Схема биосинтеза
белка (по А.С. Спирину):
1 — связывание
формилметионин-тРНК с начальным кодоном
матричного полинуклеотида на 30S субъединице
рибосомы;
2 — ассоциация
субъединиц в полную рибосому;
3 — транслокация
формилметионин-тРНК на 50S субъединицу
рибосомы;
4 — связывание
второй аминоацил-тРНКаа с 30S субъединицей
рибосомы;
5 — образование
первой пептидной связи — перенос
формилметионинового остатка с тРНК ф-мет
на аминогруппу аминоацил-тРНКза
Оказалось, что некоторые участки
ДНК (гены) способны перемещаться как в
пределах одной хромосомы, так и между
хромосомами. Эти участки ДНК получили
название мобильных или «прыгающих» генов.
Перемещение участков может вызывать
мутационные (наследственные) изменения,
а также регулировать работу (экспрессию)
генома. Впервые «мобильные» гены были
открыты в растениях кукурузы еще в конце
40-х годов Барбарой Мак-Клинт. Однако только
в последние годы было показано, что давно
известная мозаичная окраска зерна кукурузы
— результат действия «мобильных» генов.
В настоящее время показано, что мобильные
генетические элементы — широко распространенное
явление, и это важный источник изменчивости,
т. е. того материала, из которого под действием
естественного отбора сохраняется все
полезное для вида. Не исключено, что они
оказывают влияние и на развертывание
генетической программы в процессе индивидуального
развития организма.
- Схема Биосинтеза белка
ПОЯСНЕНИЕ К СХЕМЕ БИОСИНТЕЗ БЕЛКА
Синтез белка состоит из двух
этапов - транскрипции и трансляции.
I. Транскрипция (переписывание)
- биосинтез молекул РНК, осуществляется
в хромосомах на молекулах
ДНК по принципу матричного
синтеза. При помощи ферментов
на соответствующих участках
молекулы ДНК (генах) синтезируются
все виды РНК (иРНК, рРНК, тРНК). Синтезируется
20 разновидностей тРНК, так как в биосинтезе
белка принимают участие 20 аминокислот.
Затем иРНК и тРНК выходят в цитоплазму,
рРНК встраивается в субъединицы рибосом,
которые также выходят в цитоплазму.
II. Трансляция (передача) - синтез
полипептидных цепей белков, осуществляется
в рибосомах. Она сопровождается
следующими событиями:
1. Образование функционального
центра рибосомы - ФЦР, состоящего
из иРНК и двух субъединиц рибосом.
В ФЦР всегда находятся два триплета (шесть
нуклеотидов) иРНК, образующих два активных
центра: А (аминокислотный) - центр узнавания
аминокислоты и П (пептидный) - центр присоединения
аминокислоты к пептидной цепочке.
2. Транспортировка аминокислот,
присоединенных к тРНК, из цитоплазмы
в ФЦР. В активном центре А осуществляется
считывание антикодона тРНК с кодоном
иРНК, в случае комплементарностн возникает
связь, которая служит сигналом для продвижения
(скачок) вдоль иРНК рибосомы на один триплет.
В результате этого комплекс "кодон
рРНК и тРНК с аминокислотой" перемещается
в активный центр П, где и происходит присоединение
аминокислоты к пептидной цепочке (белковой
молекуле). После чего тРНК покидает рибосому.
3. Пептидная цепочка удлиняется
до тех пор, пока не закончится
трансляция и рибосома не соскочит с иРНК.
На одной иРНК может умещаться одновременно
несколько рибосом (полисома). Полипептидная
цепочка погружается в канал эндоплазматиче-ской
сети и там приобретает вторичную, третичную
или четвертичную структуру. Скорость
сборки одной молекулы белка, состоящего
из 200-300 аминокислот, составляет 1-2 мин.
Формула биосинтеза белка: ДНК (транскрипция)
--> РНК (трансляция) --> белок.
Завершив один цикл, полисомы
могут принять участие в синтезе новых
молекул белка.
Отделившаяся от рибосомы молекула белка
имеет вид нити, которая биологически
неактивна. Биологически функциональной
она становится после того, как молекула
приобретает вторичную, третичную и четвертичную
структуру, т. е. определенную пространственно
специфическую конфигурацию. Вторичная
и последующие структуры белковой молекулы
предопределены в информации, заложенной
в чередовании аминокислот, т. е. в первичной
структуре белка. Иначе говоря, программа
образования глобулы, ее уникальная конфигурация
определяются первичной структурой молекулы,
которая в свою очередь строится под контролем
соответствующего гена.
Скорость синтеза белка обусловлена
многими факторами : температурой среды,
концентрацией водородных ионов, количеством
конечного продукта синтеза, присутствием
свободных аминокислот, ионов магния,
состоянием рибосом и др.
- Заключение
Биосинтез белка, хотя непосредственно
и регулируется рибонуклеиновыми кислотами,
опосредованно связан с контролирующим
влиянием ДНК ядра и что РНК сначала синтезируется
в ядре, затем поступает в цитоплазму,
где выполняет роль матрицы в синтезе
белка.
Полученные значительно позже экспериментальные
данные подтвердили гипотезу о том, что
основной функцией нуклеиновых кислот
является не только хранение генетической
информации, но и реализация этой информации
путем программированного синтеза специфических
белков.
Однако в этой последовательности ДНК®РНК®Белок
недоставало сведений о том, каким образом
происходят расшифровка наследственной
информации и синтеза специфических белков,
определяющие многообразие признаков
живых существ.
В настоящее время выяснены основные
процессы, посредством которых осуществляется
передача наследственной информации:
они включают репликацию, т. е. Синтез ДНК
на матрице ДНК, транскрипцию, т. е. Перевод
языка и типа строения ДНК на молекулу
РНК, и трансляцию – процесс, в котором
генетическая информация, содержащаяся
в молекуле мРНК, направляет синтез соответствующей
аминокислотной последовательности в
белке. Многие тонкие механизмы транскрипции
окончательно не выяснены.
Получены экспериментальные доказательства
наличия ДНК также в митохондриях. Она
не гомологичная и не комплементарна ядерной
ДНК. Предполагается, что митохондриальная
ДНК кодирует синтез части структурных
белков самих митохондрий.
Значительный вклад в современные представления
о месте, факторах и механизме синтеза
белка внесли исследования Т. Касперсона,
П. Берга, П. Замечника, С. Очоа, А. А. Баева,
А. С. Спирина и др.
- Список литературы
- Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия//Учебная литература для студентов медицинского института, 1990.
- А. С. Спирин Вестник Российской академии
наук, том 71,2001.
Кнорре Д.Г., Мызина С.Д Биологическая химия: Учебник/.-3-е, испр. изд.-М.: Высш.шк., 2000.
- В.И.Агол; Ред. А.С.Спирин-М Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеиновых кислот: Учеб. для биол. спец. вузов/ Высш.шк., 1990.
- http://fizrast.ru/fiziol-kletka/molekulyarnie-osnovy/biosintez-belkov.html
- http://reftrend.ru/773973.html