ФАФС

H₂SO₃

Индол предварительно подвергается гидроксилированию.

Все эти вещества выводятся из организма с мочой. В норме реакция на индол должна быть отрицательна. При положительной реакции на индол - нарушена детоксикационная функция печени. Положительная реакция на индикан наблюдается при очень активном гниении белков в толстом кишечнике.

23. Трансаминирование и декарбоксилирование аминокислот. Химизм процессов, биологическая роль.

Трансаминирование - реакции межмолекулярного переноса аминогруппы от аминокислоты на кетокислоту без промежуточного образования аммиака. Особенности реакций трансаминирования: • протекают при участии ферментов - аминотрансфераз; • для реакций необходим кофермент – пиридоксальфосфат (ПФ); • реакции обратимы; • могут подвергаться все аминокислоты кроме лиз, тре; • в результате реакции образуются новая аминокислота и новая кетокислота.

Роль реакций трансаминирования: • синтез заменимых аминокислот. • при этом происходит перераспределение азота в органах и тканях;

•Являются начальным этапом катаболизма аминокислот.

Действие аланиновой аминотрансферазы (АЛТ):

Реакции декарбоксилирования: • отщепление альфа – карбоксильной группы аминокислот в виде углекислого газа; • при этом аминокислоты в тканях образуют биогенные амины, которые являются биологически активными веществами; • среди них могут быть соединения, которые выполняют функции: 1.) Нейромедиаторов (серотонин, дофамин, ГАМК); 2.) Гормонов (адреналин, норадреналин); 3.) Регуляторов местного действия (гистамин).

ГАМК – медиатор тормозящего действия на деятельность ЦНС.

ДОФА-карбоксилаза

декарбоксилаза

О бразование дофамина: Образование серотонина:

Серотонин оказывает сосудосуживающее действие, участвует в регуляции АД, температуры тела, дыхания.

ДОФА – предшественник катехоламинов: норадреналина и адреналина.

Гистамин расширяет сосуды, участвует в секреции соляной кислоты, медиатор боли, воспаления и аллергических реакций.

Образование гистамина:

24. Дезаминирование аминокислот. Окислительное дезаминирование. Непрямое дезаминирование, биологическая роль.

Реакции дезаминирования – отщепление аминогруппы в виде аммиака.

Окислительное дезаминирование (прямое):

Протекает в клетке. Непосредственно, ему подвергается только ГЛУ.

Непрямое дезаминирование (трансдезаминирование). Если аминокислота не может дезаминироваться прямо, то она может дезаминироваться косвенно с участием пары "альфа-кетоглутарат /глутамат". Альфа-кетоглутарат может легко вступать в реакции трансаминирования с другими аминокислотами, превращаясь обратно в глутаминовую кислоту.

Это вариант дезаминирования, который протекает в две стадии: а) трансаминирование с участием альфа-кетоглутаровой кислоты; б) окислительное дезаминирование образовавшейся на первой стадии глутаминовой кислоты, именно таким путем дезаминируются большинство аминокислот живого организма.

Н еокислительное дезаминирование:

Биологическое значение реакций дезаминирования: • дезаминирование - путь распада аминокислот; • образование аммиака; • другой продукт реакций дезаминирования - альфа-кетокислота.

После идёт прямое окисление. Внутримолекулярное дезаминирование:

-NH₃

2Н⁺

Пропионовая кислота

Аланин

25. Синтез мочевины, химизм реакций, биологическая роль.

Обезвреживание аммиака: • временное обезвреживание (образование амидов дикарбоновых кислот, восстановительное аминирование альфа-кетоглутаровой кислоты); • окончательное обезвреживание аммиака (орнитиновый цикл).

• Окончательное обезвреживание аммиака - орнитиновый цикл (цикл мочевинообразования) (открыт Г.Кребсом); • Локализация - матрикс митохондрий; • Циклический процесс.

