Jedna z najdôležitejších a charakteristických vlastností živej bunky. Primárna štruktúra proteínu, ako už bolo uvedené, je vopred určená genetickým kódom zabudovaným do molekuly DNA, s jej rôznymi časťami kódujúcimi syntézu rôznych proteínov. V dôsledku toho jedna molekula DNA uchováva informácie o štruktúre mnohých proteínov.

Vlastnosti proteínu závisia od poradia aminokyselín v polypeptidovom reťazci. Striedanie aminokyselín je zase určené sekvenciou nukleotidov v DNA. V mRNA každá aminokyselina zodpovedá špecifickému tripletu - skupine troch nukleotidov nazývaných kodón.

Biosyntéza proteínu začína v jadre prenosom informácie o štruktúre molekuly proteínu z DNA do mRNA podľa princípu komplementarity. Tento proces prebieha ako reakcia syntézy matrice a nazýva sa transkripcia (obr. 7.1).

Ryža. 7.1. Proces prepisu

V dôsledku transkripcie vzniká „nezrelá“ mRNA (pre-mRNA), ktorá prechádza štádiom dozrievania resp. spracovanie.

Spracovanie zahŕňa:

1) Zakrytie 5" konca;

2) polyadenylácia 3" konca (pripojenie niekoľkých desiatok adenylových nukleotidov);

3) zostrih (excízia intrónov a zošívanie exónov). Zrelá mRNA je rozdelená na CEP, preloženú oblasť (exóny spojené dohromady), nepreložené oblasti (UTR) a polyA chvost. K dispozícii alternatívne spájanie, v ktorom sú exóny vyrezané spolu s intrónmi. V tomto prípade môžu byť z jedného génu vytvorené rôzne proteíny. Výrok – „Jeden gén – jeden polypeptid“ je teda nesprávny (Obr. 7.2, 7.3, 7.4)

Ryža. 7.2. Spájanie

Ryža. 7.3. Alternatívne spájanie (varianty)

Ryža. 7.4. Tvorba rôznych proteínových molekúl vďaka alternatívnym variantom zostrihu

Výsledná mRNA vstupuje do cytoplazmy, kde sú na ňu navlečené ribozómy. Zároveň sa v cytoplazme pomocou enzýmov aktivuje transportná RNA tRNA.

Štruktúra molekuly tRNA sa podobá ďatelinovému listu, na vrchu ktorého je triplet nukleotidov zodpovedajúcich kódom špecifickej aminokyseline (antikodón) a báza („stopka“) slúži ako miesto pripojenia tohto aminokyselina. V tRNA je antikodónová slučka a akceptorová oblasť. V antikodónovej slučke RNA je antikodón komplementárny ku kódovému tripletu určitej aminokyseliny a akceptorové miesto na 3" konci je schopné aminoacyl-tRNA syntetázy pripojiť presne túto aminokyselinu (s výdajom ATP) na miesto SSA (obr. 5)

Transferová RNA dodáva aminokyseliny do ribozómov. Podľa princípu komplementarity sa antikodón viaže na svoj kodón a aminokyselina sa nachádza v aktívnom centre ribozómu a pomocou enzýmov sa spája s predtým prijatými aminokyselinami. tRNA sa potom uvoľní z aminokyseliny, molekula mRNA sa posunie o jeden triplet dopredu a proces sa opakuje.

Ryža. 7.5. Štruktúra molekuly T-RNA

V biosyntéze bielkovín existujú tri fázy: zasvätenie, predĺženie A ukončenie .

Nachádza sa v malej podjednotke ribozómu funkčné centrum ribozómu(FCR) s dvoma sekciami - peptidyl (P-miesto) A aminoacyl (A-miesto). FCR môže obsahovať šesť nukleotidov mRNA, tri v peptidylových a tri v aminoacylových oblastiach.

Zasvätenie. Proteínová syntéza začína od okamihu, keď sa na 5" koniec mRNA pripojí malá ribozomálna podjednotka, do ktorej vstupuje P miesto metionínová tRNA.

