Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Биосинтез белка.




Увеличение суммарного количества белка при росте организма или выздоровлении, образовании новых клеток у взрослого организма, связанное с процессом самообновления, - все это требует дополнительного синтеза белка. Скорость синтеза белка у человека точно уравновешивается скоростью его деградации. Синтез белков - процесс, обеспечивающий реализацию генетической информации, закодированной в ДНК у всех эукариотических организмов.

Процессы белкового синтеза состоят из следующих этапов:

1. Репликация – снятие «копии» с ДНК.

· Инициация – начало.

· Элонгация – удлинение цепи.

· Терминация – окончание.

2. Репарация– «ремонт» ДНК.

3. Транскрипция– биосинтез м-РНК, т-РНК, м-РНК.

· Инициация – начало.

· Элонгация – удлинение цепи.

· Терминация – окончание.

4. Трансляция– биосинтез белка.

· Активирование молекул аминокислот.

· Инициация – начало синтеза.

· Элонгация – удлинение цепи на одну аминокислоту.

· Терминация – окончание синтеза.

5. Посттрансляционные изменения белка – «созревание» белка.

 

Репликация – снятие «копии» с ДНК начинаются в ядре с раскручивания двунитевой ДНК на ограниченном участке. Механизм репликации – полуконсервативный, основан на принципе комплементарности азотистых оснований А=Т, Г=Ц. В результате образуются две молекулы ДНК, в каждой из которых одна цепь «материнская», вторая «дочерняя». Репликация проходит в три этапа:

· Инициация – начало синтеза.

· Элонгация – удлинение цепи.

· Терминация – окончание синтеза.

Субстратами и источниками энергии для репликации служат АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ.

Матрица – двухспиральная молекула ДНК.

Ферменты репликативного комплекса – ДНК-полимераза, ДНК-лигаза, эндонуклеаза, ДНК-раскручивающий белок.

Кофакторы – ионы магния.

Репарация (происходит в ядре клетки) - устранение повреждений молекулы ДНК, вызванных эндогенными и экзогенными факторами. Для репарации необходима одна неповрежденная цепь ДНК.

Этапы репарации:

· Узнавание места повреждения и разрыв 3-5-эфирных связей,

· Удаление поврежденных мононуклеотидов,

· Биосинтез нового фрагмента по принципу комплиментарности,

· Связывание нового участка ДНК со старой цепью.

Ферменты репарации: эндонуклеаза, экзонуклеаза, ДНК-полимераза репарирующая, ДНК-лигаза.

Субстраты и источники энергии – АТФ, ГТФ, ТТФ, ЦТФ.

Репарация не происходит, если:

1. Отсутствуют ферменты репарации или имеются в недостаточном количестве.

2. Повреждаются комплиментарные азотистые основания во второй цепи ДНК.

При нарушении репарации возникают наследственные заболевания, онкозаболевания, происходит преждевременное старение клеток.

Транскрипция – биосинтез молекул РНК на матрице ДНК, локализован в ядре клетки, идет постоянно, независимо от цикла клетки. Скорость – примерно 40-50 нуклеотидов в 1 секунду.

Субстраты и источники энергии – АТФ, ГТФ, УТФ, ЦТФ.

Ферменты транскрипции – РНК-полимераза ДНК-зависимая.

Кофакторы – ионы магния.

Этапы транскрипции:

· Инициация – начало синтеза.

· Элонгация – удлинение цепи.

· Терминация – окончание синтеза.

Вновь создаваемая цепь мРНК, комплементарна матрице и несет информацию, содержащуюся на переписанном участке ДНК. Большинство мРНК синтезируется в виде высокомолекулярных предшественников, которые длиннее цитоплазматических и подвергаются процессингу (созравению). Нуклеазы, отщепляя, избыточные нуклеотиды, приводят к образованию мРНК. В цитоплазме эукариот мРНК связывается с белками, образуя комплексы -информосомы, которые, соединяясь с рибосомами, образуют полисомы. Полисомы и являются структурами, на которых происходит сборка белка. Время жизни мРНК у млекопитающих - несколько дней.

 

Трансляция – биосинтез белка протекает в полисомах и приводит к построению полипептидной цепи из аминокислот (первичной структуры белка). Для процесса трансляции необходимы:

· Матрица – м-РНК.

· Субстраты – 20 видов активированных аминокислот.

· Энергия – 1 молекула АТФ и 3 молекулы ГТФ для присоединения каждой аминокислоты.

· Ферменты инициации, элонгации, терминации.

· Кофакторы – ионы магния и калия.

· Адапторные молекулы т-РНК.

Трансляция идет постоянно, усиливаясь во время митоза.

Трансляция протекает в 4 этапа:

1. Активация аминокислот, которая протекает за счет АТФ и ионов магния. Узнавание тРНК своих аминокислот происходит с помощью фермента аминоацил-т-РНК-синтетазы. В процессе участвуют 61 т-РНК, каждая из которых переносит определенную аминокислоту.

2. Инициация – начало синтеза. Процесс обеспечивается следующим:

· Инициирующими кодонами мРНК - АУГ, ГУГ, с которых начинается трансляция и к которым всегда присоединяется тРНК, несущая метионин.

· Белковыми факторами, которые облегчают связывание мРНК с малой субъединицей рибосомы.

· Источником энергии – 1 молекула ГТФ.

· Ионами магния.

· Рибосомой.

· М-РНК,

· Инициаторным комплексом метионил –т-РНК.

3. Элонгация – удлинение цепи. Элонгация - удлинение полипептида на один аминокислотный остаток - происходит в три шага:

· Присоединение рядом с метил-тРНК к мРНК следующей тРНК.

· Образование пептидной связи между остатком метионина и новым АК-остатком, перенос первой аминокислоты на вторую.

· Перемещение мРНК на один триплет - транслокация.

На элонгацию требуется 2 молекулы ГТФ, ионы магния, инициирующий комплекс.

4. Терминация – окончание синтеза белка, обеспечивается присутствием в цепи мРНК терминирующих кодонов (УАА, УГУ, УАГ), с которыми не может связываться ни одна из тРНК. Для терминации необходимы терминирующие кодоны и релизинг-факторы.

 

Посттрансляционные изменения белка - его окончательное созревание происходит после отделения молекулы белка от рибосомы. Большинство белков подвергаются обработке протеазами, осуществляющих формирование активной молекулы из белка-предшестенника. Хранение белков происходит в аппарате Гольджи, где к белкам присоединяется углеводный компонент, обеспечивающий возможность их транспорта из клетки.

 







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 6163. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия