Биосинтез белка

Пластический обмен. Синтез белка. План лекции: 1. Понятие об обмене веществ 2. Понятие о биосинтезе белка 3. Генетический код и его свойства 4. Реакции матричного синтеза: - Репликация - Транскрипция у эукариот - Трансляция – синтез белка на иРНК - Транскрипция и трансляция у прокариот 5. Регуляция биосинтеза белка

Метаболизм (обмен веществ) Пластический обмен Ассимиляция Анаболизм Энергетический обмен обмен Диссимиляция Катаболизм

Пластический обмен (ассимиляция) совокупность реакций биосинтеза, протекающих в клетке. Реакции биосинтеза невозможны без энергии, которая выделяется в реакциях энергетического обмена.

Биосинтез белка Биосинтез белка сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислотных остатков, происходящий на рибосомах клеток живых организмов с участием молекул мРНК и тРНК.

БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ тРНК иРНК Аминокислоты Энергия (АТФ) Ферменты (белки) рРНК ДНК Пища Вновь образованные Пища Сложность процесса –биосинтез белка Полученные зиготой от яйцеклетки.

КОМПОНЕНТЫ БЕЛОКСИНТЕЗИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ мРНК мРНК 20 Аминокислот 20 Аминокислот 20 Аминоацил-тРНК синтетаз (АРС-аз) 20 Аминоацил-тРНК синтетаз (АРС-аз) Изоакцепторные тРНК Изоакцепторные тРНК Рибосомы в виде полисом Рибосомы в виде полисом Источники энергии (АТФ, ГТФ) и М g 2+ Источники энергии (АТФ, ГТФ) и М g 2+ Белковые факторы регуляции: факторы инициации, элонгации, терминации Белковые факторы регуляции: факторы инициации, элонгации, терминации Специальные ферменты посттрансляционного процессинга полипептидной цепи Специальные ферменты посттрансляционного процессинга полипептидной цепи

ОБЩАЯ СХЕМА БИОСИНТЕЗА БЕЛКА

Генетический код – система записи генетической информации в молекуле нуклеиновой кислоты о строении молекулы полипептида, количестве, последовательности расположения и типах аминокислот.

В 1954 году опубликовал статью, где первым поднял вопрос генетического кода, доказывая, что "при сочетании 4 нуклеотидов тройками получаются 64 различные комбинации, чего вполне достаточно для "записи наследственной информации" (физик-теоретик )

За расшифровку генетического кода и его функции в синтезе белков. Роберт Уильям Холли (США) Хар Гобинд Корана (США) Маршалл Уоррен Ниренберг (США)

СВОЙСТВА ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА Триплетность Триплетность Вырожденность(избыточность)Вырожденность(избыточность) Однозначность Однозначность Неперекрываемость Неперекрываемость Непрерывность Непрерывность УниверсальностьУниверсальность

Таблица генетического кода

ЭТАПЫ СИНТЕЗА БЕЛКА ТРАНСКРИПЦИЯ ТРАНСЛЯЦИЯ ПОСТРАНСЛЯЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ ИНИЦИАЦИЯ ЭЛОНГАЦИЯ ТЕРМИНАЦИЯ Необходимые условия Нуклеиновые кислоты Много ферментов Много энергии (АТФ) Рибосомы Аминокислоты Ионы Mg 2+ Ионы Mg 2+

Транскрипция синтез РНК на матрице ДНК. Осуществляется ферментом РНК- полимеразой. Результат – образование «незрелой» про- иРНК.

ТРАНСКРИПЦИЯ

ЭТАПЫ ТРАНСКРИПЦИИ

Трансляция синтез полипептидной цепи на матрице иРНК. Органоиды, обеспечивающие трансляцию, рибосомы.

Строение тРНК: содержат обычно 76 (от 75 до 95) нуклеотидов. Функции тРНК: 1) транспорт аминокислот к месту синтеза белка, к рибосомам, 2) трансляционный посредник.

СТАДИИ БИОСИНТЕЗА БЕЛКА Активация аминокислот или образование аминоацил-тРНК Активация аминокислот или образование аминоацил-тРНК Инициация Инициация Элонгация Элонгация Терминация Терминация Посттрансляционная модификация Посттрансляционная модификация

СИНТЕЗ АМИНОАЦИЛ- Т РНК

РИБОСОМА ЭУКАРИОТОВ

ФУНКЦИОНИРУЮЩАЯ РИБОСОМА

ИНИЦИАЦИЯ

ЭЛОНГАЦИЯ На этой стадии происходит синтез полипептидной цепи. На этой стадии происходит синтез полипептидной цепи. Элонгация – это циклический процесс. Элонгация – это циклический процесс.

ТЕРМИНАЦИ Я Полипептидная цепь отделяется от тРНК и покидает рибосому. Полипептидная цепь отделяется от тРНК и покидает рибосому. Происходит диссоциация, разъединение субъединиц рибосомы. Происходит диссоциация, разъединение субъединиц рибосомы.

Транскрипция и трансляция у прокариот полицистронная иРНК, кодирующая несколько белков иРНК имеет несколько центров инициации трансляции, терминации трансляции и НТО не происходят КЭПирование, полиаденилирование и сплайсинг иРНК трансляция начинается еще до завершения транскрипции

ПОСТТРАНСЛЯЦИОННЫЙ ПРОЦЕССИНГ Модификация N-конца полипептидной цепи Фолдинг (формирование пространственной структуры) Химическая модификация (гидроксилирование, гликозилирование и др.) Присоединение простетических групп (у гетеропротеинов) Объединение протомеров при образовании олигомерных белков Присоединение сигнальных пептидов для выхода белка из клетки

РЕГУЛЯЦИЯ БИОСИНТЕЗА