2. Біосинтез білка. Роль нуклеїнових кислот

Універсаль­ним для всіх живих організмів видом пластичного об­міну є процес біосинтезу білка. Цей процес інтенсивно відбу­вається в період росту і розвитку організму (збільшення маси організму), а також у тих клітинах, які синтезують ферменти, гормони та інші білкові речовини. У всіх інших клітинах біосинтез іде менш інтенсивно, але триває постійно, бо в клітинах регулярно відбувається розщеплення білків і їх потрібно поновлювати. Найважливішу роль у процесі біосинтезу білка відіграють нуклеїнові кислоти — РНК і ДНК. Сама ДНК безпосередньої участі в синтезі білка не бере, оскільки вона перебуває в ядрі, а основним місцем синтезу білка є рибосоми на ендоплазматичній сітці ци­топлазми. Принцип комплементарності, який визначає будову подвійного ланцюга ДНК, лежить в основі і мат­ричного біосинтезу білка. В цьому процесі можна виділи­ти чотири етапи:

I етап – транскрипція – передавання інформації про структуру білка з молекули ДНК на іРНК.

II етап — активування амінокислот. Цей процес відбу­вається в цитоплазмі шляхом з'єднання різноманітних амінокислот, які утворюються під час розщеплення білків, із специфічними ферментами і молекулами АТФ.

III етап — процес безпосе­реднього синтезу поліпептидних ланцюгів — трансляція (див. мал. 5). Він полягає в тому, що молекула ІРНК ру­хається між двома субодиницями рибосом (одночасно в рибосомі розміщується два сусідніх триплети ІРНК) і до неї послідовно приєднуються молекули тРНК з активованими амінокислотами. При цьому рибосома за допомогою свого функціонального центру розпізнає антикодон тРНК і звільняє від неї амінокислоту, збираючи поліпептидний ланцюг.

IV етап — утворення вторинної і третинної струк­тур білкової молекули. Цей етап відбувається в ЕПС шля­хом скручування, згортання поліпептидного ланцюга. Ут­ворення зв'язків визначається властивостями кожної ок­ремої амінокислоти в ланцюзі.

2. Фотосинтез, його світлова і темнова фази

♦ Фотосинтез – процес утворення органічних сполук з неорганічних завдяки перетворенню світлової енергії в енергію хімічних зв’язків. Здійснюється в клітинах зелених рослин за участю пігментів хлоропластів – хлорофілів а та b (зелені), каротиноїдів (жовті), фікобілінів (сині та червоні).

Світлова фаза фотосинтезу: (на мембранах тилакоїдів клітин)

Фотосинтезуючі пігменти поглинають енергію світла, що приводить до “збудження” одного з електронів молекули пігменту, який за допомогою молекул-переносників переміщується на зовнішню поверхню мембрани тилакоїдів.

Відбувається фотоліз води: H₂O →H⁺ + OH^-

Іони H⁺ перетворюються на Гідроген, який використовується у реакціях фотосинтезу: H⁺ + ℮ →H.

Гідроксильні йони, взаємодіючи між собою, утворюють кисень, воду й вільні електрони: 4 OH^-→ 2H₂O + O₂ + 4℮.

Електрони через ряд проміжних речовин передають енергію для відновлення НАДФ (нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат), який приєднує два атоми Гідрогену й перетворюється на НАДФН.

Частина енергії електронів перетворюється на енергію АТФ:

АДФ + Ф + Q → АТФ.

Темнова фаза фотосинтезу (цикл Кальвіна): (у стромі хлоропластів)

За наявністю СО₂, енергії АТФ та сполук, що утворилися у світлових реакціях, відбувається приєднання Гідрогену до СО₂, який надходить у хлоропласти із зовнішнього середовища. Через ряд послідовних реакцій за участю специфічних ферментів утворюються різноманітні сполуки, основними з яких є вуглеводи.

Під час біохімічних реакцій цикла Кальвіна відбувається фіксація атома Карбону СО₂, для будови глюкози.

Для синтезу 1 молекули глюкози потрібні 12 молекул НАДФН та 18 молекул АТФ, які утворюються під час фотохімічних реакцій фотосинтезу.

Глюкоза, що утворюється в циклі Кальвіна, потім може розщеплюватись до пірувату і надходити до циклу Кребса.

Сумарне рівняння фотосинтезу: 6CO₂ + 6H₂O С₆H₁₂O₆ + 6O₂.

♦ Хемосинтез – процес утворення органічних речовин живими організмами з вуглекислого газу та інших неорганічних речовин без участі світла. Здійснюється за рахунок енергії, яка виділяється при окисненні неорганічних речовин. Властивий певним видам бактерій.

Хемосинтезуючі мікроорганізми мають за енергетичні ресурси сірководень, сірку, амоніак, нітритну кислоту тощо. Хемосинтез відіграє у природі велику роль, завдяки йому відбуваються такі важливі процеси, як нітрифікація, окиснювання сірководню в морях, перетворення сполук заліза тощо.