Синтез білків в клітині

З чого складаються білки?

Що таке амінокислота?

Найважливішим процесом асиміляції в клітці є сінтезпрісущіх їй білків.

Кожна клітина містить тисячі білків, в тому числі і властивих тільки даному виду клітин. Так як в процесі життєдіяльності все білки рано чи пізно руйнуються, клітина повинна безперервно синтезувати білки для відновлення своїх мембран, органоїдів і т. П. Крім того, багато клітини «виготовляють» білки для потреб всього організму, наприклад клітини залоз внутрішньої секреції, які виділяють в кров білкові гормони. У таких клітинах синтез білка йде особливо інтенсивно.

Синтез білка вимагає великих витрат енергії.

Джерелом цієї енергії, як і для всіх клітинних процесів, є АТФ. Різноманіття функцій білків визначається їх первинною структурою, тобто послідовністю амінокислот в їх молекулі. У свою чергу спадкова інформація про первинну структуру білка міститься в послідовності нуклеотидів в молекулі ДНК. Ділянка ДНК, в якому міститься інформація про первинну структуру одного білка, називається геном. В одній хромосомі знаходиться інформація про структуру багатьох сотень білків.

Кожній амінокислоті білка в ДНК відповідає послідовність з трьох розташованих один за одним нуклеотидів - триплет. До теперішнього часу складена карта генетичного коду, т. Е. Відомо, які триплетні поєднання нуклеотидів ДНК відповідають тій чи іншій з 20 амінокислот, що входять до складу білків (рис. 33). Як відомо, до складу ДНК можуть входити чотири азотистих підстави: аденін (А), гуанін (Г), тимін (Т) і цитозин (Ц). Число сполучень з 4 по 3 становить: 43 = 64, т. Е. Можна закодувати 64 різних амінокислоти, тоді як кодується тільки 20 амінокислот. Виявилося, що багатьом амінокислотам відповідає не один, а кілька різних триплетів - кодонів.

Передбачається, що така властивість генетичного коду підвищує надійність зберігання і передачі генетичної інформації при діленні клітин. Наприклад, амінокислоті аланину відповідають 4 кодону: ЦДА, ЦГГ, ЦГТ, ЦГЦ, і виходить, що випадкова помилка в третьому нуклеотиде не може відбитися на структурі білка - все одно це буде кодон аланина.

Так як в молекулі ДНК містяться сотні генів, то в її склад обов'язково входять триплети, які є «знаками пунктуації» і позначають початок і кінець того чи іншого гена.

Дуже важлива властивість генетичного коду - специфічність, т. Е. Один триплет завжди позначає тільки одну-єдину амінокислоту. Генетичний код універсальний для всіх живих організмів від бактерій до людини.

Транскрипція. Носієм всієї генетичної інформації є ДНК, розташована в Ядро клітини. Сам же синтез білка відбувається в цитоплазмі клітини, на рибосомах. З ядра в цитоплазму інформація про структуру білка надходить у вигляді інформаційної РНК (і-РНК). Для того щоб синтезувати і-РНК, ділянка ДНК «розмотується», деспирализо, а потім за принципом комплементарності на одній з ланцюжків ДНК за допомогою ферментів синтезуються молекули РНК (рис. 34). Це відбувається наступним чином: проти, наприклад, гуаніну молекули ДНК стає цитозин молекули РНК, проти аденіну молекули ДНК - урацил РНК (згадайте, що в РНК в нук- леотіди замість тиміну включений урацил), навпаки тиміну ДНК - аденін РНК і навпаки цитозину ДНК - гуанін РНК. Таким чином, формується ланцюжок і-РНК, що представляє собою точну копію другого ланцюга ДНК (тільки тимін замінений на урацил). Таким чином, інформація про послідовність нуклеотидів будь-якого гена ДНК «переписується» в послідовність нуклеотидів і-РНК. Цей процес отримав назву транскрипції. У прокаріотів синтезовані молекули і-РНК відразу жмогут взаємодіяти з рибосомами, і починається синтез білка. У еукаріот і-РНК взаємодіє в ядрі зі спеціальними білками і переноситься через ядерну оболонку в цитоплазму.

У цитоплазмі обов'язково повинен бути набір амінокислот, необхідних для синтезу білка. Ці амінокислоти утворюються в результаті розщеплення харчових білків. Крім того, та чи інша амінокислота може потрапити до місця безпосереднього синтезу білка, т. Е. В рибосому, тільки прикріпляється до спеціальної транспортної РНК (т-РНК).

