Рибосомы, генетический код, трансляция. (Лекция 7)

1.

КАФЕДРА МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ
Дисциплина: Основы биохимии и молекулярной биологии. Часть II
Лекция 7
РИБОСОМЫ,
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД,
ТРАНСЛЯЦИЯ
© Виноходов Д. О., 2005-2014

2.

Структура прокариотической рибосомы
21 нм
29 нм
M = 2 500 000
M = 900 000
M = 1 600 000
5S (120 b)
34 белка
23S (2900 b)
16S (1540 b)
21 белок

3.

4.

5.

Структура эукариотической рибосомы
22 нм
32 нм
M = 4 200 000
M = 1 400 000
M = 2 800 000
5S (120 b)
5,8S (160 b)
~49 белков
28S (4700 b)
18S (1900 b) ~33 белка

6.

Функциональные сайты рибосомы
Пептидил-тРНК-связывающий
сайт
Exit-сайт
Аминоацил-тРНК-связывающий
сайт
E
P
A
мРНК-связывающий
сайт

7.

Генетический код
Генетический код – система соответствия между последовательностью
нуклеотидов в кодирующем фрагменте ДНК (или
мРНК) и последовательностью аминокислот в
AGA
закодированном белке.
AGG
GCA
CGA
GGA
GCG CGG
GGG
AUA
GCU
CGU
GAU
AAU
UGU
GAA
CAA
GGU
CAU
AUU
GCC
CGC
GAC
AAC
UGC
GAG
CAG
GGC
CAC
AUC
Ala
Arg
Asp
Asn
UUA
UUG
CUA
CUG
CUU
CUC
AAA
AAG
AUG
UUU
UUC
Leu
Lys
Met
Phe
UAA – ochre
Cys
Glu
Gln
CCA
CCG
CCU
CCC
AGU
AGC
UCA
UCG
UCU
UCC
ACA
ACG
ACU
ACC
Pro
Ser
Thr
UAG – amber
Gly
His
Ile
UGG
UAU
UAC
GUA
GUG
GUU
GUC
Trp
Tyr
Val
UGA – opal

8.

ВТОРАЯ ПОЗИЦИЯ КОДОНА
C
A
G
C
A
G
Phe (F)
Ser (S)
Tyr (Y)
Cys (C)
U
Phe (F)
Ser (S)
Tyr (Y)
Cys (C)
C
Leu (L)
Ser (S)
STOP
STOP
A
Leu (L)
Ser (S)
STOP
Trp (W)
G
Leu (L)
Pro (P)
His (H)
Arg (R)
U
Leu (L)
Pro (P)
His (H)
Arg (R)
C
Leu (L)
Pro (P)
Gln (Q)
Arg (R)
A
Leu (L)
Pro (P)
Gln (Q)
Arg (R)
G
Ile (I)
Thr (T)
Asn (N)
Ser (S)
U
Ile (I)
Thr (T)
Asn (N)
Ser (S)
C
Ile (I)
Thr (T)
Lys (K)
Arg (R)
A
Met (M)
Thr (T)
Lys (K)
Arg (R)
G
Val (V)
Ala (A)
Asp (D)
Gly (G)
U
Val (V)
Ala (A)
Asp (D)
Gly (G)
C
Val (V)
Ala (A)
Glu (E)
Gly (G)
A
Val (V)
Ala (A)
Glu (E)
Gly (G)
G
ТРЕТЬЯ ПОЗИЦИЯ КОДОНА
ПЕРВАЯ ПОЗИЦИЯ КОДОНА
U
U

9.

10.

ВТОРАЯ ПОЗИЦИЯ КОДОНА
C
A
G
C
A
G
Phe (F)
Ser (S)
Tyr (Y)
Cys (C)
U
Phe (F)
Ser (S)
Tyr (Y)
Cys (C)
C
Leu (L)
Ser (S)
STOP
STOP
Trp
A
Leu (L)
Ser (S)
STOP
Trp (W)
G
Thr(L)
Leu
Pro (P)
His (H)
Arg (R)
U
Leu (L)
Thr(L)
Leu
Pro (P)
His (H)
Arg (R)
C
Pro (P)
Gln (Q)
Arg (R)
A
Thr(L)
Leu
Pro (P)
Gln (Q)
Arg (R)
G
Ile (I)
Thr (T)
Asn (N)
Ser (S)
U
Ile (I)
Thr (T)
Asn (N)
Ser (S)
C
Ile
(I)
Met
Thr (T)
Lys (K)
Arg
(R)
STOP
A
Met (M)
Thr (T)
Lys (K)
Arg
(R)
STOP
G
Val (V)
Ala (A)
Asp (D)
Gly (G)
U
Val (V)
Ala (A)
Asp (D)
Gly (G)
C
Val (V)
Ala (A)
Glu (E)
Gly (G)
A
Val (V)
Ala (A)
Glu (E)
Gly (G)
G
ТРЕТЬЯ ПОЗИЦИЯ КОДОНА
ПЕРВАЯ ПОЗИЦИЯ КОДОНА
U
U

11.

