что нужно для синтеза белка

Биосинтез белка – важная часть пластического обмена всех клеток. Рассматривает данный процесс наука биология. В результате образуются специфичные вещества, характерные для данного организма. Происходит воспроизведение наследственной информации.

Последовательность процессов биосинтеза белка

Образование белка является многоступенчатым процессом.

Чтобы запустить реакции образования вещества, осуществляется целый ряд последовательных событий:

Перемещение и-РНК к месту синтеза белка.

Где происходит синтез белка

Образование высокомолекулярного соединения протекает в цитоплазме. Именно здесь находятся органоиды, на которых осуществляется данный процесс. Рибосома представляет собой две части: малую и большую. Чтобы биосинтез белка начался, необходимо доставить информацию из ядра в цитоплазму.

Ядро эукариот хранит информацию о первичной структуре природных полимеров. Её называют наследственной. Эта важная информация должна быть без искажения перенесена к месту синтеза белка.

С этой целью в ядре идут матричные реакции. На одной из цепей ДНК синтезируется и-РНК. Именно она является посредником между двумя частями клетки.

Этапы биосинтеза белка

Транскрипция

Процесс протекает в ядре. ДНК образована большим количеством нуклеотидов. Это единица макромолекулы. Она включает в свой состав 3 компонента:

углевод, представленный пентозой – дезоксирибозой;

минеральную кислоту – фосфорную;

органическое соединение, относящееся к классу азотистых оснований.

В составе ДНК могут содержаться 4 разных основания. Они имеют краткое обозначение, по первой букве названия:

Именно этими основаниями и отличаются нуклеотиды. Чередование 3 нуклеотидов образует триплет. Один триплет соответствует одной аминокислоте. Вопрос соответствия аминокислот триплетам изучен и указан в таблице генетического кода.

Последовательность триплетов в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты, отвечающей за синтез одного белка, называют геном. Между разными генами расположены триплеты, которые не соответствуют аминокислотам. Их называют стоп-кодонами. Они служат сигналом начала и окончания гена.

Для осуществления транскрипции, участок макромолекулы ДНК раскручивается. Он выполняет роль матрицы. На нём выстраивается и-РНК. Осуществляется синтез по принципу соответствия. Еще его называют комплементарностью.

РНК также имеет нуклеотидное строение. Вместо дезоксирибозы присутствует углевод рибоза. Содержится остаток ортофосфорной кислоты. Третьим компонентом является азотистое основание. Три основания одинаковые – А, Г, Ц в ДНК и РНК. Четвертое основание рибонуклеиновой кислоты – урацил (У).

Комплементарными основаниями являются: Т – А, А – У, Г – Ц, Ц – Г. В парах комплементарных оснований первое соответствует ДНК, второе – РНК. Таким образом, на макромолекуле ДНК по принципу соответствия выстраивается и-РНК. В дальнейшем цепь РНК транспортируется через ядерную мембрану к месту синтеза белка.

Трансляция

Процесс идет на органоидах – рибосомах. Они нанизываются на цепь и-РНК, передвигаются по ней не плавно, а прерывисто. Располагаются таким образом, что внутри рибосомы находится полностью 1-2 триплета. На одну РНК может одновременно нанизываться большое количество рибосом.

В процессе принимают участие т-РНК. Они имеют пространственную структуру, принимают форму трилистника. Верхняя часть листа, то есть молекулы, содержит антикодон. Это триплет, распознающий кодон (один триплет) и-РНК.

Каждая т-РНК транспортирует к рибосоме строго определенную аминокислоту. Если триплет-антикодон т-РНК распознает триплет-кодон и-РНК, тогда аминокислота встраивается в макромолекулу белка. Следующая т-РНК подтаскивает другую аминокислоту, снова идет процесс распознавания. В данном случае также идет матричный процесс сборки белка. РНК служит матрицей для синтеза белка.

Как только белковая молекула синтезирована, она освобождается от рибосомы. Правильное чередование аминокислот в макромолекуле образует первичную структуру белковой молекулы. Она является определяющей, поэтому так важен матричный синтез белков. Другие структуры белковые макромолекулы приобретают самопроизвольно.

Схема биосинтеза белка

Процессы, ведущие к синтезу белка, можно кратко изобразить на схеме:

Первый этап – реакции, идущие в кариоплазме. Раскручивание ДНК. Транскрипция. Образование м-РНК.

Второй этап – транспорт м-РНК к рибосомам.

Третий этап – реакции, идущие в цитоплазме. Трансляция. Биосинтез белковой молекулы, протекающий при участии РНК, клеточных органоидов – рибосом.

Заключение

В реакциях матричного синтеза происходит реализация наследственной информации. В каждом организме синтезируются специфичные белковые молекулы. Они вместе с углеводами и жирами накапливаются в плодах растений. В организмах животных выполняют множество разнообразных функций.