Vplyvom ATP sa iniciačný komplex (malá ribozomálna podjednotka, tRNA s metionínom) presúva pozdĺž UTR ku kodónu metionínu AUG. Tento proces sa nazýva skenovanie.

Predĺženie. Hneď ako kodón AUG vstúpi do P-miesta skenovacieho komplexu, dôjde k pripojeniu veľkej ribozomálnej podjednotky. A-miesto FCR prijíma druhú tRNA, ktorej antikodón sa komplementárne páruje s kodónom mRNA nachádzajúcim sa v A-mieste.

Peptidyltransferázové centrum veľká podjednotka katalyzuje tvorbu peptidovej väzby medzi metionínom a druhou aminokyselinou. Neexistuje žiadny samostatný enzým, ktorý by katalyzoval tvorbu peptidových väzieb. Energiu na tvorbu peptidovej väzby dodáva hydrolýza GTP.

Na jeden cyklus sa spotrebujú 2 molekuly GTP. Tretia tRNA vstupuje do miesta A a medzi druhou a treťou aminokyselinou sa vytvorí peptidová väzba. Syntéza polypeptidu prebieha od N-konca k C-koncu, to znamená, že medzi karboxylovou skupinou prvej a aminoskupinou druhej aminokyseliny sa vytvorí peptidová väzba.

Rýchlosť pohybu ribozómov pozdĺž mRNA je 5–6 tripletov za sekundu, bunke trvá niekoľko minút, kým syntetizuje proteínovú molekulu pozostávajúcu zo stoviek aminokyselinových zvyškov.

Ukončenie . Keď terminátorový kodón (UAA, UAG alebo UGA) vstúpi do A-miesta, s ktorým sa viaže špeciálny faktor uvoľňovania proteínu, polypeptidový reťazec sa oddelí od tRNA a opustí ribozóm. Nastáva disociácia, oddelenie ribozomálnych podjednotiek.

Ryža. 7.6. Proces vysielania (krok 1)

Ryža. 7.7. Proces vysielania (krok 2)

Ryža. 7.8. Proces vysielania (3. krok)

Ryža. 7.9. Proces vysielania (krok 4)

Ryža. 7.10. Biosyntéza bielkovín (všeobecná schéma)

Týmto spôsobom sa postupne vytvára proteínový reťazec, v ktorom sú aminokyseliny usporiadané presne podľa lokalizácie tripletov, ktoré ich kódujú v molekule mRNA. Nazýva sa syntéza polypeptidových reťazcov proteínov pomocou matrice mRNA preklad (obr. 10).

V bunkách rastlinných a živočíšnych organizmov sa bielkoviny priebežne obnovujú. Intenzita syntézy určitých špecifických proteínov je určená aktivitou zodpovedajúcich génov, z ktorých sa mRNA „číta“. Treba si uvedomiť, že nie všetky gény fungujú súčasne: aktívne sú len tie, ktoré kódujú informáciu o štruktúre bielkovín potrebných pre život organizmu v danom momente.

Úvod

Život je spôsob existencie proteínových tiel. Táto definícia, ktorú podal Friedrich Engels, naznačuje výnimočnú úlohu bielkovín vo fungovaní organizmov. Biosyntéza bielkovín- mimoriadne zložitý a energeticky náročný proces. Je základom bunkového života.

Syntéza bielkovín sa uskutočňuje v ribozómoch a prebieha v niekoľkých fázach podľa schémy DNARNA proteín. Dvojvláknová molekula DNA sa prepisuje do jednovláknovej molekuly RNA na princípe komplementarity. Výsledkom je messenger RNA, ktorá obsahuje informácie o aminokyselinovej sekvencii proteínu. Ďalej mRNA vstupuje do ribozómu a ako matrica sa cez ňu syntetizuje proteín prekladom genetickej informácie z jazyka nukleotidovej sekvencie do jazyka aminokyselinovej sekvencie. Krok za krokom sa buduje polypeptidový reťazec, ktorý sa počas a po syntéze modifikuje na biologicky aktívny proteín. Syntetizovaný proteín je transportovaný do rôznych častí bunky, aby plnil svoje funkcie.