Первая реакция орнитинового цикла: • образование карбамоилфосфата путем конденсации NH₃, CO₂ и АТФ, катализируемое карбамоилфосфатсинтетазой NН₃ + СО₂ + 2АТФ + Н₂О → H₂N-СО-РО₃Н₂ + 2AДФ + Н₃РО₄

Восстановительное аминирование альфа-кетоглутарата:

Аргиназа обладает абсолютной специфичностью и содержится только в печени. В составе мочевины содержится два атома азота: один поступает из аммиака, а другой - из АСП. Образование мочевины идёт только в печени.

Две первые реакции цикла (образование цитруллина и аргининосукцината) идут в митохондриях, остальные в цитоплазме. В организме в сутки образуется 25гр. мочевины. Этот показатель характеризует мочевинообразующую функцию печени. Мочевина из печени поступает в почки, где и выводится из организма, как конечный продукт азотистого обмена.

26. Реакции образования мочевой кислоты и креатинина, химизм реакций, биологическая роль процессов.

Креатинин образуется из креатина, который в свою очередь синтезируется в печени из аминокислот, затем транспортируется в мышечную ткань, где взаимодействует с АТФ.

Образование креатинина:

Креатинфосфат активно синтезируется в покое и распадается при мышечной работе. Это наиболее быстрый способ регенерации АТФ. Креатинфосфат распадается до креатинина, который является конечным продуктом и выводится с мочой. Количество креатинина прямо пропорционально мышечной массе, поэтому у мужчин креатинина в моче больше, чем у женщин. Креатинин не реабсорбируется из первичной мочи, поэтому его количество в моче характеризует объем клубочковой фильтрации. При нарушении фильтрационной способности почек уровень креатинина в моче будет понижаться, а в крови – повышаться.

Катаболизм пуриновых нуклеотидов (образование мочевой кислоты):

Мочевая кислота является конечным продуктом распада пуриновых нуклеотидов.

Уровень мочевой кислоты будет свидетельствовать об интенсивности распада пуриновых оснований тканей организма и пищи.

27. Современные представления о структуре и функциях нуклеиновых кислот. Строение мономеров нуклеиновых кислот. Генетический код и его свойства.

Нуклеиновые кислоты – это высокомолекулярные соединения, состоящие из мононуклеотидов, т.е. их структурной единицей является мононуклеотид (нуклеотид).

Каждый нуклеотид включает 3 химически различных компонента: • моносахарид; • азотистое основание; • остаток фосфорной кислоты.

Нуклеотиды, входящие в РНК и ДНК, отличаются друг от друга по составу.

β,D-дезоксирибофураноза

β,D – рибофураноза

Углеводный компонент

Углеводный компонент

Состав РНК Состав ДНК

Фосфорная кислота

Аденин, гуанин, цитозин, тимин (А, Г, Ц,Т).

Соединение азотистого основания и пентозы называют нуклеозидом. Связь между пентозой и азотистым основанием – (β - гликозидная).

Модифицированные азотистые основания:

β-гликозидная

связь

Нуклеотиды представляют собой соединения нуклеозидов с фосфорной кислотой (связь сложно – эфирная).

β-гликозидная связь

связь

Фосфо-эфирная связь

связь

Нуклеиновые кислоты формируют: - первичную; - вторичную; - третичную структуры.

Первичная структура РНК:

Первичная структура ДНК:

Первичные структуры РНК и ДНК построены однотипно. Они представляют собой линейные полимеры – полинуклеотиды, состоящие из мононуклеотидов, соединенных 3',5' – фосфодиэфирными связями.

ОН

ОН

Вторичная структура ДНК. Молекула ДНК представляет собой правозакрученную спираль, состоящую из двух полинуклеотидных цепей с антипараллельным ходом. Это означает, что 3’-концу одной цепи соответствует 5’-конец другой цепи и наоборот.

