Іv. Основний етап.
Напишемо, тему нашого уроку: Біосинтез білка.
План уроку:
Ген. Генетичний код.
Властивості генетичного коду.
Етапи біосинтезу білка.
Генетична регуляція Жакоба і Моно.
Розповідь вчителя.
Ген. Генетичний код.
Ген. Білки – найважливіші компоненти живої клітини, вони складають найбільшу за масою частину органічних речовин клітини і забезпечують унікальність її хімічного складу, структурної організації та функціональної активності. Клітини кожного організму мають свій специфічний набір білків. Він відрізняється від набору білків, характерного для клітин іншого організму.
Інформація про те, які білки повинні синтезуватися в клітинах даного організму, зберігається в хромосомах, а саме в ДНК. Спадкова інформація існує у вигляді послідовності нуклеотидів в молекулі ДНК. Ділянка молекули ДНК, в якому закодована інформація про первинну структуру одного білка, отримав назву ген. Термін «ген» (від грец. Genos – народження, який утворює) запропонував в 1909 р датський біолог В. Йогансен.
Існує кілька визначень поняття «ген», але найбільш прийнятне наступне. Ген – елементарна одиниця спадковості, що представляє собою ділянку молекули ДНК, який містить інформацію про первинну структуру одного білка.
Гени в хромосомах розташовані лінійно. Одні з них кодують білки, інші несуть інформацію про рРНК і тРНК. Крім того, є гени, які нічого не кодують, а контролюють функцію інших генів. Є «мовчазні» гени, функції яких не проявляються.
Генетичний код. Завдяки спеціальним дослідженням було доведено, що нуклеїнові кислоти (ДНК, РНК) і білок – універсальні визначальні чинники спадковості.
Вперше американський біохімік М. Ніренберг отримав штучно синтезовану РНК, що складається суцільно з однакових нуклеотидів, що містять тільки одну азотну основа – урацил. При приміщенні її в спеціальний апарат був отриманий білок, утворений з однієї амінокислоти – фенілаланіну. В результаті був зроблений висновок, що ланцюжок, що складається з послідовності нуклеотидів, які містять тільки азотну основу урацил, визначає синтез молекули білка, утвореної тільки молекулами амінокислоти фенілаланіну. Незабаром вдалося знайти поєднання нуклеотидів, які кодують всі 20 амінокислот, і розшифрувати так званий генетичний код.
Генетичний код – це певна система запису спадкової інформації в молекулах нуклеїнових кислот у вигляді послідовності нуклеотидів. Сутність генетичного коду полягає в тому, що кожній амінокислоті в білкової молекулі відповідає ділянка ланцюга ДНК із трьох, що поруч стоять нуклеотидів – триплет (або кодон).
Згадаймо, що кожна з двох ланцюгів молекули ДНК побудована з нуклеотидів чотирьох типів, до складу яких входять чотири різних азотистих підстави: аденін (А), гуанін (Г), тимін (Т), цитозин (Ц). Нуклеотиди з’єднані в полінуклеотидний ланцюг.
Назви нуклеотидів умовно позначають початковими буквами відповідних азотистих основ. За допомогою цього у чотирибуквений алфавіт «записується» вся інформація про безліч різних білкових молекул.
До складу білків входять 20 різних амінокислот. Інформацію про молекулу білка можна розглядати як інформацію про послідовність амінокислот. Будемо міркувати так: якби кожна амінокислота кодувалася одним нуклеотидом з певною азотистою основою, то молекули білка містила б не 20 різних амінокислот, а тільки 4. Якщо б одну амінокислоту кодували два, що поруч стоять нуклеотиди, то таким кодом можна було б закодувати лише 16 амінокислот (42). І тільки код, що складається з трьох, поруч розташованих нуклеотидів, з надлишком може забезпечити запис інформації про всі 20 амінокислотах (43 – 64). Такий код складається з 64 різних триплетів.
Отже, кожен з триплетів відповідає строго визначеної амінокислоті.
М. Ніренберг синтезував і випробував всі 64 теоретично можливих триплетів і встановив їх значення. Виявилося, що є амінокислоти, які кодуються 6 триплетами (наприклад, лейцин), є також 5 амінокислот, кожна з яких кодується 4 різними кодонами (наприклад, амінокислота аланін кодується триплетами ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ). З 64 триплетів амінокислоти кодує тільки 61 триплет. Три кодони (УАА, УАГ і УГА) не несуть інформації про амінокислоти. Ці кодони називають стоп-кодонами, так як вони служать сигналами закінчення складання білкової молекули в рибосомі.