Kódovanie aminokyselinovej sekvencie proteínov prebieha podľa určitých pravidiel tzv genetický kód. Rozlúštenie genetického kódu je veľmi významným úspechom vedy. Kód vysvetľuje mechanizmus syntézy bielkovín, vznik mutácií a ďalšie biologické javy.

Röntgenová difrakčná analýza a ďalšie moderné výskumné metódy dosiahli veľký pokrok v štúdiu biosyntézy proteínov a iných aspektov molekulárnej biológie. Priestorové štruktúry niektorých životne dôležitých makromolekúl však ešte neboli stanovené. Veda ešte neodpovedá na mnohé otázky týkajúce sa syntézy bielkovín.

Všeobecná schéma biosyntézy bielkovín

Všeobecná schéma biosyntézy proteínov v bunke: proteín DNARNA (obrázok 1).

Obrázok 1. Všeobecná schéma biosyntézy proteínov v bunke

Prepis. Jednotlivé úseky dvojvláknovej DNA (gény) slúžia ako templáty na syntézu jednovláknových reťazcov RNA na nich podľa princípu komplementarity. Transkripcia prebieha v troch fázach: iniciácia, predĺženie, ukončenie.

Spracovanie a doprava. Počas procesu syntézy prechádza RNA zmenami, v dôsledku ktorých sa mení na zrelú molekulu vhodnú na syntézu proteínov. Výsledná mediátorová RNA (mRNA) je potom odovzdaná ribozómom ako program, ktorý určuje sekvenciu aminokyselín v syntetizovanom proteíne.

Aktivácia a prijatie aminokyselín. Proteíny sa skladajú z aminokyselín, ale voľné aminokyseliny bunky nemôže ribozóm priamo využiť. Každá aminokyselina je najprv aktivovaná ATP a následne pripojená k špeciálnej molekule RNA – transferovej RNA (tRNA) mimo ribozómu. Výsledná aminoacyl-tRNA vstupuje do ribozómu ako substrát pre syntézu proteínov.

Vysielanie. Tok informácií vo forme mRNA a tok materiálu vo forme aminoacyl-tRNA vstupujú do ribozómov, ktoré prekladajú (prekladajú) genetickú informáciu z jazyka nukleotidovej sekvencie mRNA do jazyka sekvencie aminokyselín. Každý ribozóm sa pohybuje pozdĺž mRNA z jedného konca na druhý a podľa toho vyberá z prostredia tie aminoacyl-tRNA, ktoré zodpovedajú (komplementárne) tripletovým kombináciám nukleotidov, ktoré sa momentálne nachádzajú v ribozóme. Aminokyselinový zvyšok vybranej aminoacyl-tRNA je zakaždým kovalentne pripojený ribozómom k rastúcemu polypeptidovému reťazcu a deacylovaná tRNA je uvoľnená z ribozómu do roztoku. Takto sa postupne vytvára polypeptidový reťazec.

Tvorba funkčného proteínu. Počas syntézy sa polypeptidový reťazec uvoľní z ribozómu a poskladá sa do globule. Skladanie a transport bielkovín sú sprevádzané enzymatickými modifikáciami (spracovanie bielkovín).

Napriek veľkej zložitosti aparátu na biosyntézu bielkovín prebieha mimoriadne vysokou rýchlosťou. Syntéza tisícok rôznych proteínov v každej bunke je prísne objednaná – za daných metabolických podmienok sa syntetizuje len potrebný počet molekúl každého proteínu.

Biosyntéza bielkovín prebieha v každej živej bunke. Najaktívnejší je v mladých rastúcich bunkách, kde sa syntetizujú proteíny na stavbu ich organel, ako aj v sekrečných bunkách, kde sa syntetizujú enzýmové proteíny a hormonálne proteíny.

Hlavná úloha pri určovaní štruktúry bielkovín patrí DNA. Kúsok DNA obsahujúci informácie o štruktúre jedného proteínu sa nazýva gén. Molekula DNA obsahuje niekoľko stoviek génov. Molekula DNA obsahuje kód pre sekvenciu aminokyselín v proteíne vo forme špecificky zodpovedajúcich nukleotidov. Kód DNA bol takmer úplne rozlúštený. Jeho podstata je nasledovná. Každá aminokyselina zodpovedá časti reťazca DNA pozostávajúcej z troch susediacich nukleotidov.

