n Условия биосинтеза белка
N Биосинтез белка
n Белки являются необходимыми компонентами всех клеток, поэтому наиболее важным процессом пластического обмена является биосинтез белка.
n Он протекает во всех клетках организмов.
n Это единственные компоненты клетки (кроме нуклеиновых кислот), синтез которых осуществляется под прямым контролем генетического аппарата.
n Весь генетический аппарат клетки — ДНК и разные виды РНК — фактически настроен на синтез белков.
n Условия биосинтеза белка.
Для непосредственного биосинтеза белка необходимы следующие компоненты:
n информационная РНК (иРНК) — переносчик информации от ДНК к месту синтеза белковой молекулы;
n рибосомы — органоиды, где происходит собственно синтез белка;
n набор аминокислот в цитоплазме клетки, из которых собирается белковая молекула;
n транспортные РНК (тРНК), кодирующие аминокислоты и переносящие их к месту синтеза белка на рибосомы;
n макроэргические вещества (АТФ), обеспечивающие энергией процесс биосинтеза белка.
n Биосинтез белка состоит из трёх взаимосвязанных процессов:
n транскрипции (синтеза иРНК),
n кодирования и активирования аминокислот,
n трансляции (собственно синтеза белка на рибосомах).
n Строение транспортнойРНК и кодирование аминокислот.
n Транспортные РНК (тРНК) представляют собой небольшие молекулы с количеством нуклеотидов от 70 до 90.
n На долю тРНК приходится примерно 15% всех РНК клетки.
n Функция тРНК зависит от её строения.
n Изучение структуры молекул тРНК показало, что они имеют сложную пространственную конфигурацию, названную клеверным листом
n В молекуле выделяются петли и спиральные участки, образованные за счёт взаимодействия комплементарных оснований.
n Наиболее важной является центральная петля, в которой находится антикодон — нуклеотидный триплет, соответствующий кодону определённой аминокислоты.
n Своим антикодоном тРНК способна по принципу комплементарности соединяться с соответствующим кодоном на иРНК.
n Каждая тРНК может переносить только одну из 20 аминокислот.
n Значит, для каждой аминокислоты имеется по меньшей мере один вид тРНК.
n Трём стоп-кодонам молекулы иРНК не соответствует ни одна тРНК.
n На одном конце молекулы тРНК всегда находится нуклеотид гуанин, а на другом — триплет нуклеотидов ЦЦА.
n К этому концу молекулы тРНК присоединяется аминокислота.
n Каждая аминокислота присоединяется строго к своей тРНК с соответствующим антикодоном.
n Процесс присоединения катализируется специфическими ферментами — аминоацил-тРНК-синтетазами.
n Для каждой аминокислоты имеется своя синтетаза, которая распознаёт свою аминокислоту и соответствующую тРНК.
n Соединение аминокислоты с тРНК осуществляется за счёт энергии АТФ, причём в результате реакции макро-эргическая связь образуется между тРНК и аминокислотой.
n Так происходит активирование и кодирование аминокислот
n 
N Этапы биосинтеза белка
n Процесс синтеза полипептидной цепи, осуществляемый на рибосоме, называют трансляцией (от лат. translatio — передача).
n Информационная РНК (иРНК) является посредником в передаче информации о первичной структуре белка, транспортная (тРНК) переносит закодированные аминокислоты к месту синтеза белковой молекулы и обеспечивает последовательность их соединений в полипептидную цепь
n В рибосомах осуществляется
сборка полипептидной цепи.
n В ней имеются три основных центра, с которыми связываются молекулы РНК: один центр для иРНК и два для тРНК.
n Одна тРНК с аминокислотой удерживается в аминоацильном центре рибосомы, а другая в пептидилъном центре, где происходит рост полипептидной цепи.
n Первый этап — инициация
n Синтезированная в процессе транскрипции иРНК выходит из ядра и направляется в цитоплазму к месту синтеза белка — к рибосоме.
n За счёт различных белковых факторов и макроэргических веществ (АТФ и др.) происходит соединение иРНК и двух субъединиц рибосомы, которые до этого момента находились в диссоциированном состоянии.