Для перенесення кожного виду амінокислот в рибосоми потрібен окремий вид т-РНК. Так як до складу білків входять близько 20 амінокислот, існує стільки ж видів т-РНК. Будова всіх т-РНК схоже (рис. 35). Їх молекули утворюють своєрідні структури, що нагадують за формою лист конюшини. Види т-РНК обов'язково розрізняються по триплети нуклеотидів, розташованому «на верхівці». Цей триплет, який отримав назву антикодон, за генетичним кодом відповідає тій амінокислоті, яку належить переносити цієї Т-РНК. До «черешка листа» спеціальний фермент прикріплює обов'язково ту амінокислоту, яка кодується кодоном, комплементарних антикодону.

У цитоплазмі відбувається останній етап синтезу білка - трансляція. На той кінець і-РНК, з якого потрібно почати синтез білка, нанизується рибосома (рис. 36). Рибосома переміщується по молекулі і-РНК переривчасто, «стрибками», затримуючись на кожному триплети приблизно 0,2 с. За цю мить одна т-РНК з багатьох здатна «впізнати» своїм антикодоном триплет, на ко-тором знаходиться рибосома. І якщо антикодон комплементарен цього триплети і-РНК, амінокислота від'єднується від «черешка листа» і приєднується пептидного зв'язком до зростаючої білкової ланцюжку (рис. 37). У цей момент рибосома зсувається по і-РНК на наступний триплет, який кодує чергову амінокислоту синтезованого білка, а чергова т-РНК «підносить» необхідну амінокислоту, нарощувати зростаючу ланцюжок білка. Ця операція повторюється стільки раз, скільки амінокислот повинен містити будується »білок. Коли ж в рибосомі виявляється один ЛЗ триплетів, що є «стоп-сигналом» між генами, то жодна т-РНК до такого триплети долучилися не может: т, так як антикодон до них у т-РНК не буває. У цей момент синтез білка закінчується. Всі описувані реакції відбуваються за дуже маленькі проміжки часу. Підраховано, що на синтез досить великої молекули білка йде всього близько двох хвилин.

Клітці необхідна не одна, а багато молекул кожного білка. Тому як тільки рибосома, першої почала синтез білка на і-РНК, просунеться вперед, за нею на ту ж і-РНК нанизується друга рибосома, що синтезує той же білок. Потім на і-РНК послідовно нанизуються третя, четверта рибосоми і т. Д. Все рибосоми, що синтезують один і той же білок, закодований в даній і-РНК, називаються полисомой.

Коли синтез білка закінчено, рибосома може знайти іншу і-РНК і почати синтезувати той білок, структура якого закодована в новій і-РНК.

Таким чином, трансляція - це переклад послідовності нуклеотидів молекули і-РНК в послідовність амінокислот синтезованого білка.

Підраховано, що всі білки організму ссавця можуть бути закодовані за все двома відсотками ДНК, що містяться в його клітинах. А для чого ж потрібні інші 98% ДНК? Виявляється, кожен ген влаштований набагато складніше, ніж вважали раніше, і містить не тільки ту ділянку, в якому закодована структура будь-якого білка, але і спеціальні ділянки, здатні «включати» або «вимикати» роботу кожного гена. Ось чому всі клітини, наприклад людського організму, мають однаковий набір хромосом, здатні синтезувати різні білки: в одних клітинах синтез білків йде за допомогою одних генів, а в інших - задіяні зовсім інші гени. Отже, в кожній клітині реалізується тільки частина генетичної інформації, що міститься в її генах.

Синтез білка вимагає участі великої кількості ферментів. І для кожної окремої реакції білкового синтезу потрібні спеціалізовані ферменти.

Ген. Генетичний код. Триплет. Кодон. Транскрипція. Антикодон. Трансляція. Полісома.

1. Що таке транскрипція?

2. Що таке трансляція?

3. Де відбуваються транскрипція і трансляція?

4. Що таке полісома?

5. Чому в різних клітинах будь-якого організму «працює» тільки частина генів?

6. Чи може існувати клітина, не здатна до самостійного синтезу вещест.

Каменський А. А., Кріксунов Е. В., Пасічник В. В. Біологія 9 клас

Відправлено Новомосковсктелямі з інтернет-сайту

Онлайн бібліотека з учнями і книгами, плани-конспекти уроків з Біології 9 класу, книги та підручники згідно календарного плану планування Біології 9 класу

Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.

Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.