілгенде екі белсенді орталықты (учаскелерді) алып жүретін толық рибосома түзіледі: А учаскесі (аминоацил-тРНҚ-ны бекітуге қызмет ететін аминоацил) және Р учаскесі (пептидилтрансфераза, ол арасында пептидтік байланыс түзуге қызмет етеді) амин қышқылдары).

Бастапқыда Met-tRNAMet А торабында орналасқан, бірақ кейін P сайтына ауысады. Шығарылған А учаскесі AUG кодонынан кейінгі мРНҚ кодонына комплементарлы антикодонмен аминоацил-тРНҚ алады. Біздің мысалда бұл HGC кодонына қосымша болып табылатын CCG антикодонымен Gly-tRNAGly. Кодонға тәуелді байланысу нәтижесінде мРНҚ кодоны мен аминоацил-тРНҚ антикодоны арасында сутектік байланыстар түзіледі. Осылайша, рибосоманың жанында екі аминқышқылы пайда болады, олардың арасында пептидтік байланыс түзіледі. Бірінші амин қышқылы (метионин) мен оның тРНҚ арасындағы коваленттік байланыс үзіледі.

Алғашқы екі аминқышқылдарының арасында пептидтік байланыс пайда болғаннан кейін рибосома бір триплетке ығысады. Нәтижесінде трибосоманың сыртында инициатор метионин tRNAMet транслокациясы (қозғалысы) жүреді. Бастапқы тРНҚ-ның бастапқы кодоны мен антикодоны арасындағы сутектік байланыс үзіледі. Нәтижесінде бос tRNAMet бөлініп, амин қышқылын іздеуге шығады.

Екінші тРНҚ амин қышқылымен бірге (біздің мысалда Gly-tRNAGly) транслокация нәтижесінде Р орнында аяқталады, ал А учаскесі босатылады.

Ұзарту. Элонгацияның мәні келесі аминқышқылдарының қосылуы, яғни полипептидтік тізбектің ұзаруы. Элонгация кезінде рибосоманың жұмыс циклі үш кезеңнен тұрады: мРНҚ мен аминоацил-тРНҚ-ның А орнында кодонға тәуелді байланысуы, амин қышқылы мен өсіп келе жатқан полипептидтік тізбектің арасында пептидтік байланыстың түзілуі және оның бөлінуімен транслокация. Сайт.

Босаған А учаскесі мРНҚ-ның келесі кодонына сәйкес антикодонмен аминоацил-тРНҚ алады (біздің мысалда бұл UAA кодонына комплементарлы AUA антикодоны бар Тир-тРНАТир).

Рибосоманың жанында екі аминқышқылы бар, олардың арасында пептидтік байланыс түзіледі. Алдыңғы амин қышқылы мен оның тРНҚ (біздің мысалда глицин мен tRNAGly арасындағы) арасындағы байланыс үзілген.

Содан кейін рибосома басқа триплетпен ығысады және транслокация нәтижесінде Р орнында болған тРНҚ (біздің мысалда tRNAGly) рибосоманың сыртында аяқталып, мРНҚ-дан бөлініп шығады. А учаскесі босатылып, рибосоманың жұмыс циклі қайтадан басталады.

Тоқтату. Полипептидтік тізбектің синтезін аяқтаудан тұрады.

Ақырында рибосома ешбір тРНҚ-ға (немесе амин қышқылына) сәйкес келмейтін мРНҚ кодонына жетеді. Мұндай үш мағынасыз кодон бар: UAA («охра»), UAG («янтарь»), UGA («опал»). Осы мРНҚ кодондарында рибосоманың жұмыс циклі үзіліп, полипептидтің өсуі тоқтайды. Рибосома белгілі бір белоктардың әсерінен қайтадан суббірліктерге бөлінеді.

