|
Гипермаркет знаний>>Естествознание>>Естествознание 11 класс>> Механизм биосинтеза белков
5.5.4. Механизм биосинтеза белков
Процесс биосинтеза многостадийный. Сначала необходимо получить доступ к информации, спрятанной в двойной спирали ДНК. Для этого должен существовать механизм расплетения нитей ДНК и образования копии требуемой информации. Первый этап - этап транскрипции - завершается образованием информационной РНК (иРНК) и её выходом из ядра клетки, где находятся хромосомы, в цитоплазму. Так информация физически переносится в новую среду. В цитоплазме клетки происходит процесс сборки белка из растворенных в цитоплазме аминокислот, эту стадию синтеза принято называть трансляцией. Между этими основными стадиями существует промежуточный этап, на котором РНК, несущая полную копию определенного участка ДНК, подвергается процессингу - таково общее название различных модификаций иРНК, в которых к её концам могут добавляться различные структуры, из неё могут вырезаться и вставляться интроны и так далее. Ясно, что процессинг играет регуляционную роль, но его действие изучено пока не в полном объеме.
Первая стадия - расплетение ДНК и получение копии - контролируется ферментом полимеразой. В неактивном состоянии цепи ДНК навернуты на белок гистон и защищены от внешнего воздействия. Молекулы РНК-полимеразы вытесняют гистон, и двойная цепь раскручивается, расходясь на расстояние около 10 нм в диаметре. Фермент способен образовывать связи не только с цепями ДНК, вызывая их расхождение, но и с отдельными нуклеотидами. Он служит катализатором присоединения нуклеотидов к кодонам РНК. При этом действует принцип комплементарности и растущая цепь РНК оказывается построенной из антикодонов.
Близкое соседство антикодонов друг к другу приводит к соединению свободных «хвостов» остатков фосфорных кислот с атомами углерода соседних «платформ» (рибозами) и формируется цепь иРНК. Вдали от РНК-полимеразы её стабилизирующая роль уменьшается и цепь антикодонов постепенно отделяется от цепи ДНК. Образно говоря, РНК-полимераза выполняет роль зажима, удерживающего нуклеотиды в нужном положении на время, необходимое для переключения химических связей.
Следует отметить, что в клетках эукариот (то есть имеющих ядра) имеется три типа РНК-полимераз: одна из них производит иРНК, две другие- образуют рибосомные рРНК и транспортные тРНК. Через поры в оболочке ядра все три типа РНК поступают в цитоплазму. Здесь происходит процессинг (см. выше) и информационная РНК превращается в необходимую для данной клетки полноценную матричную мРНК. Наступает второй этап синтеза, в котором главным действующим лицом является другой фермент - рибосома.
Рибосома состоит из двух субчастиц - большой и малой. Они имеют различные молярные массы и поэтому различаются по скорости осаждения на центрифуге. Большую субчастицу обозначают как 60S, малую - как 40S. Субчастицы находятся в цитоплазме раздельно и собираются вместе на цепи матричной РНК. Каждая из субчастиц состоит из белкового каркаса и внутренней рРНК, в малой частице 40S рРНК имеет спирализацию, в большой субчастице рРНК имеет зигзагообразную форму без вторичной структуры. На одной цепи мРНК, как правило, рядом собираются несколько рибосом, образуя комплекс полирибосомы. Каждая рибосома служит станком для сборки своей цепи белка, так что при согласованном передвижении полирибосомы вдоль цепи мРНК сразу синтезируется несколько одинаковых молекул данного вида белка.
В процессе сборки полипептидной цепи транспортные тРНК переносят к рибосоме каждая свою аминокислоту; для 20 аминокислот имеется 20 типов транспортных РНК.
Цепи тРНК - самые короткие (около 80 нуклеотидов), в центральной части большой петли встроен кодон одной из аминокислот, которая способна соединяться со свободным концом тРНК. По правилу комплементарности кодон может подойти (как ключ к замку) только к своему антикодону, поэтому цепь белка строится в точном соответствии с расположением кодонов в ДНК.
Информация проходит в последовательности кодон - антикодон - и снова кодон. Энергия, необходимая для передвижения рибосомы вдоль цепи мРНК, поступает в результате гидролиза на большой субчастице гуанозинтрифосфата ГТФ: ГТФ «теряет» группу РО4 и превращается в гуанозиндифосфат ГДФ. Рибосома присоединяется малой субчастицей к цепи матричной РНК, транспортная РНК доставляет очередную аминокислоту, которая сначала закрепляется на большой субчастице, а затем соединяется с растущей полипептидной цепью. Процесс сшивания в полимерную цепь (по крайней мере в некоторых случаях) происходит при участии соответствующих ферментов. После этого тРНК освобождается и возвращается в цитоплазму за очередным «грузом». Следует отметить высокую эффективность процесса синтеза белков, он происходит с выходом продукта, соответствующим подходу тысяч тРНК к рибосоме за одну секунду.
Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том. политех. ун-т, 2002. — 184 с.
Содержание урока
 конспект урока
опорный каркас
презентация урока
акселеративные методы
интерактивные технологии
Практика
задачи и упражнения
самопроверка
практикумы, тренинги, кейсы, квесты
домашние задания
дискуссионные вопросы
риторические вопросы от учеников
Иллюстрации
аудио-, видеоклипы и мультимедиа
фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
юмор, анекдоты, приколы, комиксы
притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
Дополнения
рефераты
статьи
фишки для любознательных
шпаргалки
учебники основные и дополнительные
словарь терминов
прочие
Совершенствование учебников и уроков
исправление ошибок в учебнике
обновление фрагмента в учебнике
элементы новаторства на уроке
замена устаревших знаний новыми
Только для учителей
идеальные уроки
календарный план на год
методические рекомендации
программы
обсуждения
Интегрированные уроки
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
|
