Биосинтез ДНК. Биосинтез белка. Генетический код. Модуль 2. Составитель: учитель химии и биологии АБК

Вещество наследственности - ДНК

Биосинтез ДНК Перед началом деления ядра клетки ДНК удваивается. Этот процесс называется репликацией. В результате ее образуется 2 абсолютно одинаковые копии ДНК, они же идентичны и исходной (материнской) ДНК. Во время деления клетки одна копия ДНК попадает в одну дочернюю клетку, а другая – во вторую. Тем самым 2 образовавшиеся клетки содержат одинаковый генетический материал. Тем самым обеспечивается приемственность всех соматических клеток. Равномерное распределение ДНК по клеткам осуществляется в ходе деления ядра соматической клетки – митоза.

Принципы репликации ДНК Существуют несколько принципов, которые лежат в основе дупликации ДНК. Полуконсервативный механизм биосинтеза ДНК. Двойная спираль расплетается. Каждая новая нить строится на матрице старой ДНК. Таким образом, каждая из двух дочерних ДНК содержит одну нить из материнской ДНК, а другая нить – синтезируются вновь – дочерняя. Принцип комплементарности. Аденин на одной цепи встает в пару с тимином на другой цепи, а гуанин – с цитозином, и наоборот – Т-А и Ц-Г. Другие варианты в норме неприемлимы.

Компоненты репликации ДНК Исходная нить ДНК ( она служит матрицей). Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты: дАТФ, дГТФ, дТТФ и дЦТФ. Источник энергии – гидролиз дезоксирибонуклеозидтрифосфата на дезоксирибонуклеозидмонофосфат и пирофосфорную кислоту и выделяется 40 кДж энергии: дXТФ + Н 2 О = дХМФ + Н 4 Р 2 О кДж, где Х = А, Т, Г, Ц. Ферменты репликации: ДНК-полимераза, хеликаза, топоизомераза.

Механизм репликации ДНК

Биосинтез белка Каждый вид живых существ имеет свой собственный, строго определенный набор белков. Свойства белков определяются их первичной структурой, то есть последовательностью остатков аминокислот в молекуле полипептида. Наследственная (генетическая) информация о первичной структуре белка записана в виде последовательности нуклеотидов в молекулах двух цепочечной ДНК. Участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре конкретного белка, называется геном.

Генетический код Каждой аминокислоте в составе белка соответствует последовательность трех нуклеотидов ДНК – кодон. Генетический код характеризуется следующими свойствами: Кодон триплетен (то есть 1 АК соответствует последовательность 3 нуклеотидов). Универсальность (все живые организмы – от вирусов до человека - пользуются одинаковым генетическим кодом). Вырожденность (число сочетаний триплетов из 4 возможных нуклеотидов составляет 4 3 = 64, протеиногенных аминокислот всего 20). Специфичность (один триплет кодирует только одну аминокислоту).

Таблица генетического кода Первый нуклеотид Второй нуклеотидТретий нуклеотид У (U)Ц (C)А (A)Г (G) У (U) Фен (Phe, F) Лей (Leu, L) Сер (Ser, S) Тир (Tyr, Y) - Цис (Cys, C) - Три (Trp, W) У (U) Ц (C) A (A) Г (G) Ц (C) Лей (Leu, L) Про (Pro, P) Гис (His, H) Глн (Gln, Q) Арг (Arg, R) У (U) Ц (C) A (A) Г (G) А (A) Иле (Ile, I) Мет (Met, M) Тре (Thr, T) Асн (Asn, N) Лиз (Lys, K) Лиз (lys, K) Сер (Ser, S) Арг (Arg, R) У (U) Ц (C) A (A) Г (G) Вал (Val, V) Ала (Ala, A) Асп (Asp, D) Глу (Glu, E) Гли (Gly, G) У (U) Ц (C) A (A) Г (G)

Обозначения аминокислот В таблице использованы сокращенные трехбуквенные названия аминокислот по-русски и международные сокращения, а также однобуквенные обозначения латинскими буквами: Ала – аланин, Асн – аспарагин, Асп – аспарагиновая кислота, Вал – Валин, Гис – гистидин, Гли – глицин, Глу – глутаминовая кислота, Глн – глутамин, Иле – изолейцин, Лей – лейцин, Лиз – лизин, Мет – метионин, Про – пролин, Сер – серин, Тир – тирозин, Тре – треонин, Три – триптофан, Фен – фенилаланин, Цис - цистеин.

Биосинтез белка складывается из двух процессов Транскрипция Трансляция На первом этапе – транскрипции – последовательность дезоксирибонуклеотидов ДНК переписывается в последовательность рибонуклеотидов мРНК. На втором этапе – трансляции – последовательности мРНК в последовательность аминокислот белка происходит перевод полинуклеотидной в первичной структуре с помощью генетического кода. ДНКмРНКБелок

Более детально биосинтез белка можно представить схемой А. В ядре происходит транскрипция. На матрице ДНК собирается цепь матричная РНК (мРНК). Далее она через поры проникает в цитоплазму. В центре рисунка рибосома нанизалась на мРНК, движется по ней, и с помощью другого вида РНК – транспортной РНК (тРНК) – собирает полинуклеотидную цепь. Б. т-РНК имеет конфигурацию клеверного листа. Она выполняет функцию адаптора между языком последовательности нуклеотидов в мРНК и языком последовательности аминокислотных остатков в полипептиде. Центральная петля называется антикодоновой петлей (она комплементарна кодону в мРНК), с другого конца к ней присоединяется соответсвующая аминокислота. В. Работа рибосомы – органоида, который собственно и собирает аминокислоты в белок. Г. Схематическое описание процессов транскрипции и трансляции.

Компоненты биосинтеза белка Для процесса транскрипции. Рибонуклеозинтрифосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ). Фермент РНК-полимераза Источник энергии – гидролиз рибонуклеозинтрифосфатов на рибонуклеозинмонофосфат и пирофосфорную кислоту, при этом выделяется 40 кДж энергии. Для процесса трансляции. Аминокислоты. мРНК и тРНК. Рибосомы. Источник энергии – гидролиз АТФ

Рибосомы РИБОСОМА (от «рибонуклеиновая кислота» и греч. «сома» – тело), органоид, синтезирующий белки. Это самый маленький органоид клетки. Представляет собой сферическую частицу диаметром ок. 20 нм, состоящую из двух субъединиц, которые могут разъединяться и вновь объединяться. Рибосома образована молекулами рибосомальной РНК (р-РНК) и связанными с ними белками. В клетках эукариот субъединицы рибосом синтезируются в ядрышке, где на ДНК синтезируется р-РНК, к которой затем присоединяются белки. Субчастицы рибосомы выходят из ядра в цитоплазму, и здесь завершается формирование полноценных рибосом. В цитоплазме рибосомы свободно или прикрепляются к внешним мембранам ядра и эндоплазматической сети. Свободные рибосомы синтезируют белки для внутренних нужд клетки. Рибосомы на мембранах образуют комплексы – полирибосомы, которые синтезируют белки, поступающие через эндоплазматическую сеть в аппарат Гольджи и затем секретируемые клеткой. Количество рибосом в клетке зависит от интенсивности биосинтеза белка – их больше в клетках активно растущих тканей (меристем растений, зародышей и т. п.). В хлоропластах и митохондриях есть свои собственные мелкие рибосомы, они обеспечивают этим органоидам автономный (независимый от ядра) биосинтез белков.

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА ЖИЗНЬ КЛЕТКИ ЖИЗНЬ КЛЕТКИ С ТИТРАМИ ЕСЛИ НЕ ПОЛУЧИТСЯ ПЕРЕЙТИ ПО ССЫЛКЕ С ПОМОЩЬЮ ЩЕЛЧКА ЛЕВОЙ КНОПКИ МЫШИ, СКОПИРУЙТЕ ССЫЛКУ, ВСТАВЬТЕ В АДРЕСНУЮ СТРОКУ БРАУЗЕРА, И WEB- СТРАНИЦА ОТКРОЕТСЯ Посмотрите видеофрагменты для лучшего усвоения материала