Источник

Что нужно для синтеза белка

Наследственная информация в клетке не является монолитной, она разбита на отдель­ ные «слова» — гены.

Ген — это элементарная единица генетической информации. У человека всего около 25–30 тыс. генов.

Генетический код. Наследственная информация организмов зашифрована в ДНК в ви­ де определенных сочетаний нуклеотидов и их последовательности — генетического кода.

Его свойствами являются: триплетность, специфичность, универсальность и избыточность. Кроме того, в генетическом коде отсутствуют «знаки препинания». 23

Каждая аминокислота закодирована в ДНК тремя нуклеотидами — триплетом, напри­мер, метионин закодирован триплетом ТАЦ. Каждый триплет кодирует только
одну аминокислоту, в чем заключается его специфичность или однозначность. Генетический код универсален для всех живых организмов, то есть наследственная информация о белках человека может считываться бактериями и наоборот. Это свидетельствует о единстве проис­ хождения органического мира. Однако 64 комбинациям нуклеотидов по три соответствует только 20 аминокислот, вследствие чего одну аминокислоту могут кодировать 2–6 трипле тов и имеется три стоп­кодона, то есть генетический код избыточен, или вырожден. Три триплета не имеют соответствующих аминокислот, их называют стоп­кодонами, так как они обозначают окончание синтеза полипептидной цепи.

Репликация ДНК, а также синтез РНК и белков в клетках осуществляются по принципу матричного синтеза, который заключается в том, что новые молекулы белков и нуклеи­ новых кислот синтезируются в соответствии с программой, заложенной в структуре ранее существовавших молекул нуклеиновых кислот (ДНК или РНК).

Репликация ДНК. Процесс самовоспроизведения молекулы ДНК, обеспечивающий точное копирование наследственной информации и передачу ее из поколения в поколение, называет­ ся репликацией (от лат. репликацио — повторение). В результате репликации образуются две абсолютно точные копии материнской молекулы ДНК, каждая из которых несет по одной копии материнской (рис. 42). Ключевым ферментом репликации является ДНК­полимераза. Репликация ДНК является полуконсервативной, так как молекула ДНК расплетается, и на каждой из ее цепей синтезируется новая цепь по принципу комплементарности.

Образовавшиеся в результате репликации две молекулы ДНК в процессе деления расхо­ дятся по двум вновь образующимся дочерним клеткам.

Ошибки в процессе репликации возникают крайне редко, но если они происходят, то устраняются ДНК­полимеразами или ферментами репарации.

Биосинтез белка является сложнейшим клеточным процессом — в нем участвуют до трехсот различных ферментов и других макромолекул. Выделяют два основных этапа синтеза белка: транскрипцию и трансляцию.

Транскрипция (от лат. транскрипцио — переписывание) — это биосинтез молекул иРНК на соответствующих участках ДНК (рис. 43).

Синтезированные в процессе транскрипции в ядре молекулы иРНК проходят сложный процесс подготовки к трансляции, после чего они выходят в цитоплазму.

Трансляция (от лат. транс­ ляцио — передача) — это био­ синтез полипептидной цепи на матрице иРНК, при котором происходит перевод генети­ ческой информации в после­ довательность аминокислот полипептидной цепи (рис. 44).

Трансляция чаще всего происходит в цитоплазме, на­пример на шероховатой ЭПС.
Для синтеза белка необходима предварительная активация аминокислот, в ходе кото­ рой аминокислота присоединяется к соответствующей тРНК. Этот процесс катализируется специальным фер­ментом и требует затраты АТФ.

Для начала трансляции (инициации) к готовой к син­ тезу молекуле иРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, а затем к первому кодону (АУГ) иРНК подби­ рается тРНК с комплементарным антикодоном, несущая аминокислоту метионин. Лишь после этого присоединя­ ется большая субъединица рибосомы. В пределах собран­ ной рибосомы оказываются два кодона иРНК, первый из которых уже занят. К соседнему с ним кодону под­ бирается вторая тРНК, также несущая аминокислоту, после чего между остатками аминокислот с помощью ферментов образуется пептидная связь. Рибосома передвигается на один кодон иРНК; пер­ вая из тРНК, освободившаяся от аминокислоты, покидает рибосому, а фрагмент синте­ зирующейся полипептидной цепи удерживается на оставшейся тРНК. К новому кодону, оказавшемуся в пределах рибосомы, присоединяется следующая тРНК, процесс повторяется и шаг за шагом полипептидная цепь удлиняется, т. е. происходит ее элонгация.

Окончание синтеза белка (терминация) происходит, когда рибосома сдвинется на не­ кодирующую последовательность нуклеотидов — стоп­кодон. После этого рибосома, иРНК и полипептидная цепь разделяются, а вновь синтезированный белок транспортируется в ту часть клетки, где он будет выполнять свои функции.

Источник