процесс перевода четырехбуквенного нуклеотидного кода на двадцатибуквенный алфавит белковой цепи

Закончите предложения

На иРНК, поступившую из ядра, нанизывается рибосома, и начинается синтез белка. В активном центре рибосомы помещается всего 6 нуклеотидов иРНК, или два триплета (рис. 37). К одному из них из цитоплазмы все время подходят разные тРНК, соединенные с определенными аминокислотами. Если антикодон тРНК и кодон иРНК оказываются комплементарными друг другу, между последней аминокислотой, уже синтезированной части белка, и вновь доставленной аминокислотой возникает пептидная связь. Молекула тРНК отдает аминокислоту и вновь перемещается в цитоплазму, где снова присоединяет такую же аминокислоту, а рибосома перемещается на один триплет. Так постепенно за счет присоединения аминокислот нить белка удлиняется. Если антикодон тРНК и кодон иРНК оказываются не комплементарны друг другу, то тРНК с аминокислотой уходят к другим иРНК и рибосомам.

По мере продвижения одной рибосомы на освободившийся конец иРНК нанизывается новая рибосома и начинается синтез такой же молекулы белка. На одной иРНК может одновременно находиться более 20 рибосом, причем все они синтезируют один и тот же белок, то есть одновременно идет сразу синтез 20 одинаковых молекул белка. Такую группу рибосом, нанизанных на одну иРНК, называют полирибосомой. Когда рибосома доходит до конца иРНК, она вместе с белком съезжает в цитоплазму. Белок поступает в ЭПС и доставляется в те части клетки, где он нужен, а рибосома вновь нанизывается на иРНК и включается в биосинтез новой молекулы белка. Причем вид синтезируемого белка определяется не рибосомой, а информацией, записанной на иРНК.

Источник

Проверочная работа по теме Обмен веществ

А1. Совокупность всех превращений веществ в организме называется

А2. Пластический обмен – это

Вся совокупность химических реакций протекающих в клетке.

Совокупность реакций окисления органических веществ, идущих с освобождением энергии.

Совокупность реакций синтеза сложных органических веществ.

Совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических.

А3. В ходе энергетического обмена клетка получает

Кислород для дыхания.

Энергию для процессов жизнедеятельности.

Органические вещества для роста и обновления клеток.

Углекислый газ для дыхания.

А4. Подготовительный этап энергетического обмена проходит в

Органах пищеварения и лизосомах клеток.

А5. В бескислородную стадию энергетического обмена синтезируется

А6. Бескислородное расщепление глюкозы называется

А7. Все реакции метаболизма осуществляются при участии

А8. В темновой фазе фотосинтеза образуется

Углекислый газ и вода.

А9. Участок молекулы ДНК, несущий информацию о первичной структуре одной белковой молекулы, называется

А10. Процесс «переписывания» информации с участка ДНК на иРНК называется

А11. Синтез белка на рибосоме называется

А12. Информацию из ядра к рибосомам доставляют молекулы

В1. Выберите три правильных ответа из шести. Какие вещества образуются в световой фазе фотосинтеза.

В2. Установите правильную последовательность процессов биосинтеза белка, записав их в виде последовательности цифр.

Связывание и-РНК с рибосомой.

Перемещение молекул и-РНК в цитоплазму.

Транспортировка аминокислот т-РНК.

В3. Установите соответствие между процессами обмена веществ и их особенностями, записав ответ в таблицу.

А) происходит расщепление глюкозы

Б) образуются сложные биополимеры

В) результатом является синтез АТФ

Д) в окислении участвует кислород

Е) образуется углекислый газ и вода

1- энергетический обмен

2- пластический обмен

С.1 Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГАУГАГУАЦУУЦААА. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК.

А1. Синтез органических веществ из неорганических с участием энергии света называется

А2. Энергетический обмен – это

Вся совокупность химических реакций протекающих в клетке.

Совокупность реакций окисления органических веществ, идущих с освобождением энергии.

Совокупность реакций синтеза сложных органических веществ.

Совокупность реакций синтеза органических веществ из неорганических.

А3. В ходе пластического обмена клетка получает

Кислород для дыхания.

Энергию для процессов жизнедеятельности.

Органические вещества для роста и обновления клеток.

Углекислый газ для дыхания.

А4. В подготовительной стадии энергетического обмена образуются

Аминокислоты, моносахариды, глицерин и жирные кислоты.

Вода, углекислый газ и аммиак.

Белки, углеводы и липиды.

А5. В кислородную стадию энергетического обмена синтезируется

А6. Расщепление воды с помощью света называется

А7. На конечном этапе энергетического обмена образуются молекулы

Углекислого газа и воды.

Углеводов и липидов.

А8. В темновой фазе фотосинтеза глюкоза образуется из

А9. Последовательность нуклеотидов ДНК, определяющая последовательность аминокислот в молекуле белка, называется

А10. Процесс синтеза молекулы и-РНК называется

А11. Процесс перевода четырехбуквенного нуклеотидного кода и-РНК на двадцатибуквенный алфавит белковой цепи (реализация информации и-РНК в последовательности аминокислот полипептидной цепи) называется

А12. Аминокислоты к месту синтеза белка доставляют молекулы

В1. Выберите три правильных ответа из шести. Для процесса трансляции необходимо наличие

В2. Установите правильную последовательность процессов, протекающих в ходе фотосинтеза, записав их в виде последовательности цифр.

Синтез АТФ, образование кислорода.

Поглощение углекислого газа.

Поглощение кванта света молекулой хлорофилла.

В3. Установите соответствие между процессами обмена веществ и их особенностями, записав ответ в таблицу.

А) происходит расщепление глюкозы

Б) образуются сложные биополимеры

В) происходит синтез АТФ

Д) в окислении участвует кислород

Е) образуется углекислый газ и вода

1- энергетический обмен

2- пластический обмен

С.1 Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ЦЦГАГАУЦГААГАУГ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Курс профессиональной переподготовки

Биология: теория и методика преподавания в образовательной организации

Онлайн-конференция для учителей, репетиторов и родителей

Формирование математических способностей у детей с разными образовательными потребностями с помощью ментальной арифметики и других современных методик

Номер материала: ДБ-896146

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Рособрнадзор проведет исследование качества образования в школах

Время чтения: 2 минуты

В России пройдет эксперимент с электронными аттестатами

Время чтения: 1 минута

Минобрнауки подготовит методику изучения склонности учащихся к агрессии

Время чтения: 2 минуты

Роспотребнадзор разработал рекомендации по организации питания в школах

Время чтения: 2 минуты

Решение по формату сдачи ЕГЭ в 2022 году будет принято в ближайшее время

Время чтения: 1 минута

В Москве открылся Всероссийский профессиональный конкурс «Флагманы образования»

Время чтения: 4 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

По молекулярке / Матричная система биосинтеза белков 3 вопрос

Матричная система биосинтеза белков

Биосинтез белка (трансляция) — важнейший этап реализации генетической программы клеток, в процессе которого информация, закодированная в первичной структуре нуклеиновых кислот, переводится в аминокислотную последовательность синтезируемых белков. Т.е., трансляция — это перевод четырехбуквенного (по числу нуклеотидов) «языка» нуклеиновых кислот на двадцатибуквенный (по числу протеиногенных аминокислот) «язык» белков. Перевод осуществляется в соответствии с правилами генетического кода. Трансляция происходит с участием специализированных внутриклеточных частиц — рибосом, и в ее осуществлении принимает участие три главных класса РНК (мРНК, рРНК и тРНК), а также большая группа особых белковых факторов трансляции. Особенности молекулярного аппарата и механизм трансляции изучены в основном на прокариотических объектах (бактериях и бактериофагах), однако есть все основания считать, что основные принципы трансляции реализуются и в эукариотических клетках, в которых в то же время более развиты механизмы регуляции белоксинтсзирующсй системы.

Еще в начале 50-х годов XX в. Г. Гамов предположил, что генетический код является триплетным: три соседних нуклеотида в полинуклеотидной цепи программируют включение одной аминокислоты в полипептидную цепь белка. В сер. 60-х гг. в серии оригинальных экспериментов Ф. Крик, С. Бреннер, Г. Виттман и др. действительно установили, что код является триплетным и непрерывным (не содержит «запятых»), т.е. в процессе синтеза белка последовательность мРНК считывается последовательно группами по три нуклеотида. В 1966 г. Маршалл Ниренберг, Северо Очоа и Хаар Корана расшифровали генетический код.

Активация аминокислот. Перед началом трансляции синтезированные в результате разнообразных биохимических реакций или подученные с пищей протеиногенные аминокислоты должны пройти стадию активации и присоединиться к тРНК, осуществляющими их доставку к рибосомам. Во всех клетках имеется набор тРНК, которые служат адаптерами при переводе нуклеотидных последовательностей мРНК в аминокислотные последовательности белков. В структуре тРНК содержится несколько функционально важных участков (петель), главными из которых для адаптерной функции являются антикодон и акцептирующий конец. Антикодон служит для взаимодействия с соответствующим (комплементарным) кодоном мРНК, а акцептирующий конец (расположенная на 3′-конце молекулы тРНК последовательность ССА-ОН) — для присоединения аминокислоты. Наличие антикодона и акцептирующие свойства тРНК позволяют им выполнять адаптерную функцию: связывая и перенося аминокислотный остаток и присоединяясь за счет антикодона к соответствующему кодону мРНК, они позволяют аминокислотным остаткам выстраиваться в порядке, диктуемом последовательностью нуклеотидов в матричной молекуле РНК, и таким образом способствуют переводу последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислотных остатков синтезируемою белка в соответствии с правилами генетического кода.

Биосинтез белков в клетках представляет собой последовательность реакций матричного типа, в ходе которых последовательная передача наследственной информации с одного типа молекул на другой приводит к образованию полипептидов с генетически обусловленной структурой.

Биосинтез белков представляет собой начальный этап реализации, или экспрессии генетической информации. К главным матричным процессам, обеспечивающим биосинтез белков, относятся транскрипция ДНК и трансляция мРНК. Транскрипция ДНК заключается в переписывании информации с ДНК на мРНК (матричную, или информационную РНК). Трансляция мРНК заключается в переносе информации с мРНК на полипептид. Последовательность матричных реакций при биосинтезе белков можно представить в виде схемы.

нетранскрибируемая цепь ДНК

транскрибируемая цепь ДНК

На схеме видно, что генетическая информация о структуре белка хранится в виде последовательности триплетов ДНК. При этом лишь одна из цепей ДНК служит матрицей для транскрипции (такая цепь называется транскрибируемой). Вторая цепь является комплементарной по отношению к транскрибируемой и не участвует в синтезе мРНК.

Молекула мРНК служит матрицей для синтеза полипептида на рибосомах. Триплеты мРНК, кодирующие определенную аминокислоту, называются кодоны. В трансляции принимают участие молекулы тРНК. Каждая молекула тРНК содержит антикодон – распознающий триплет, в котором последовательность нуклеотидов комплементарна по отношению к определенному кодону мРНК. Каждая молекула тРНК способна переносить строго определенную аминокислоту. Соединение тРНК с аминокислотой называется аминоацил–тРНК.

Молекула тРНК по общей конформации напоминает клеверный лист на черешке. «Вершина листа» несет антикодон. Существует 61 тип тРНК с разными антикодонами. К «черешку листа» присоединяется аминокислота (существует 20 аминокислот, участвующих в синтезе полипептида на рибосомах). Каждой молекуле тРНК с определенным антикодоном соответствует строго определенная аминокислота. В то же время, определенной аминокислоте обычно соответствует несколько типов тРНК с разными антикодонами. Аминокислота ковалентно присоединяется к тРНК с помощью ферментов – аминоацил-тРНК-синтетаз. Эта реакция называется аминоацилированием тРНК.

На рибосомах к определенному кодону мРНК с помощью специфического белка присоединяется антикодон соответствующей молекулы аминоацил-тРНК. Такое связывание мРНК и аминоацил-тРНК называется кодонзависимым. На рибосомах аминокислоты соединяются между собой с помощью пептидных связей, а освободившиеся молекулы тРНК уходят на поиски свободных аминокислот.

Рассмотрим подробнее основные этапы биосинтеза белков.