Белоктардың модификациясы. Әдетте, синтезделген полипептид одан әрі химиялық өзгерістерге ұшырайды. Бастапқы молекуланы бөлек фрагменттерге кесуге болады; содан кейін кейбір фрагменттер айқаса байланысады, басқалары аминқышқылдарына гидролизденеді. Қарапайым белоктар әртүрлі заттармен қосылып гликопротеидтер, липопротеидтер, металлопротеидтер, хромопротеидтер және басқа да күрделі белоктар түзе алады. Сонымен қатар, полипептидтегі аминқышқылдары химиялық өзгерістерге ұшырауы мүмкін. Мысалы, проколлаген ақуызының құрамына кіретін пролин амин қышқылы гидроксипролинге дейін тотығады. Нәтижесінде проколлагеннен коллаген түзіледі - дәнекер тінінің негізгі ақуыздық компоненті.

Протеинді модификациялау реакциялары шаблондық реакциялар емес. Мұндай биохимиялық реакциялар сатылы деп аталады.

Ақуыз биосинтезінің энергиясы. Белок биосинтезі өте энергияны қажет ететін процесс. тРНҚ аминоациляциясы кезінде АТФ молекуласының бір байланысының энергиясы, аминоацил-тРНҚ кодонға тәуелді байланысуы кезінде – ГТФ молекуласының бір байланысының энергиясы, рибосоманы бір триплетке жылжытқанда – бір байланыстың энергиясы жұмсалады. басқа GTP молекуласының. Нәтижесінде полипептидтік тізбекке амин қышқылын қосуға шамамен 90 кДж/моль жұмсалады. Пептидтік байланыс гидролизденгенде тек 2 кДж/моль бөлінеді. Осылайша, биосинтез кезінде энергияның көп бөлігі қайтарымсыз жоғалады (жылу түрінде бөлінеді).

Генетикалық код, оның негізгі қасиеттері

Матрицалық синтез реакциялары кезінде генетикалық код негізінде тұқым қуалайтын анықталған құрылымы бар полипептид синтезделеді. Белгілі бір полипептидтің құрылымы туралы ақпаратты қамтитын ДНҚ бөлігі ген деп аталады.

Дегенмен, ген - бұл жай ғана ДНҚ бөлімі емес, тасымалдаушысы нуклеин қышқылдары болып табылатын тұқым қуалайтын ақпарат бірлігі. Геннің күрделі құрылымы бар екені анықталды.

Көп жағдайда кодтау аймақтары (экзондар) кодталмаған аймақтармен (интрондар) бөлінеді. Сонымен бірге альтернативті сплайсингтің арқасында ДНҚ бөлімін кодтауға және кодтауға бөлу шартты болып шығады. ДНҚ-ның кейбір бөлімдері бір-біріне қатысты қозғала алады – олар жылжымалы генетикалық элементтер (МГЭ) деп аталады. Көптеген гендер бірнеше көшірмелермен ұсынылған - содан кейін бірдей ақуыз ДНҚ-ның әртүрлі бөлімдерімен кодталады. Вирустардың генетикалық ақпараты одан да күрделі кодталған. Олардың көпшілігінде бір-бірін жабатын гендер бар: ДНҚ-ның бір бөлімі әртүрлі бастапқы нүктелерден транскрипциялануы мүмкін.

Гендердің экспрессия процесі икемді: ДНҚ-ның бір бөлімі бірнеше полипептидтерге сәйкес келуі мүмкін; бір полипептид ДНҚ-ның әртүрлі бөлімдерімен кодталуы мүмкін. Ақуыздардың соңғы модификациясы ДНҚ-ның әртүрлі бөлімдерімен кодталатын ферменттердің көмегімен жүреді.

Генетикалық кодтың жалпы қасиеттері

Кейбір объектілердің басқалардың көмегімен бейнеленуі кодтау деп аталады. Ақуыздар құрылымының ДНҚ триплеттері түрінде көрінуі ДНҚ коды немесе генетикалық код деп аталады. Генетикалық кодтың арқасында нуклеин қышқылдарының нуклеотидтер тізбегі мен белоктарды құрайтын аминқышқылдары арасында бірегей сәйкестік орнатылады. Генетикалық код келесі негізгі қасиеттерге ие:

1. Генетикалық код үштік: әрбір амин қышқылы ДНҚ нуклеотидтерінің триплеті және сәйкес иРНҚ трилетімен кодталады. Бұл жағдайда кодондар бір-бірінен ешқандай жолмен бөлінбейді («үтірлер» жоқ).

2. Генетикалық код артық (азғындау): барлық дерлік аминқышқылдары әртүрлі кодондармен кодталады. Әрқайсысына бір кодонға тек екі амин қышқылы сәйкес келеді: метионин (AUG) және триптофан (UGG). Бірақ лейцин, серин және аргинин 6 түрлі кодонға сәйкес келеді.

3. Генетикалық код қабаттаспайды: әрбір нуклеотид жұбы тек бір кодонға жатады (ерекшеліктер вирустарда кездеседі).

4. Биологиялық жүйелердің басым көпшілігі үшін генетикалық код бірдей. Алайда, мысалы, кірпікшелерде және әртүрлі ағзалардың митохондрияларында ерекшеліктер бар. Сондықтан генетикалық код квазиәмбебап деп аталады.

Организмнің маңызды қызметтері – зат алмасу, өсу, даму, тұқым қуалаушылық, қозғалыс және т.б. белоктар, нуклеин қышқылдары және басқа да биологиялық белсенді заттардың қатысуымен өтетін көптеген химиялық реакциялар нәтижесінде жүзеге асады. Сонымен қатар жасушаларда әртүрлі қосылыстар үздіксіз синтезделеді: құрылыс белоктары, фермент белоктары, гормондар. Зат алмасу кезінде бұл заттар тозып, жойылып, олардың орнында жаңалары пайда болады. Белоктар тіршіліктің материалдық негізін құрайтындықтан және барлық зат алмасу реакцияларын жеделдететіндіктен, жасушаның және жалпы организмнің тіршілік әрекеті жасушалардың нақты белоктарды синтездеу қабілетімен анықталады. Олардың бастапқы құрылымы ДНҚ молекуласындағы генетикалық кодпен алдын ала анықталған.

Ақуыз молекулалары ондаған және жүздеген аминқышқылдарынан (дәлірек айтқанда, аминқышқылдарының қалдықтары) тұрады. Мысалы, гемоглобин молекуласында олардың шамамен 600-і бар және олар төрт полипептидтік тізбекке бөлінеді; рибонуклеаза молекуласында осындай 124 аминқышқылдары және т.б.

Белоктың бастапқы құрылымын анықтауда негізгі рөл молекулаларға тиесілі ДНҚ.Оның әртүрлі бөлімдері әртүрлі белоктардың синтезін кодтайды, сондықтан бір ДНҚ молекуласы көптеген жеке белоктардың синтезіне қатысады. Белоктардың қасиеттері полипептидтік тізбектегі аминқышқылдарының орналасу ретіне байланысты. Өз кезегінде аминқышқылдарының кезектесуі ДНҚ-дағы нуклеотидтердің реттілігімен анықталады және әрбір амин қышқылы белгілі бір триплетке сәйкес келеді. Тәжірибе жүзінде дәлелденген, мысалы, AAC триплеті бар ДНҚ бөлімі амин қышқылы лейцинге, АКС триплеті триптофанға, ACA триплеті цистеинге және т.б. сәйкес келеді. ДНҚ молекуласын үштікке бөлу арқылы белок молекуласында қандай аминқышқылдары және қандай ретпен орналасатынын елестете аласыз. Триплеттердің жиынтығы гендердің материалдық негізін құрайды және әрбір ген белгілі бір ақуыздың құрылымы туралы ақпаратты қамтиды (ген – тұқым қуалаушылықтың негізгі биологиялық бірлігі; химиялық жағынан ген – бірнеше жүздеген нуклеотидтік жұптарды қамтитын ДНҚ бөлімі) .

Генетикалық код -ДНҚ және РНҚ молекулаларының тарихи қалыптасқан ұйымы, олардағы нуклеотидтердің тізбегі белок молекулаларындағы аминқышқылдарының реттілігі туралы ақпаратты тасымалдайды. Код қасиеттері:триплет (кодон), қабаттаспайтын (кодондар бірінен соң бірі жүреді), ерекшелік (бір кодон полипептидтік тізбектегі бір ғана амин қышқылын анықтай алады), әмбебаптық (барлық тірі организмдерде бірдей кодон бірдей амин қышқылының қосылуын анықтайды. полипептид), артықшылық (көптеген аминқышқылдары үшін бірнеше кодондар бар). Амин қышқылдары туралы ақпаратты алып жүрмейтін триплеттер синтездің басталу орнын көрсететін тоқтау триплеттері болып табылады. i-РНҚ.(В.Б. Захаров. Биология. Анықтамалық материалдар. М., 1997)

ДНҚ жасуша ядросында орналасқандықтан, ал ақуыз синтезі цитоплазмада жүретіндіктен, ДНҚ-дан рибосомаларға ақпаратты тасымалдайтын делдал бар. РНҚ осындай делдал ретінде қызмет етеді, оған нуклеотидтер тізбегі ДНҚ-дағыға сәйкес - комплементарлылық принципіне сәйкес қайта жазылады. Бұл процесс деп аталады транскрипцияларжәне матрицалық синтез реакциясы ретінде жүреді. Ол тек қана тірі құрылымдарға тән және тірі заттардың ең маңызды қасиеті - өзін-өзі көбейту негізінде жатыр. Ақуыз биосинтезінің алдында ДНҚ тізбегіндегі мРНҚ шаблондық синтезі жүреді. Алынған мРНҚ жасуша ядросын цитоплазмаға қалдырады, онда рибосомалар оған байланады, ал аминқышқылдары РНҚ көмегімен осында жеткізіледі.

Ақуыз синтезі ДНҚ, мРНҚ, тРНҚ, рибосомалар, АТФ және әртүрлі ферменттерді қамтитын күрделі көп сатылы процесс. Біріншіден, цитоплазмадағы аминқышқылдары ферменттермен белсендіріліп, тРНҚ-ға (ЦСА нуклеотиді орналасқан жерге) бекітіледі. Келесі кезеңде аминқышқылдары ДНҚ-дан нуклеотидтердің кезектесуі мРНҚ-ға ауысу ретімен біріктіріледі. Бұл кезең деп аталады тарату.мРНҚ тізбегінде бір рибосома емес, олардың тобы болады – мұндай кешен полисома деп аталады (Н.Е. Ковалев, Л.Д. Шевчук, О.И. Щуренко. Медицина институттарының дайындық бөлімдеріне арналған биология).

Схема Белок биосинтезі

Ақуыз синтезі екі кезеңнен тұрады – транскрипция және трансляция.

I. Транскрипция (қайта жазу) – шаблондық синтез принципі бойынша ДНҚ молекулаларында хромосомаларда жүзеге асырылатын РНҚ молекулаларының биосинтезі. Ферменттердің көмегімен РНҚ-ның барлық түрлері (мРНҚ, рРНҚ, тРНҚ) ДНҚ молекуласының (гендер) сәйкес бөлімдерінде синтезделеді. ТРНҚ-ның 20 түрі синтезделеді, өйткені ақуыз биосинтезіне 20 аминқышқылдары қатысады. Содан кейін мРНҚ және тРНҚ цитоплазмаға шығарылады, рРНҚ рибосомалық суббірліктерге біріктіріледі, олар да цитоплазмаға шығады.

II. Трансляция (трансферт) – рибосомаларда жүзеге асырылатын белоктардың полипептидтік тізбектерінің синтезі. Ол келесі оқиғалармен бірге жүреді:

1. Рибосоманың функционалдық орталығының түзілуі - мРНҚ және екі рибосомалық суббірліктерден тұратын FCR. FCR-да әрқашан екі белсенді орталықты құрайтын мРНҚ-ның екі триплеті (алты нуклеотид) болады: A (амин қышқылы) - амин қышқылын тану орталығы және P (пептид) - амин қышқылын пептидтік тізбекке бекіту орталығы. .

