Биосинтез белка. Свойства генетического кода

1.

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА

2.

■ Биосинтез белка –
ферментативный процесс синтеза
белков в клетке.
В нём участвуют три структурные
элемента клетки – ядро, цитоплазма,
рибосомы.

3.

4.

5.

■ Генетический код – это
последовательность расположения
нуклеотидов в молекуле ДНК, которая
определяет последовательность
аминокислот в молекуле белка.

6.

СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО
КОДА
■
■
Генетический код триплетный, то есть
каждой аминокислоте соответствует свой
кодовый триплет (кодон), состоящий из трёх
расположенных рядом нуклеотидов.
Пример 1 Аминокислота цистеин кодируется
триплетом А-Ц-А, валин – триплетом Ц-А-А.

7.

8.

СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО
КОДА
Код не перекрывается, то есть нуклеотид не
может входить в состав двух соседних
триплетов.
■ Код вырожден, то есть одна аминокислота
может кодироваться несколькими
триплетами.
Пример 2. Аминокислота тирозин кодируется
двумя триплетами.
■

9.

СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО
КОДА
■
■
Код не имеет запятых (разделительных
знаков), считывание информации происходит
тройками нуклеотидов.
Замечание 1 Существуют три
несодержательные кодоны (УАГ, УАА, УГА),
которые не кодируют аминокислоты и,
возможно, действуют как «стоп-кодон»,
разделяя гены в молекуле ДНК.

10.

СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО
КОДА
■ Код является
универсальным, то есть
единым для всех живых организмов – от
бактерий до человека. У всех
организмов есть одни и те же 20
аминокислот, которые кодируются
одними и теми же триплетами.

11.

■ Ген – участок молекулы ДНК,
который характеризуется
определённой
последовательностью
нуклеотидов и определяет
синтез одной полипептидной
цепи.
.

12.

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА
ЭТАПЫ
ТРАНСКРИПЦИ
Я
ТРАНСЛЯЦИЯ

13.

ТРАНСКРИПЦИЯ
■
■
Процесс синтеза молекулы иРНК на одной
цепи молекулы ДНК на основании принципа
комплементарности называется
транскрипцией, или переписыванием.
Транскрипция происходит в ядре
клетки.

14.

ЧТО НЕОБХОДИМО
■ ДНК
■ Ферменты РНК-полимераза
■ Свободные
дезоксирибонуклеозидфосфаты (АТФ,
ГТФ, ЦТФ, УТФ)

15.

■ На специальных генах
синтезируются и два другие
типа РНК – тРНК и рРНК.

16.

■ Транскрипция может одновременно
происходить и на нескольких генах
одной хромосомы и на генах разных
хромосомах.
■ Если в молекуле ДНК есть азотистое
основание цитозин, то в иРНК – гуанин
и наоборот. Комплементарной парой в
ДНК является аденин – тимин, а РНК
вместо тимина содержит урацил.

17.

На специальных генах синтезируются и два
другие типа РНК – тРНК и рРНК.
■ Начало и окончание синтеза всех типов РНК
на матрице ДНК строго фиксированы
специальными триплетами, которые
контролируют запуск (инициирующие) и
остановку (терминальные) синтеза. Они
выполняют функции «разделительных
знаков» между генами.
■ Соединение тРНК с аминокислотами
происходит в цитоплазме. Молекула тРНК
формой напоминает листик клевера, на его
верхушке расположен антикодон – триплет
нуклеотидов, который кодирует
аминокислоту, которую переносит данная
тРНК.
■

18.

19.

■
■
■
Сколько видов аминокислот, столько существует и
тРНК.
Замечание 4 . Поскольку много аминокислот могут
кодироваться несколькими триплетами, то
количество тРНК больше 20 (известно около 60
тРНК).
Соединение тРНК с аминокислотами происходит с
участием ферментов. Молекулы тРНК
транспортируют аминокислоты к рибосомам.

20.

ТРАНСЛЯЦИЯ
■ Трансляция – это процесс, в результате
которого информация о структуре белка,
записанная в иРНК в виде
последовательности нуклеотидов,
реализуется в виде последовательности
аминокислот в молекуле белка, которая
синтезируется.
■
Этот процесс осуществляется в рибосомах.

21.

ЧТО НЕОБХОДИМО
■ Рибосома
■ иРНК
■ Аминокислоты
■ тРНК
■ Ферменты
■ Источник энергии (АТФ)

22.

Кодон АУГ – инициатор, с которого начинается
синтез любого полипептида

23.

■ Одна и та же рибосома способна
синтезировать разные белки. После
завершения синтеза белка рибосома
отделяется от иРНК, а белок поступает
в эндоплазматическую сеть.

24.

■ Таким образом, последовательность
кодонов иРНК определяет
последовательность включения
аминокислот в цепь белка.
■ Синтезированные белки поступают в
каналы эндоплазматического
ретикулюма. Одна молекула белка в
клетке синтезируется за 1 - 2 минуты.

25.

26.

Центральная догма
молекулярной биологии
■ Один ген
молекулы ДНК
кодирует один
белок,
отвечающий за
одну химическую
реакцию в
клетке.
Фрэнсис Крик

27.

ДНК
транскрипция
ДНК
В ядре
трансляция
иРНК
В цитоплазме
на рибосомах
БЕЛОК

28.

ЗАДАЧА 1
■ Известна последовательность
расположения нуклеотидов в молекуле
и-РНК (ЦГГАУЦЦАУУГЦ). Определите
структуру гена и количество
аминокислот в белке.

29.

■ Решение:
■ и-РНК: Ц-Г-Г-А-У-Ц-Ц-А-У-У-Г-Ц
ДНК:
Г-Ц-Ц-Т-А-Г- Г-Т-А-А-Ц-Г (1 цепь)
Ц-Г-Г-А-Т-Ц-Ц-А-Т-Т-Г-Ц (2 цепь)
■ Каждая аминокислота кодируется
триплетом, разбиваем ДНК на тройки
(12:3=4) и получаем 4

30.

ЗАДАЧА 2
■ В молекуле ДНК содержится 17%
аденина. Определите, сколько (в %) в
этой молекуле содержится других
нуклеотидов.

31.

Решение
По правилу Чаргаффа количество аденина
равно количеству тимина (А=Т),
следовательно, тимина в этой молекуле
содержится 17%.
■ На всю цепь ДНК приходится 100%, значит
на гуанин и цитозин приходится: 100% —
17% — 17% = 66%.
■ Учитывая, что их количества равны, то 66: 2=
33% , т.е. Ц=Г=33%.
■ Ответ:в данной молекуле ДНК содержится
кроме 17% аденина, 17% - тимина, 33% гуанина и 33% - цитозина.
■

32.

ЗАДАЧА 3
■
Какую длину имеет участок молекулы ДНК, в
котором закодирована первичная структура
белка, если молекула этого белка состоит из
75 аминокислот (один нуклеотид имеет длину
0,34 нм)? Сколько т-РНК будет участвовать в
процессе синтеза этого белка? Ответ
поясните.

33.

РЕШЕНИЕ:
■ Одну аминокислоту кодируют три
нуклеотида. 75Х3=225
■ Вычислим длину участка молекулы ДНК,
состоящий из 225 нуклеотидов.
225Х0.34=76.5нм
■ тРНК переносит только одну
аминокислоту 75тРНК