Генетический код. Биосинтез белка

Правило реализации генетической информации: информация
передаётся от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном
направлении. Переход генетической информации от ДНК к
РНК и от РНК к белку является универсальным для всех без
исключения клеточных организмов, лежит в основе
биосинтеза макромолекул.
1 фермент
ДНК
РНК
1признак
(белок)
т
(1 ген)
г
е
н
1
г
е
н
2
р
а
н
с
к
р
и
п
ц
и
я
т
р
а
н
с
л
я
ц
и
я
Нормальный
обмен
глюкозы
инсулин
меланин
Цвет глаз
2

3.

Основная роль в определении структуры
синтезируемого белка принадлежит ДНК.
ДНК – полимер из нуклеотидов, а белок из аминокислот.
Разных нуклеотидов – 4
Разных аминокислот – 20
?
Для того, чтобы 4 нуклеотида могли кодировать 20
аминокислот, они должны быть в определенных
сочетаниях. Экспериментальным путем было выяснено,
что это последовательность из трех нуклеотидов –
триплет (или кодон). Разных триплетов из четырех по
три будет 64, а аминокислот 20, следовательно, одна и
та же аминокислота кодируется несколькими
триплетами. И только метионин и триптофан кодируется
одним триплетом.
Из 64 возможных триплетов 61 кодируют 20
аминокислот, а 3 (стоп - кодоны) кодируют окончание
биосинтеза белка.
3

4.

1фермент
1ген (ДНК)
иРНК
Т – А кодоген У
кодон
Ц – Г триплет Ц триплет Сер
Ц–Г
Ц
Г – Ц кодоген Г
кодон
Т – А триплет У
Вал
триплет
Т–А
У
Ц–Г
Ц
кодоген
кодон
Г – Ц триплет Г триплет Арг
Г–Ц
Г
А – Т кодоген А
кодон
Г – Ц триплет Г триплет Сер
Т–А
У
Последовательность
из трех нуклеотидов –
триплет, шифрует
одну аминокислоту.
Три нуклеотида,
шифрующих одну
аминокислоту, на ДНК
– кодоген.
Три нуклеотида,
шифрующих одну
аминокислоту, на РНК
– кодон.
3
4 = 64 = 61 (20 аминокислот) + 3 (стоп- кодона)
4

5.

Первый
нуклеотид
кодона
Второй нуклеотид кодона
Третий
нуклеотид
кодона
У
Ц
А
Г
Фен
Фен
Лей
Лей
Сер
Сер
Сер
Сер
Тир
Тир
-
Цис
Цис
Три
У
Ц
А
Г
Лей
Лей
Лей
Лей
Про
Про
Про
Про
Гис
Гис
Глн
Глн
Арг
Арг
Арг
Арг
У
Ц
А
Г
А
Иле
Иле
Иле
Мет
Тре
Тре
Тре
Тре
Асн
Асн
Лиз
Лиз
Сер
Сер
Арг
Арг
Г
Вал
Вал
Вал
Вал
Ала
Ала
Ала
Ала
Асп
Асп
Глу
Глу
Гли
Гли
Гли
Гли
У
Ц
А
Г
У
Ц
А
Г
У
Ц
система
расположения
нуклеотидов в
ДНК, а также мРНК
определяющая
последовательнос
ть расположения
аминокислот в
белке
5

6.

универсальность – код един для всех живых организмов;
вырожденность – одну аминокислоту кодируют от 2 до 6
триплетов;
триплетность – одну аминокислоту кодируют 3 нуклеотида;
неперекрываемость – нуклеотид одного триплета не может
входить в состав соседнего триплета;
специфичность – один триплет кодирует строго
определенную одну аминокислоту;
однонаправленность – код читается только в одном
направлннии: – 3'- 5' (c ДНК) и 5'- 3' (с иРНК)
6

7.

ДНК
А
Т
Г
Г
Г
Ц
Г
А
Т
Т
А
А
Т
А
Ц
Ц
Ц
Г
Ц
Т
А
А
Т
Т
т
РНК
р
А
а
У
н Г
с Г
к Г
р Ц
и Г
А
п У
ц У
и А
я А
Клетка
Ядро
Пептидная связь
АминоацилТРНК
Большая
субъединица
рибосомы
Информационная
(м) РНК
Малая субъединица
рибосомы
Трансляция
7

8.