n Прежде чем рибосома начнёт синтез полипептидной цепи, к ней должна присоединиться особая молекула тРНК с определённой аминокислотой — инициаторная тРНК.
n С неё всегда начинается синтез белка.
n По принципу комплементарности инициаторная тРНК своим антикодоном соединяется с первым кодоном на иРНК и входит в рибосому.
n Этот кодон на иРНК называют старт-кодоном.
n Образуется комплекс:
n 
n Общая схема биосинтеза белка:
I — транскрипция (в ядре клетки),
II — активирование аминокислоты,
III — трансляция;
1 — ДНК,
2 — иРНК,
3 — тРНК,
4 — аминокислота,
5 — рибосома,
6 — синтезированный белок 
n
Второй этап — элонгация— процесс роста полипептидной цепи .
n Следующая тРНК с аминокислотой по принципу комплементарности антикодона с кодоном соединяется с иРНК и входит в рибосому.
n Первая тРНК с аминокислотой передвигается и закрепляется в пептидильном центре, а вторая тРНК с аминокислотой — в ами-ноацильном центре.
n Аминокислоты сближаются друг с другом, между ними возникает пептидная связь, и образуется дипептид.
n При этом первая тРНК освобождается и, покидая рибосому, тянет за собой иРНК, которая продвигается ровно на один триплет.
n Вторая тРНК с дипептидом перемещается в пептидильный центр, а в рибосому входит третья тРНК с аминокислотой.
n Весь процесс повторяется вновь и вновь: иРНК, последовательно продвигаясь через рибосому, каждый раз вносит новую тРНК с аминокислотой и выносит освободившуюся тРНК.
n Происходит постепенное наращивание полипептидной цепи.
n 
n 
n Весь процесс синтеза полипептидной цепи обеспечивается деятельностью ферментов и энергией макроэргических связей молекул АТФ.
n Третий, завершающий этап — терминация— окончание биосинтеза белка
n Как только в аминоацильный центр попадает один из стоп-кодонов, синтез прекращается.
n Место тРНК занимает в этом случае специфический белок-фермент, который осуществляет гидролиз связи между последней тРНК и синтезированным белком.
n Рибосома снимается с иРНК и распадается на две субъединицы, последняя тРНК также освобождается и вновь попадает в цитоплазму.
n Синтезированная молекула белка поступает в ЭПС или цитоплазму, где приобретает соответствующие структуры.
n Процесс трансляции в клетке обычно осуществляется многократно.
n Одна иРНК может соединяться с несколькими рибосомами, образуя полирибосому, или полисому, где одновременно идёт синтез нескольких молекул одного белка
n 
n Биосинтез белка протекает как в цитоплазме клетки, так и на поверхности каналов гранулярной ЭПС.
n Весь процесс синтеза одной молекулы длится в среднем от 20 до 500 с и зависит от длины собираемого полипептида.
n Например, в рибосоме кишечной палочки белок из 300 аминокислотных остатков синтезируется всего лишь за 15—20 с.
n Антикодон;
n трансляция;
n центры рибосомы: аминоацильный, пептидилъный;
n этапы трансляции: инициация, элонгация, терминация; инициаторная
n тРНК;
n полирибосома (полисома).
N Вопросы и задания
n В каких органоидах клетки происходит биосинтез белка?
n Какое строение имеет молекула тРНК? Назовите её ключевые участки. Как происходит соединение тРНК с аминокислотой?
n За счёт каких связей поддерживается конфигурация молекулы тРНК?
n Сколько видов тРНК имеется в клетке? Чем они отличаются друг от друга? Как объяснить, что число видов тРНК больше, чем число видов аминокислот, встречающихся в белках? Для ответа используйте рис. 86.
n Охарактеризуйте этапы биосинтеза белка в клетке. Как связан биосинтез белка с другими реакциями^ матричного синтеза?
n Каким образом в клетке синтезируются одновременно несколько молекул одного и того же белка? Для ответа используйте рис. 87.
n Используя таблицу генетического кода (табл. 5), определите аминокислотный состав фрагмента полипептидной цепи, если участок гена на молекуле ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГАТГАТЦАГГАТГЦЦТГТЦТГТТЦААГГГАЦТЦАТТ