Молекулы РНК построены из одной полинуклеотидной цепи. Отдельные участки цепи РНК образуют спирализованные петли - "шпильки", за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями А-У и Г-Ц.

Комплементарность азотистых оснований:

Третичная структура нуклеиновых кислот (суперспираль): - формируется при участии гистоновых и негистоновых белков; - обеспечивает экономную упаковку молекулы ДНК.

Биологическая роль нуклеиновых кислот. ДНК: хранение генетической информации. РНК: 1.) Хранение генетической информации у некоторых вирусов; 2.) Реализация генетической информации: иРНК (мРНК) - информационная (матричная), тРНК (транспортная), рРНК (рибосомальная); 3.) некоторые молекулы РНК способны катализировать реакции гидролиза 3’,5’-фосфодиэфирной связи в самой молекуле РНК – рибозимы.

Нуклеиновые кислоты и белки называют информационными молекулами. Последовательность нуклеотидов в ДНК определяет структуру всех белков клетки.

Участки ДНК, кодирующие определенные белки (гены), копируются в виде полинуклеотидной цепи, матричной РНК, которая затем служит матрицей для синтеза белка. Генотип Фенотип

Генетический код – способ записи информации в структуре ДНК. Свойства кода ДНК: 1.) Триплетность: 1 аминокислоту кодирует 3 нуклеотида. 2.) Вырожденность – 1 аминокислоту кодирует 1, 2, 3, 4, 6 триплетов. 3.) Однозначность – 1 триплет кодирует только 1 аминокислот. 4.) Код неперекрывающийся. 5.) Непрерывность – внутри гена нет знаков препинания. Они только между генами. 6.) Универсальность – все 5 царств имеют один и тот же код.

В виде генетического кода записана информация об одной аминокислоте. Последовательность триплетов несет информацию о последовательности аминокислот в белке.

Можно ещё посмотреть информацию в 5 вопросе на этот ответ

28. Репликация днк, условия, этапы, их характеристика.

Репликация – передача информации от ДНК к ДНК, самоудвоение ДНК (биосинтез ДНК).

Молекула ДНК, состоящая из двух спиралей, удваивается при делении клетки. Удвоение ДНК основано на том, что при расплетении нитей к каждой нити можно достроить комплементарную копию, таким образом, получая две нити молекулы ДНК, копирующие исходную.

Условия необходимые для репликации: 1.) Матрица - нити ДНК. Расщепление нити называется репликативная вилка. Она может образовываться внутри молекулы ДНК. Они движутся в разных направлениях, образуя репликативный глазок. Таких глазков в молекуле ДНК эукариот несколько, каждый имеет две вилки. 2.) Субстрат. Пластическим материалом являются дезоксинуклеотидтрифосфаты: дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ. Затем происходит их распад до дезоксинуклеотидмонофосфатов, двух молекул фосфата неорганического с выделением энергии, т.е. они одновременно являются источником и энергии, и пластического материала. 3.) Ионы магния. 4.) Репликативный комплекс ферментов. а) ДНК – раскручивающие белки: - DNA-A (вызывает расхождение нитей); - хеликазы (расщепляют цепь ДНК); - топоизомеразы 1 и 2 (раскручивают сверх спирали). Разрывают (3',5')-фосфодиэфирные связи. Топоизомераза 2 у прокариот называется гираза. б) Белки, препятствующие соединению нитей ДНК (SSB-белки). в) ДНК-полимераза (катализирует образование фосфодиэфирных связей). ДНК-полимераза только удлиняет уже существующую нить, но не может соединить два свободных нуклеотида. г) Праймаза (катализирует образование «затравки» к синтезу). Это по своей структуре РНК-полимераза, которая соединяет одиночные нуклеотиды. д) ДНК-лигаза. 5.) Праймеры - «затравка» для репликации. Это короткий фрагмент, состоящий из рибонуклеотидтрифосфатов (2 - 10). Образование праймеров катализируется праймазой.