Napríklad sekcia T-T-T zodpovedá aminokyseline lyzínu, sekcia A-C-A zodpovedá cystínu, C-A-A valínu atď. Existuje 20 rôznych aminokyselín, počet možných kombinácií 4 nukleotidov po 3 je 64. Preto sú triplety bohato postačujúce na kódovanie všetkých aminokyselín.

Syntéza proteínov je komplexný viacstupňový proces, ktorý predstavuje reťazec syntetických reakcií prebiehajúcich podľa princípu syntézy matrice.

Keďže DNA sa nachádza v bunkovom jadre a syntéza proteínov prebieha v cytoplazme, existuje medzičlánok, ktorý prenáša informácie z DNA do ribozómov. Tento posol je mRNA. :

Pri biosyntéze bielkovín sa určujú nasledujúce štádiá vyskytujúce sa v rôznych častiach bunky:

1. Prvá fáza, syntéza i-RNA, prebieha v jadre, počas ktorej sa informácie obsiahnuté v géne DNA prepisujú do i-RNA. Tento proces sa nazýva transkripcia (z latinského „prepisu“ - prepisovanie).
2. V druhom štádiu sa aminokyseliny kombinujú s molekulami tRNA, ktoré sa postupne skladajú z troch nukleotidov - antikodónov, pomocou ktorých sa určuje ich tripletový kodón.
3. Treťou etapou je proces priamej syntézy polypeptidových väzieb, nazývaný translácia. Vyskytuje sa v ribozómoch.
4. Vo štvrtej fáze dochádza k tvorbe sekundárnej a terciárnej štruktúry proteínu, to znamená k vytvoreniu konečnej štruktúry proteínu.

V procese biosyntézy bielkovín sa teda vytvárajú nové molekuly bielkovín v súlade s presnými informáciami obsiahnutými v DNA. Tento proces zabezpečuje obnovu bielkovín, metabolické procesy, bunkový rast a vývoj, teda všetky životné procesy bunky.

Chromozómy (z gréckeho „chroma“ - farba, „soma“ - telo) sú veľmi dôležité štruktúry bunkového jadra. Hrajú hlavnú úlohu v procese delenia buniek, zabezpečujú prenos dedičných informácií z jednej generácie na druhú. Sú to tenké vlákna DNA spojené s proteínmi. Reťazce sa nazývajú chromatidy, pozostávajú z DNA, zásaditých proteínov (histónov) a kyslých proteínov.

V nedeliacej sa bunke chromozómy vypĺňajú celý objem jadra a nie sú viditeľné pod mikroskopom. Pred začiatkom delenia dochádza k špirále DNA a každý chromozóm sa stáva viditeľným pod mikroskopom. Počas spiralizácie sa chromozómy skracujú desaťtisíckrát. V tomto stave chromozómy vyzerajú ako dve rovnaké vlákna (chromatidy) ležiace vedľa seba, spojené spoločným úsekom – centromérou.

Každý organizmus sa vyznačuje konštantným počtom a štruktúrou chromozómov. V somatických bunkách sú chromozómy vždy spárované, to znamená, že v jadre sú dva rovnaké chromozómy, ktoré tvoria jeden pár. Takéto chromozómy sa nazývajú homológne a párové sady chromozómov v somatických bunkách sa nazývajú diploidné.

Diploidný súbor chromozómov u ľudí teda pozostáva zo 46 chromozómov, ktoré tvoria 23 párov. Každý pár pozostáva z dvoch identických (homologických) chromozómov.

Štrukturálne znaky chromozómov umožňujú rozlíšiť ich do 7 skupín, ktoré sú označené latinskými písmenami A, B, C, D, E, F, G. Všetky páry chromozómov majú sériové čísla.

