вівторок, 8 грудня 2020 р.

Біосинтез білка. Матеріал для учнів 10 класу.




Функції нуклеїнових кислот

 


Нуклеїнові кислоти  - високомолекулярні органічні сполуки які побудовані з великої кількості мононуклеотидів. При гідролізі розкладаються до азотистих основ, пентоз і фосфорної кислоти.

Мал.2. Мішером І.Ф

Мал.3. Будова і функції нуклеїнових кислот

 

Функції нуклеїнових кислот

Нуклеїнові кислоти в основному хімічні сполуки, які відповідають за складання генетичної інформації клітини. Нуклеїнові кислоти, як відомо, відіграють важливу роль у координації, а також підтримки клітинних процесів у всьому тілі.

До найбільш поширених типів нуклеїнових кислот включають рибонуклеїнової кислоти, відомий як РНК, і дезоксирибонуклеїнова кислота, яка є найбільш відомою як ДНК. ДНК несе відповідальність перед підтримання генетичної інформації клітини, як описано вище, а з іншого боку, РНК несе відповідальність за координацію клітинних процесів, як в генетичних інструкцій . РНК також бере участь у виробництві білків, які необхідні кліткам для виконання звичайних функцій організму

Мал.4 Транскрипція ДНК

 

Реплікація іншої функції, що виконуються цими нуклеїнових кислот. В основному це робиться за допомогою ДНК що ще більше функцій у бік відтворення дочірніми клітинами. Транскрипція яких відноситься до процесу передачі генетичної інформації від клітини в матеріалах РНК іншої такої функції, що ці нуклеїнові кислоти виконують. Переклад знову є одним з найбільш важливих функцій якому молекули РНК, пов'язані зі створенням білків, необхідних для життєзабезпечення необхідні функції клітин.

 

 

 

Функції ДНК

Основне завдання молекул ДНК - зберігати інформацію про білки й надавати її в той момент, коли починається їхній синтез. Цим зумовлена підвищена хімічна стійкість ДНК порівняно з РНК. Природа подбала про те, аби зберегти основну інформацію недоторканною.

ДНК є носієм генетичної інформації, записаної у вигляді нуклеотидної послідовності за допомогою генетичного коду (мал.. 5.) . З молекулами ДНК зв'язані дві основоположні властивості живих організмів - спадковість і мінливість. У ході процесу, що називається реплікацією ДНК, утворюються дві копії початкового ланцюжка, які успадковуються дочірніми клітинами при поділі. Клітини, що утворилися таким чином, будуть генетично ідентичними. Генетична інформація, потрібна для життєдіяльності клітини, зчитується при експресії генів. У більшості випадків вона використовується для біосинтезу білків у процесах транскрипції (синтезу молекул РНК на матриці ДНК) і трансляції (синтезу білків на матриці РНК).

 

Мал. 5. Хромосома - джерело генетичної інформації

 

 

Функції РНК

Послідовність нуклеотидів «кодує» інформацію про різні типи РНК: кодуючі - матричні або інформаційні (мРНК) - та некодуючі - рибосомальні (рРНК), транспортні (тРНК), каталітичні та інші. Всі ці типи РНК синтезуються на основі ДНК у процесі транскрипції. Їхня роль у біосинтезі білків та інших процесах життєдіяльності клітини різна. Матрична РНК містить інформацію про послідовність амінокислот у білку, рибосомальні РНК служать основою для рибосом (складних нуклеопротеїнових комплексів, основна функція яких - збірка білку з окремих амінокислот на основі мРНК), транспортні РНК доставляють амінокислоти до місця збірки білків - в активний центр рибосоми, що рухається по мРНК.                         

1.   Процесинг

Малі ядерні РНК мають здатність, у випадку необхідності, змінювати структуру рибо смольних і транспортних РНК, наприклад, за рахунок нітронів мРНК, які змінюють порядок нуклеотидів РНК - мішенях (тих, що піддаються модифікаціям).

2. Трансляція

  тРНК приєднують певні амінокислоти в цитоплазмі і направляється до місця синтезу білка на іРНК де зв`язується з кодоном і віддає амінокислоту яка використовується для синтезу білка.

3.   Інформаційна функція

 У деяких вірусів РНК виконує подібні функції як ДНК у еукаріотів. Також інформаційну функцію виконує іРНК яка переносить інформацію про білок і є місцем його синтезу.

4. Регуляція генів

  Деякі типи РНК беруть участь у регулюванні генів збільшуючи чи зменшуючи його активність. Це так звані міРНК (малі інтерферуючі РНК) та мікро- РНК. 

5.   Каталітична.

 Є так звані ферменти які відносяться до РНК вони називаються рибозими. Ці ферменти виконують різноманітні функції і мають своєрідну будову.

6.   Транскрипція

Транскрипція - процес синтезу РНК з використанням ДНК як матриці, що відбувається у всіх живих клітинах, іншими словами, це перенесення генетичної інформації з ДНК на РНК.

У разі ДНК, що кодує білок, транскрипція є першим кроком біосинтезу білків, процесу, який кінець кінцем приводить до перекладу генетичного коду, через мРНК як проміжної ланки, у поліпептидну послідовність функціонального білка.