HSe
CH2
CH
H2N
O
C
OH
селеноцистеин (Sec) – UGA
H
N
N
CH
H3C
O
H2N
пирролизин (Pyl) – UAG
O
C
OH

12.

Аминоацилирование тРНК
3‘
A
C
C
N
Аминоацил-тРНК
Аминоацил-тРНК-синтетаза

13.

OH
O
P
R
OH
H2N
O
R
H2N
CH
O
C
OH
+
O
P
P
C
O
OH
O
O
O
CH
O
P
OH
O
OH
CH2
O
CH2
O
O
A
OH
OH
A
OH
OH

14.

R
H2N
CH
O
C
O
O
P
OH
CH2
O
CH2
O
OH
A
CH2
O
+
OH
A
O
O
OH
A
O
OH
тРНК
C
CH
AMP
R
OH
R
NH2
R
R-тРНК

15.

Коррекция аминоацилирования
Сайт гидролиза
Аминокислота
Сайт синтеза
Аминокислота

16.

Инициация трансляции
Лидер – нетранслируемый фрагмент мРНК, расположенный между
5'-концом молекулы и инициирующим кодоном.
Последовательность Шайна-Далгарно – участок прокариотической мРНК,
служащий для инициации трансляции и связывающийся с
3'-концом 16S рРНК.
Старт-кодон – кодон AUG, кодирующий первую аминокислоту будущего
пептида – формилметионин у прокариот, метионин у эукариот.

17.

Met
тРНК
F
H
O
O
C
CH
CH2
+
CH2
S
Met
тРНК
F
O
NH3
N
O
O
C
N
O
CH
NH
C
N
+N
CH2
S
H
H
CH2
CH3
N
R
N
N
CH3
C
N
N
N
R

18.

CH3
S
CH2
CH2
H
C
O
CH
O
N
C
H
O
AUG
5'

19.

CH3
S
CH2
CH2
H
C
O
5'
CH
O
N
C
H
O

20.

Элонгация трансляции
R2
CH
H2N
CH3
O
S
CH2
CH2
H
C
O
5'
CH
O
N
C
H
O
O
C
GTP

21.

CH3
S
CH2
CH2
H
C
O
5'
CH
R2
O
N
C
H
O
CH
H2N
O
C
O
GTP

22.

CH3
S
CH2
CH2
H
C
O
5'
CH
R2
O
N
C
H
O
CH
H2N
O
C
O
GDP

23.

CH3
S
CH2
C
O
5'
CH2
H
H
CH
N
O
C
N
C
CH
H
O
R2
O

24.

CH3
S
CH2
C
O
5'
CH2
H
H
CH
N
O
C
N
C
CH
H
O
R2
O

25.

CH3
S
CH2
C
O
CH2
H
H
CH
N
O
C
N
C
CH
H
O
R2
O
GTP
5'

26.

CH3
S
CH2
C
O
CH2
H
H
CH
N
O
C
N
C
CH
H
O
R2
O
GDP
5'
Транслокация – перемещение молекулы мРНК относительно малой
субъединицы рибосомы на один кодон в процессе
трансляции.

27.

R3
CH
H2N
O
C
O
CH3
S
CH2
C
O
5'
CH2
H
H
CH
N
O
C
N
C
CH
H
O
R2
O
GTP

28.

Терминация трансляции
Стоп-кодоны:
Факторы терминации:
UAG
UAA
UGA
RF-1
RF-2
Трейлер – нетранслируемый фрагмент мРНК, расположенный между
стоп-кодоном и 3'-концом молекулы.

29.

аминоацил-тРНК
GTP
AMP
мРНК
аминоациладенилат
ATP
GMP
тРНК
аминокислоты
пептид

30.

Структура полирибосомы
80 нм

31.

Совмещение процессов
транскрипции и трансляции у прокариот