2. тРНҚ-ға қосылған аминқышқылдарының цитоплазмадан FCR-ға тасымалдануы. Белсенді А орталығында тРНҚ антикодоны мРНҚ кодонымен оқылады, комплементарлы жағдайда рибосомалық мРНҚ бойымен бір триплетке ілгерілеу (секіру) сигналы қызметін атқаратын байланыс түзіледі. Осының нәтижесінде «рРНҚ кодоны және амин қышқылымен тРНҚ» кешені Р-ның белсенді орталығына ауысады, онда амин қышқылы пептидтік тізбекке (белок молекуласы) қосылады. Содан кейін тРНҚ рибосомадан шығады.

3. Пептидтік тізбек трансляция аяқталғанша ұзарады және рибосома мРНҚ-дан секіреді. Бір мРНҚ бір уақытта бірнеше рибосомалардан тұруы мүмкін (полисома). Полипептидтік тізбек эндоплазмалық тордың арнасына батырылады және сол жерде екіншілік, үшіншілік немесе төрттік құрылымға ие болады. 200-300 аминқышқылдарынан тұратын бір ақуыз молекуласының жиналу жылдамдығы 1-2 минут. Ақуыз биосинтезінің формуласы: ДНҚ (транскрипция) --> РНҚ (трансляция) --> ақуыз.

Бір цикл аяқталғаннан кейін полисомалар жаңа ақуыз молекулаларының синтезіне қатыса алады.

Рибосомадан бөлінген белок молекуласы биологиялық белсенді емес жіп тәрізді болады. Молекула екінші, үшінші және төрттік құрылымға, яғни белгілі бір кеңістіктік спецификалық конфигурацияға ие болғаннан кейін ол биологиялық функционалды болады. Ақуыз молекуласының қайталама және кейінгі құрылымдары аминқышқылдарының кезектесуінде, яғни белоктың біріншілік құрылымында қамтылған ақпаратта алдын ала анықталған. Басқаша айтқанда, глобуланы қалыптастыру бағдарламасы, оның бірегей конфигурациясы молекуланың бастапқы құрылымымен анықталады, ол өз кезегінде сәйкес геннің бақылауымен құрылады.

Белок синтезінің жылдамдығы көптеген факторлармен анықталады: қоршаған ортаның температурасы, сутегі иондарының концентрациясы, синтездің соңғы өнімінің мөлшері, бос аминқышқылдарының, магний иондарының болуы, рибосомалардың күйі және т.б.

«Белок биосинтезі» презентациясынан 9-сурет«Белоктар биосинтезі» тақырыбы бойынша биология сабақтарына

Өлшемдері: 960 x 720 пиксель, пішімі: jpg. Биология сабағына арналған тегін суретті жүктеп алу үшін суретті тінтуірдің оң жақ түймешігімен басып, «Суретті басқаша сақтау...» түймесін басыңыз. Сабақта суреттерді көрсету үшін сіз zip мұрағатындағы барлық суреттермен бірге «Протеин биосинтезі.pptx» толық презентациясын тегін жүктей аласыз. Мұрағат көлемі 1719 КБ.

Презентацияны жүктеп алу

Белок биосинтезі

«Белоктардың қызметтері» - Сыртқы ортадан сигналдар қабылданып, жасушаға ақпарат осылайша беріледі.1 г ақуыз соңғы өнімге ыдырағанда 17,6 кДж бөлінеді. Ренатурация дегеніміз не? Қорытындылаймыз: 9. Каталитикалық. Денатурациядан кейін белок құрылымын қалпына келтіру процесі ренатурация деп аталады. Пименов А.В. Белоктар жасушадағы энергия көздерінің бірі болып табылады.

