3.2. Биосинтез белка
Синтез белка тесно связан с понятием генетического кода.
Генетический код - свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.
Свойства генетического кода
1. Триплетность - единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон), всего 64 кодона, т.е. каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами в мРНК.
2. Непрерывность - между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.
3. Неперекрываемость - один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов.
4. Однозначность (специфичность) - определённый кодон соответствует только одной аминокислоте (АУУ - изолейцин, УУУ - фенилаланин).
5. Вырожденность (избыточность) - одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов (изолейцин - АУУ, АУЦ, АУА).
6. Универсальность - генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности - от вирусов до человека.
Подготовительная стадия синтеза белка
Необходимо 20 аминокислот, 20 аминоацил-тРНК-синтетаз, более 20 тРНК, АТФ, ионы магния (II).
Аминокислота взаимодействует с АТФ с образованием аминоациладенилата, затем аминокислота с аминоациладенилата переносится на акцептирующий стебель тРНК:
R–CH(NH2)–COOH + АТФ R–CH(NH2)–COO–АМФ + PPi
аминоациладенилат
R–CH(NH2)–COO–АМФ + тРНК R–CH(NH2)–COO–тРНК + АМФ
Фермент – аминоацил-тРНК-синтетаза. Необходимо присутствие ионов Mg2+. Аминоацил-тРНК-синтетазы обладают абсолютной специфичностью: для каждой аминокислоты существует свой фермент.
Транспортная РНК (тРНК) обеспечивает связь между кодонами мРНК и аминокислотами будущей полипептидной цепи. Для каждой из 20 аминокислот существует не менее одной тРНК. Все виды тРНК содержат около 80 нуклеотидов и на двухмерном изображении имеют форму клеверного листа, а в пространстве - L-образную форму (рис. 3).
|
Рис. 3. Строение т-РНК. Акцепторный стебель – участок связывания аминокислот, содержит последовательность ЦЦА; Псевдоуридиловая петля – связывание аминоацил-тРНК с рибосомой; Дигидроуридиловая петля – сайт для узнавания аминоацил-тРНК-синтетазой; Антикодоновая петля – содержит антикодон, комплементарный кодону в мРНК и состоящий из 3 нуклеотидных остатков. Добавочная петля - назначение неизвестно. |
3.2.1. Трансляция
Непосредственный процесс синтеза белка называется трансляцией.
Трансляция - процесс реализации заключенной в мРНК генетической информации в аминокислотную последовательность полипептида.
Трансляция протекает в рибосомах.
Рибосомы состоят из двух субъединиц и являются нуклеопротеинами, состоящими из белка (65 % - у прокариот и 50 % - у эукариот) и рибосомальной РНК (рРНК). Рибосомы характеризуются по скорости седиментации в центрифужном поле в единицах Сведберга S: прокариоты - 70S, эукариоты - 80S. Соответственно, субъединицы эукариот - 60S и 40S, прокариот - 50S и 30S.
Выделяют 3 стадии трансляции.