1 этап. Транскрипция ДНК. На транскрибируемой цепи ДНК с помощью ДНК-зависимой РНК-полимеразы достраивается комплементарная цепь мРНК. Молекула мРНК является точной копией нетранскрибируемой цепи ДНК с той разницей, что вместо дезоксирибонуклеотидов в ее состав входят рибонуклеотиды, в состав которых вместо тимина входит урацил.

2 этап. Процессинг (созревание) мРНК. Синтезированная молекула мРНК (первичный транскрипт) подвергается дополнительным превращениям. В большинстве случаев исходная молекула мРНК разрезается на отдельные фрагменты. Одни фрагменты – интроны – расщепляются до нуклеотидов, а другие – экзоны – сшиваются в зрелую мРНК. Процесс соединения экзонов «без узелков» называется сплайсинг.

Сплайсинг характерен для эукариот и архебактерий, но иногда встречается и у прокариот. Существует несколько видов сплайсинга. Сущность альтернативного сплайсинга заключается в том, что одни и те же участки исходной мРНК могут быть и интронами, и экзонами. Тогда одному и тому же участку ДНК соответствует несколько типов зрелой мРНК и, соответственно, несколько разных форм одного и того же белка. Сущность транс–сплайсинга заключается в соединение экзонов, кодируемых разными генами (иногда даже из разных хромосом), в одну зрелую молекулу мРНК.

3 этап. Трансляция мРНК. Трансляция (как и все матричные процессы) включает три стадии: инициацию (начало), элонгацию (продолжение) и терминацию (окончание).

Инициация. Сущность инициации заключается в образовании пептидной связи между двумя первыми аминокислотами полипептида.

При объединении субъединиц образуется целостная рибосома, которая несет два активных центра (сайта): А–участок (аминоацильный, который служит для присоединения аминоацил-тРНК) и Р–участок (пептидилтрансферазный, который служит для образования пептидной связи между аминокислотами).

Первоначально Мет–тРНК Мет находится на А–участке, но затем перемещается на Р–участок. На освободившийся А–участок поступает аминоацил-тРНК с антикодоном, который комплементарен кодону мРНК, следующему за кодоном АУГ. В нашем примере это Гли–тРНК Гли с антикодоном ЦЦГ, который комплементарен кодону ГГЦ. В результате кодонзависимого связывания между кодоном мРНК и антикодоном аминоацил-тРНК образуются водородные связи. Таким образом, на рибосоме рядом оказываются две аминокислоты, между которыми образуется пептидная связь. Ковалентная связь между первой аминокислотой (метионином) и её тРНК разрывается.

После образования пептидной связи между двумя первыми аминокислотами рибосома сдвигается на один триплет. В результате происходит транслокация (перемещение) инициаторной метиониновой тРНК Мет за пределы рибосомы. Водородная связь между стартовым кодоном и антикодоном инициаторной тРНК разрывается. В результате свободная тРНК Мет отщепляется и уходит на поиск своей аминокислоты.

Вторая тРНК вместе с аминокислотой (в нашем примере Гли–тРНК Гли ) в результате транслокации оказывается на Р–участке, а А–участок освобождается.

Элонгация. Сущность элонгации заключается в присоединении последующих аминокислот, то есть в наращивании полипептидной цепи. Рабочий цикл рибосомы в процессе элонгации состоит из трех шагов: кодонзависимого связывания мРНК и аминоацил-тРНК на А–участке, образования пептидной связи между аминокислотой и растущей полипептидной цепью и транслокации с освобождением А–участка.

На освободившийся А–участок поступает аминоацил-тРНК с антикодоном, соответствующим следующему кодону мРНК (в нашем примере это Тир–тРНК Тир с антикодоном АУА, который комплементарен кодону УАУ).

На рибосоме рядом оказываются две аминокислоты, между которыми образуется пептидная связь. Связь между предыдущей аминокислотой и её тРНК (в нашем примере между глицином и тРНК Гли ) разрывается.

Затем рибосома смещается еще на один триплет, и в результате транслокации тРНК, которая была на Р–участке (в нашем примере тРНК Гли ), оказывается за пределами рибосомы и отщепляется от мРНК. А–участок освобождается, и рабочий цикл рибосомы начинается сначала.

Терминация. Заключается в окончании синтеза полипептидной цепи.