Muži a ženy majú 22 párov identických chromozómov. Nazývajú sa autozómy. Muž a žena sa líšia v jednom páre chromozómov, ktoré sa nazývajú pohlavné chromozómy. Sú označené písmenami - veľké X (skupina C) a malé Y (skupina C). V ženskom tele je 22 párov autozómov a jeden pár (XX) pohlavných chromozómov. Muži majú 22 párov autozómov a jeden pár (XY) pohlavných chromozómov.

Na rozdiel od somatických buniek, zárodočné bunky obsahujú polovicu sady chromozómov, to znamená, že obsahujú jeden chromozóm z každého páru! Tento súbor sa nazýva haploidný. Haploidná sada chromozómov vzniká počas dozrievania buniek.

Biosyntéza bielkovín.

Metabolizmus plastov (asimilácia alebo anabolizmus) je súbor reakcií biologickej syntézy. Názov tohto typu výmeny odráža jeho podstatu: z látok vstupujúcich do bunky zvonku sa vytvárajú látky podobné látkam bunky.

Zoberme si jednu z najdôležitejších foriem metabolizmu plastov - biosyntézu bielkovín. Biosyntéza bielkovín prebieha vo všetkých pro- a eukaryotických bunkách. Informácie o primárnej štruktúre (poradí aminokyselín) molekuly proteínu sú kódované sekvenciou nukleotidov v zodpovedajúcom úseku molekuly DNA – géne.

Gén je časť molekuly DNA, ktorá určuje poradie aminokyselín v molekule proteínu. V dôsledku toho poradie aminokyselín v polypeptide závisí od poradia nukleotidov v géne, t.j. jeho primárna štruktúra, od ktorej následne závisia všetky ostatné štruktúry, vlastnosti a funkcie molekuly proteínu.

Systém zaznamenávania genetickej informácie do DNA (a RNA) vo forme špecifickej sekvencie nukleotidov sa nazýva genetický kód. Tie. Jednotka genetického kódu (kodón) je trojica nukleotidov v DNA alebo RNA, ktorá kóduje jednu aminokyselinu.

Celkovo genetický kód zahŕňa 64 kodónov, z ktorých je 61 kódujúcich a 3 nekódujúce (terminátorové kodóny označujúce koniec translačného procesu).

Terminátorové kodóny v i - RNA: UAA, UAG, UGA, v DNA: ATT, ATC, ACC.

Začiatok translačného procesu je určený iniciačným kodónom (AUG, v DNA - TAC), kódujúcim aminokyselinu metionín. Tento kodón ako prvý vstupuje do ribozómu. Následne sa metionín, ak nie je poskytnutý ako prvá aminokyselina daného proteínu, odštiepi.

Genetický kód má charakteristické vlastnosti.

1. Univerzálnosť – kód je rovnaký pre všetky organizmy. Rovnaký triplet (kodón) v akomkoľvek organizme kóduje rovnakú aminokyselinu.

2. Špecifickosť – každý kodón kóduje iba jednu aminokyselinu.

3. Degenerácia – väčšina aminokyselín môže byť kódovaná niekoľkými kodónmi. Výnimkou sú 2 aminokyseliny – metionín a tryptofán, ktoré majú len jeden variant kodónu.

4. Medzi génmi sú „interpunkčné znamienka“ - tri špeciálne triplety (UAA, UAG, UGA), z ktorých každý naznačuje zastavenie syntézy polypeptidového reťazca.

5. Vo vnútri génu nie sú žiadne „interpunkčné znamienka“.

Aby mohol byť proteín syntetizovaný, musí byť do ribozómov doručená informácia o nukleotidovej sekvencii v jeho primárnej štruktúre. Tento proces zahŕňa dve fázy – transkripciu a preklad.

Prepis(prepisovanie) informácie nastáva tak, že sa na jednom z reťazcov molekuly DNA syntetizuje jednovláknová molekula RNA, ktorej nukleotidová sekvencia sa presne zhoduje s nukleotidovou sekvenciou matrice – polynukleotidovým reťazcom DNA.

