Биосинтез белка-реализация наследственной информации

  Биосинтез белка – процесс, состоящий из нескольких этапов. Информация о структуре белка записана в виде последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Но сама ДНК не принимает участия в биосинтезе белка, так как ДНК находится в ядре, а биосинтез белка происходит в рибосоме. Поэтому первым этапом реализации генетической информации является транскрипция – матричный синтез иРНК на одном из участков кодирующей цепи ДНК. Перед транскрипцией участок ДНК, содержащий информацию о структуре одного полипептида,  активируется. Он освобождается от белков, раскручивается, ДНК разделяется на две одиночные цепи – кодирующую и замыкающую. На 3’ конце кодирующей цепи находится особая последовательность нуклеотидов – промотор. Фермент РНКполимераза присоединяется к этому участку и начинает считывание информации о структуре белка. Фермент обеспечивает образование пар нуклеотидов по принципу комплементарности. Когда РНКполимераза достигает конца участка, иРНК отделяется от матрицы и двойная спираль ДНК восстанавливается.

  У прокариот, в результате транскрипции, образуется последовательность нуклеотидов, несущая информацию о структуре полипептида. На 5’ конце иРНК находится кодон-инициатор АУГ. Далее следует непрерывная последовательность кодирующих кодонов. На 3’ конце иРНК находится один из кодонов-терминаторов (УАГ, УГА, УАА

ИРНК направляется к месту синтеза белка в цитоплазму

У эукариот в результате транскрипции образуется незрелая про-иРНК. Она содержит кодирующие участки экзоны и некодирующие интроны. В начале цепи на 5’ конце находится кодон-инициатор, а на 3’ – стоп-кодоны (терминаторы). В связи с наличием некодирующих участков в структуре про-иРНК, у эукариот в процессе реализации информации выделяют дополнительный этап – processing-splеicing. На этом этапе  под действием фермента рестриктазы происходит вырезание интронов, а под действием фермента лигазы – сшивание экзонов. В результате образуется зрелая иРНК, содержащая только кодирующие нуклеотиды. Она направляется через поры ядерной мембраны к рибосоме, где становится матрицей для синтеза полипептида.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

  Следующий этап – трансляция. Этот этап у прокариот и эукариот происходит в цитоплазме при участии рибосом. Трансляция – это матричный синтез полипептида на  иРНК. На этом этапе нуклеотидная последовательность иРНК переводится в последовательность аминокислот в белковой молекуле.

Для трансляции необходимы следующие компоненты: полирибосомы, иРНК, набор аминокислот и тРНК, ферменты и энергия в виде АТФ. В трансляции принимает участие три вида РНК: информационная, транспортная и рибосомная. Важную роль в процессе трансляции играет тРНК. На ее 3 ’ конце находится последовательность нуклеотидов ЦЦА, к которой присоединяется аминокислота. Это происходит при участии фермента аминоацил-тРНК-синтетаза. Существует 20 видов ферментов этого типа, способных узнавать «свою» аминокислоту» и катализировать процесс связывания ее карбоксильной группы с 3’ ОН-группой тРНК. После этого происходит процесс образования пептидных связей между аминокислотами при участии рибосом.

  Первый этап трансляции – инициация. В этом процессе участвует метиониновая тРНК особого типа (тРНК мет).1шаг: Инициация синтеза полипептида  начинается с присоединения малой субъединицы рибосомы к иРНК, к ее участку, содержащему кодон-инициатор АУГ.

2шаг. Затем тРНК мет взаимодействует своим антикодоном с кодоном АУГ. Образовавшийся комплекс соединяется с большой субъединицей рибосомы, в которой находится два учатска связывания тРНК – аминоцильный (А) и пептидильный (Р). Метиониновая тРНК попадает в Р-участок. Следующий кодон иРНК (после АУГ ),попадает в А-участок. Он может взаимодействовать с аминоцильной тРНК, содержащей подходящий кодон.

  Второй этап трансляции – элонгация. 3шаг Происходит многократное повторение цикла присоединения очередной аминокислоты к растущей полипептидной цепи. После связывания подходящей аминоацил-тРНК с  А участком происходит образование пептидной связи при участии фермента пептидилтрансферазы,  которой находится в составе большой субъединицы рибосомы. В результате образуется пептидил-тРНК переходит из А-участка в Р-участок.

4шаг А –участок освобождается, туда попадает следующая аминоацил-тРНК, антикодон, который комплементарен кодону иРНК, находящегося там в это время. Метиониновая тРНК освобождается от рибосомы и попадает в цитоплазму. Цикл, представляющей собой образование пептидной связи и продвижение рибосомы по иРНК повторяется, кодон-инициатор иРНК освобождается. На нем происходит образование следующего рибосомного комплекса на той же матрице синтезируется еще одна полипептидная цепь. С одной иРНК взаимодействует в итоге несколько рибосом и образуется полисома, синтезирующая несколько одинаковых полипептидов. Кроме экономии и РНК, происходит защита ее от ферментов. Пока на иРНК находится рибосома, иРНК не разрушается, но как только рибосома сходит с нее, начинается процесс расщепления иРНК ферментами на отдельные нуклеотиды.

  Третий этап трансляции – терминация. Это – окончание синтеза полипептида. Происходит тогда, когда в А – участок попадает один из кодонов терминаторов. Так как ему не соответсвует  не одна аминокислота, никакая тРНК не поступает в рибосому, и процесс трансляции прекращается. После этого полипептидная цепь освобождается от рибосомы. Рибосомная субъединица отделяется от иРНК и может принять участие в синтезе новой полипептидной цепи, взаимодействуя с новой иРНК. В процессе трансляции образуется первичная структура полипептида. Все дальнейшие уровни организации белка образуются по принципу самосборки.

  Реакции матричного синтеза отличаются высокой точностью, так как в их основе лежит принцип комплементарности. В процессе жизнедеятельности организмов осуществляется четкая реализация наследственной информации.