Этапы репликации: 1.) Инициация (образование репликативной вилки); 2.) Элонгация (синтез новых нитей); 3.) Исключение праймеров; 4.) Терминация (завершение синтеза двух дочерних цепей).

Инициация репликации: - регулируют сигнальные белковые молекулы – факторы роста; - обеспечивают ферменты и специальные белки.

Необходимые ферменты: • ДНК-топоизомеразы - ферменты раскручивающие суперспирали ДНК. • ДНК-хеликаза – осуществляет разрыв водородных связей в молекуле двухцепочечной ДНК. • В результате образуется репликативная вилка (репликативный глазок).

Белки, связывающиеся с одноцепочечными нитями ДНК, связываются с одноцепочечными ДНК и препятствуют их комплементарному соединению.

Элонгация репликации. Субстратами синтеза являются дезоксинуклеозидтрифосфаты, выполняющие роль строительного материала и источников энергии.

Необходимые ферменты: • ДНК-праймаза, который катализирует синтез коротких молекул РНК-затравок для ДНК-полимеразы. • ДНК-полимераза обеспечивает включение в растущую «новую» цепь нуклеотидов комплементарных «старой», то есть матричной цепи.

Синтез новых цепей ДНК может протекать только в направлении от 5’-конца в сторону 3’-конца. На одной цепи ДНК синтезируется непрерывно «лидирующая» цепь, а на другой образуются короткие фрагменты - «запаздывающая» цепь (фрагменты Оказаки).

После удаления праймеров ДНК-лигаза сшивает короткие фрагменты Оказаки между собой (терминация).

Информация передается матричным способом. Полуконсервативный механизм репликации ДНК.

Точка сшивки фрагментов Оказаки

ДНК-полимераза β застраивает брешь

РНК-затравка (праймер)

Растущий фрагмент Оказаки

Синтез отстающей цепи

Синтез лидирующей цепи

3’

5’

3’

5’

РНК-затравка (праймер)

Растущий фрагмент Оказаки

Синтез лидирующей цепи

Синтез отстающей цепи

3’

3’

5’

5’

29. Транскрипция, условия и этапы транскрипции, их характеристика.

• Передача информации с ДНК на РНК (биосинтез РНК). • Первая стадия реализации генетической информации в фенотипические признаки. • Транскрипции, в отличие от репликации, подвергаются только определённые части молекулы ДНК. • Эта часть называется транскриптон - фрагмент ДНК, транскрибируемый в РНК.

Строение транскриптона:

Синтез молекул РНК начинается в определённых последовательностях (сайтах) ДНК, которые называют промоторы, и завершается в терминирующих участках (сайты терминации).

Условия транскрипции: 1.) Матрица - 1 нить ДНК. Образуется транскрипционный глазок; 2.) Структурные компоненты - рибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ). Они будут распадаться до монофосфатов с выделением энергии; 3.) Mg²⁺; 4.) Белковые факторы транскрипции; 5.) РНК-полимераза-I (пре-рРНК), РНК-полимераза-II (пре-мРНК), РНК-полимераза-III (пре-тРНК).

Этапы транскрипции: 1.) Инициация (начало); 2.) Элонгация (продолжение); 3.) Терминация (окончание); 4.) Процессинг (созревание РНК).

Инициация транскрипции: • Заключается в присоединении РНК-полимеразы к промотору, что приводит к расхождению нитей ДНК. • Импульсом к присоединению РНК-полимеразы является присоединение TATA-фактора (TBP).

TBP – TATA-Binding Protein.

ТАТА-фактор индуцирует присоединение нескольких TAF-белков (TBP-Associated Factors).

Инициация транскрипции:

• TBP + TAF общие факторы транскрипции; • Комплекс TBP + TAF = TFIID (Transcriptional Factor D for polymerase II); • Более тонкая регуляция транскрипции осуществляется прочими транскрипционными факторами, синтез большей части которых является индуцируемым.