Je to (a - RNA) sprostredkovateľ, ktorý prenáša informácie z DNA do miesta zostavenia molekúl proteínu v ribozóme. Syntéza i-RNA (transkripcia) prebieha nasledovne. Enzým (RNA polymeráza) štiepi dvojreťazec DNA a nukleotidy RNA sú usporiadané na jednom z jeho reťazcov (kódovanie) podľa princípu komplementarity. Takto syntetizovaná molekula RNA (templátová syntéza) vstupuje do cytoplazmy a na jednom konci sú navlečené malé ribozomálne podjednotky.

Druhou fázou biosyntézy bielkovín je vysielať- je translácia sekvencie nukleotidov v molekule a - RNA do sekvencie aminokyselín v polypeptide. V prokaryotoch, ktoré nemajú vytvorené jadro, sa ribozómy môžu viazať na novo syntetizovanú molekulu a - RNA ihneď po jej oddelení od DNA alebo dokonca pred dokončením syntézy. U eukaryotov musí byť RNA najskôr dodaná cez jadrový obal do cytoplazmy. Prenos sa uskutočňuje špeciálnymi proteínmi, ktoré tvoria komplex s molekulou RNA. Okrem prenosových funkcií tieto proteíny chránia a - RNA pred škodlivými účinkami cytoplazmatických enzýmov.

V cytoplazme vstupuje ribozóm na jeden z koncov RNA (konkrétne na ten, z ktorého začína syntéza molekuly v jadre) a začína sa syntéza polypeptidu. Keď sa ribozóm pohybuje nadol po molekule RNA, prekladá triplet za tripletom, pričom postupne pridáva aminokyseliny na rastúci koniec polypeptidového reťazca. Presnú zhodu aminokyseliny s kódom tripletu a - RNA zabezpečuje t - RNA.

Transferové RNA (tRNA) „prinesú“ aminokyseliny do veľkej podjednotky ribozómu. Molekula tRNA má zložitú konfiguráciu. V niektorých jej častiach sa medzi komplementárnymi nukleotidmi vytvárajú vodíkové väzby a molekula má tvar ďatelinového listu. Na jej vrchole sa nachádza triplet voľných nukleotidov (antikodón), ktorý zodpovedá konkrétnej aminokyseline a báza slúži ako miesto pripojenia tejto aminokyseliny (obr. 1).

Ryža. 1. Schéma štruktúry transferovej RNA: 1 - vodíkové väzby; 2 - antikodón; 3 - miesto pripojenia aminokyseliny.

Každá tRNA môže niesť iba svoju vlastnú aminokyselinu. T-RNA je aktivovaná špeciálnymi enzýmami, pripája svoju aminokyselinu a transportuje ju do ribozómu. Vo vnútri ribozómu sú v každom danom momente iba dva kodóny mRNA. Ak je antikodón t-RNA komplementárny ku kodónu i-RNA, potom je t-RNA s aminokyselinou dočasne pripojená k i-RNA. K druhému kodónu sa pridá druhá tRNA, ktorá nesie svoju vlastnú aminokyselinu. Aminokyseliny sa nachádzajú vedľa seba vo veľkej podjednotke ribozómu a pomocou enzýmov sa medzi nimi vytvorí peptidová väzba. Súčasne sa zničí väzba medzi prvou aminokyselinou a jej t-RNA a t-RNA opustí ribozóm po ďalšej aminokyseline. Ribozóm sa posunie o jeden triplet a proces sa opakuje. Takto sa postupne vybuduje molekula polypeptidu, v ktorej sú aminokyseliny usporiadané presne podľa poradia tripletov, ktoré ich kódujú (matrix syntéza) (obr. 2).

Ryža. 2. Schéma bisyntézy proteínov: 1 - mRNA; 2 - ribozomálne podjednotky; 3 - t-RNA s aminokyselinami; 4 - t-RNA bez aminokyselín; 5 - polypeptid; 6 - kodón mRNA; 7-antikodón t-RNA.

Jeden ribozóm je schopný syntetizovať kompletný polypeptidový reťazec. Často sa však po jednej molekule mRNA pohybuje niekoľko ribozómov. Takéto komplexy sa nazývajú polyribozómy. Po dokončení syntézy sa polypeptidový reťazec oddelí od matrice - molekuly mRNA, poskladá sa do špirály a získa svoju charakteristickú (sekundárnu, terciárnu alebo kvartérnu) štruktúru. Ribozómy fungujú veľmi efektívne: v priebehu 1 s vytvorí bakteriálny ribozóm polypeptidový reťazec s 20 aminokyselinami.