В конце концов, рибосома достигает такого кодона мРНК, которому не соответствует ни одна тРНК (и ни одна аминокислота). Существует три таких нонсенс–кодона: УАА («охра»), УАГ («янтарь»), УГА («опал»). На этих кодонах мРНК рабочий цикл рибосомы прерывается, и наращивание полипептида прекращается. Рибосома под воздействием определенных белков вновь разделяется на субъединицы.

Модификация белков. Как правило, синтезированный полипептид подвергается дальнейшим химическим превращениям. Исходная молекула может разрезаться на отдельные фрагменты; затем одни фрагменты сшиваются, другие гидролизуются до аминокислот. Простые белки могут соединяться с самыми разнообразными веществами, образуя гликопротеины, липопротеины, металлопротеины, хромопротеины и другие сложные белки. Кроме того, аминокислоты уже в составе полипептида могут подвергаться химическим превращениям. Например, аминокислота пролин, входящая в состав белка проколлагена, окисляется до гидроксипролина. В результате из проколлагена образуется коллаген – основной белковый компонент соединительной ткани.

Реакции модификации белков не являются реакциями матричного типа. Такие биохимические реакции называются ступенчатыми.

Энергетика биосинтеза белков. Биосинтез белков – очень энергоемкий процесс. При аминоацилировании тРНК затрачивается энергия одной связи молекулы АТФ, при кодонзависимом связывании аминоацил-тРНК – энергия одной связи молекулы ГТФ, при перемещении рибосомы на один триплет – энергия одной связи еще одной молекулы ГТФ. В итоге на присоединение аминокислоты к полипептидной цепи затрачивается около 90 кДж/моль. При гидролизе же пептидной связи высвобождается лишь 2 кДж/моль. Таким образом, при биосинтезе большая часть энергии безвозвратно теряется (рассеивается в виде тепла).

Генетический код, его основные свойства

В ходе реакций матричного синтеза на основании генетического кода синтезируется полипептид с наследственно обусловленной структурой. Отрезок ДНК, содержащий информацию о структуре определенного полипептида, называется ген.

Однако, ген – это не просто участок ДНК, а единица наследственной информации, носителем которой являются нуклеиновые кислоты. Установлено, что ген имеет сложную структуру.

В большинстве случаев кодирующие участки (экзоны) разделены некодирующими (интронами). В то же время, благодаря альтернативному сплайсингу, деление участка ДНК на кодирующие и некодирующие оказывается условным. Некоторые участки ДНК могут перемещаться относительно друг друга – их называют мобильными генетическими элементами (МГЭ). Многие гены представлены несколькими копиями – тогда один и тот же белок кодируется разными участками ДНК. Еще сложнее закодирована генетическая информация у вирусов. У многих из них обнаружены перекрывающиеся гены: один и тот же участок ДНК может транскрибироваться с разных стартовых точек.

Процесс экспрессии генов обладает гибкостью: одному участку ДНК может соответствовать несколько полипептидов; один полипептид может кодироваться разными участками ДНК. Окончательная модификация белков происходит с помощью ферментов, которые кодируются различными участками ДНК.

Общие свойства генетического кода

Отражение одних объектов с помощью других называется кодированием. Отражение структуры белков в виде триплетов ДНК называется кодом ДНК, или генетическим кодом. Благодаря генетическому коду устанавливается однозначное соответствие между нуклеотидными последовательностями нуклеиновых кислот и аминокислотами, входящими в состав белков. Генетический код обладает следующими основными свойствами:

1. Генетический код триплетен: каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов ДНК и соответствующим триплетом иРНК. При этом кодоны ничем не отделены друг от друга (отсутствуют «запятые»).

2. Генетический код является избыточным (вырожденным): почти все аминокислоты могут кодироваться разными кодонами. Только двум аминокислотам соответствует по одному кодону: метионину (АУГ) и триптофану (УГГ). Зато лейцину, серину и аргинину соответствует по 6 разных кодонов.

3. Генетический код является неперекрывающимся: каждая пара нуклеотидов принадлежит только одному кодону (исключения обнаружены у вирусов).

4. Генетический код един для подавляющего большинства биологических систем. Однако имеются и исключения, например, у инфузорий и в митохондриях разных организмов. Поэтому генетический код называют квазиуниверсальным.

Источник