Факторы инициации вызывают изменение конформации РНК-полимеразы и обеспечивают раскручивание примерно одного витка спирали ДНК, т.е. образуется транскрипционная вилка. После того как синтезирован олигонуклеотид из 8-10 нуклеотидных остатков, от РНК-полимеразы отделяется σ-субъединица, а вместо неё к молекуле фермента присоединяются несколько факторов элонгации. Факторы элонгации повышают активность РНК-полимеразы и облегчают расхождение цепей ДНК.

Элонгация. Соединение монорибонуклеотидов и образование фосфодиэфирных связей между нуклеотидами с помощью фермента РНК-полимеразы, который передвигается вдоль нити ДНК. Присоединение рибонуклеотидов идет в соответствии с принципом комплементарности в направлении от 5’-конца к 3’-концу синтезируемой цепи РНК. Синтез идёт со скоростью 30 – 50 нуклеотидов в секунду, пока не дойдёт до Т-зоны.

Терминация. После действия фактора терминации (у прокариот) и в строго определенных участках матрицы (богатых ГЦ у эукариот) транскрипция заканчивается. Образуется предшественник мРНК (пре-мРНК) - транскрипт и происходит его химическая модификация - процессинг (созревание РНК).

Процессинг (созревание РНК): - полиаденилирование. Со стороны 3'-конца образованной РНК присоединяется множество (до 200 - 300) адениловых нуклеотидов. Адениловые нуклеотиды защищают 3'-конец от действия экзонуклеаз. – кэпирование. С 5'-конца образуется защита, так называемый «САР» (чаще всего 7-метил-ГТФ). Образуется точная копия гена. Эта образовавшаяся копия гена называется транскрипт. - удаление неинформативных участков – интронов и соединение кодирующих участков - экзонов – между собой (сплайсинг). мРНК + информатин = информосома. Транспорт мРНК из ядра в цитоплазму.

Ковалентная модификация концов транскрипта:

Сплайсинг: Схема альтернативного сплайсинга:

К акцепторному участку присоединяется аминокислота, соответствующая данной тРНК. Антикодоновая петля имеет триплет нуклеотидов - антикодон, способный узнавать определенный кодон мРНК и присоединяться к нему по принципу комплементарности. В состав антикодона часто входит инозин, который может образовывать комплементарные пары 1 с цитидином, аденозином и уридином. Благодаря этому, антикодон может узнавать не один, а несколько кодонов мРНК, соответствующих одной и той же аминокислоте. Таким образом, устраняется необходимость в 61-ом виде тРНК (по числу значащих кодонов мРНК). Например, три кодона глицина: ГГУ, ГГЦ, ГГА - узнаются одним антикодоном ЦЦИ (И - инозин). Считается, что псевдоуридиловая петля участвует в связывании тРНК с рибосомой. Дигидроуридиловая петля - требуется для присоединения к тРНК фермента аминоацил-тРНК-синтетазы. Функция добавочной (вариабельной) петли остается не вполне ясной.

Рис.1:

30. Трансляция, условия, этапы трансляции и их характеристика. Котрансляционный и посттрансляционный процессинг белка. Трансляция (лат.: translatio - передача) - процесс преобразования генетического текста мРНК (иРНК) в последовательность аминокислот полипептидной цепи. Для процесса трансляции (собственно биосинтеза белка) необходимы: 1.) Аминокислоты (20 видов). 2.) тРНК (в цитоплазме эукариот известно 50 видов). Транспортные РНК выполняют функцию адапторов, т.е. опосредуют соответствие между последовательностью кодонов мРНК и последовательностью аминокислот в полипептиде. Адапторная функция тРНК обусловлена их строением (рис.1). В тРНК имеются: акцепторный участок, антикодоновая петля, псевдоуридиловая петля, дигидроуридиловая и добавочная петли.

Псевдоуридиловая петля

Дигидроуридиловая петля

Добавочная петля

Антикодоновая петля

Акцепторный участок

3.) Аминоацил-тРНК-синтетазы (20 видов). Данные ферменты обеспечивают связывание аминокислоты с акцепторным участком соответствующей ей тРНК. 4.) мРНК. Следует отметить, что мРНК у эукариот, в ходе процессинга приобретает т.н. кэп (от англ.: сap - шапка, кепка). Кэп присоединен со стороны 5` конца мРНК и представлен метил-ГТФ. Кэп имеет большое значение в процессе связывания эукариотической мРНК с рибосомой. 5.) Рибосомы (белково-синтетический аппарат клетки). Рибосомы состоят из двух субъединиц - малой и большой, содержащих рибосомальную РНК (рРНК) и около 80 различных белков. Рибосомы прокариот и эукариот отличаются по размерам. Для эукариот характерны более крупные рибосомы - 80S, состоящие из 40S (малой) и 60S (большой) субъединиц. Для прокариот - 70S, включающие 30S и 50S субъединицы. 6.) Энергия фосфатных связей АТФ, ГТФ. 7.) Mg²⁺. 8.) Белковые факторы (кэп-связывающие белки, факторы инициации трансляции, элонгации, высвобождения).

а) Инициация; б) Элонгация; в) Терминация.

Этапы биосинтеза белка: 1.) Рекогниция; 2.) Трансляция; 3.) Биосинтез белка.

Характеристика биосинтеза белка в эукариотических клетках.

Рис.2:

Рекогниция (распознавание, активация15 аминокислот) - процесс связывания молекулы тРНК с соответствующей ей аминокислотой. При участии аминоацил-тРНК-синтетазы, Mg2+ и энергии двух фосфатных связей АТФ образуется сложноэфирная связь между ОН-группой 3`-концевого аденозина и карбоксильной группой аминокислоты. а) Инициация - начало процесса трансляции. Данный этап наиболее сложен, он включает в себя несколько фаз: - подготовка рибосомы к трансляции. 80S рибосома, при участии белкового фактора инициации - 3 (ФИ-3), разделяется на малую и большую субъединицы (рис.2). Малая (40S) субъединица рибосомы и ФИ-3 образуют комплекс.

40S*ФИ-3 + 60S

80S + ФИ-3

+

+

- подготовка мРНК к трансляции. К мРНК, которая, как уже отмечалось, кэпирована, присоединяются кэп-связывающие белки (КСБ). В дальнейшем эти белки будут участвовать в связывания мРНК с рибосомой. - подготовка инициаторной аа-тРНК. Кодон мРНК эукариот, с которого начинается считывание информации (стартовый кодон), представлен триплетом АУГ. Данный триплет соответствует аминокислоте мeтионину. Поэтому, в качестве инициаторной аа-тРНК выступает метионил-тРНК (мет-тРНК). Подготовка инициаторной мет-тРНК включает присоединение к ней белкового фактора инициации - 2 (ФИ-2) и ГТФ. - образование инициирующего комплекса. Происходит соединение инициаторной мет-тРНК с 40S рибосомы. Способствует образованию комплекса - ФИ-3. - связывание мРНК с инициирующим комплексом. Для связывания требуется белковый фактор инициации - 1 (ФИ-1) и энергия АТФ. Кэп и КСБ обеспечивают присоединение инициирующего комплекса именно к 5`-концу мРНК. При этом стартовый кодон мРНК несколько удален от присоединившегося комплекса. - поиск стартового кодона (метионина; АУГ) и комплементарное взаимодействие с ним антикодона инициаторной аа-тРНК (мет-тРНК). Происходит перемещение 40S субъединицы рибосомы в направлении 3`-конца мРНК до тех пор, пока не обнаруживается стартовый кодон - АУГ, с которым взаимодействует антикодон мет-тРНК. - формирование на мРНК 80S-рибосомы. Большая субъединица рибосомы (60S) присоединяется к малой (40S) только после нахождения кодона АУГ (т.е. после фазы 6). Присоединение 60S рибосомы сопровождается гидролизом ГТФ, находившегося в составе инициирующего комплекса, высвобождением белковых факторов инициации и КСБ. В образованной 80S рибосоме выделяют два участка (сайта): пептидильный (место, в котором осуществляется образование пептидных связей) - Р-участок и аминоацильный (место присоединения аа-тРНК) - А-участок. В завершение инициации мет-тРНК занимает область Р-участка, А-участок - свободен. После этого начинается элонгация.

б) Элонгация (продолжение трансляции) включает три последовательные фазы: - присоединение к следующему кодону мРНК соответствующей ему аа-тРНК. Белковый фактор элонгации - 1 (ФЭ-1) образует комплекс с ГТФ и молекулой аа-тРНК, что обусловливает присоединение аа-тРНК к рибосоме. Взаимодействие происходит в А-участке рибосомы и обеспечивается энергией ГТФ. Антикодон аа-тРНК комплементарно связывается с кодоном мРНК. - пептизация с формированием пептида в А-участке и освобождением Р-участка рибосомы от предыдущей аа-тРНК. Аминогруппа новой аа-тРНК (поступившей в А-участок) и карбоксильная группа предыдущей аа-тРНК (находящейся в Р-участке) образуют пептидную связь. Реакция обеспечивается пептидилтрансферазой - ферментом 60S рибосомы, который катализирует процесс образования пептидной связи, а также разрыв сложноэфирной связи между тРНК и аминокислотой Р-участка. При этом растущий пептид в виде пептидил-тРНК оказывается в А-участке. В Р-участке находится тРНК, освободившаяся от аминокислоты, которая быстро покидает рибосому. В результате фазы пептизации: Р-участок свободен, но занят А-участок, необходимый для присоединения следующей аа-тРНК. Эта проблема решается с помощью следующей фазы этапа элонгации. - транслокация. При транслокации происходит перемещение рибосомы (но не пептидил-тРНК) на один кодон в направлении 3`-конца мРНК. А-участок рибосомы становится свободным, а в Р-участке теперь находится пептидил-тРНК (осуществляется внутририбосомный переход пептидил-тРНК). Для транслокации необходимы: белковый фактор элонгации - 2 (ФЭ-2) и энергия ГТФ. Таким образом, освобождение А-участка делает возможным новый цикл элонгации с присоединением следующей молекулы аа-тРНК (аа2-тРНК), соответствующей следующему кодону мРНК. Когда в А-участке рибосомы появляется кодон мРНК, не имеющий смысла (нонсенс или терминирующий кодон), дальнейшее удлинение полипептидной цепи становится невозможным. Элонгация прекращается и наступает терминация.

в) Терминация. Терминирующий кодон распознается специальными белковыми факторами высвобождения (R-факторы, от англ.: to release - освобождать). Название данных факторов обусловлено тем, что в результате их действия из рибосомы высвобождаются полипептид, тРНК и мРНК. Гидролиз сложноэфирной связи между полипептидом и тРНК осуществляет фермент пептидилтрансфераза. На этапе терминации затрачивается энергия одной фосфатной связи ГТФ.

Процессинг белка. Большинство синтезированных полипептидов являются предшественниками соответствующих белков или пробелками (препробелками), поэтому требуется их созревание - процессинг белка. Процессинг белка включает совокупность изменений в структуре того или иного полипептида, заканчивающихся формированием структурно и функционально зрелой белковой молекулы. К наиболее распространенным типам химической модификации полипептидов, относятся: - ограниченный протеолиз: а) отщепление N-концевой аминокислоты (метионина); б) отщепление пептидного фрагмента; - ацетилирование; - фосфорилирование; - гликозилирование (присоединение углеводного компонента); - гидроксилирование (пролина, лизина); - окисление аминокислот; - образование четвертичной структуры. Процессинг может быть котрансляционным (химическая модификация происходит при незаконченном синтезе полипептида, т.е. во время элонгации) и посттрансляционным (процессинг осуществляется после завершения этапа терминации). Для процессинга конкретного белка характерен определенный тип модификации, или определенный вариант сочетания этих типов. Например, в процессинге коллагена задействованы ограниченный протеолиз, реакции гликозилирования и гидроксилирования, а также - формирование 4-ой структуры.

Адресование белков.

Синтезированные пробелки (полипептиды) или сформировавшиеся зрелые белки должны быть правильно размещены в клетке или выделены из нее на экспорт. Распределением белков (направлением их по заданному адресу) управляют механизмы адресования белков. Эти механизмы достаточно сложны и для каждого белка имеют свои особенности. Однако, существуют и общие черты в процессах адресования различных белков. В структуре полипептидной цепи выделяют сигнальный участок, который содержит условный адрес размещения данного белка. Функцию сигнального участка выполняет фрагмент аминокислотной последовательности белка. В зависимости от аминокислотного состава сигнального участка, белок направляется в какой-либо компартмент клетки. Например, неполярные аминокислотные остатки сигнального участка обеспечивают транспорт белка в липидный бислой мембран, полярные - способствуют распределению белка в цитоплазму клетки. Сигнальный участок данного белка распознается только на том внутриклеточном элементе, в который белок должен поступить (адресоваться), что во многом определяет специфичный для органеллы набор белков. Адресование и процессинг белка тесно связаны. Такая взаимосвязь четко прослеживается на примере биосинтеза инсулина. Инсулин - гормон, являющийся низкомолекулярным белком, синтезируется в виде препроинсулина (110АК). Препроинсулин имеет гидрофобный сигнальный участок, который адресует его в эндоплазматический ретикулум. В эндоплазматическом ретикулуме этот сигнальный участок отщепляется и образуется проинсулин. Проинсулин подвергается дальнейшему процессингу: протеазы отщепляют внутренний сегмент одноцепочечной молекулы проинсулина и образуются две цепи (21 АК и 30 АК), соединенные дисульфидными связями, - это структура функционально зрелого белка инсулина (51 АК), который выделяется в кровь. Существуют механизмы повышения эффективности трансляции: - многократная трансляция на рибосоме одной и той же мРНК. Матричный полинуклеотид может повторно использоваться для синтеза полипептидной цепи. Таким образом, несколько копий полипептида тиражируются с одной РНК-матрицы, что экономит ресурсы, требующиеся для синтеза мРНК. - параллельная трансляция одной мРНК на нескольких рибосомах. Образуется комплекс нескольких рибосом с одной мРНК, который называется полисомой. Образования полисомы происходит постепенно. После того, как в ходе трансляции рибосома с образующимся пептидом передвинулась от 5`-конца мРНК на расстояние не менее 80 нуклеотидов, на 5`-конце начинается параллельная трансляция (инициация, элонгация) следующей рибосомой. Теперь уже две рибосомы передвигаются по мРНК и каждая из них синтезирует по молекуле одного и того же полипептида. Затем, по аналогии, начинается трансляция с использованием третьей рибосомы и так далее. Количество рибосом в полисоме определяется длиной мРНК, т.к. в связи с большими размерами рибосом минимальное расстояние между ними на мРНК составляет 80 нуклеотидов. - многократное использование одной и той же мРНК для параллельной трансляции на нескольких рибосомах. Данный механизм сочетает в себе как повторное использование мРНК, так и параллельную трансляцию в полисоме. Этим сочетанием достигается наиболее значительное повышение выхода полипептидов-копий в расчете на 1 молекулу мРНК.

Схемки к этому вопросу смотрите в лекции «Трансляция», которую я кинул в беседу