Obsah: 1. Funkcie bielkovín Funkcie bielkovín Funkcie bielkovín 2. Biosyntéza bielkovín Biosyntéza bielkovín Biosyntéza bielkovín 2.1. Objavitelia biosyntézy bielkovín 2.1. Objavitelia biosyntézy bielkovín Objavitelia biosyntézy bielkovín Objavitelia biosyntézy bielkovín 2.2. Prepis 2.2. Prepis Prepis 2.3. Vysielanie 2.3. Vysielanie Vysielanie 3. Otestujte sa Otestujte sa Otestujte sa

PROTEÍN BIOSYNTÉZA DNA replikácia je proces syntézy dcérskej molekuly deoxyribonukleovej kyseliny, ku ktorému dochádza pri delení buniek na matrici materskej molekuly DNA. V tomto prípade sa genetický materiál zakódovaný v DNA zdvojnásobí a rozdelí medzi dcérske bunky. Replikáciu DNA vykonáva enzým DNA polymeráza.

Objavitelia biosyntézy bielkovín François Jacob (nar. 1920) - francúzsky mikrobiológ Jacques Lucien Monod () - francúzsky biochemik a mikrobiológ

Transkripcia Prvým stupňom biosyntézy bielkovín je transkripcia. Transkripcia je prepisovanie informácie zo sekvencie nukleotidov DNA na sekvenciu nukleotidov RNA. A T G G A C G A C T V určitom úseku DNA sa pôsobením enzýmov oddeľujú histónové proteíny, prerušujú sa vodíkové väzby a odvíja sa dvojzávitnica DNA. Jeden z reťazcov sa stáva templátom pre konštrukciu mRNA. Úsek DNA na určitom mieste sa pôsobením enzýmov začne odvíjať. DNA matrica

Potom na základe matrice, pôsobením enzýmu RNA polymerázy, začína zostavovanie mRNA z voľných nukleotidov podľa princípu komplementarity. A T G G A C G A C T U A C C U G C U G A i-RNA Medzi dusíkatými bázami DNA a RNA vznikajú vodíkové väzby a medzi nukleotidmi samotnej messengerovej RNA vznikajú esterové väzby. Vodíková väzba Esterová väzba

mRNA Po zostavení mRNA sa vodíkové väzby medzi dusíkatými bázami DNA a mRNA prerušia a novovzniknutá mRNA sa cez póry v jadre dostane do cytoplazmy, kde sa prichytí na ribozómy. A dve vlákna DNA sa znova spoja, čím sa obnoví dvojitá špirála, a opäť sa naviažu na histónové proteíny. mRNA sa viaže na povrch malej podjednotky v prítomnosti horčíkových iónov. JADRO ribozómová cytoplazma Mg 2+

Translácia Druhou fázou biosyntézy je translácia. Translácia je translácia nukleotidovej sekvencie do proteínovej aminokyselinovej sekvencie. V cytoplazme sa aminokyseliny spájajú s tRNA. Ide o druhovo veľmi špecifické reakcie: určitý enzým je schopný rozpoznať a viazať iba svoju aminokyselinu na zodpovedajúcu tRNA. i-RNA AGU U C A U CA A G U a/k a/k a/k U U G A C U U G C

Potom sa tRNA presunie na mRNA a komplementárne sa viaže svojim antikodónom na kodón mRNA. Druhý kodón sa potom viaže na druhý komplex aminoacyl-tRNA obsahujúci jeho špecifický antikodón. Antikodón je triplet nukleotidov na vrchole tRNA. Kodón je triplet nukleotidov na mRNA. mRNA AGU U C A U C A G U a/k a/k U U G A C U U G C Vodíkové väzby medzi komplementárnymi nukleotidmi