Транскрипція каталізується ферментом ДНК-залежною РНК-полімеразою. Процес синтезу РНК протікає в напрямку від 5'- до 3'- кінця, тобто РНК-полімераза рухається матричним ланцюжком ДНК Рівень транскрипції більшості генів чітко регулююється за допомогою факторів транскрипції. Саме на цьому етапі відбувається більша частина регуляції експресії генів.

Зазвичай процес транскрипції поділяється на 3 стадії - ініціацію, елонгацію і термінацію.

 



 Поняття про пластичний обмін у клітині

Пластичний обмін у клітині являє собою сукупність реакцій синтезу органічних речовин з використанням енергії.

У результаті пластичного обміну клітини забезпечуються будівельним матеріалом для створення своїх структур і органічними речовинами для етапів енергетичного обміну.

Прикладами такого біосинтезу є синтез білків з амінокислот, синтез вуглеводів у процесі фотосинтезу, синтез жирів з гліцерину і жирних кислот.

Поняття про матричний синтез

Синтез складних полімерних молекул на основі генетичної інформації клітини, закодованої в молекулі ДНК, відбувається за типом так званого матричного синтезу. Матричними називаються процеси синтезу, за яких на основі первинної структури одного біополімера (матриці) синтезується первинна структура іншого біополімера (копії).

До матричних процесів у живих клітинах належать реплікація (біосинтез ДНК на матриці ДНК), транскрипція (біосинтез РНК на матриці ДНК) і трансляція (біосинтез білка за послідовністю нуклеотидів РНК).

Етапи біосинтезу білка

Біосинтез білка складається з таких етапів:

транскрипція — синтез молекули іРНК на матриці ділянки ДНК;

процесинг РНК — дозрівання і модифікація іРНК;

nрансляція — синтез білкової молекули на матриці іРНК.

Транскрипція і процесинг іРНК відбуваються в ядрі клітини, трансляція — у цитоплазмі на рибосомах. Після синтезу поліпептидний ланцюг укладається в просторову структуру і піддається різним посттрансляційним модифікаціям.

Транскрипція

На етапі транскрипції відбувається синтез молекули іРНК за зразком одного з ланцюгів молекули ДНК. Під час синтезу молекули РНК нуклеотиди приєднуються за принципом комплементарності. Навпроти аденілового нуклеотиду в ланцюзі ДНК розміщується уридиловий нуклеотид РНК (а не тимідиловий, як у синтезі ДНК).

Транскрипція здійснюється великим комплексом ферментів, головним з яких є ДНК-залежна РНК-полімераза (мал. 42.1). Така назва означає, що він створює полімерний ланцюжок РНК за зразком молекули ДНК.

Процес транскрипції починається, коли РНК-полімераза виявляє на ланцюзі ДНК зону промотора. Вона прикріплюється до ДНК у цій зоні й починає просуватися уздовж її ланцюга. При цьому подвійна спіраль молекули ДНК розкручується, і РНК-полімераза зчитує інформацію лише з одного ланцюга ДНК. Вона розпізнає нуклеотиди на ланцюзі ДНК і приєднує відповідні нуклеотиди до ланцюга РНК (за принципом комплементарності). Нові нуклеотиди приєднуються до «хвоста» ланцюга РНК, що синтезується. Ділянка ДНК, з якої фермент уже зчитав інформацію, знову скручується в спіраль. Процес транскрипції закінчується, коли РНК-полімераза досягає ділянки термінатора.

Мал. 42.1. Процес транскрипції

Дозрівання (процесинг) РНК

Дозрівання РНК є важливим етапом реалізації спадкової інформації в еукаріотів. Воно властиве всім типам РНК і не відбувається тільки в окремих випадках.

Під час дозрівання РНК відбувається декілька процесів, зокрема:

сплайсинг — вирізання інтронів і з’єднання екзонів у синтезованій молекулі РНК за допомогою малої ядерної РНК (мяРНК) (мал. 42.2);

кепування — додавання до початку молекули РНК декількох модифікованих нуклеотидів, які допомагають транспортувати її в цитоплазму;

поліаденілування — додавання до кінця молекули РНК декількох аденілових нуклеотидів, які допомагають транспортувати її в цитоплазму.

Альтернативний сплайсинг

Процес дозрівання дозволяє клітинам еукаріотів проводити так званий альтернативний сплайсинг, під час якого з однієї молекули РНК можуть утворюватися різні комбінації екзонів. При цьому з одного початкового варіанта утворюються різні білки. Про масштаб цього процесу свідчить той факт, що в геномі людини трохи більше 20 000 генів, а в клітинах налічують понад 250 тисяч білків.

Транскрипція тРНК і рРНК

Транспортні РНК синтезуються РНК-полімеразою в клітинному ядрі. Вихідні транскрипти піддаються багатостадійному процесингу, у результаті якого формується типова для тРНК просторова структура (мал. 42.3). Після дозрівання тРНК переносяться з ядра в цитоплазму спеціальними переносниками.

В еукаріотів налічується від кількох сотень до десятків тисяч генів рРНК, які дуже інтенсивно транскрибуються. Спочатку РНК-полімераза синтезує довгу молекулу-попередника рибосомної РНК, яка потім розрізається на окремі види рРНК. Місця зосередження генів рРНК в ядрі клітини разом із рибосомами, що збираються, утворюють ядерце.

Мал. 42.2. Схема сплайсингу РНК

Мал. 42.3. Просторова структура тРНК

Немає коментарів:

Дописати коментар