«Белокты зат» - Мысалы: коллаген. Биология пәнінің мұғалімі: Болдырева Л.А. Белгілі 20 аминқышқылдары бар, олардан белоктар түзіледі. . Мысалы: пісірілген жұмыртқа. Амин қышқылы органикалық зат.Ерімейтін белоктар фибриллярлы. Тағамдық ақуыздар. . Қорғаныс белоктары. Белок құрылымы. Дене қозғалыс үшін қолданылады. Энергетикалық ақуыздар.

«Белоктар және олардың қызметі» - Каталитикалық рөл. Қозғалтқыш қызметі. Белоктар туралы түсінік. Ақуыздың гидролизі полипептидтік байланыстардың ыдырауына әкеледі: Қорытынды: Қан тамырлары, сіңірлер және шаштар белоктардан тұрады. Белоктардың құрылысы мен қызметі. Белоктардың химиялық қасиеттері. белоктар жасуша қабықшасының, органеллалардың және жасуша мембраналарының түзілуіне қатысады.

«Белок биосинтезі» - Әдебиеттер. Кіріспе. 4. Мазмұны. Тірі жасушадағы белоктардың биосинтезі. 7. 10. 9. Өсімдіктер мен жануарлар жасушаларының диаграммасы. 5. 6. 1. 8. 2. 3.

«Белоктардың биосинтезі» - Аударма (лат. тасымалдау, аударма). Транскрипция (латынша қайта жазу). Өзіңізді тексеріңіз. Белоктардың мағынасы. Мазмұны. Биосинтез энергиясы. Ферменттердің рөлі. Рибосомадағы полипептидтік тізбектің синтезі. 5. ДНҚ кесіндісінде жазылған i-РНҚ нуклеотидтерінің тізбегі қандай: Т-А-Ц-Г-Г-А-Т-Ц-А-Ц-Г-А А-Т-Г-Ц-Ц-Т-А -Г-Т-Г-Ц-Т А-У-Г-Ч-Г-У-А-Г-У-Г-У-У-А-Г-У-Г-У-У-У-У-У-У-У-У-У-У.

«Белок биосинтезінің биологиясы» - Николай Константинович Кольцов (1872-1940). A.G. Рибосомалардың негізгі қызметі – белок синтезі. Молекулалық биологияның орталық догмасы (негізгі постулат) матрицалық синтез болып табылады. C. Антикодон – тРНҚ жоғарғы жағындағы нуклеотидтердің үштігі. Белок биосинтезі. Синтез аяқталғаннан кейін мРНҚ нуклеотидтерге ыдырайды.

Барлығы 8 презентация бар

Барлық тірі жасушаларда белоктар рибосомалармен синтезделеді . Рибосома – рибонуклеин қышқылдарынан (рибосомалық РНҚ) және белоктардан түзілген күрделі асимметриялық төрттік құрылымы бар үлкен макромолекула. Ақуызды синтездеу үшін рибосома мыналармен жабдықталуы керек:

1. Белоктың полипептидтік тізбегіндегі аминқышқылдары қалдықтарының кезектесу ретін көрсететін программа.

2. Ақуыз түзілетін амин қышқылы материалы.

3. Энергия.

Рибосоманың өзі пептидтік байланыстардың түзілуіне жауап беретін каталитикалық (ферменттік) қызметке және сәйкесінше аминқышқылдарының қалдықтарының белоктың полипептидтік тізбегіне полимерленуіне жауап береді.

Ақуыздың полипептидтік тізбегіндегі аминқышқылдары қалдықтарының кезектесу ретін белгілейтін бағдарлама дезоксирибонуклеин қышқылынан (ДНҚ), яғни жасуша геномынан алынады.Гендер деп аталатын қос тізбекті ДНҚ-ның жеке бөлімдері синтез үшін шаблондар болып табылады. олардағы бір тізбекті РНҚ тізбектері. Синтезделген РНҚ тізбектері ДНҚ тізбегінің біріне комплементарлы болып табылады және осылайша олардың рибонуклеотидтік тізбегінде басқа ДНҚ тізбегінің дезоксирибонуклеотид тізбегін дәл қайта жасайды. РНҚ-полимераза ферменті жүзеге асыратын геннің мұндай көшіру процесі транскрипция деп аталады. РНҚ синтез кезінде және одан кейін, әсіресе эукариоттық жасушаларда, өңдеу деп аталатын бірқатар қосымша өзгерістерге ұшырауы мүмкін, оның барысында нуклеотидтер тізбегінің белгілі бір бөліктерін одан кесіп тастауға болады. Содан кейін алынған РНҚ синтезделген ақуыздағы аминқышқылдарының ретін анықтайтын бағдарлама ретінде рибосомаларға енеді. Ол хабаршы РНҚ (мРНҚ) деп аталады. Осылайша, ДНҚ-дан рибосомаларға ақпарат ағынын қамтамасыз ететін геннің транскрипциясы және мРНҚ-ның қалыптасуы.

Ақуыздар түзілетін бастапқы материал аминқышқылдары болып табылады. Алайда бос амин қышқылдары рибосомамен пайдаланылмайды.Рибосоманың субстрат қызметін атқару үшін аминқышқылы АТФ-ның қосылып ыдырауы арқылы белсендіріліп, трансфер немесе трансфер РНҚ деп аталатын арнайы РНҚ молекуласымен қабылдануы (коваленттік байланысы) керек. (тРНҚ), аминоацил-тРНҚ ферментінің көмегімен синтездейді. Алынған аминоацил-тРНҚ рибосомаға ақуыз синтезі үшін субстрат ретінде түседі. Сонымен қатар аминқышқылдарының қалдығы мен тРНҚ арасындағы химиялық байланыстың энергиясы рибосомадағы пептидтік байланыстың түзілуіне жұмсалады. Осылайша, аминқышқылдарының активтенуі және аминоацил-тРНҚ түзілуі рибосомалық ақуыз синтезі үшін материалдың да, энергияның да ағынын қамтамасыз етеді.

Бұл үш ағын (ақпарат, материал және энергия) рибосомада кездеседі. Оларды қабылдай отырып, рибосома генетикалық ақпаратты мРНҚ-ның нуклеотидтер тізбегі тілінен белоктың синтезделген полипептидтік тізбегінің аминқышқылдарының тізбегінің тіліне аударады немесе аударады. Егер мұны молекулалық түрде елестететін болсақ, онда рибосома мРНҚ тізбегін дәйекті түрде сканерлейді (оның бойымен қозғалады), сонымен қатар қоршаған ортадан аминоацил-тРНҚ-ны дәйекті түрде таңдайды, нәтижесінде аминоацил-тРНҚ-ның аминоацил қалдығының ерекшелігі таңдалады. рибосома әр жолы мРНҚ-ның рибосома бөлігі оқитын нуклеотидтер тіркесімінің ерекшелігімен анықталады. Осылайша, генетикалық код мәселесі туындайды: нуклеотидтердің қандай комбинациялары ақуыз молекулалары түзілетін 20 аминқышқылдарының әрқайсысын анықтайды, яғни кодтайды?

Рибосоманың мРНҚ тізбегі бойымен қозғалуы (немесе, басқаша айтқанда, мРНҚ тізбегінің рибосома арқылы өтуі) кодтау ретіне сәйкес рибосомаға әртүрлі аминоацил-тРНҚ-лардың түсуінің қатаң уақытша тәртібін белгілейді. мРНҚ бойындағы нуклеотидтердің комбинациясы. Таңдалған аминоацил-тРНҚ аминоацил қалдығы рибосома арқылы өсіп келе жатқан полипептидтік тізбекке ковалентті түрде қосылады. Деацилденген тРНҚ рибосомадан ерітіндіге бөлінеді. Ақуыздың полипептидтік тізбегі осылайша кезең-кезеңімен құрастырылады (1-сызбаны қараңыз).