Po naviazaní dvoch tRNA na mRNA sa pôsobením enzýmu vytvorí peptidová väzba medzi aminokyselinami; prvá aminokyselina sa presúva na druhú tRNA a uvoľnená prvá tRNA odchádza. Potom sa ribozóm pohybuje pozdĺž vlákna, aby umiestnil ďalší kodón na pracovné miesto. I-RNA AGU U C A U C A G U a/k a/k U U G A C U U G C Peptidová väzba a/k

Toto postupné čítanie „textu“ obsiahnutého v mRNA ribozómom pokračuje, kým proces nedosiahne jeden zo stop kodónov (terminálnych kodónov). Takéto trojčatá sú trojčatá UAA, UAG, UGA. Jedna molekula mRNA môže obsahovať inštrukcie na syntézu niekoľkých polypeptidových reťazcov. mRNA na proteíne ribozómov Nakoniec enzýmy zničia túto molekulu mRNA a rozložia ju na jednotlivé nukleotidy.

3. Kontrolný test 1. Matrica na syntézu molekuly m-RNA pri transkripcii je: a) celá molekula DNA celá molekula DNA b) úplne jeden z reťazcov molekuly DNA úplne jeden z reťazcov molekuly DNA c ) úsek jedného z reťazcov DNA úsek jedného z reťazcov DNA d) v niektorých prípadoch jeden z reťazcov molekuly DNA, v iných prípadoch celá molekula DNA, v niektorých prípadoch jeden z reťazcov molekula DNA, v iných celá molekula DNA. 2. K transkripcii dochádza: a) v jadre v jadre b) na ribozómoch na ribozómoch c) v cytoplazme v cytoplazme d) na kanáloch hladkého ER na kanáloch hladkého ER 3. Nukleotidová sekvencia v antikodóne t- RNA je striktne komplementárna s: a) tripletom, tripletom kódujúcim proteín, kódujúcim proteín b) aminokyselinou, ku ktorej je pridružená táto t-RNA, c) nukleotidovou sekvenciou; nukleotidovej sekvencie génu; d) kodónu m-RNA, ktorý vykonáva transláciu;

4. Translácia v bunke prebieha: a) v jadre v jadre b) na ribozómoch na ribozómoch c) v cytoplazme v cytoplazme d) na kanáloch hladkého ER na kanáloch hladkého ER 5. Počas translácie matrica na zostavenie polypeptidového reťazca proteínu je: a) oba reťazce DNA, oba reťazce DNA b) jeden z reťazcov molekuly DNA, jeden z reťazcov molekuly DNA c) molekula m-RNA, molekula m-RNA d) v niekt. prípadoch jeden z reťazcov DNA, v iných molekula m-RNA, v niektorých prípadoch jeden z reťazcov DNA, v iných molekula m-RNA 6. Pri biosyntéze bielkovín v bunke sa energia ATP: a) spotrebováva. b) sa skladuje c) nespotrebováva sa a neuvoľňuje sa nespotrebováva sa a neuvoľňuje sa d) v niektorých fázach syntézy sa spotrebováva, inde sa uvoľňuje v niektorých fázach syntézy sa spotrebúva, na iných – vyčnieva 7. Odstráňte nepotrebné: ​​ribozómy, t-RNA, m-RNA, aminokyseliny, DNA.ribozómy t-RNA m-RNA aminokyselinyDNA

8. Úsek molekuly tRNA z troch nukleotidov, ktorý sa komplementárne viaže na určitý úsek m-RNA podľa princípu komplementarity, sa nazýva... 9. Poradie dusíkatých báz v molekule DNA je nasledovné: ATTAACTGCTAT. Aké bude poradie dusíkatých báz v m-RNA? a) TAATTGTCGATAATTGCGATA b) GCCGTTTATCGCCGCCGTTTATCGTS c) UAAUCCGUTUTUAAUCCGUTUT d) UAAUUGCGAUAAUAUUGCGAUA

Pochopenie mechanizmu syntézy bielkovín je výsledkom dlhej a komplexnej práce mnohých vedcov. Tento skvelý úspech je teraz jedným zo základných princípov biologickej vedy. Ale stále veľa z tohto procesu zostáva mimo naše znalosti. Záver