I этап – транскрипция (протекает в ядре)
Синтез белка происходит на рибосоме, а информация
о структуре белка зашифрована на ДНК в ядре.
Передача информации о белке осуществляется иРНК,
которая синтезируется на одной из цепей молекулы
ДНК по принципу комплементарности.
ХЕЛИКАЗА
5’ ATA TTT TAT AAA ЦЦЦ ATA TAT AAA TГT ATA ATA AAГ 3’
I I I
I I I
I I I
I I I
I I I
I I I
I I I
I I I
I I I
I I I
I I I
I I I
3’ TAT AAA ATA TTT ГГГ проTAT иРНК
ATA TTT AЦA TAT TAT TTЦ 5’
5’ AУA УУУ УAУ AAA ЦЦЦ AУA УAУ AAA УГT AУA AУA AAГ 3’
Переписывание информации с ДНК на иРНК
называется транскрипцией.
8

9.

Процессинг – созревание иРНК: предшественница иРНК (проиРНК) содержит в себе ряд бессмысленных участков –
интронов. В результате созревания иРНК, интроны с помощью
фермента рестриктазы вырезаются, а оставшиеся экзоны –
смысловые участки, несущие информацию о белке, сшиваются
ферментом лигазой в цепочку.
Про- иРНК
Зрелая
иРНК
АААА
Процесс сшивания иРНК в одну нить называется сплайсингом.
9

10.

Трансляцией называют осуществляемый рибосомой
синтез белка из аминокислот на матрице
информационной (или матричной) мет
РНК.
Синтез белка условно разделен на 5 стадий:
аминоацил тРНК
аминокислоты
присоединяются к ножке
тРНК, образуя комплекс
аминоацил -тРНК
цис
10

11.

поступившая из ядра в цитоплазму мРНК соединяется
с малой субъединицей рибосомы.
Первый кодон у всех мРНК – стартовый кодон АУГ к
которому присоединяется аминоацил- тРНК -метионин,
именуемый инициаторной тРНК, т.к.обеспечивает
связь малой субъединицы рибосомы с большой.
мет
мРНК
11

12.

характеризуется удлинением полипептидной цепи в строгом
соответствии с порядком кодонов в молекуле мРНК.
Вторая тРНК соединённая с аминокислотой приходит в
рибосому и своим антикодоном (верхушка тРНК) соединяется с
кодоном мРНК временными водородными связями, согласно
принципу комплементарности.
Аминокислота на ножке тРНК соответствует кодону мРНК.
Между первой аминокислотой (метионином) и второй
образуется пептидная связь.
После образования пептидной связи первая тРНК
сбрасывается с рибосомы и пустая уходит в цитоплазму, а
рибосома перемещается на следующий триплет мРНК, к
которому приходит третья тРНК с аминокислотой, антикодон
которой соответствует кодону мРНК ,после чего между второй
и третьей аминокислотами вновь образуется пептидная связь,
вторая тРНК уходит, оставляя аминокислоту, а рибосома
делает “шажок “ на следующий триплет.
Дальнейшее удлинение пептидной цепи происходит путём
повторения предыдущих фаз.
12

13.

характеризуется удлинением полипептидной цепи в
строгом соответствии с порядком кодонов в
молекуле мРНК.
пептидная связь
сер
арг
арг
мет
полипептид
13

14.

мРНК имеет участок, содержащий
один из стоп- кодонов
При контакте рибосомы с этими
кодонами синтез прекращается
Синтезированная полипептидная
цепь отделяется от тРНК, а рибосома
распадается.
три про
3’
асн
сер
арг
арг
мет
5’
14

15.

16.

I этап – транскрипция –
переписывание
информации с ДНК на
иРНК (протекает в ядре):
про- РНК (незрелая)
подвергается
процессингу
(созреванию)
• вырезаются и
удаляются интроны
• сплайсинг
(сшивание
экзонов)
• зрелая мРНК
II этап – трансляция –
синтез белка (протекает в цитоплазме),
условно разделен на 5 стадий:
1.Стадия активизации аминокислот –
аминокислоты присоединяются к ножке
тРНК, образуя комплекс аминоацил - тРНК.
2.Стадия инициации – поступившая из
ядра в цитоплазму мРНК соединяется с
малой субъединицей рибосомы, а затем
с большой.
3.Стадия элонгации – характеризующаяся
удлинением полипептидной цепи в
строгом соответствии с порядком
кодонов в молекуле мРНК
4.Стадия терминации – окончание
биосинтеза белка на стоп-кодоне.
5.Конформационная стадия – биосинтез
белка заканчивается формированием
II, III и, если надо, IV структур.
16

17.

(((
17

English Русский Правила