Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Тема 24. Биосинтез белков.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
07.08.2019
Размер:
528.38 Кб
Скачать

Тема 24. Биосинтез белков в рибосомах. Генетический код, триплетная структура кода, его свойства. Посттрансляционная модификация пептидных цепей. Регуляция трансляции.

Біосинтез білків в рибосомах. Генетичний код: триплетна структура коду, його властивості. Посттрансляційна модифікація пептидних ланцюгів. Регуляція трансляції.

Трансляция (синтез белка) - это процесс декодирования мРНК, в результате которого информация с «языка» последовательности нуклеотидов в мРНК «переводится» (транслируется) на «язык» последовательности аминокислот в полипептидной молекуле. Декодирование мРНК в процессе репликации и транскрипции осуществляется направлении 5’→3’.

Генетический код и его свойства

Генетический, биологический, нуклеотидный, или аминокислотный код позволяет шифровать аминокислоты, входящие в состав белков, с помощью определённой последовательности нуклеотидов в ДНК и мРНК. Для него характерны определённые свойства.

Кодирующими элементами в шифровании аминокислотной последовательности являются тройки нуклеотидов, или триплеты, которые получили название "кодоны". Кодон это последовательность трех оснований (триплет) в мРНК (5’ к 3’) которая задает или соответствует только одной аминокислоте. В течении трансляции последовательность кодонов в мРНК определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

  • Генетический код вырожден и избыточен. Один кодон кодирует только одну аминокислоту, многие аминокислоты кодируются несколькими кодонами.

В мРНК и ДНК имеет смысл 61 триплет, каждый из которых кодирует включение в белок одной из 20 аминокислот. Из этого следует, что в информационных молекулах включение в белок одной и той же аминокислоты определяют несколько кодонов. Это свойство биологического кода получило название вырожденности.

У человека одним кодоном зашифрованы только 2 аминокислоты - Мет и Три, тогда как Лей, Сер и Apr - шестью кодонами, а Ала, Вал, Гли, Про, Тре - четырьмя кодонами.

Избыточность кодирующих последовательностей - ценнейшее свойство кода, так как она повышает устойчивость информационного потока к неблагоприятным воздействиям внешней и внутренней среды. При определении природы аминокислоты, которая должна быть включена в белок, третий нуклеотид в кодоне не имеет столь важного значения, как первые два. Для многих аминокислот замена нуклеотида в третьей позиции кодона не сказывается на его смысле.

  • Генетический код не перекрывается, начинается с начального кодона (АУГ) от 5’ конца мРНК и заканчивается терминирующим кодоном (УГА, УАГ или УАА) возле 3’ конца.

Генетический код является непрерывным, т.е. не существует неинформационных разрывов или последовательностей или специальных маркеров для различения одного кодона от остальных.

В ходе трансляции кодоны мРНК "читаются" с фиксированной стартовой точки последовательно и не перекрываются. В записи информации отсутствуют сигналы, указывающие на конец одного кодона и начало следующего.

Кодон AUG является инициирующим и прочитывается как в начале, так и в других участках мРНК как Мет. Следующие за ним триплеты читаются последовательно без каких-либо пропусков вплоть до стоп-кодона, на котором синтез полипептидной цепи завершается.

  • Генетический код почти универсален. Тот же самый кодон кодирует соответствующую аминокислоту во всех изученных видах организмов.

До недавнего времени считалось, что код абсолютно универсален, т.е. смысл кодовых слов одинаков для всех изученных организмов: вирусов, бактерий, растений, земноводных, млекопитающих, включая человека. Однако позднее стало известно одно исключение, оказалось, что митохондриальная мРНК содержит 4 триплета, имеющих другое значение, чем в мРНК ядерного происхождения. Так, в мРНК митохондрий триплет UGA кодирует Три, AUA - Мет, а АСА и AGG прочитываются как дополнительные стоп-кодоны.

  • Колинеарность гена и продукта.

У прокариотов обнаружено линейное соответствие последовательности кодонов гена и последовательности аминокислот в белковом продукте, или, как говорят, существует колинеарность гена и продукта.

У эукариотов последовательности оснований в гене, колинеарные аминокислотной последовательности в белке, прерываются нитронами. Поэтому в эукариотических клетках аминокислотная последовательность белка колинеарна последовательности экзонов в гене или зрелой мРНК после посттранскрипционного удаления интронов.

Синтез белка протекает в несколько стадий: 1) активация аминокислот; 2) аминоацилирование тРНК; 3) собственно трансляция; 4) посттрансляционная модификация полипептидной цепи.

Для биосинтеза белка необходима информация о структуре синтезируемого белка (она заложена в нуклеотидной последовательности мРНК), рибосомы, транспортных РНК, 20 аминокислот, специфические ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы, осуществляющие активацию аминокислот и присоединение их к тРНК, белковые факторы трансляции, АТФ и ГTФ, ионы Mg2+.