Программирование синтеза белка в клетке

В ДНК запрограммирована вся наследственная информация, и-РНК переписывает информацию с участка ДНК (гена) и переносит её в цитоплазму на рибосому. У эукариот и-РНК ещё незрелая, поэтому в ядре и при выходе из него происходит её процессинг – дозревание (вырезание неинформативных участков и другие процессы), в результате чего РНК укорачивается.

Дозревшая и-РНК переносит информацию о синтезе белка в рибосому. Информация закодирована в виде триплета. Один триплет (кодон) кодирует место одной аминокислоты в белковой молекуле, а последовательность триплетов кодирует последовательность аминокислот в белковой молекуле. Перевод информации с и-РНК на последовательность аминокислот называется трансляцией (от лат. translatio – передача). В и-РНК существуют триплеты: инициирующий АУГ (определяет начало синтеза белка) и терминирующие УАГ, УАА, УГА (заканчивают синтез белка).

Одномоментно в рибосоме помещается 2 триплета: один – в пептидильном, другой – в аминоацильном (аминокислотном) участке рибосомы. К аминоацильному участку во время синтеза белка подтягиваются аминокислоты, а в пептидильном находится пептид (полипептид).

В цитоплазме клетки всегда имеется не менее 20 различных аминокислот и соответствующих им т-РНК. С помощью специфических ферментов аминокислоты узнаются, активируются и присоединяются к т-РНК, которая переносит их к месту синтеза белка в рибосому. В рибосоме в и-РНК находится кодон, а у т-РНК есть антикодон.

Если в рибосоме на и-РНК будет триплет АУГ, то к нему подойдёт т-РНК с комплементарным антикодоном УАЦ; если ГГГ – то т-РНК с антикодоном ЦЦЦ. После этого между аминокислотой, находящейся в пептидильном участке, и аминокислотой, находящейся в аминоацильном участке, происходит образование пептидной связи. Данная реакция осуществляется на большой субъединице рибосомы. Затем т-РНК, находящаяся в пептидильном участке, вытесняется из него и «уходит» в цитоплазму за другой аминокислотой, а рибосома передвигается на следующий триплет (ААА), который будет в аминоацильном участке рибосомы, триплет же ГГГ окажется в пептидильном участке. Так происходит считывание информации. Когда рибосома окажется на терминирующем триплете, синтез белка заканчивается.

Наращивание аминокислот в белковой молекуле в процессе синтеза белка называется элонгацией (удлинением). Синтез одной молекулы белка длится всего 3-4 с. Каждый этап синтеза катализируется соответствующими ферментами и снабжается энергией за счёт расщепления АТФ.

После окончания синтеза белка и образования первичной структуры формируется вторичная, третичная, а иногда и четвертичная структура белка и он становится способным выполнять свои функции.

Сходство и различие организмов определяется набором белков. Каждый вид имеет только ему присущий набор белков, то есть они являются основой видовой специфичности, а также обусловливают индивидуальную специфичность организмов. На Земле нет двух людей, у которых все белки были бы одинаковыми (за исключением монозиготных близнецов). ДНК каждой клетки несёт в себе информацию не только о структурных белках, определяющих форму клетки, но и всех белках-ферментах, белках-гормонах и др. Практически все признаки клеток и организма в целом определяются белками. Таким образом, в ДНК заключена информация о структуре и деятельности клеток, обо всех признаках каждой клетки и организма в целом. Эта информация называется наследственной.

Приложение № 3

Рефлексия

Содержательная рефлексия

Студенты по кругу высказываются одним предложением, выбирая начало фразы из рефлексивного экрана на доске: